CN113174623B - 一种小型薄平板工件多区域电镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型薄平板工件多区域电镀装置，该装置包含电机、阳极引出系统、电镀槽、电源及控制器，所述阳极引出系统的两侧分别与电镀槽、电机相连接，阳极引出系统、电镀槽通过引线分别连接至电源的正极、与电源的负极，所述电机与控制器相连接。该装置能够实现平面薄金属基底及超薄基底的区域电镀，通过采用带弹簧的底座，在电镀中保证基底受力均匀，压力可控，最后使得基底平整；采用四方的电镀槽设计，能有效防止圆形基底出现位移，电镀完成后能方便完成区域的转换；同时采用十字垫圈进行区域的划分和密封。本发明简化了平面基底分区电镀的操作程序，降低了手动掩蔽法的不平行现象。

Description

一种小型薄平板工件多区域电镀装置

技术领域

本发明属于电镀制备领域，特别涉及工件局部区域的电镀装置，具体涉及一种小型薄平板工件多区域电镀装置。

背景技术

局部电镀是指在金属表面局部地、有选择地沉积金属层。局部电镀在工业中的需求较大，如在表面处理工程中，要求对零件的部分或局部装饰的花纹图形等实施电镀和涂覆。

对局部电镀加工的零件，通常的做法是在电镀时将非镀部位与电解液绝缘。对非镀部位的绝缘保护方法很多，如用绝缘材料包封，使用仿形夹具及涂刷绝缘保护涂料等。这几种方法各有优缺点，如使用绝缘保护涂料适合大批量、形状复杂零件的生产。仿型夹具工艺成本较高，适合小批量的、对精度要求高的产品的生产。其中对于平面局部电镀来说，仿形压板绝缘法大量使用。它根据绝缘面的形状制成橡胶或软质塑料，覆盖住绝缘面，上面再压较硬材质的同形状部件压实。工件只要求单面绝缘时，则绝缘部位需要有工艺螺孔，利用螺钉来固定、压紧。针对薄金属平面底衬装置的局部电镀，目前尚未有针对性的电镀设备，这类底衬在移取过程中极易发生变形，需要设计专门的固定装置。此外，对于多区域的不同金属材料的花镀，目前尚无相关研究。

发明内容

有鉴于此，本发明所旨在提供一种小型薄平板工件多区域电镀装置，通过将所需电镀的金属薄片基底放置于该装置带弹簧的镀槽底座中固定，既能保障基底整个过程的平整性同时简化了操作步骤，能够实现便捷换区操作。

一种小型薄平板工件多区域电镀装置，其特点是，该装置包含电机、阳极引出系统、电镀槽、电源及控制器，其连接关系是，所述阳极引出系统的两侧分别与电镀槽、电机相连接，阳极引出系统、电镀槽通过引线分别连接至电源的正极、与电源的负极，所述电机与控制器相连接；

其中，所述阳极引出系统由导电滑块、绝缘杆、铜帽、阳极接头及传动杆组成，所述铜帽的上端与绝缘杆的下端螺纹连接，绝缘杆的上端与导电模块螺纹连接，铜帽与导电模块之间通过导线电连接，所述铜帽的下端面夹有阳极材料，阳极材料浸没于电镀槽所装的电镀液中，所述阳极引出系统、电镀槽及电源组成闭合回路，所述阳极引出系统的导电滑块通过传动杆连接至电机；

所述的电镀槽包括可旋转式的电镀槽体及底座结构；

所述底座结构由底座外壳、底座支撑平台、底座弹簧盖、底座紧固环、压缩弹簧、镀槽底座、底座盖板及金属薄片基底组成；所述底座外壳内部下端安装底座弹簧盖，将压缩弹簧下端卡入底座弹簧盖上方的凸槽处，压缩弹簧上端卡入底座支撑平台下方的凸槽处；所述底座紧固环与底座外壳下端内部的螺纹连接；所述镀槽底座中心开有镀片盛放槽，金属薄片基底放置于镀槽底座的镀片盛放槽内，且镀槽底座放置于底座支撑平台上方；所述电镀槽体放置于金属薄片基底上方，所述底座盖板具有“L”形开口，通过将底座盖板套设于电镀槽外周并向下压紧并旋转，以将底座外壳卡死固定。

进一步，所述的电镀槽体由呈“倒T”字形空腔结构及可拆卸式电镀槽体底部组成，在该可拆卸式电镀槽体底部安装有垫圈；所述空腔结构下端开有垫圈槽并安装有垫圈。

进一步，所述的可拆卸式电镀槽体底部所开设的垫圈槽形状为圆形、方形、一字棱边或十字棱边中任意一种。

进一步，所述的电镀槽体空腔结构内的底部中央设有台阶。

进一步，所述的电镀槽体可旋转角度范围为0度～180度。

进一步，所述的电镀槽体采用聚四氟乙烯材料制成。

进一步，所述金属薄片基底的厚度为微米级。

本发明的装置能够实现平面薄金属基底及超薄基底的区域电镀，本发明采用带弹簧的底座，在电镀中保证基底受力均匀，压力可控，最后使得基底平整。通过采用四方的电镀槽设计，能有效防止圆形基底出现位移，电镀完成后能方便完成区域的转换。同时采用十字垫圈进行区域的划分和密封。比较传统的涂覆法或简单的透明胶掩蔽手段进行局部电镀，本发明简化了平面基底分区电镀的操作程序，降低了手动掩蔽法的不平行现象。该装置的设计对该领域具有良好的应用价值。

附图说明

图1为本发明电镀装置的结构框图；

图2为本发明阳极引出系统的结构示意图；

图3.本发明电镀槽剖视图；

图4为本发明底座盖板剖面示意图；

图5为本发明底座盖板俯视图；

图6(a)～图6(e)为本发明电镀槽体的底部结构仰视图；

图中，1.电机 2.阳极引出系统 3.电镀槽 4.电源 5.控制器 6.导电滑块 7.聚四氟乙烯杆 8.铜帽 9.阳极接头 10.传动杆 11.底座外壳 12.底座支撑平台 13.底座弹簧盖 14.底座紧固环 15.压缩弹簧 16.电镀槽体 17.镀槽底座 18.底座盖板 19.金属薄片基底。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例进一步阐述本发明。

如图1～图3所示，本发明的小型薄平板工件平面局部多区域电镀装置包含电机1、阳极引出系统2、电镀槽3、电源4、控制器5，其连接关系是，所述阳极引出系统2的两侧分别与电镀槽3、电机1相连接，阳极引出系统、电镀槽3通过引线分别连接至电源4的正极、电源4的负极，所述电机1与控制器5相连接；

如图2所示，其中，所述阳极引出系统2由导电滑块6、绝缘杆7、铜帽8、阳极接头9及传动杆10组成，所述铜帽8的上端与绝缘杆7的下端螺纹连接，绝缘杆7的上端与导电模块6螺纹连接，铜帽8与导电模块6之间通过导线电连接，所述铜帽8的下端面夹有阳极材料，阳极材料浸没于电镀槽3所装的电镀液中，所述阳极引出系统2、电镀槽3及电源4组成一个闭合回路，所述阳极引出系统2的导电滑块6通过传动杆10连接至电机1；

所述的电镀槽3包括可旋转式的电镀槽体16及用于负载金属衬底的底座结构；

所述底座结构由底座外壳11、底座支撑平台12、底座弹簧盖13、底座紧固环14、压缩弹簧15、镀槽底座17、底座盖板18及金属薄片基底19组成；所述底座外壳11内部下端安装底座弹簧盖13，将压缩弹簧15下端卡入底座弹簧盖13上方的凸槽处，压缩弹簧15上端卡入底座支撑平台12下方的凸槽处。弹簧安装完成后，将底座紧固环14与底座外壳下端内部的螺纹连接，所述镀槽底座17中心开有镀片盛放槽，金属薄片基底19放置于镀槽底座17的镀片盛放槽内，且所述镀槽底座17放置于底座支撑平台12上方；所述电镀槽体16放置于金属薄片基底19上方，所述底座盖板18具有“L”形开口，如图4～5所示，通过将底座盖板18套设于电镀槽16外周并向下压紧并旋转，以将底座外壳11卡死固定，从而实现电镀槽的密封。

本发明中的弹簧底座能够通过方便的更换不同粗细的弹簧，以及调整弹簧的松紧程度实现对密封压力的调控。从而保障薄基底电镀过程中的平整，不破损。

进一步，所述的电镀槽体16由呈“倒T”字形空腔结构及可拆卸式电镀槽体底部组成，在该可拆卸式电镀槽体底部安装垫圈，以实现电镀过程中分区域密封；所述空腔结构下端开有十字垫圈槽并安装有垫圈，所述电镀槽体根据不同形状的金属薄片基底形状更换带有相应形状垫圈槽的可拆卸式电镀槽体底部；电镀装置在整个电镀过程中可实现电镀区域间的转换，做到薄底衬平整，边界可控清晰。

本发明不需要将基片涂刷绝缘保护涂料，即可实现基片上局部区域的电镀。本发明中的电镀槽体及底部垫圈形状可根据基片所需局部电镀区域形状进行适应性设计。如半圆形电镀，将底部垫圈形状设置为圆形-一字型内部垫圈。电镀第一步骤可完成第一个半圆的电镀，如需进行下一个半圆的同种金属或其他金属的电镀，只需将电镀槽体旋转180度即可。本发明是针对薄底衬多区域电镀的槽体设计，在该领域的研究中具有良好的应用前景。

进一步，所述的电镀槽体16的所述可拆卸式电镀槽体底部所开设的垫圈槽形状为圆形、方形、一字棱边或十字棱边中任意一种。本发明电镀槽体的底部结构如图6(a)～图6(e)所示。

进一步，所述的电镀槽体16空腔结构内的底部中央适配有掩蔽台阶，以用于优化电镀过程中的电场分布。

进一步，所述的电镀槽体16可旋转角度范围为0度～180度。

进一步，所述的电镀槽体16采用聚四氟乙烯材料制成，在保证易加工成槽的前提下，同时满足对酸、碱溶液的稳定。

根据本发明的平面局部电镀装置，利用铂材料作为阳极，金属薄片基底作为阴极，采用两电极系统进行Ti、Zr、Nd、Ni金属的电镀。其简要工作原理是：将金属薄片基底19(如铜片，铝合金或不锈钢)放置于镀片盛放凹槽内。将垫圈卡入电镀槽体下端的垫圈槽内，电镀槽体16放置于镀槽底座17上。将镀槽底座17放置于底座支撑平台12上，并在上方放置底座盖板18，按压底座盖板后旋转锁紧。电镀槽(底座结构)底部的十字垫圈与金属薄片基底19接触利用压缩弹簧15的力量实现分区域密封。将铂丝阳极装入阳极引出系统2的铜帽中，拧紧后，将其置于电镀槽体的中心，浸泡在电镀槽3中的电镀液中。将电源4的正负极分别接入电镀槽体的底部螺丝上及阳极引出系统2的阳极接头9上。此时电源4、电镀槽3以及阳极引入系统2形成闭合回路，电镀过程中，控制器2对电机1施加旋转指示，电机1连接传动杆10带动整个阳极引出系统2旋转，继而带动铂丝阳极旋转。通电完成第一部分电镀后，取下槽体并旋转一定角度，因其镀槽底部为类正方形设计，能完成下一个区域的良好定位，接着重复上述步骤进行下一个区域的电镀。

本发明的装置通过采用带弹簧的镀槽底座，在电镀中保证基底受力均匀，压力可控，最后使得基底平整。根据生产的实际需要，本发明可用于实现金属薄片基底(如铜片、铝合金、不锈钢)及超薄基底(微米级基片)等金属平面的局部区域电镀(镀Ti，Ni，Zr，Nd)不同金属的花镀。

实施例1

本实施例针对金属薄片基底进行扇型区域的四面花镀(图6(a)中所示槽体)。

本实施例的流程如下：将金属薄片基底19(不锈钢)放置于镀槽底座17中心的镀片盛放凹槽内。聚四氟乙烯电镀槽体16放置于镀槽底座内，并在其上方盖上底座盖板18，向下压底座盖板18并旋转锁死，完成整体镀槽组装。将铂丝阳极装入阳极引出系统2的铜帽8中，拧紧后，将其置于电镀槽体的中心。最后将电源5的阴阳极分别接入电镀槽体16的接头及阳极引出系统的阳极接头9上。电镀过程中，将电镀溶液注入聚四氟乙烯槽体内，将铂丝阳极浸没其中，打开控制器5使电机1带动铂丝电极实施旋转，并打开电源4。通电时间60分钟完成电镀后，移取出电镀后液体，将槽体清洗数次。取下聚四氟乙烯槽体并旋转90度，接着重复上述步骤进行下一个区域的电镀。

本实施例采用四方的镀槽设计，能有效防止圆形基底出现位移，电镀完成后能方便完成区域的转换。同时采用十字垫圈进行区域的划分和密封，比较传统的涂覆法或简单的透明胶掩蔽手段进行局部电镀，该方法简化了平面基底分区电镀的操作程序，降低了手动掩蔽法的不平行现象。由此可见，本发明电镀装置对该领域具有良好的应用价值。

本发明所述具体实施方案只是各种可能中的一种较为容易的方式。所有相关实施案例均为示例性的而非穷尽性的，该发明绝不仅仅限于所述实施案例。在不偏离本发明的实施案例范围和精神的情况下，许多修改和变更都是可能的和显而易见的。

Claims (6)

1.一种小型薄平板工件多区域电镀装置，其特征在于，该装置包含电机（1）、阳极引出系统（2）、电镀槽（3）、电源（4）及控制器（5），其连接关系是，所述阳极引出系统（2）的两侧分别与电镀槽（3）、电机（1）相连接，阳极引出系统、电镀槽（3）通过引线分别连接至电源（4）的正极、与电源（4）的负极，所述电机（1）与控制器（5）相连接；

其中，所述阳极引出系统（2）由导电滑块（6）、绝缘杆（7）、铜帽（8）、阳极接头（9）及传动杆（10）组成，所述铜帽（8）的上端与绝缘杆（7）的下端螺纹连接，绝缘杆（7）的上端与导电滑块（6）螺纹连接，铜帽（8）与导电滑块（6）之间通过导线电连接，所述铜帽（8）的下端面夹有阳极材料，阳极材料浸没于电镀槽（3）所装的电镀液中，所述阳极引出系统（2）、电镀槽（3）及电源（4）组成闭合回路，所述阳极引出系统（2）的导电滑块（6）通过传动杆（10）连接至电机（1）；

所述的电镀槽（3）包括可旋转式的电镀槽体（16）及底座结构；所述的电镀槽体（16）由呈“倒T”字形空腔结构及可拆卸式电镀槽体底部组成，在该可拆卸式电镀槽体底部安装有垫圈；所述空腔结构下端开有垫圈槽并安装有垫圈；

所述底座结构由底座外壳（11）、底座支撑平台（12）、底座弹簧盖（13）、底座紧固环（14）、压缩弹簧（15）、镀槽底座（17）、底座盖板（18）及金属薄片基底（19）组成；所述底座外壳（11）内部下端安装底座弹簧盖（13），将压缩弹簧（15）下端卡入底座弹簧盖（13）上方的凸槽处，压缩弹簧（15）上端卡入底座支撑平台（12）下方的凸槽处；所述底座紧固环（14）与底座外壳下端内部的螺纹连接；所述镀槽底座（17）中心开有镀片盛放槽，金属薄片基底（19）放置于镀槽底座（17）的镀片盛放槽内，且镀槽底座（17）放置于底座支撑平台（12）上方；所述电镀槽体（16）放置于金属薄片基底（19）上方，所述底座盖板（18）具有“L”形开口，通过将底座盖板（18）套设于电镀槽体（16）外周并向下压紧并旋转，以将底座外壳（11）卡死固定。

2.根据权利要求1所述的小型薄平板工件多区域电镀装置，其特征是：所述的可拆卸式电镀槽体底部所开设的垫圈槽形状为圆形、方形、一字棱边或十字棱边中任意一种。

3.根据权利要求1所述的小型薄平板工件多区域电镀装置，其特征是：所述的电镀槽体（16）空腔结构内的底部中央设有台阶。

4.根据权利要求1所述的小型薄平板工件多区域电镀装置，其特征是：所述的电镀槽体（16）可旋转角度范围为0度~180度。

5.根据权利要求1所述的小型薄平板工件多区域电镀装置，其特征是：所述的电镀槽体（16）采用聚四氟乙烯材料制成。

6.根据权利要求1-4任一项所述的小型薄平板工件多区域电镀装置，其特征是：所述金属薄片基底的厚度为微米级。

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