CN113089070B - 电解抛光的控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电解抛光的控制系统，包括：电解抛光池，填充有电解液，需要电解抛光的工件浸设于电解液中；测量系统，监控并采集电解抛光池内进行电解抛光时各时间段的电信号值，并将电信号值传输给断点控制系统；断点控制系统，接收测量系统采集的电信号值，并对传入的多个电信号值进行比对分析，以判断是否需要维持电解抛光状态，并向电源系统发出相应信号；电源系统，用于向电解抛光池内输入恒定的电压或电流，并接收断点控制系统的信号，当接收到断点控制系统发出的停止电解抛光的信号后，及时切断电源，停止向电解抛光池内输入恒定的电压或电流以结束电解抛光，本发明对电解抛光的状态实时监控，可防止出现未充分抛光或者过抛光现象。

Description

电解抛光的控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及等离子体刻蚀技术领域，尤其涉及对等离子体腔室部件进行电解抛光的控制系统及其控制方法。
背景技术
在等离子体刻蚀设备中，各腔室部件为避免等离子体腐蚀而都使用了阳极氧化工艺，经阳极氧化工艺制备后的腔室部件表面生成一层耐摩擦、耐腐蚀的涂层。在阳极氧化工艺之前，需要对各腔室部件进行电解抛光，以使得各腔室部件表面粗糙度变小，应力层完全去除，以保证经阳极氧化工艺处理后的腔室部件的耐腐蚀性能最优。
请参照图1所示，现有技术中，将各腔室部件浸设于填充有电解液的电解抛光池内，电源系统与电解抛光池电性连接并向电解抛光池内输入恒定的电压或电流，然而此种方式电解抛光的时间被固定设置或者由人工进行判断，因此，常常会出现腔室部件未充分抛光或者过抛光的现象，由此使得经电解抛光的腔室部件厚度不均匀及表面出现点蚀坑，如此将影响后续阳极氧化工艺的处理，且最终获得的腔室部件不具有较好的耐腐蚀性能。
因此，亟需一种优良的电解抛光的控制系统，以使得电解抛光处理最优。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电解抛光的控制系统及其控制方法，有效解决现有技术存在的问题，使得电解抛光的控制系统能根据不同的工件做出不同时间的电解抛光处理。
为实现上述目的，本发明提供一种电解抛光的控制系统，包括：
电解抛光池，其内填充有电解液，需要电解抛光的工件浸设于电解液中；
测量系统，监控并采集电解抛光池内进行电解抛光时各时间段的电信号值，并将电信号值传输给断点控制系统；
断点控制系统，接收测量系统采集的各时间段的电信号值，并对传入的多个电信号值进行比对分析，以判断是否需要维持电解抛光状态，并向电源系统发出相应信号；
电源系统，用于向电解抛光池内输入恒定的电压或电流，并接收断点控制系统的信号，当接收到断点控制系统发出的停止电解抛光的信号后，及时切断电源，停止向电解抛光池内输入恒定的电压或电流以结束电解抛光。
可选的，所述测量系统为一电流测量系统，所述电流测量系统采集各时间段内的多个原始电流值，并计算多个原始电流值的平均值。
可选的，断点控制系统将接收到的当前时间段的平均值作为单个数值与之前各时间段接收到的数值进行比对分析，当接收到的各时间段的数值一直处于不断上升状态时，表示电解抛光处于活化区间，而向电源系统发出维持通电信号，当接收到的当前时间段的数值与之前时间段的数值均维持在某一数值上下较小幅度波动的状态时，表示电解抛光处于活化区间后的钝化区间，而向电源系统发出维持通电信号，当接收到的当前时间段的数值比钝化区间接收到的数值明显高出预设的百分比时，表示电解抛光由钝化区间进入过钝化区间，而向电源系统发出停止电解抛光的信号。
可选的，预设的百分比介于5％-30％之间。
可选的，断点控制系统将接收到的当前时间段的平均值作为单个数值进行求导，当连续某一时间段内的数值求导后的结果均接近于0时，表示电解抛光已经进入稳定抛光的阶段，而后延时一段时间将停止电解抛光的信号传输给电源系统。
可选的，延时的时间段介于15秒至120秒之间。
可选的，所述工件为铝或者铝合金。
可选的，所述电解液为硫酸、铬酸或草酸中的至少一种。
可选的，对电解抛光后的工件进行阳极氧化处理。
本发明还提供一种电解抛光的控制方法，包括：
提供一电解抛光池，于其内充入电解液，将需要电解抛光的工件浸设于该电解液中；
提供一测量系统，所述测量系统与电解抛光池电性连接，令测量系统监控并采集电解抛光池内进行电解抛光时各时间段的电信号值，并将电信号值传输给断点控制系统；
提供一断点控制系统，所述断点控制系统与测量系统电性连接，令断点控制系统接收测量系统采集的各时间段的电信号值，并对传入的多个电信号值进行比对分析，以判断是否需要维持电解抛光状态，并向电源系统发出相应信号；
提供一电源系统，所述电源系统与电解抛光池电性连接，以向电解抛光池内输入恒定的电压或电流，所述电源系统与断点控制系统电性连接，以接收断点控制系统传入的信号，当接收到断点控制系统发出的停止电解抛光的信号后，及时切断电源，停止向电解抛光池内输入恒定的电压或电流以结束电解抛光。
可选的，所述测量系统为一电流测量系统，所述电流测量系统采集各时间段内的多个原始电流值，并计算多个原始电流值的平均值。
可选的，断点控制系统将接收到的当前时间段的平均值作为单个数值与之前各时间段接收到的数值进行比对分析，当接收到的各时间段的数值一直处于不断上升状态时，表示电解抛光处于活化区间，而向电源系统发出维持通电信号，当接收到的当前时间段的数值与之前时间段的数值均维持在某一数值上下较小幅度波动的状态时，表示电解抛光处于活化区间后的钝化区间，而向电源系统发出维持通电信号，当接收到的当前时间段的数值比钝化区间接收到的数值明显高出预设的百分比时，表示电解抛光由钝化区间进入过钝化区间，而向电源系统发出停止电解抛光的信号。
可选的，预设的百分比介于5％-30％之间。
可选的，断点控制系统将接收到的当前时间段的平均值作为单个数值进行求导，当连续某一时间段内的数值求导后的结果均接近于0时，表示电解抛光已经进入稳定抛光的阶段，而后延时一段时间将停止电解抛光的信号传输给电源系统。
可选的，延时的时间段介于15秒至120秒之间。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：本发明提供的电解抛光的控制系统及其控制方法，可根据电解抛光过程中测得的电信号值判断电解抛光的进程，以使得需要电解抛光的工件获得最优的电解抛光处理，且能自动对电解抛光的进程进行时间控制，如此可满足不同工件不同时间的电解抛光的需求，如此获得的工件在经过后续阳极氧化工艺处理后，获得最优的耐腐蚀效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1公开了一种现有技术中的电解抛光的控制系统；
图2公开了一种新型的电解抛光的控制系统；
图3公开了一种新型电解抛光控制系统收集的电流值随时间变化曲线图；
图4公开了图3所示的某一时间段的电流随时间变化示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2揭示了一种新型的电解抛光的控制系统。该电解抛光的控制系统包括电解抛光池，与电解抛光池电性连接的测量系统、与测量系统电性连接的断点控制系统及与电解抛光池和断点控制系统电性连接的电源系统。
电解抛光池内填充有电解液，电解液为硫酸、铬酸或草酸中的至少一种。
测量系统可以为电流测量系统或者电压测量系统，用于监控并采集电解抛光池内进行电解抛光时各时间段的电流值或电压值，并将电流值或电压值传输给断点控制系统。
断点控制系统接收测量系统采集的各时间段的电流值或电压值，并对传入的多个电流值或电压值进行比对分析，以判断是否需要维持电解抛光状态，并向电源系统发出相应信号。比对分析的方法由计算机预先设置。
电源系统，接收断点控制系统传入的信号。当接收到断点控制系统传入维持通电信号时，电源系统向电解抛光池内输入恒定的电压或电流，当接收到断点控制系统发出停止电解抛光的信号后，及时切断电源，停止向电解抛光池内输入恒定的电压或电流以结束电解抛光。
以上介绍了新型的电解抛光的控制系统各组成部分的功能，以下以测量系统为一电流测量系统为例，将对电解抛光的控制系统各组成部分完成电解抛光的控制方法做详细描述。
进行电解抛光时，将需要电解抛光的工件浸设于该电解液中。工件为铝或者铝合金材料。接通电源系统，电源系统向电解抛光池内输入恒定的电压或电流。
电流测量系统实时监控并采集电解抛光池内进行电解抛光时各时间段的电流值，每个时间段内采集电解抛光池内多个原始电流值，计算多个原始电流值的平均值，并将多个原始电流值的平均值传输给断点控制系统。
断点控制系统接收电流测量系统传入的各时间段的多个原始电流值的平均值，并将接收到的当前时间段的平均值作为单个数值与之前各时间段接收到的数值进行比对分析。当接收到的各时间段的数值一直处于不断上升状态时，表示电解抛光处于活化区间，而向电源系统发出维持通电信号；当接收到的当前时间段的数值与之前时间段的数值均维持在某一数值上下较小幅度波动的状态时，表示电解抛光处于活化区间后的钝化区间，而向电源系统发出维持通电信号；当接收到的当前时间段的数值比钝化区间接收到的数值明显高出预设的百分比时，表示电解抛光由钝化区间进入过钝化区间，而向电源系统发出停止电解抛光的信号。
电源系统，通过接收断点控制系统发出的维持通电或者停止通电的信号做出相应的动作。
图3作为一示例，示出了利用上述断点控制系统收集的电流平均值随时间变化曲线图。该图中A-B段为活化溶解阶段(即活化区间)，该区间中断点控制系统接收到的各时间段的多个原始测量值的平均值呈现不断的上升状态，而向电源系统发出维持通电信号；C-D段为稳定抛光阶段(即钝化区间)，该区间中断点控制系统接收到的各时间段的多个原始测量值的平均值均维持在某一数值上下较小幅度波动的状态而向电源系统发出维持通电信号；D-E段为过抛阶段(即过钝化区间)，该区间中断点控制系统接收到的各时间段的多个原始测量值的平均值相较于钝化区间接收到的平均值明显高出预设的百分比，此时应向电源系统发出停止电解抛光的信号，防止工件被过度抛光出现点蚀坑，而影响后续的阳极氧化处理。
图4摘取了图3中C-D-E段，作为进一步的示例对判断由钝化区间进入过钝化区间作详细说明。在T1至T2时间段，预设为T1至T2为5s至15s，该5s至15s的区间中，每一秒电流测量系统采集5-2000个原始测量值，并将这些原始测量值算术平均后将平均值传输给断点控制系统，5s至15s中每一秒的平均值均在Ia数值上下较小波动，此时断点控制系统将此判断为钝化区间。在经历了T1至T2时间段后进入T2至Tn时间段，预设为T2至Tn为15s以上时间，该时间段内，每一秒电流测量系统亦采集5-2000个原始测量值，并将这些原始测量值算术平均后将平均值传输给断点控制系统，当断点控制系统采集的电流平均值In比Ia高出系统预设的百分比增长后，向电源系统发出停止电解抛光的信号，随后电源系统停止向电解抛光池内输入恒定的电流或电压。优选的，预设的百分比介于5％-30％之间。电解抛光系统停止作业后，得到的经电解抛光的工件表面的粗糙度变小，应力层完全去除。以上预设的各时间只为举例说明，并不以此为限，对不同的工件进行电解抛光所需的时间并不一致，但均会出现上述的活化区间、钝化区间及过钝化区间。
电解抛光完成以后，对工件进行阳极氧化处理。
以上介绍了第一种断点控制系统判定电解抛光状态的一种实施方式，以下介绍第二种断点控制系统判定电解抛光状态的方式。
断点控制系统将接收到的各当前时间段的平均值作为单个数值进行求导，当连续某一时间段内的数值求导后的结果均接近于0时，表示电解抛光已经进入稳定抛光的阶段(即钝化区间)，而后延时一段时间将停止电解抛光的信号传输给电源系统。优选的，延时的时间段介于15秒至120秒之间。
以上介绍的两种判断电解抛光状态的实施方式均是由计算机系统预先设置，当然也可以预先设置其他判断方式。
以上仅仅示例出了通过电流测量系统来判断电解抛光状态的实施例，在其他实施方式中也可以将测量系统设置为一电压测量系统，通过对其电解抛光过程中各时间段的电压值的变化或者对电压值求导来对电解抛光的状态进行判断。
在实际控制系统运作过程中，可以将以上对电流或电压的判断方式单独使用，也可以将多个判断方式结合使用以对电解抛光状态做出更精确的判断。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种电解抛光的控制系统，其特征在于，所述电解抛光的控制系统包括：
电解抛光池，其内填充有电解液，需要电解抛光的工件浸设于电解液中；
测量系统，所述测量系统为一电流测量系统或者电压测量系统，所述测量系统监控并采集电解抛光池内进行电解抛光时各时间段的多个原始电流值或电压值，并计算多个原始电流值或电压值的平均值，并将电流值或电压值的平均值传输给断点控制系统；
断点控制系统，接收测量系统采集的各时间段的电流值或电压值的平均值，并对传入的当前时间段的平均值作为单个数值与之前各时间段接收到的数值进行比对分析，当接收到的各时间段的数值一直处于不断上升状态时，表示电解抛光处于活化区间，而向电源系统发出维持通电信号，当接收到的当前时间段的数值与之前时间段的数值均维持在某一数值上下较小幅度波动的状态时，表示电解抛光处于活化区间后的钝化区间，而向电源系统发出维持通电信号，当接收到的当前时间段的数值比钝化区间接收到的数值明显高出预设的百分比时，表示电解抛光由钝化区间进入过钝化区间，而向电源系统发出停止电解抛光的信号；或者对接收到的当前时间段的平均值作为单个数值进行求导分析，当连续某一时间段内的数值求导后的结果均接近于0时，表示电解抛光已经进入稳定抛光的阶段，而后延时一段时间将停止电解抛光的信号传输给电源系统；
电源系统，用于向电解抛光池内输入恒定的电压或电流，并接收断点控制系统的信号，当接收到断点控制系统发出的停止电解抛光的信号后，及时切断电源，停止向电解抛光池内输入恒定的电压或电流以结束电解抛光。
2.如权利要求1所述的电解抛光的控制系统，其特征在于：预设的百分比介于5%-30%之间。
3.如权利要求1所述的电解抛光的控制系统，其特征在于：延时的时间段介于15秒至120秒之间。
4.如权利要求1所述的电解抛光的控制系统，其特征在于：所述工件为铝或者铝合金。
5.如权利要求1所述的电解抛光的控制系统，其特征在于：所述电解液为硫酸、铬酸或草酸中的至少一种。
6.如权利要求1所述的电解抛光的控制系统，其特征在于：对电解抛光后的工件进行阳极氧化处理。
7.一种电解抛光的控制方法，其特征在于，所述电解抛光的控制方法包括：
提供一电解抛光池，于其内充入电解液，将需要电解抛光的工件浸设于该电解液中；
提供一测量系统，所述测量系统与电解抛光池电性连接，令测量系统监控并采集电解抛光池内进行电解抛光时各时间段的多个原始电流值或电压值，并计算多个原始电流值或电压值的平均值，并将电流值或电压值的平均值传输给断点控制系统；
提供一断点控制系统，所述断点控制系统与测量系统电性连接，令断点控制系统接收测量系统采集的各时间段的电流值或电压值的平均值，并对传入的当前时间段的平均值作为单个数值与之前各时间段接收到的数值进行比对分析，当接收到的各时间段的数值一直处于不断上升状态时，表示电解抛光处于活化区间，而向电源系统发出维持通电信号，当接收到的当前时间段的数值与之前时间段的数值均维持在某一数值上下较小幅度波动的状态时，表示电解抛光处于活化区间后的钝化区间，而向电源系统发出维持通电信号，当接收到的当前时间段的数值比钝化区间接收到的数值明显高出预设的百分比时，表示电解抛光由钝化区间进入过钝化区间，而向电源系统发出停止电解抛光的信号，或者对接收到的当前时间段的平均值作为单个数值进行求导分析，当连续某一时间段内的数值求导后的结果均接近于0时，表示电解抛光已经进入稳定抛光的阶段，而后延时一段时间将停止电解抛光的信号传输给电源系统；
提供一电源系统，所述电源系统与电解抛光池电性连接，以向电解抛光池内输入恒定的电压或电流，所述电源系统与断点控制系统电性连接，以接收断点控制系统传入的信号，当接收到断点控制系统发出的停止电解抛光的信号后，及时切断电源，停止向电解抛光池内输入恒定的电压或电流以结束电解抛光。
8.如权利要求7所述的电解抛光的控制方法，其特征在于：预设的百分比介于5%-30%之间。
9.如权利要求7所述的电解抛光的控制方法，其特征在于：延时的时间段介于15秒至120秒之间。
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