Введение к работе
Электрохимическое маркирование (ЭХМ) применяется в машиностроительной, электротехнической, радиоэлектронной, полиграфической и в других отраслях промышленности и способно решать задачи промышленного производства.
Одним из сдерживающих факторов более широкого применения ЭХМ является необходимость изготовления электрод-инструментов (ЭИ) или трафаретов для каждого вида наносимой информации. Это условие является неприемлемым при нанесении обширной и часто меняющейся информации, например, при изготовлении печатных плат, нанесении сложных рисунков. Для этих целей обычно применяются растровые ЭИ. Однако для расширения технологических возможностей, увеличения объема и сложности наносимой информации требуется уменьшать размеры и увеличивать количество элементов (секций) растровых (матричных) ЭИ. Это существенно усложняет задачу изготовления ЭИ, ювигутации и управления секциями ЭИ, что приводит к увеличению технологических затрат и стоимости продукции.
Для решения этой проблемы представляется перспективным использование фотоактивных и фотоуправляемых ЭИ. Такие ЭИ имеют плоскую рабочую поверхность, что существенно упрощает гидродинамический режим протекания электролита; они могут применяться длительное время для нанесения любого вида информации. Между тем, до настоящего времени данных о технологии изготовления и применении таких ЭИ явно недостаточно.
Представляется также возможным применение фотоактивных ЭИ для электролитического способа получения фотографий. Этот способ имеет некоторые преимущества при решении отдельных задач. Фотоактивные и фото-управляемые ЭИ могут применяться для нумерации серийной продукции, изготовления фирменных табличек, товарных знаков, плат печатного монтажа, плоских фигурных деталей, декоративной и другой продукции, где требуется неглубокое электрохимическое фрезерование.
Таким образом, разработка фотоуправляемых методов комлгутации секций растровых ЭИ и разработка ЭИ с фотоактивной полупроводниковой рабочей поверхностью, а также изучение технологических возможностей таких ЭИ является актуальной задачей при создании и внедрении прогрессивных электрохимических технологий.
Работа выполнена в соответствии с планом работ по научным направлениям НТТУ "Гальванотехника и электрохимическая обработка металлов" и ДГАС "Разработка современных методов обработки материалов, оптимиза-
ция технолопічєских процессов, конструїфование. изготовление и модерни зация приборов и изделий сферы сервиса".
Цель работы - разработка технологии изготовления и изучение возможностей фотоактивных и фотоуправляемых ЭИ для ЭХМ и решения других задач электрохимической размерной обработки (ЭХРО). В соответствии с целью были определены задачи исследования:
-
Разработать способ электрохимической обработки, в котором ЭИ выполнен из фотоактивного полупроводникового материала, с токоподводом на его нерабочей поверхности, на которую воздействуют световым потоком, в соответствие с которым происходит ЭХРО.
-
Изучить возможность электролитического метода получения фотографий с использованием фотоактивных ЭИ.
-
Разработать способ фотоуправления секциями растрового ЭИ и исследовать технологические возможности метода ЭХМ с использованием такого ЭИ.
-
Исследовать возможность изготовления плат печатного монтажа подвижным фотоуправляемым секционным ЭИ. Установить закономерности растворения металлической фольги с основания печатной платы для определения необходимой скорости движения ЭИ.
-
Проанализировать влияние основных электрохимических факторов на точность и качество ЭХМ и определить возможные способы уменьшения погрешностей обработки.
-
Разработать конкретный технологический процесс для ЭХМ и передать его предприяппо-заказчику для внедрения.
-
Разработаны технологические основы нового направления в ЭХРО - применение фотоактивных и фотоуправляемых ЭИ для электрохимического нанесения информации.
-
Результаты исследований показали большую перспективу использования фотоактивных и фотоуправляемых ЭИ для электрохимического маркирования и клеймения в поточном производстве изделий машиностроительной, электротехнической и других отраслей промышленности, а также на ремонтно-механических предприятиях.
-
Предложены наиболее рациональные условия и режимы ЭХРО плоских поверхностей большой площади с использованием сканирующего фото-управляемого секционного ЭИ.
-
Экспериментально подтверждена возможность получения фотографий
электрохимическим способом с использованием фотоактивного ЭИ.
-
Для увеличения плотности технологического тока фотоактивных ЭИ разработан способ изготовления ЭИ на основе сернистого кадмия.
-
Выявлены основные электрохимические факторы, влияющие на точность и качество ЭХМ, и предложены способы, позволяющие существенно уменьшить погрешности обработки.
-
Применение фотоактивных и фотоуправляемых ЭИ позволяет заменить фотохимігческую технологию на электрохимическую в различных отраслях промышленного производства: для изготовления плат печатного монтажа (ППМ), печатных форм и клише, фирменных табличек, фурнитуры, для гравирования разлігчной декоративной продукции и изделий сферы сервиса. Технологические методы ЭХРО по сравнению с фотохимическими методами экологически более приемлемы, требуют меньшего количества технологических операций, используют менее агрессивные и более простые химические реагенты, экономически более целесообразны.
-
Разработан новый способ электрохимической обработки, в котором ЭИ выполнен из фотоактивного полупроводникового материала, с токоподво-дом на его нерабочей поверхности, на которую воздейств}тот световым потоком, в соответствии с которым происходит ЭХРО (защищен авторским приоритетом).
-
Прехюжен полупроводниковый способ получения видимого изображения с использованием фотоактивного ЭИ, в котором изображение формируется на токопроводящей поверхности, покрытой контрастной, по отношению к ней. металлической пленкой (защищен авторским приоритетом).
-
Разработан способ злектрохимігческой обработки сканирующим матричным фотоуправлясмым ЭИ, который позволяет наносить обширную информацию на большую площадь обрабатываемой поверхности (защищен патентом РФ).
-
Показана возможность изготовления плат печатного монтажа фотоуправ-ляемым секционным ЭИ, при которой обработка фольгированного диэлектрика происходит при его поступательном движении относительно секционного ЭИ. Управление технологическим током каждой секции ЭИ осуществляется от конкретного фотоэлемента, в зависимости от его освещённости (способ изготовления защищен патентом РФ).
-
Разработан ряд конструкций фотоуправляемых растровых ЭИ.
-
Разработаны основы технологии изготовления фотоактивных ЭИ из пла-
стан монокристаллического кремния. Такие ЭИ имеют низкую технолог! ческую плотность тока и могут применяться там, где требуется неглубок электрохимическое фрезерование, в том числе для электролитическог получения фотографий.
-
Разработаны основы технологии сканирования фотоуправляемого растре вого ЭИ вдоль обрабатываемой поверхности, позволяющие наносить ос ширнуто меняющуюся информацию
-
Разработано технико-экономическое обоснование электрохимическог способа изготовления фирменных табличек по заказ)' АО НПО "Динамо' г. Москва.
-
Испытан в производственных условиях и внедрён в проектные работі ШРМЗ ОАО '"Ростовутоль" фотоэлектрохимический метод маркировани деталей и обработки гальванокопий, с предполагаемым экономически эффектом 30 миллионов рублей (в ценах 1997 г.).
-
Разработаны основы конструкторского решения оборудования для реали зации технологии изготовления плат печатного монтажа секционным фо тоуправляемым ЭИ.
-
Отдельные результаты работы используются на лабораторных и практиче ских занятиях для студентов ДГАС, г. Шахты.
Материалы диссертации докладывались на научно-техническом семи наре "Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике", г Пенза, 1995 г., международном научном симпозиуме в области ремонта машин (посвященного памяти академика Ю. Н. Петрова), Республика Молдова г. Кишинев, 1996 г., третьей всероссийской научно-технической конференции "Методы и средства измерений физических величин" г. Нижний Новгород 1998 г. и ежегодных научных конференциях ДГАС, г. Шахты и НГТУ, г. Новочеркасск, в 1993-1998 годах.
По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ
Похожие диссертации на Электрохимическое маркирование с использованием фотоактивных и фотоуправляемых электрод-инструментов
