CN111647935B - 一种多线阳极并行布置的扫描式电沉积加工方法及装置 - Google Patents

一种多线阳极并行布置的扫描式电沉积加工方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明专利公开了一种用于多线阳极并行布置的扫描式电沉积加工方法及装置。该装置包括固定板、搅拌桨、直线状阳极、阴极基底和电沉积电源，其特征在于：它还包括设有横梁和侧梁的搅拌桨安装架和触碰装置。两根侧梁分别位于横梁的两端且都与横梁垂直，侧梁设有前导向槽和后导向槽。3~5个片状的搅拌桨等间隔地且相互平行地安设在搅拌桨安装架上。基于该装置，先调整极间距和所有直线状阳极的极限运动位置，然后通入电解液后接通电沉积电源，进行匀速直线往复扫描式电沉积加工，直到沉积层达到所要求的厚度时，停止电沉积。本发明在保持极好厚度分布均匀性的基础上能大幅度地提高沉积速度和生产效率，边缘效应更小，边缘处偏厚现象基本消除，且易于实施。

Description

一种多线阳极并行布置的扫描式电沉积加工方法及装置
技术领域
本发明属于电化学加工领域，特别是涉及一种用于扫描式电沉积加工方法及装置。
背景技术
现有的电沉积技术一般采用挂镀模式，但基于该模式的电沉积件/层的厚度均匀性常常难以满足高端应用要求。为此，申请号为CN201810453008.1的专利公开了一种基于线阳极贴近阴极往复扫描来实施电沉积的装置。基于该装置所获得的电沉积件/层的厚度均匀性显著优于常规的挂镀。但是，因为该装置的阳极是直线细丝状，且一直处于往复运动中，使得金属层的增厚是周期性的层层微量叠加过程，而不是连续性的不间断地生长过程，导致沉积速度极慢、生产效率偏低。因此，有必要设计开发一种多阳极同步扫描式电沉积加工方法及装置，以在保证高厚度均匀性的同时大幅度提高沉积速度。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于多线阳极并行布置的扫描式电沉积加工方法及装置，以能以更高的沉积速度制取极高厚度分布均匀性的金属层/件。
一种多线阳极并行布置的扫描式电沉积加工装置，包括固定板、搅拌桨、直线状阳极、阴极基底和电沉积电源，它还包括搅拌桨安装架和触碰装置；所述的搅拌桨安装架设有横梁和侧梁；所述的侧梁为两根，分别位于横梁的两端且都与横梁垂直；所述的侧梁设有前导向槽和后导向槽；所述的搅拌桨为片状，其中部设有通孔、上部左右两侧设有安装轴；所述的安装轴可滑动地配合联接于前导向槽或后导向槽；所述的搅拌桨上设有触碰装置；所述的搅拌桨为3~5个，等间隔地且相互平行地安设在搅拌桨安装架上。
所述的直线状阳极固定于搅拌桨的底部，且其最下沿与搅拌桨的底部平齐，既可避免线阳极陷入搅拌桨内，导致阳极产物排出不畅；又可避免线阳极凸出搅拌桨表面，造成严重的杂散电流。
所述的搅拌桨的底部和所述的直线状阳极均与阴极基底的表面平行，以使极间距处处相等，进而尽可能地产生均匀电场。
一种多线阳极并行布置的扫描式电沉积加工方法，它包括如下步骤：
S1：将3~5个含有直线状阳极的搅拌桨等间距地安设在搅拌桨安装架上；
S2：调整直线状阳极的位置状态，使之与水平放置的阴极基底的间距为0.1~0.5mm，且与阴极基底平行，并使直线状阳极和阴极基底均浸没于电解液中；
S3：所有的直线状阳极与电沉积电源的正极连接，阴极基底与电沉积电源的负极连接并接通；
S4：所有的直线状阳极以距离阴极基底的右侧边的一定距离的某处为起点位置，同步向左做匀速直线运动，各直线状阳极依次经过阴极基底的右侧边进入阴极基底的上方，在此过程中，每个直线状阳极一到达阴极基底的右侧边就自动与电沉积电源接通并带电；
S5：直线状阳极继续同步向左运动，并依次驶离阴极基底，当所有的直线状阳极都越过阴极基底的左侧边后，直线状阳极停留在距离阴极基底的左侧边一定距离的终点位置，在此过程中，每一个直线状阳极一到达阴极基底的左侧边就自动与电沉积电源断开失电；
S6：所有的直线状阳极自终点位置同步向右做匀速直线运动，各直线状阳极依次经过阴极基底的左侧边进入阴极基底的上方，在此过程中，每个直线状阳极一到达阴极基底的左侧边就自动与电沉积电源接通并带电；
S7：直线状阳极继续同步向右运动，并依次驶离阴极基底，当所有的直线状阳极都越过阴极基底的右侧边后，直线状阳极停留在阴极基底的右侧边的起点位置，在此过程中，每一个直线状阳极一到达阴极基底的左侧边就自动与电沉积电源断开失电；
S8：重复S4、S5、S6、S7的步骤，直到沉积层达到所要求的厚度时，停止电沉积。
与现有技术相比，本发明最显著的优点及突出效果是：在保持极好厚度分布均匀性的基础上能大幅度地提高沉积速度和生产效率，且易于实施。此外，边缘效应更小，边缘处偏厚现象基本消除。这是因为，线阳极运行至工件边缘处是依次通/断电的 ，一方面，避免了多个线阳极在边缘处电场叠加沉积导致边缘效应加重；另一方面，避免了阳极减速换向导致在阴极边缘停留时间过长而产生边缘厚度增加的现象。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为本发明搅拌桨安装架的示意图。
图3为本发明搅拌桨的示意图。
图4为本发明线阳极通断电的示例图
图中，1、直线轴承；2、固定板；3、微型进给器；4、搅拌桨安装架；4-1、横梁；4-2、侧梁；4-2a、定位槽；4-2b、前导向槽；4-2c、后导向槽；5、搅拌桨；5-1、定位孔；5-2、安装轴；5-3、通孔；6、直线状阳极；7、阴极基底；8、触碰装置；9、电沉积电源。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
参照图1、图2及图3，在本发明装置中包括固定板2、搅拌桨5、直线状阳极6、阴极基底7和电沉积电源9，它还包括搅拌桨安装架4和触碰装置8。搅拌桨安装架4设有横梁4-1和侧梁4-2，侧梁4-2为两根，分别位于横梁4-1的两端且都与横梁4-1垂直，侧梁4-2设有前导向槽4-2b和后导向槽4-2c。搅拌桨5为片状，其中部设有通孔5-3、上部左右两侧设有安装轴5-2，安装轴5-2可滑动地配合联接于前导向槽4-2b或4-2c，然后，在安装轴5-2垂直于长轴线的端部安装触碰装置8。搅拌桨5选用3个，等间隔地且相互平行地安设在搅拌桨安装架4上，通过定位孔5-1固定。直线状阳极6固定于搅拌桨5的底部，且其最下沿与搅拌桨5的底部平齐。搅拌桨5的底部和直线状阳极6均与阴极基底7的表面平行。
参照图4，理解本发明的加工步骤如下：
S1：将3个含有直线状阳极6的搅拌桨5等间距地安设在搅拌桨安装架4上，间隔距离为15mm；
S2：调整直线状阳极6的位置状态，使之与水平放置的阴极基底7的间距为0.3mm，且与阴极基底7平行，并使直线状阳极6和阴极基底7均浸没于电解液中；
S3：所有的直线状阳极6与电沉积电源9的正极连接，阴极基底7与电沉积电源9的负极连接并接通；
S4：所有的直线状阳极6以距离阴极基底7的右侧边的一定距离的某处为起点位置，同步向左做匀速直线运动，各直线状阳极6依次经过阴极基底7的右侧边进入阴极基底7的上方，在此过程中，每个直线状阳极6一到达阴极基底7的右侧边就自动与电沉积电源9接通并带电；
S5：直线状阳极6继续同步向左运动，并依次驶离阴极基底7，当所有的直线状阳极6都越过阴极基底7的左侧边后，直线状阳极6停留在距离阴极基底7的左侧边一定距离的终点位置，在此过程中，每一个直线状阳极6一到达阴极基底7的左侧边就自动与电沉积电源9断开失电；
S6：所有的直线状阳极6自终点位置同步向右做匀速直线运动，各直线状阳极6依次经过阴极基底7的左侧边进入阴极基底7的上方，在此过程中，每个直线状阳极6一到达阴极基底7的左侧边就自动与电沉积电源9接通并带电；
S7：直线状阳极6继续同步向右运动，并依次驶离阴极基底7，当所有的直线状阳极6都越过阴极基底7的右侧边后，直线状阳极6停留在阴极基底7的右侧边的起点位置，在此过程中，每一个直线状阳极6一到达阴极基底7的左侧边就自动与电沉积电源9断开失电；
S8：重复S4、S5、S6、S7的步骤，直到沉积层达到所要求的厚度时，停止电沉积。

Claims (4)

1.一种多线阳极并行布置的扫描式电沉积加工装置，包括固定板（2）、搅拌桨（5）、直线状阳极（6）、阴极基底（7）和电沉积电源（9），其特征在于：它还包括搅拌桨安装架（4）和触碰装置（8）；所述的搅拌桨安装架（4）设有横梁（4-1）和侧梁（4-2）；所述的侧梁（4-2）为两根，分别位于横梁（4-1）的两端且都与横梁（4-1）垂直；所述的侧梁（4-2）设有前导向槽（4-2b）和后导向槽（4-2c）；所述的搅拌桨（5）为片状，其中部设有通孔（5-3）、上部左右两侧设有安装轴（5-2）；所述的安装轴（5-2）可滑动地配合联接于前导向槽（4-2b）或后导向槽（4-2c）；所述的搅拌桨（5）上设有触碰装置（8）；所述的搅拌桨（5）为3~5个，等间隔地且相互平行地安设在搅拌桨安装架（4）上。
2.根据权利要求1所述的一种多线阳极并行布置的扫描式电沉积加工装置，其特征在于：所述的直线状阳极（6）固定于搅拌桨（5）的底部，且其最下沿与搅拌桨（5）的底部平齐。
3.根据权利要求1所述的一种多线阳极并行布置的扫描式电沉积加工装置，其特征在于：所述的搅拌桨（5）的底部和所述的直线状阳极（6）均与阴极基底（7）的表面平行。
4.一种多线阳极并行布置的扫描式电沉积加工方法，其特征在于：它包括如下步骤：
S1：将3~5个含有直线状阳极（6）的搅拌桨（5）等间距地安设在搅拌桨安装架（4）上；
S2：调整直线状阳极（6）的位置状态，使之与水平放置的阴极基底（7）的间距为0.1~0.5mm，且与阴极基底（7）平行，并使直线状阳极（6）和阴极基底（7）均浸没于电解液中；
S3：所有的直线状阳极（6）与电沉积电源（9）的正极连接，阴极基底（7）与电沉积电源（9）的负极连接并接通；
S4：所有的直线状阳极（6）以距离阴极基底（7）的右侧边的一定距离的某处为起点位置，同步向左做匀速直线运动，各直线状阳极（6）依次经过阴极基底（7）的右侧边进入阴极基底（7）的上方，在此过程中，每个直线状阳极（6）一到达阴极基底（7）的右侧边就自动与电沉积电源（9）接通并带电；
S5：直线状阳极（6）继续同步向左运动，并依次驶离阴极基底（7），当所有的直线状阳极（6）都越过阴极基底（7）的左侧边后，直线状阳极（6）停留在距离阴极基底（7）的左侧边一定距离的终点位置，在此过程中，每一个直线状阳极（6）一到达阴极基底（7）的左侧边就自动与电沉积电源（9）断开失电；
S6：所有的直线状阳极（6）自终点位置同步向右做匀速直线运动，各直线状阳极（6）依次经过阴极基底（7）的左侧边进入阴极基底（7）的上方，在此过程中，每个直线状阳极（6）一到达阴极基底（7）的左侧边就自动与电沉积电源（9）接通并带电；
S7：直线状阳极（6）继续同步向右运动，并依次驶离阴极基底（7），当所有的直线状阳极（6）都越过阴极基底（7）的右侧边后，直线状阳极（6）停留在阴极基底（7）的右侧边的起点位置，在此过程中，每一个直线状阳极（6）一到达阴极基底（7）的左侧边就自动与电沉积电源（9）断开失电；
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