專利名稱：改進(jìn)電鑄工藝中沉積均勻性的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種用于可靠、有效、具有節(jié)約成本和可重復(fù)主盤電鑄的裝置，特別是能促進(jìn)沉積均勻性的裝置。
背景技術(shù)：
電鑄通常是指一金屬或合金層從適當(dāng)?shù)碾娊庖褐谐练e到模板上的電化學(xué)沉積作用，所述模板通常由薄層金屬基底組成。特別地，要鍍的物品(主盤)通常與陰極連接并在電鑄槽中旋轉(zhuǎn)。陽(yáng)極通常也位于電鑄槽中，并且通常情況下還包括一含有要被沉積金屬的筐。電鑄槽通常含有電解(電鍍)液，其常在筐和將要鍍覆部分之間形成通路。利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)足夠的直流電通過陽(yáng)極時(shí)，通常從陰極周圍的電解液中吸引金屬離子，并在與該陰極相連接的部分上沉積。隨著該過程的繼續(xù)，該沉積鍍層的厚度一般會(huì)增加，同時(shí)，陽(yáng)極筐中的材料會(huì)補(bǔ)充電解液中的金屬離子。
前述的電鍍過程通常用于生產(chǎn)模具(壓模、模型或父模(father))，該模具用于各種產(chǎn)品，包括光盤等的噴射鑄造。壓模一般是在作為心軸的金屬化玻璃主盤上形成(長(zhǎng)成)。準(zhǔn)備制造光盤時(shí)，玻璃主盤的表面包含有螺旋狀的不同長(zhǎng)度的微凹槽。最好地，壓模的表面特征是原始玻璃主盤上凹槽的反轉(zhuǎn)復(fù)制本。由于在光盤介質(zhì)的制造過程中，要求這些微凹槽的復(fù)制極其精確，因此，確保電鍍過程的精度常常是關(guān)鍵的。
為達(dá)到理想的效果，一般要以均勻的厚度制造壓模。通常壓模有290微米(0.290毫米)±3微米的標(biāo)稱厚度，這樣，壓模的厚度變化不會(huì)超過6微米。然而，隨著市場(chǎng)對(duì)新的更高密度格式光盤的需求，該厚度變化公差很可能將會(huì)要求±1微米的減小的厚度變化。為得到高密度壓模的減小的厚度變化，電鑄過程的很多方面都要求精度全面提高。
壓模表面的厚度變化部分取決于電鑄裝置中陰極和陽(yáng)極間的距離。即使全部金屬的總量通常保持恒定，厚度輪廓也會(huì)隨陽(yáng)極/陰極的距離而變化。當(dāng)陰極移進(jìn)陽(yáng)極時(shí)，在壓模的中心會(huì)發(fā)生沉積增加。反之，隨著陰極和陽(yáng)極間距離的增加，壓模中心的厚度常會(huì)減小。因此，在實(shí)施例中，從陰極到陽(yáng)極距離的最佳定位，能使從壓模中心到壓模凸緣的厚度變化最小。然而，由于很多其它因素，即固定裝置、隔板開口的尺寸、溫度及pH值常會(huì)影響厚度變化，所以預(yù)先設(shè)定陽(yáng)極/陰極的距離一般不能保證均勻厚度。
目前在工業(yè)生產(chǎn)中，電鑄設(shè)備通常要么不具備陽(yáng)極與陰極間的調(diào)整裝置，要么是采用原始和常規(guī)的方法來改變陽(yáng)極和陰極間的距離。例如，當(dāng)陽(yáng)極筐中裝滿金屬原料時(shí)，由于其重量，通過移動(dòng)陽(yáng)極筐來調(diào)整陽(yáng)極和陰極間的距離常常是不切實(shí)際的。而且，允許用不同長(zhǎng)度的陰極軸進(jìn)行陰極軸更換的現(xiàn)有裝置沒有提供連續(xù)的可調(diào)性，并且通常還需要額外的工作及非常昂貴的零件。因此，需要能夠有效改變陽(yáng)極與陰極間距離的設(shè)備和方法，以對(duì)變化的參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。
根據(jù)以上論述，由于陽(yáng)極和陰極間的離子引力，壓模通常形成于玻璃主盤上。離子引力通常是通過玻璃主盤表面的電連接產(chǎn)生的。由于玻璃主盤的前面通常是唯一進(jìn)行金屬化的表面，該金屬化的表面通常是唯一用于電連接的點(diǎn)。然而，為防止破壞靠近主盤中心的數(shù)據(jù)，在實(shí)施例中，電連接應(yīng)避免與主盤的中心相接觸。幸而，由于標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)玻璃主盤半徑是120毫米，而信息區(qū)僅從主盤中心向外延伸約60毫米的半徑，所以在主盤的前表面上通常都具有足夠的空間進(jìn)行電連接。
玻璃主盤的表面上形成電連接的金屬化層一般很薄，即大約為600埃。為使高電流通過該薄層，通常使用非常低的初始電流，然后逐漸增加電流，直到通過從電解液中沉積新的金屬離子建立該金屬化層。用金屬沉積建立玻璃主盤的金屬化層通常很關(guān)鍵，因?yàn)楫?dāng)電流接通時(shí)，玻璃主盤的任何未鍍覆部分通常都會(huì)被燒灼。因此，不僅鍍覆主盤的內(nèi)部信息區(qū)，而且一般也要鍍覆用來進(jìn)行電連接的外部區(qū)域。鍍覆用來進(jìn)行電連接的外部區(qū)域通常會(huì)造成部分固定裝置被無意地鍍覆。常常不期望固定裝置的鍍層沉積，因?yàn)椴坏枰ㄙM(fèi)額外的費(fèi)用從固定裝置上清除該鍍層，并且還會(huì)對(duì)厚度變化帶來不利的影響。
在電鍍操作過程中，需要充分與電鍍形成的金屬部分封隔的固定裝置。這就需要既能與鍍槽共存又具有充分機(jī)械性能的非金屬材料。現(xiàn)有技術(shù)中的夾持圈通常包括帶有螺紋凸緣的圓盤，其可以螺合到后板內(nèi)。螺紋固定也有問題，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)動(dòng)夾持圈時(shí)，各個(gè)操作者所施加的扭距是不同的，因此，會(huì)導(dǎo)致在夾持圈周圍施加不平衡的封閉，在對(duì)夾持圈側(cè)面的整個(gè)接觸壓力中難以獲得可重復(fù)的壓縮和變化?，F(xiàn)有技術(shù)中的夾持圈通常由塑料材料構(gòu)成，沒有足夠的剛性進(jìn)行完全封閉。為獲得充分的封閉，所用材料應(yīng)具有剛性且不易破裂。工藝中最常用的是氯化聚氯乙烯(CPVC)或聚丙烯；然而，這兩種材料有些軟，并且在要求的溫度，20-65℃下尺寸不穩(wěn)定。此外，目前所用固定裝置的封閉常會(huì)發(fā)生泄漏，要求大量的維護(hù)。電鑄工業(yè)需要一種具有增強(qiáng)的性能，較少的維護(hù)并且易于上、下料的固定裝置。
而且，大多數(shù)為生產(chǎn)光盤壓模而設(shè)計(jì)的電鑄系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)動(dòng)的陰極頭及固定的陽(yáng)極筐。在進(jìn)行鎳電鍍和壓模生長(zhǎng)時(shí)，這種方案允許所述金屬化的主盤相對(duì)陽(yáng)極筐轉(zhuǎn)動(dòng)。陰極主盤的轉(zhuǎn)動(dòng)通常包括引起電解液的攪拌和幫助消除鎳沉積厚度不均勻度的益處。這種不均勻度是由于電場(chǎng)的不均勻性引起的，接著電場(chǎng)的不均勻性是由陽(yáng)極筐的幾何形狀相對(duì)陰極主盤不均衡引起的。如果陽(yáng)極筐與陰極彼此能完全平行，那么所述的厚度變化就會(huì)有很大改進(jìn)。由于陽(yáng)極筐通常含有陽(yáng)極鎳球，作為工藝的必然部分，這些鎳球幾乎持續(xù)進(jìn)行腐蝕，所以在連續(xù)工藝的前提下期望完美的幾何形狀是不切實(shí)際的。而且，陽(yáng)極腐蝕產(chǎn)生的殘?jiān)黾恿岁?yáng)極筐的不一致性，并引起電場(chǎng)的不均勻。另外，由于鎳陽(yáng)極通常在陽(yáng)極筐中連續(xù)腐蝕，因此充分裝滿和清潔這些陽(yáng)極以保持最佳的厚度變化就很重要。如果這些陽(yáng)極不能充分裝滿和清潔，由于電場(chǎng)的作用，陽(yáng)極筐中形成的空缺和殘?jiān)赡軐?duì)厚度變化有不利作用。在美國(guó)專利號(hào)5,785,826和5,843,296中可以發(fā)現(xiàn)更多與電鑄裝置有關(guān)的詳細(xì)資料，附這些文獻(xiàn)于此，這里并入這些文獻(xiàn)為參考文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種用于提供電鍍過程中沉積的理想均勻性的裝置及其方法。該裝置可以包括攪拌裝置，設(shè)置該攪拌裝置以提供對(duì)陽(yáng)極筐的攪拌，偏流，分布于位于陽(yáng)極和陰極之間控制柵極(如鈦網(wǎng))上，其中設(shè)置該控制柵極以顯著減少整個(gè)陰極的電場(chǎng)的變化，陰極，其包括具有接觸圈的后板，其中該接觸圈包括設(shè)置以增加接觸圈對(duì)后板和/或陰極壓力的裝置，該后板和/或陰極安裝在導(dǎo)螺桿上以提供陰極沿垂直于陽(yáng)極的軸的軸向運(yùn)動(dòng)。整個(gè)陰極頭可以安裝在導(dǎo)螺桿上，當(dāng)人工轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其相對(duì)陽(yáng)極筐將該陰極頭移進(jìn)或移出?？商鎿Q地，通過計(jì)算機(jī)控制的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)螺桿。


下面將結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施例，其中同樣的數(shù)字表示同樣的元件，其中圖1表示本發(fā)明的示例性電鑄裝置；圖2表示本發(fā)明的示例性陰極組件；圖3表示本發(fā)明的示例性后板；圖4a表示本發(fā)明的示例性后板40，其用于從玻璃主盤制造父模；圖4b表示本發(fā)明的示例性后板40，其用于從父模制造母模；圖4c表示本發(fā)明的示例性后板40，其用于從母模制造壓模；圖5表示結(jié)合在后板中的示例性接觸圈的詳細(xì)視圖；圖6表示陽(yáng)極和陰極位置調(diào)換的示例性電鍍裝置；圖7表示示例性電鍍裝置，其有與陽(yáng)極筐連接的振動(dòng)電機(jī)；
圖8表示在固定的陰極和陽(yáng)極筐之間設(shè)有鈦網(wǎng)的示例性電鍍裝置；圖9表示在固定的陰極和陽(yáng)極筐之間設(shè)有鈦網(wǎng)的示例性電鍍裝置的更詳細(xì)視圖；圖10表示允許鈦控制網(wǎng)上偏流調(diào)整的示例性電路的詳細(xì)視圖，該鈦控制網(wǎng)設(shè)在固定的陰極和陽(yáng)極筐之間；以及圖11表示具有示例性彈簧元件的示例性接觸圈。
具體實(shí)施方式
參見圖1，根據(jù)本發(fā)明的不同方面可以設(shè)置一裝置和方法以連續(xù)調(diào)節(jié)陽(yáng)極17到陰極20的距離，從而控制沉積的均勻性。臨時(shí)參見圖3，根據(jù)本發(fā)明的不同方面也可以設(shè)置一裝置和方法以提供帶有鉸鏈和覆層的金屬夾緊機(jī)構(gòu)，用來有效地將主盤固定到后板40中。而其中實(shí)現(xiàn)電鑄的方式將在下文更詳盡地描述，主要參見圖1和3，夾持圈42將主盤90固定到后板40上，然后導(dǎo)螺桿24將陰極組件20調(diào)整到與陽(yáng)極筐17距有一最佳距離，為電鑄過程做準(zhǔn)備。
繼續(xù)參見圖1，在實(shí)施例中，電鑄裝置10包括電鑄槽15、陽(yáng)極筐17及陰極組件20。通常，在實(shí)施例中，陽(yáng)極筐17與陰極20對(duì)正，并且在實(shí)施例中位于電鑄槽15內(nèi)。依據(jù)本發(fā)明，陽(yáng)極筐17可以包括任何能夠保持正電勢(shì)并能使其含有的金屬塊釋放金屬離子的裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，陽(yáng)極筐17包括充分裝有鎳球原料的鈦筐。
繼續(xù)參見圖1，根據(jù)本發(fā)明，陰極組件20可以包括任何能夠保持負(fù)電勢(shì)并能以某一速率吸引離子的裝置，因?yàn)樵陉?yáng)極17和陰極20之間存在已知的電阻，該速率與陽(yáng)極17與陰極20間的電壓成比例。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，陰極組件20包括與調(diào)節(jié)螺桿24機(jī)械連接的可轉(zhuǎn)動(dòng)的頭部22，并且其可在導(dǎo)軌23上滑動(dòng)。在實(shí)施例中，后板40裝設(shè)到頭部22的相對(duì)的一端。在實(shí)施例中，可轉(zhuǎn)動(dòng)的頭部22以大約0～90rpm的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
參見圖1和2，陰極組件20可以沿與陽(yáng)極筐17相垂直的軸平移。特別是，整個(gè)陰極組件20頭部可以安裝在螺桿24和導(dǎo)軌23上，在實(shí)施例中，當(dāng)人工旋轉(zhuǎn)六角形的螺桿頭部25時(shí)，可使陰極組件20沿導(dǎo)軌23相對(duì)陽(yáng)極筐17移入或移出。在實(shí)施例中，陰極組件20沿導(dǎo)軌23的整個(gè)行程大約為2英寸，因此提供了足夠的調(diào)節(jié)以顯著改變壓模厚度的均勻性。而且，一旦調(diào)節(jié)螺桿24的定位，螺桿24的定位是可以高度重復(fù)的，因此零件的尺寸和質(zhì)量是高度可預(yù)測(cè)的，從而提高了生產(chǎn)效率。
參見圖1和2，在實(shí)施例中，通過六角螺桿頭25可以人工轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)螺桿24。在可替代的實(shí)施方式中，導(dǎo)螺桿24可以通過計(jì)算機(jī)28控制的伺服電機(jī)26驅(qū)動(dòng)。計(jì)算機(jī)28能夠監(jiān)控電鑄槽15中的電壓和電流，并據(jù)以調(diào)節(jié)導(dǎo)螺桿24。如此，可替代地，可以用通過電鑄槽15的電壓/電流比率的反饋動(dòng)態(tài)地控制陰極20到陽(yáng)極17間的距離。在可替代實(shí)施方式中，對(duì)于由于電解槽15中陽(yáng)極材料幾何形態(tài)的不規(guī)則、電流模式以及微溫度的變化而發(fā)生的復(fù)雜變化，計(jì)算機(jī)28能夠補(bǔ)償電壓/電流比率的反饋。
參見圖3和4，后板40可以包括能夠固定要電鍍零件的本發(fā)明的任何裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，后板40包括具有前側(cè)面41和后側(cè)面43的大致為圓形的盤。在實(shí)施例中，該后板40包括夾持圈42，一本體46，一金屬杯座48，三個(gè)按鈕50，O型圈52以及三個(gè)基本等距設(shè)置在后板40周圍的凹槽54。在實(shí)施例中，本體46和金屬杯座48基本為圓盤。在實(shí)施例中，本體46和金屬杯座48包括一沿其周緣向前側(cè)面41伸出的凸緣。金屬杯座48可以由任何能夠?qū)щ姷倪m當(dāng)材料構(gòu)成，而在實(shí)施例中，其由金屬材料構(gòu)成。在實(shí)施例中，金屬杯座48相應(yīng)地容置于本體46的前側(cè)面41，而主盤90相應(yīng)地容置于金屬杯座48的前側(cè)面41。在實(shí)施例中，大體上在后板40中心附近，按鈕50基本等距，在實(shí)施例中，按鈕50相應(yīng)地容置于本體46和金屬杯座48中，并且靠近主盤90的后側(cè)面43，從而，當(dāng)施力于按鈕50的后側(cè)面43時(shí)，可迫使主盤90從后板40的前側(cè)面41脫離。
參見圖3，為防止固定裝置滲漏及減少維護(hù)要求，在實(shí)施例中，夾持圈42包括主要由鋼性材料如金屬、陶瓷和/或類似材料構(gòu)成的大致圓環(huán)的圈。在實(shí)施例中，該夾持圈42由不銹鋼構(gòu)成，但是可替代地，夾持圈42由任何相對(duì)鋼性的合適金屬如鋁、鈦和/或普通鋼構(gòu)成。與塑料夾持件不同，不銹鋼夾持件還常具有能夠重復(fù)壓縮和接觸壓力的特性。夾持圈42上適合提供0型圈52的均勻壓縮，從而封堵電鑄裝置10的金屬接觸。正常地，任何前述的金屬表面都會(huì)沾染電鑄槽15中的溶液，然而，該些金屬表面可以涂覆一非金屬表層，以避免與電鍍液接觸。在實(shí)施例中，為避免夾緊圈42的電鍍，該夾緊圈42幾乎徹底涂覆有完全不導(dǎo)電、完全不脫落、而且非常薄的材料。在實(shí)施例中，該非導(dǎo)電材料不僅與電鍍槽化學(xué)共存，而且能夠包覆金屬零件并抵抗磨損。該涂層應(yīng)該較薄以避免實(shí)質(zhì)上增加夾持圈42的尺寸。通過減少固定裝置的不期望的電鍍，金屬零件的涂層顯著改進(jìn)了電鑄過程。
現(xiàn)有夾持圈在裝載和卸載需要的零件前通常要部分或全部從固定器移開。該過程通常很麻煩、耗時(shí)并增加了損傷玻璃主盤或金屬零件的危險(xiǎn)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，由于不銹鋼的強(qiáng)度，鉸鏈裝置60可以裝設(shè)在夾持圈42和后板40之間以允許夾持圈42轉(zhuǎn)動(dòng)。由于打開和閉合后板40輕松而且迅速，所以，夾持圈42的轉(zhuǎn)動(dòng)使操作者能夠迅速裝上或卸下零件。
特別地，繼續(xù)參見圖3。在實(shí)施例中，夾持圈42包括鉸鏈裝置60，沿后板40的前側(cè)面41的預(yù)先確定的長(zhǎng)度，樞接到本體46上。夾持圈42周圍大致等距設(shè)置有多個(gè)實(shí)際上相同的鎖定裝置62，在實(shí)施例中，夾持圈42包括三個(gè)鎖定裝置。每個(gè)鎖定裝置62包括具有第一端65和第二端66的鎖定銷64。鎖定銷64的第一端65可以裝接鉸鏈68上，該鉸鏈68固定在夾持圈42上的一預(yù)定點(diǎn)。銷定銷64的第二端66可以裝接到一直徑比該鎖定銷64大的物體，即球頭70上。由于夾持圈42的鉸鏈裝置60的轉(zhuǎn)動(dòng)，夾持圈42能夠緊靠在后板40上。在實(shí)施例中，通過將鎖定裝置62轉(zhuǎn)動(dòng)到凹槽54內(nèi)，使鎖定銷64相應(yīng)地容置于凹槽54內(nèi)，并且球頭70擱置于后板40后側(cè)面43和本體46的凸緣上，從而使夾持圈42和后板40的前側(cè)面41之間具有壓力。
參見圖3和圖4a～c，在實(shí)施例中，O型圈52設(shè)在接觸圈80、本體46和塑料固定器86的環(huán)形槽內(nèi)。O型圈52通過完全防止電鍍液溢出杯形區(qū)及裝接到電鍍裝置10上，使密封增強(qiáng)。
圖4a表示用于從玻璃主盤90制造“父?！?4的示例性后板40。參見圖4a，接觸圈80可以包括本發(fā)明的能夠?qū)㈦娏鱾鲗?dǎo)到玻璃主盤90前側(cè)面41金屬表面的任何裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，接觸圈80包括導(dǎo)電材料如不銹鋼和/或其它類似材料。在實(shí)施例中，接觸圈80設(shè)置在夾持圈42的后側(cè)面43下方，對(duì)應(yīng)容置于本體46的凸緣內(nèi)，金屬杯座48凸緣的前側(cè)面41上和主盤90的外周緣上。另外，接觸圈80有助于防止電鍍液從主盤90表面滲出及滲到電鑄裝置10上，從而完全限制鍍覆區(qū)域在金屬化玻璃上。因?yàn)榻佑|圈80蓋住了主盤90的外周緣，接觸圈80時(shí)常被鍍覆到主盤90上，從而實(shí)質(zhì)上成為最終的壓模/父模94的一部分。在從后板40上移開壓模/父模94之后，接觸圈80通常要適當(dāng)?shù)姆绞綇母改?4上分離。
在實(shí)施例中，接觸圈80包括用來增加該接觸圈對(duì)后板40壓力的裝置。如圖11所示，在一實(shí)施例中，用來增加該接觸圈對(duì)后板40壓力的裝置包括彈性元件。在具體實(shí)施例中，彈性元件140可以是從該接觸圈(例如其外周緣)上以一定間距剪切的元件145(例如，矩形元件)，其中元件145可彎曲地在一邊緣上連接接觸圈80。以這種方式，元件145形成接觸圈80的彈性伸張，從而，使元件145能夠?qū)蟀?0施以壓力。
參見圖5，當(dāng)夾持圈42對(duì)接觸圈80施加壓力時(shí)，接觸圈80的后表面43時(shí)常受力不均，即，對(duì)著金屬杯座48及主盤90具有一彎曲度。為使接觸圈80基本均勻接觸金屬杯座48凸緣的前側(cè)面和主盤90的外周緣，在接觸圈80的后表面43設(shè)有凹槽81，使接觸圈80不接觸金屬杯座48和主盤90的交界區(qū)。
繼續(xù)參見圖5，接觸圈80的后表面43和內(nèi)表面83包括一斜邊82。在實(shí)施例中，不包括斜邊82，接觸圈80的內(nèi)表面83也涂覆有適當(dāng)?shù)姆菍?dǎo)電材料以完全防止對(duì)接觸圈80內(nèi)表面83的鍍覆。結(jié)果，斜邊82鄰接主盤90，因此當(dāng)沿主盤90的周緣沉積鍍覆時(shí)，沿著沉積邊緣，斜邊產(chǎn)生了確定的周長(zhǎng)。確定的沉積斜邊使得主盤90更容易從接觸圈80分離。沿著電連接接觸圈80的區(qū)域，斜邊82也可以允許電鍍主盤90的薄金屬化層，因此在通過該金屬化層的電流增加的期間，防止燒壞該金屬化層。
圖4b表示示例性后板40，用來從“父模(father)94”制造“母模(mother)”98。因?yàn)檎麄€(gè)零件，包括后表面都是導(dǎo)電的，所以金屬零件之間的電連接通常是從零件的后面開始的。參見圖4b，在實(shí)施例中，后板40的各元件的設(shè)置與圖4a基本相似，不同之處僅在于，由于在該實(shí)施例中，這種設(shè)置的確立是用來從父模94制造母模98，父?？捎蓪?dǎo)電的金屬構(gòu)成，因此不需要接觸圈80要將電流傳導(dǎo)到父模94的前側(cè)面41。在實(shí)施例中，代之以，將襯墊84相應(yīng)地容置于金屬杯座48內(nèi)，以取代主盤90，并且，在該實(shí)施例中，將父模94設(shè)置于襯墊84的前側(cè)面41上。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，襯墊84包括圓盤，其由不銹鋼或任何其它適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電合金構(gòu)成。
另外，在實(shí)施例中，塑料固定器86為具有腳部87和基部88的L形圓環(huán)。在實(shí)施例中，塑料固定器86的基部88設(shè)置于夾持圈42的后側(cè)面43下方，腳部87沿夾持圈42的內(nèi)凸緣卷曲。在實(shí)施例中，基部88的后側(cè)面43也設(shè)置在金屬杯座48凸緣的前側(cè)面41上方，父模94和不銹鋼襯墊84的外周緣上。在實(shí)施例中，從腳部87的后側(cè)面43伸出爪部89，并基本上沿腳部87的整個(gè)周緣。在實(shí)施例中，爪部89相應(yīng)地容置于襯墊84的前側(cè)面41上的一個(gè)或兩個(gè)環(huán)槽85中，從而能夠容易定位并穩(wěn)定地支撐所安放的父模94。通過應(yīng)用后部端口進(jìn)行電連接(從金屬杯座48經(jīng)襯墊84到父模94)，在鍍覆過程中，電鑄裝置10與鍍覆材料完全封閉隔離。從而，完全被限制了鍍覆材料與電鑄裝置10的連接，并且由于減少了電鑄裝置10上金屬的形成，顯著減少了維護(hù)要求。
圖4c表示示例性后板40，用來從“母模(mother)”98制造“壓模(stamper)”94(未示出)。參見圖4c，在實(shí)施例中，除了用母模98代替父模94外，后板40各元件的設(shè)置與圖4b基本相似。另外，在實(shí)施例中，塑料襯墊86包括較長(zhǎng)的基部88，從而塑料襯墊86的爪部89相應(yīng)地容置于不銹鋼襯墊84的內(nèi)環(huán)槽85內(nèi)(因母模98直徑較小而更接近不銹鋼襯墊84的中心)，從而能夠容易地定位，并穩(wěn)定地支撐所安放的父模94。
根據(jù)以上論述，由于鎳陽(yáng)極通常在陽(yáng)極筐中連續(xù)腐蝕，充分補(bǔ)足和清潔陽(yáng)極對(duì)保持最佳的厚度變化就很重要。如果陽(yáng)極未能充分補(bǔ)足和清潔，筐中就會(huì)形成空缺和殘?jiān)?，由于其?duì)電場(chǎng)的影響，其可能對(duì)厚度變化有不利的影響。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式和如圖6所更充分揭示的實(shí)施方式中，陰極與陽(yáng)極位置進(jìn)行了互換。陽(yáng)極筐設(shè)置為盤狀，其中裝有陽(yáng)極。陰極主盤固定且平行地安裝到陰極上。該陽(yáng)極筐進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過該過程，除了提供使陽(yáng)極充分補(bǔ)足的益處外，還提供了攪拌及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相似益處。而且，通過轉(zhuǎn)動(dòng)與液流的結(jié)合，可以在此過程中清除殘?jiān)?。如此，該裝置是一種能夠充分自動(dòng)補(bǔ)充及自動(dòng)清潔的裝置。其它可替代的實(shí)施方式包括陽(yáng)極筐與陰極相對(duì)彼此進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，陽(yáng)極筐與陰極相對(duì)彼此交替轉(zhuǎn)動(dòng)，以及陽(yáng)極筐與陰極相對(duì)彼此進(jìn)行同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)和/或其它的類似轉(zhuǎn)動(dòng)。
如圖7所示的可替代實(shí)施方式，包括利用如連接陽(yáng)極筐的振動(dòng)電機(jī)100機(jī)械振動(dòng)或別樣地?cái)嚢韫潭ɑ蜣D(zhuǎn)動(dòng)的陽(yáng)極筐，以進(jìn)一步在該過程中補(bǔ)充和清潔陽(yáng)極。通過充分連續(xù)地補(bǔ)充和清潔陽(yáng)極，該裝置提供了鎳壓模或襯墊可重復(fù)的厚度均勻性。機(jī)械振動(dòng)可以限制在一定的頻率范圍內(nèi)，其功率取決于陽(yáng)極筐及電鍍槽的大小和形狀。例如，超聲頻率范圍具有出色的清潔效果，因?yàn)槠淠苁龟?yáng)極周圍形成的殘?jiān)扑椴⑼ㄟ^液流帶走。通過獲得充分清潔及補(bǔ)足的陽(yáng)極，跨越陰極的電場(chǎng)就更加均勻。
在另一實(shí)施例中，該裝置和方法包括任何用于減少跨越陰極的電場(chǎng)變化或補(bǔ)償電場(chǎng)的硬件和/或軟件，從而能夠更好地控制整個(gè)零件的厚度變化。在如圖8和9所示的一個(gè)實(shí)施例中，該裝置包括控制柵極110，設(shè)置控制柵極110以減少跨越陰極20的電場(chǎng)變化或?qū)﹄妶?chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。在另一實(shí)施例中，至少部分控制柵極包括網(wǎng)體，例如，由鈦構(gòu)成的網(wǎng)體。在一實(shí)施例中，該控制柵極110設(shè)置于陽(yáng)極筐與陰極之間。在另一實(shí)施例中，該控制柵極110設(shè)置于陽(yáng)極筐17和固定的陰極20之間?？刂茤艠O110靠近一裝置設(shè)置，設(shè)置該裝置以完全過濾至少部分殘?jiān)⑶彝耆拗苹蛑萍s至少部分殘?jiān)掣接谥鞅P上。在一實(shí)施例中，該過濾器為聚丙烯網(wǎng)122?？拷魏芜m當(dāng)?shù)难b置設(shè)置聚丙烯網(wǎng)122，設(shè)置該適當(dāng)?shù)难b置以充分聚集和控制與陰極連通的至少部分電流場(chǎng)的補(bǔ)償。在一實(shí)施例中，隔板124完全聚集和控制至少一部分電場(chǎng)補(bǔ)償。
在另一實(shí)施例中，該裝置還包括電路，設(shè)置該電路以分配控制柵極110上的偏流。最好如圖10所示，在實(shí)施例中，電源115的負(fù)極連接到陰極板20，并提供負(fù)電流。電源115的正極連接到陽(yáng)極筐17，并提供正電流。電源115還連接到電流表117，并提供正電流，電流表上連接有電阻120，其向鈦網(wǎng)110提供正電流，從而可以調(diào)節(jié)鈦網(wǎng)上的偏流并通過電流表117上安培讀數(shù)監(jiān)控該調(diào)節(jié)。在一實(shí)施例中，該電流在1～2安培范圍內(nèi)，與電鍍槽中的電流相比較小。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以知道，電源的正極和負(fù)極可以變換并且各元件可以通過串聯(lián)或并聯(lián)連接來形成最佳電路構(gòu)成，以滿足本發(fā)明的各種目的。
對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，很顯然前面對(duì)本發(fā)明，該用來連續(xù)人工調(diào)節(jié)陽(yáng)極17/陰極組件20的距離的方法和裝置，及本發(fā)明范圍和思想內(nèi)的樞轉(zhuǎn)、鍍覆、金屬夾持機(jī)構(gòu)的實(shí)施例所作的詳細(xì)描述僅是代表性的。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本發(fā)明可作各種修改和變通。例如，用來連續(xù)調(diào)整陰極組件20的螺桿24可以用任何能夠調(diào)節(jié)陰極20/陽(yáng)極17距離的結(jié)構(gòu)來替代。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到本發(fā)明并不局限于這里舉出的特例，而是要求對(duì)落入所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有形式或其變通擁有權(quán)利。因此，在下面的權(quán)利要求書中對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行說明。
權(quán)利要求1.一種用來改進(jìn)電鑄工藝中沉積均勻性的裝置，其中該裝置包括陽(yáng)極筐，與所述陽(yáng)極相對(duì)的陰極，其特征在于該裝置還包括位于所述陽(yáng)極與陰極之間的控制柵極，其中設(shè)置該控制柵極以顯著減少跨越所述陰極的電場(chǎng)的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于其中至少部分所述的控制柵極由鈦網(wǎng)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于其中在所述的控制柵極與所述的陰極之間設(shè)置聚丙烯網(wǎng)，其中設(shè)置該聚丙烯網(wǎng)以充分過濾至少一部分殘?jiān)?，并且充分限制至少一部分所述的殘?jiān)街谒龅年帢O上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于其中在所述控制柵極與所述陰極之間設(shè)有隔板，設(shè)置該隔板用來充分聚集并控制與所述陰極接觸的至少一部分電流場(chǎng)的補(bǔ)償。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于其還包括電路，設(shè)置該電路以分布所述控制柵極上的偏流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于其中所述的電路包括電源，電流表，電阻，其中所述的電源連接到所述的陰極和所述的陽(yáng)極上，并且該電源還連接到所述電流表上，該電流表與所述電阻相連，從而可以調(diào)整所述控制柵極上的偏流，并用所述的電流表對(duì)調(diào)整進(jìn)行監(jiān)控。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于該裝置包括陽(yáng)極，與該陽(yáng)極相對(duì)的陰極組件，該陰極組件包括帶有接觸圈的后板，該接觸圈包括用來增加該接觸圈對(duì)所述后板壓力的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于其中所述用來增加接觸圈對(duì)所述后板壓力的裝置包括彈性元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于其中該裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)陽(yáng)極以及至少一個(gè)固定陰極，和與所述陽(yáng)極相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)陰極。
10.據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于其中該裝置包括陽(yáng)極筐，與該陽(yáng)極筐相對(duì)的陰極，以及用來對(duì)所述陽(yáng)極筐進(jìn)行攪動(dòng)的攪拌裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于其中該攪拌裝置包括振動(dòng)電機(jī)。
12.一種用來改進(jìn)電鑄工藝中沉積均勻性的裝置，其中該裝置包括陽(yáng)極；與該陽(yáng)極相對(duì)的陰極；其特征在于該裝置還包括攪拌裝置，用來對(duì)所述陽(yáng)極筐進(jìn)行攪拌；在該陽(yáng)極和陰極間的控制柵極，其中該控制柵極用來顯著減少跨越所述陰極的電場(chǎng)的變化，該控制柵極與電路相連，該電路用來分布該控制柵極上的偏流；并且該陰極包括帶有接觸圈的后板，該接觸圈包括用來增加該接觸圈對(duì)所述后板壓力的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于其中所述的陰極安裝在導(dǎo)螺桿上，該陰極能沿與所述陽(yáng)極垂直的軸向進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于其還包括與所述導(dǎo)螺桿有效連接的伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)與計(jì)算機(jī)相連通。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于其進(jìn)一步包括所述的后板具有本體，該本體上具有容置金屬杯座的凹部；所述金屬杯座固定具有要鍍覆的前面的心軸；所述的夾持圈樞接裝設(shè)到所述后板上，該夾持圈靠向所述后板固定所述心軸；在所述后板中具有將電流傳導(dǎo)到所述心軸上的接觸圈，該接觸圈能夠緊靠在所述心軸的前面。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于其中所述的本體至少具有一O形圈，位于該本體與所述的夾持圈之間，該O形圈裝設(shè)到所述后板上。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于其中所述的夾持圈包括至少一個(gè)在所述夾持圈與所述后板之間提供壓力的鎖定裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于其中所述的接觸圈包括傾斜的內(nèi)緣，鄰近所述心軸的前面。
專利摘要本實(shí)用新型包括一種用來改進(jìn)電鑄過程中沉積均勻性的裝置。該裝置包括攪拌裝置，設(shè)置其以提供對(duì)陽(yáng)極筐的攪動(dòng)，在控制柵極(如鈦網(wǎng))上分布有偏流，該控制柵極布置在陽(yáng)極和陰極之間，其中設(shè)置該控制柵極以顯著減少跨越陰極的電場(chǎng)的變化，陰極，其包括帶有接觸圈的后板，其中該接觸圈包括設(shè)置以增加該接觸圈對(duì)該后板壓力的裝置，并且/或者，該陰極安裝到導(dǎo)螺桿上，用來使該陰極能沿與所述陽(yáng)極垂直的軸線進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)C25D5/00GK2695454SQ0326599
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者亞歷克斯·格林斯潘 申請(qǐng)人:數(shù)字鑄型有限公司