一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于滚镀电流密度在线测试的装置，包括数据采集与传输模块、传感变换模块；数据采集与传输模块由可更换探针、隔离保护套、切换装置及导线，传感变换模块实现微弱电流与电压信号的转换及非线性补偿，实现所测电流密度显示及将采集的电流信号转换为０－５Ｖ控制电压的输出。该装置的数据采集部件可以置入滚筒内，随工件一起电镀，因此反映了滚筒内部镀液浓度和温度变化时工件电镀电流的实际状况，在可更换探针面积已知的情况下，根据探针的电镀电流的采集，就可以实时获得滚镀状态下工件的电流密度。利用本装置的输出信号，调节电源输出后，就可以实现恒电流密度控制，从而克服了工件表面积计算不准，导致镀层厚度变化的问题。

Current density on-line real-time test device in barrel plating process

The invention discloses a rolling device for plating current density for online testing, including data acquisition and transmission module, sensor module transform; data acquisition and transmission module comprises a replaceable probe, isolation switching device and wire protective sleeve, sensor module, transform to convert the weak current and voltage signal and nonlinear compensation, achieve the measurement the current density display and convert the current signal to the output 0-5V voltage control. The data acquisition part of the device can be placed in the drum, electroplating together with the workpiece, thus reflects the actual situation the plating current inside the drum plating liquid concentration and temperature changes, the replaceable probe area is known, according to the collection of the plating current probe, current density can be obtained under the condition of plating workpiece real time. By using the output signal of the device, the constant current density control can be realized after adjusting the output of the power supply, thereby overcoming the problem that the surface area of the workpiece is not calculated and the thickness of the coating is changed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测试装置，具体涉及一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置。
技术介绍
目前，电镀过程都使用成熟固定的工艺参数，镀槽中溶液组分、ra值，浓度及温度 等参数都是基本固定的，因此，只需要根据镀种的不同，采用不同的电流密度范围进行电 镀，一般可以获得所需的镀层质量。在确定电流密度时，通常需要根据工件的种类和数量， 计算工件表面积，然后设定输出电压值。 根据电镀工艺因素的分析可知，电流密度是对电镀质量影响最重要的参数之一，由于电镀过程尤其是挂镀过程中，电流变化很大，镀液不均，这直接导致了产品质量的不稳 定，因此，实现对电流密度的在线测量和控制，是实现过程质量控制的关键一环。假设待镀金属电化学当量为K，密度为P ，镀槽电流效率为n (对于某种固定的溶液和电镀工艺参数条件下，其值是固定的，可以通过库仑计计法拉第定律计算获得)，在电镀时间t内获得厚度为d的镀层，则所需的电流密度Dk为,T^(赢2) (1)。 而电流密度Dk = I/S，即通过工件的单位面积所需的电流。因此，计算得到工件表 面积S后，调节电压，获得所需电流I，就可以得到指定的电流密度。当在给定电压输出的情况下，当镀槽中工件数量发生变化时，浸入溶液中的工件面积发生变化，工件数量多，导电 表面积大，电阻小，根据欧姆定律，则通过的电流大，因此可以基本保持电流密度恒定，从而 获得稳定的镀层。 计算表面积时，由于工件形状复杂，现在多用手工计算，不但工作量大，而且由于 存在曲面、空洞、凹凸台阶等情况，不同形状及电极相对位置情况下，由于尖端效应的原因， 工件表面所获得镀层不同，因此导致电镀过程中实际电流密度值与理想值存在偏差，计算 复杂而不精确；另一方面，由于工件表面粗糙度的原因，理想的平面和实际平面存在较大误 差，而且不同工件便面粗糙度存在较大差异，这也导致采用计算获得的电流密度值存在较 大偏差。 另一方面，为了控制镀层厚度，根据(1)式，在工艺参数固定的情况下，通过调节电流密度大小或者电镀时间，理想状态下，即可以获得所需镀层厚度的镀层。 再者，镀槽中，由于镀液分散能力及工件形状等多因素影B向，使得同一槽中工件不同部位的电流密度存在不同，当电镀时在采用所需最小镀层厚度的电流密度，显然可以节 省成本，提高产出。这就需要知道镀槽中的最小电流密度部位和最大电流密度部位，另一方 面，还可以通过测量电流密度分布，分析导致电流密度分布不均的原因，采取改进措施，提 高产品质量的稳定性。 由此可见，电流密度是控制镀层质量的关键工艺因素，传统的电流密度时通过测量外电路的电流及通过工艺试验来确定的，不能实现微机控制，直接影响了电镀质量。实 时在线测量电流密度并通过电流密度值控制电源输出，将对传统电镀工艺带来革命性的变 化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种滚镀过程中电流密度实时在线 测试装置。本专利技术装置可在线采集滚筒内工件电镀时的电流密度，并对电镀电源进行控制， 实现恒电流密度电镀，保证滚镀质量，从而克服了工件表面积计算不准，导致镀层厚度变化 的问题，对于电极接触电阻、滚筒数目及滚动内工件任意变化的情况下，均具有很好的适用 性。 本专利技术目的通过如下技术方案实现 —种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，包括数据采集与传输模块和传感变 换模块；数据采集与传输模块包括测针部件)和切换开关，传感变换模块包括磁敏传感器、 激磁电源、偏置电路和差动放大电路，其连接方式为 磁敏传感器的负极端与镀槽的阴极板连接，磁敏传感器的正极端通过切换开关与 测针部件的一端连接，电镀时磁敏传感器、测针部件和镀液形成电流回路；磁敏传感器输入 侧设有主线圈，输出侧设有第一副线圈和第二副线圈，主线圈与激磁电源连接，第一副线圈 与偏置电路的输入端连接，第二副线圈与差动放大电路连接，差动放大电路输出端分别与 数字显示模块和电镀电源的控制端连接。 上述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，所述测针部件包括至少一个 测针。 上述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，测针部件包括两个以上测 针，电镀时只有一个测针工作，通过切换开关切换，各个测针循环使用。 上述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，所述测针部件还包括一个绝 缘空心隔离套，空心隔离套的一端为开口，测针位于绝缘空心隔离套中，空心隔离套侧面开 有多个均有分布且直径小于2mm的孔。 上述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，所述测针部件还包括一个端盖，端盖与空心隔离套的开口端通过螺纹连接，端盖的中间开有一个圆形孔，与测针连接的铜导线外设有绝缘层，绝缘层外套有锥形弹簧，锥型弹簧的小端朝向端盖外侧。 上述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，所述的测针部件还包括固定座和活动座，固定座通过第一卡位与端盖通过过盈配合连接，固定座再通过第二卡位与活动座过盈连接，活动座采用拔插式结构，测针固定在活动座中。当所有测针均失效后，旋开空心隔离套，拔下活动座进行更换。 上述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，所述测针头部覆盖有一个绝 缘帽。 上述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，数据采集部件的测针可以置 入滚筒内，随工件一起电镀；封装在空心隔离套的测针与工件一起电镀，空心隔离套的作用 是用来保护测针，避免测针与工件直接接触，产生大电流，从而可能烧坏测量装置。测针面 积较小，以保证长时间使用；通过切换开关，多个测针可以轮流使用，并保证任何时刻只有4一个测针参与电镀。在结构设计上，测针固定在活动座上，活动座采用拔插式结构，保证更 换方便；测针头部采用绝缘套保护，减小电力线集中效应，保证测量准确； 上述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，信号传输部分，将多股相互 隔离的铜导线置入绝缘层内，绝缘层外部与包括锥形弹簧，锥型弹簧小端朝测针端盖外部， 并穿过端盖中心孔。弹簧的作用用来保护绝缘套不被磨损。连接时应保证多股铜导线相互 绝缘；及弹簧与电镀电源不得形成通路，否则弹簧将被电镀导致失效。 传感变换模块由磁敏传感器、激励电源、偏置电路和差动及放大电路组成，实现所 测电流密度显示及将采集的电流信号转换为0-5V控制电压的输出，其原理是采集到的电 流信号由磁敏传感器通过磁场的变化转换为电压信号的变化输出。变换部分获得测针电流 信号后，由磁敏元件将信号放大。磁敏元件可以是软磁体(比如坡莫合金)或霍尔传感器， 主要实现电流信号到电压信号的变换及放大。输出部分将非线性补偿后的电压信号进行显 示，同时作为电镀电源输入控制信号，电镀电源获得测量装置的输出电压信号后，调节电源 电压，从而实现恒电流密度输出。 上述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，所述端盖的中间开有一个圆 形孔，铜导线一端通过固定在滚筒上的换向盒连接到电流密度测试仪输入端阳极，一端连 接固定在固定座上的连接端子，铜导线外有绝缘层，绝缘层要求耐磨耐巻绕，绝缘层外套锥 形弹簧，弹簧小端朝外，防止导线在旋转时断路。 上述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，所述的测针头部被一个绝缘 冒覆盖，测针头部不被电镀，防止电力线集中，测针208的直径及长度均< 2mm，可以保证 长时间使用后再切换，被电镀部分面积已知(比如高度为2及直径2mm的测针，其面积为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，其特征在于包括数据采集与传输模块和传感变换模块；数据采集与传输模块包括测针部件（００７）和切换开关（００１），传感变换模块包括磁敏传感器（００９）、激磁电源、偏置电路和差动放大电路，其连接方式为：磁敏传感器（００９）的负极端与镀槽的阴极板连接，磁敏传感器（００９）的正极端通过切换开关（００１）与测针部件（００７）的一端连接，电镀时磁敏传感器（００９）、测针部件（００７）和镀液形成电流回路；磁敏传感器（００９）输入侧设有主线圈，输出侧设有第一副线圈和第二副线圈，主线圈与激磁电源连接，第一副线圈与偏置电路的输入端连接，第二副线圈与差动放大电路连接，差动放大电路输出端分别与数字显示模块和电镀电源的控制端连接。

【技术特征摘要】
一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，其特征在于包括数据采集与传输模块和传感变换模块；数据采集与传输模块包括测针部件(007)和切换开关(001)，传感变换模块包括磁敏传感器(009)、激磁电源、偏置电路和差动放大电路，其连接方式为磁敏传感器(009)的负极端与镀槽的阴极板连接，磁敏传感器(009)的正极端通过切换开关(001)与测针部件(007)的一端连接，电镀时磁敏传感器(009)、测针部件(007)和镀液形成电流回路；磁敏传感器(009)输入侧设有主线圈，输出侧设有第一副线圈和第二副线圈，主线圈与激磁电源连接，第一副线圈与偏置电路的输入端连接，第二副线圈与差动放大电路连接，差动放大电路输出端分别与数字显示模块和电镀电源的控制端连接。2. 根据权利要求1所述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，其特征在于， 所述测针部件(007)包括至少一个测针(208)。3. 根据权利要求1或2所述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，其特征在 于，测针部件(007)包括两个以上测针(208)，电镀时只有一个测针(208)工作，通过切换开 关(001)切换，各个测针(208)循环使用。4. 根据权利要求3所述的一种滚镀过程中电流密度实时在线测试装置，其特征在于， 所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜立军，李哲林，杜贵平，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]