[发明专利]电解处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及电解处理装置。本发明还涉及在电解处理装置中的第一和第二电极之间提供屏障的防护装置以及用于电解处理装置的受保护电极。

发明背景

电镀是用于沉积一层材料诸如金属到靶面上的一种已知的电解过程。根据已知的技术，如图1所示，电镀装置1000包括容纳电解质溶液1004的电解槽1002。目标物1008连接到电源(未示出)的负极端1012从而成为阴极。来源物1006连接到电源的正极端1010从而成为阳极。阳极1006和阴极1008都浸入电解质溶液1004中。电源提供直流电(dc)到阳极1006，从而为溶解于电解质溶液1004中的分子充电。溶解于电解质溶液1004的金属离子被吸附并且沉积到阴极表面。这是已知的电镀，如本领域技术人员所理解的。在电解质溶液(适合于该过程)中含有足够的溶解的金属离子时可允许使用惰性阳极和再生阳极。

已知电镀中存在的问题是难以在阴极表面获得均一厚度的沉积材料。阴极的几何形貌导致出现这种问题。例如，如果阴极包含孔或者起伏的表面，一个固定位置的阳极不能使得孔的内部，例如沉积合需厚度、均一化或者有品质。在某些情况下，离子被吸附到外部的拐角或凸起处而不是凹处。已知解决这个问题的方法是使用多个阳极和/或特殊形状的阳极，已知的如与阴极的表面轮廓相匹配的象形阳极。然而，如果阴极例如是一次性的或者罕有的物体，那么生产象形阳极的成本可能是不合理的。相对于阴极的不同部位使用多个阳极或者移动单个阳极同样会增加镀敷阴极的成本。如图2所示，已知解决这个问题的方式是使用连接到电源正极端1016的辅助阳极1014。辅助阳极或者受保护阳极能够人工控制并且用来“修整”需要特别关注的诸如凹陷或者孔的区域。

使用辅助阳极的问题是阳极接触阴极时，在阳极和阴极之间产生火花，这可能烧焦阴极。这被认为是电弧。在某些情况下，由于阳极和阴极之间产生的电弧引起的烧焦能够在结构上损害阴极。例如，阴极是飞机的起落装置，飞机的起落装置有目的的使用薄的和轻质的材料以保证该起落装置的重量最小，而由电弧导致的烧焦能够导致该起落装置不能使用。因此，阳极和阴极之间单一的接触实例具有损坏形成阴极的贵重物体，诸如起落装置的潜在的可能性。

如图3所示，已知解决这一问题的方式是使用置于辅助阳极上方的穿孔的防护装置1100。该防护装置用绝缘材料诸如塑胶网构成，并且在辅助阳极和阴极之间形成屏障。该防护装置材料允许离子经由该穿孔从阳极向阴极移动并且实现阴极镀敷。同时该绝缘的防护装置阻止阳极接触阴极，一段时间后，该防护装置磨损从而允许阳极接触阴极，因此允许电弧产生损坏阴极。此外，该防护装置材料的敷层还可能允许阳极和阴极的拐角或者边缘相接触。

发明概述

依据本发明的第一方面提供了电解处理装置，其包括被安排成电耦合至第一和第二电极的电压源、电耦合到该电压源的检测电路和在第一和第二电极之间提供屏障的防护装置，该防护装置被安排成允许电极之间的电解质中通过电流，其中该防护装置包括安排成与电极电气隔离的保护导体，该保护导体被安排成电耦合至该检测电路，使得该检测电路能够检测出一侧的该保护导体与另一侧的电极之间存在的电流通路。

因此该防护装置在电极之间提供了物理屏障，这样电解处理期间可以使得电极互相邻近而不会造成电极相互接触的问题，这可能导致可能损害一个或两个电极的火花。该保护导体被安排成电耦合至监控电路并且例如通过绝缘涂层基本上实现与全部电极电气隔离。因此，通过监控电路或单独的电压源向保护导体施加电压，并且除非绝缘方式受到损坏，在保护导体和电极之间基本上不存在电流通路。绝缘方式受到损坏从而暴露出部分保护导体，在暴露的部分和电极之间的接触或者接近接触产生了电流通路，该电流通路通过监控电路可以检测到。这种电流通路意味着该防护装置需要更换。

该检测电路可被安排成检测到存在该电流通路即发送信号，用于切断该压电源。

因此，保护导体和电极之间的电流通路可被用作触发器以引发监控电路导致该电压源被切断。这样可以防止由于电极之间产生的电弧导致的电极损坏。

该检测电路包括第一检测器，被安排成监控该防护装置和第一电极之间的电特性的差值，和/或第二检测器，被安排成监控该防护装置和第二电极之间的电特性的差值，和/或第三检测器，被安排成监控电极之间的电特性的差值。电特性是指电压、电阻或电流的一种或多种。

该检测电路包括与电压检测器相关联的开关，该电压检测器被安排成产生信号以在监控的电压差超过预定的阈值时用于打开开关，使得开关开启时电压电源关闭。