Способ нанесения гальванических покрытий

/ Изобретение относится к технологии нанесения гальванических покрытий с улучшенныи физикомеханическими свойствами на изделие. Оно может быть использовано в различным отраслях техники при осаждении металлов и сплавов, в частности для металлизации печатных плат.Известен способ нанесения гальванических покрытий на изделие(катод) Путем установления определенных токов на раздельных анодах гальванической ванны 1 1.Недостатками известного способа являются трудность установления требуемой плотности тока на детали от каждого анода изза перераспределения тока между анодами, пассивации анодов, низкая разе номерность распределения металла по поверхности изделия.Известен также способ нанесения гальванических покрытий на изделие путем поочередного подключения анодов к источнику постоянного тока Е 2 1.Недостатком данного способа является низкая равномерность распределения металла по поверхности изделия изза фиксированного положения последнего.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ злектрохии ческого нанесения металлических покрытий З 3, включающий постоянное прямое напряжение, приложенное между анодом и изделием, и переменное обратное напряжение, приложенное между изделием и дополнительными электродами.Недостатком данного способа является низкая равномерность распределения металла по поверхности изделия из-за конечны размеров гальванической ванны и локализации силовых линий тока на выступающих и острых участках поверхности катода.Дополнительная неравномерность слоя металла наблюдается при нанесении металлизации в отверстиях детали (например печатной плаг ты). Это объясняется также концентрацией силовых линий тока на острых гранях отверстия, разрядом большинства подходящих ионов именно на этих участках и обеднением количества ионов, достигших центральной части отверстия.Задачей настоящего изобретения является получение техническогорезультата, который выражается в улучшении равномерности гальванических покрытий как по поверхности сложнопрофилированного катода,так и в отверстиях, особенно печатны плат.Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, при котором к электродам относительно размещенного между ними изделия прикладывают два различных по величине напряжения в прямом и обратном направлениях, нанесение покрытия осуществляют возвратно-поступательно перемещая изделие между электродами и изменяя полярность прикладываемых напряжений при прохождении изделием среднего положения. При этом большее по величине напряжение прикладывают в прямом направлении к удаляюшемуся от изделия электроду.Проведенный анализ патентной и научнотехническои литературы позволяет сделать вывод с соответствии заявляемого изобретения критериям новизны и изобретательского уровня.Сущность заявляемого способа нанесения гальванических покрытии на изделие заключается в следующем (См.Фиг.1).При подаче прямого напряжения между катодом (изделием) и аное дом 1, который удаляется, происходит процесс осаждения на катоде. При этом из теории электрохимического осаждения известно, что равномерность покрытия, наносимого на поверхность изделия, увеличива ется при увеличении расстояния между анодом и катодом. Сближение анода и катода приводит к снижению равномерности покрытия по поверхности. Для того чтобы этого не было, одновременно с прямым напряжением, между катодом и анодом 2 включается второе напряжение обратной полярности. Поэтому, когда между катодом и удаляюшимся анодом 1 происходит процесс осаждения металла на одну поверхность катода, то между катодом и приближающимся анодом 2 происходит растворение металла ( Фиг. 1, фаза 1 ). Растворение металла наиболее эффективно на тех участках поверхности катода, которые имеют большую толщину покрытия и наиболее приближены к аноду, т.е. происходит выравнивание поверхности.Режим, соответствующий фазе 1, продолжается до тех пор пока катод, достигнув крайнего правого положения, начнет двигаться в обратном направлении и не пересечет линию, находящуюся на равном расстоянии между анодами ( Фиг. 1, Фаза 2 ). В момент пересечения катодом этой линии меняется полярность на противоположную между катодом и анодом 1, катодом и анодом 2 (Фиг.1, фаза 3). Переключе З ние полярности источников питания электродов в любой другой момент приводит к снижени положительного эффекта в равномерности покрытия. Далее процесс повторяется при движении катода в крайнее левое положение (Фиг. 1, Фаза 4).за счет движения катода и переключения полярности напряжений,приложенных к аноду 1 и аноду 2 в соответствии с фиг.1 мы добиваг емся равномерного распределения металла на каждой поверхности изделия. Положительный эффект достигается и при осаждении металла в отверстиях изделия. Это объясняется тем, что электролит со стороны растворяющейся поверхности катода обогащается ионами металла. Они затягиваются в отверстия при движении катода, обеспечивают их устойчивую концентрацию в этой зоне и низкую локальную электропроводность. Кроме того, изменение полярности на аноде 1 и аноде 2 производит их деполяризацию обогащение прикатодной области ионами металла, что позволяет также увеличить равномерность покрытия.Для того, чтобы процесс осаждения металла на одной стороне катода превалировал над процессом его растворения на другой стороне катода выбраны соответствующие плотности токов. Плотность тока осаждения значительно превыает плотность тока растворения. Подбором их соотношения можно добиться самого высокого уровня равномерности покрытия в отверстиях изделия.На фиг.1 схематично показаны четыре основные фазы возвратно-поступательного движения катода в гальванической ванне. При движении катода от середины ванны к аноду А 2 ( фаза 1 ), а затем от него - обратно к середине ванны ( фаза 2 3 прямое напряжение приложено между анодом А 1 и катодом К, а обратное - между катодом К и анодом А 2. Далее, перейдя середину ванны, катод приближается к аноду А 1 ( фаза 3 ), а затем, удаляется от него, вновь приблиаясь к середине ванны ( Фаза 4 ) в это время прямое напряжение приложено между анодом А 2 и катодом К, а обратное между катодом К и анодом А 1. уНа фиг.2 представлена схема устройства для реализации заявляемого способа.Устройство, реализующее заявляемый способ содержит7,8 ключи выбора секции анода15 датчик центрального положения катода.Работа устройства заключается в следующем. При включении источников напряжения 1,2 ( см. фиг.2) прямое напряжение от положительного полюоа источника напряжения 1 прикладывается через регулятор напряжения 3, нормально замкнутый анодный ключ 5, ключ выбора секции анода 7, секцию анода 9, электролит 12, катод 11 к отрицательному полюсу источника напряжения 1 и обратное напряжение от отрицательного полюса источника напряжения 2 прикладывается через регулятор напряжения 4, нормально замкнутый анодный ключ 6, ключ выбора секции анода 8, секцию анода 10, электролит 12, катод 11 к положительному полюсу источника тока 2. При этом катод 11 движется от анода секционного 9 к аноду секционному 10.После изменения направления движения катода 11 (от анода секционного 1 О к аноду секционному 9 ) и в момент его прохождения середины расстояния между анодами от датчика 15 поступает сигнал на устройство управления 14, которое подает управляющие импульсы наанодные ключи 5,6 и переключает их. В результате этого прямое нап ряжение от положительногополюса источника напряжения 1 прикладывается через регулятор напряжения З, анодный ключ 6, ключ выбора секции анода 8, секцию анода 10, электролит 12, катод 11 к отрицательному полсу источника напряжения 1 и обратное напряжение от отрицательного полюса источника напряжения 2 прикладывается через регулятор напряжения 4, анодный ключ 5, ключ выбора секции анода 7, секцию анода 9, электролит 12, катод 11 к положительному полюсу источника напряжения 2.После изменения направления движения катода 11 и в момент его прохождения середины расстояния между анодами секционными 9, 10 от датчика 15 поступает сигнал на управляющее устройство 14, импульсы которого переключают анодные ключи 5, 6 в исходное состояние. Процесс многократно повторяется.В процессе работы от управляющего устройства 14 на регуляторы напряжения З, 4 и ключи выбора секции анода 7, 8 подаются сигналы,В результате которых происходит выбор секций анодов и установка