автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Технологические основы высокоэффективного электролитического формирования

л л

* №

На правах рукописи

СУ1-ЩУКОВ Владимир Константинович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ФОРМОВАНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Специальность 05.03.01 - Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент

Тула - 1998

Работа выполнена на кафедре "Физико-химические процессы и технологии" Тульского государственного университета.

Научный консультант: чл.-корр. АТН РФ,

доктор технических наук, профессор Любимов В.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Давыдов А.Д.

доктор технических наук, профессор Мордехай В.М.

академик РАЕН, доктор технических наук, профессор Шадский Г.В.

Ведущая организация - ОАО Центральное конструкторское

бюро аппаратостроения

Защита состоится "^3" декабря 1998 г. в _[}£_ "назаседании диссертационного совета Д063.47.03 Тульского государственного университета по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92, ауд. 9 -101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан " Ж"

ноября 1998 г.

Ваш отзыв в одном экземпляре просим выслать по указанному адресу.

Ученый секретарь диссертационного совета канд.техн.наук., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность цройдс-цм. Рясчшр:ш«е области применения злеэтролптичз-гтгп псажденйя-металлов и силаьо» армичеиа, в первут очередь, птннчр 'г-г-ростами осаждетш, особенно, при '«мшшмх «»..и прсгрпг-спгру?*"ту

фш11к0-х1тмикп-мехпиич»гски.ч ч гег-;.'е;рн.чеекнх хярактерпаик миопклийп:г; счсем. Ок» смпзпо с пглостятоииой изученностью процессов и яшюн^й, ирои ¿ходящих к условиях высоко гфскзмшггсл'.млто тлек траппа.

Поиску путей повишепцд скор'1"'и ссладеикя н »«ученто вомкг.к.;о;л!г • •«»ШИПЯ МНОГОСЛОЙНЫХ СИСТЕМ ме ,>*мО..| к"рГоТГПГТССКО'-О Л>ппипя!ШИЯ посвя-:иап>1 р.лГчьы Даямлосй Л.Д., Вччг-:льночл 11.М., Гитлера Л.! ¡., ¡Сохла О . .■•рчг-цсва Н.Т., Кукоза Б.И., Любимова В.В., Мордех«* >

1 —----

р™ чяттнавил. а пигат-тпг-ни»

процесса электролитического формования, в повышении скорости осажден нч ли-таллов и сплавов при обеспечении возможности создания нрншшгшалыш новых изделий с улучшенными технологическими параметрами, конструктивными «"эксплуатационными характеристиками за счет управления процессом электролитического формования объектов с заданными или программируемыми свойаиами, в разработке технологии и оборудования для реализации высокоэффективного электролитического формования (ВЭФ) нового класса объектов и подтверждается ттрсведеннн* «4 с..1й.ю1шшй в Программу ГКНТ СССР по проблеме 016.05; Программу ГК н.> о ; н та.чпмке Мпнг.узл Т-.-ГТТТГТ

"Восе гановлелие"; ирн'-ли л:I гооо|-п1-! Л~- >74 о г 0/.; . О'-'1-' !:<>.■ " и приказ 67 от 24.0¡.VIг.. ¡нлашьиЧ л:, основании !(остачов^ння Гл1 СллТ )27К 0'1 15.12.90г."О Гос1!|>о| раимс госзаказ й I ^'„.Оо; Х

1.1.98.; ¡'ран 1-ы № 61201 (г. Липецк), УМ 63 (г. Москва), № 40002;! ;> ЛШЧЪ и С-Петероург), X» 1 12803 (г. Брянск) а т.«с,1« выполненными хо'.чогомчшш: X; 210/4; Кг 86-516/4; № 87-492/4, Да 8К-573/4; Кг 90-883/4; № 46106; X.: 4620;; М-46214; № 46305; №46403; № 46503; Л"у 46606.

Автор за.'пищает:.....технологические основы метода высокоэффектнвного

электролитического формования многослойных систем с заданными'или программируемыми фнзико-химико-механическими и геометрическими характерна гиками включающие:

1. Теоретические исследования синтеза различных-схем высокооффектшлю-го электролитического формования многослойных систем на основе системною анализа,а также процесса высокопроизводительного электролитического осаждения металлов и сплавов.

2. Математические модели "электрического поля в электролизере ч межоек-

тродном зазоре, в том числе, с подвижными границами анода и катод:), распреде-

ления осадка на поверхности катода для различных схем электр мизеров, I и,1родн-

намнческих.процессов при различных схемах формообразования, механизма заро-

дышеобразования и послойного формования осадка в условиях ВЭФ обьемоь ч:

заданными или программируемыми свойствами.

3. Методики-экспериментальных исследований процесса осаждения металлов и сплавов при высокоэффективном электролитическом формовании.

4. Результаты экспериментальных исследований, являющиеся базой данных для проектирования технологических схем получения объектов с заданными или. программируемыми свойствами, механизма образования осадков металлов и сплавов в условиях ВЭФ, влияния режимов высокоэффективного электролитического

"формования на фюико-химнко-механпческне свойства и геометрические характеристики осадков из различных электролитов,

5. Технологии изготовления: печатных плат (ГШ) с отверстиями; объемных печатных плат; ГШ. с микропроводниками; заготовок гибридных интегральных схем (ГИС) и СВЧ-модулен; последовательного нанесения функциональных слоев никеля и меди на корпуса алмазных отрезных кругов; нафевателей, антенных решеток, шлейфов методом переноса; медной фольги; мнкрофольгн из никеля для электретных-минимикрофонов; формообразующих элементов пресс-форм; матриц для тиснения мнкрорельефных изображений; волноводов; тонкостенных оболочек; объектов с макрорельефом.

6. Оборудование для реализации разработанных технологий.

Цель работы - разработка технологических основ метода высокоэффективного электролитического формования объектов с заданными .или программируемыми физико-химико-механическйми и геометрическими характеристиками;

Методы я сс л ел о пп 11 и н ■ Теоретические исследования гидродинамических процессов при высокоэффективном электролитическом осаждении металлов и сплавов проведены-методом численного моделирования (метод конечных частиц). Характер распределения электрического поля в зазоре и в -электролитической ячейке, а также осадка при скоростном электролитическом формовании изучался с использованием метода конечных элементов.

Экспериментальные исследования проводились с использованием методов математической статистики и теории планирования многофакторного эксперимента. Для проведения поляризационных исследований использовались потенцноста-' тическин, потенциодинамический и гальваностатический методы, при изучение структуры осадка и его физико-механических свойств металлографический метод и рентгеноструктурный анализ, а для оценки химсостава осадка и электролита фотометрический.

Научная новизна. Разработаны технологические основы и методы направленного воздействия на локализацию и дозирование энергии технологических потоков в электролизере в условиях макро- и микроформования многослойных систем С заданными или программируемыми физико-химико-механическими и геометрическими характеристиками. '

Установлены и обоснованы новые, области технологических возможностей скоростной гальваники за счет использования новых диапазонов параметров и режимов процесса; зазоров, электрических,характеристик, гидродинамических потоков.

■ Разработаны модели процесса масшпере(цдса. для*,.определения (оценки), предельных услоций. гидродииамкческих потокод црц высцкопроизлодктелытм/элек-

тролитнческом макро- и микроформовании и послойного роста зародышей в условиях пысоконнтенснвного импульсного электролиза; позволяющая оценить размеры зерен электролитических осадков при ВЭФ.

Определены предельные энергетические потоки при создании макро- и мше-рорельефных объектов в условиях высокоэффективного электролитического формования.

Установлены условия достижения развитой или npoi¡хммпрусмсй структу- ■ ры осадка при получении многослойных. систем.

Достижение заданных или программируемых физико-химико-мехапнческнх ¡1 геометрических характернаик многослойных споем обеспечивается в эколо!н-ческинаиболее безопасных электролитах.

Ппик-щчсская тчшоегь. Практче^кп про'вгрснм метод ечнтмя различных ' exeu, iii юокоэффекшшюго шектрочншЧсскою формования cûbciaon па основе системного анализа и"'режимы скоростного элекгролигкчськйга осаждения мегал:

запаниые или программируемые фнзико-хнмико-;..w'»ùî:ir:cc""c я геомт*"«««-«»««. мшамч/ич!.»,. ';;;;;сг"~?.пттУ"' «ч«™ при ил макро- и микроформовании. Разработаны техиолш ические процессы и оиирудипл-ние для изготовления заготовок Г'ИС и СВЧ-модулеЛ, печатных плат с отверстиями, объемных печатных плат, ЛП с микропроводниками, фольги, микрофольги, нагревателей, антенных решеток, шлейфов, формообразующих элементоп пресс-форм, волноводов, матриц для тиснения голографинеских изображений, юнко- . стенных оболочек, объектов с макрорельефом, нанесения функциональных слоев на корпуса алмазных отрезных кругов.

"гздтакяя ".îiyjihjaiu исследований нспопьзованы при разработ-

..-.- -жпогпп и ¡¡бо^.^'дочан.ия "им n.'.)r/Oc:iioi'!1 jj::-î i г и

...••¡куЛКЧИШШ «ÔteN'Hi.'t »• M :UHiH.lM!: ¡Ut! Г «ИМИ ф:1И:И>-М!МЙКО-

' 1 ■ ■ • ¡ci.'ici iî.î !î ii-iiMùii-i^irci'iiM!' ..iijx.";. -.-рис ппелмп, '.::■ : ■■p1 i-b'.'/lfifiiu « О Л О ivO>A, Пии '"(."¡api", ni iM "i Ьнг.лы;'. i!!î! IPeiiptjn'v АО"Рольеф'\ ЛО "гмчдер", АСГТульский ; с: ; рсч î f î r i Г* C'W |".Л!)11' "Авюм"', ?<<i;< >и"|^к.ч-италь;;п--ни iicuip Лтегрифнки "1'есси га"'.

Aнрои:»нш '.',:t;1i>сл. Основные неложеннч и пезулыаш рабош дохлодывя-. Jiiici.. на семинарах а рас1Ц!!неинт.|Х "неедачнях кнфс-лры фичшьхимических процессов и 1елнологий Tyjussra Г0суд!'р.с1 пеннш о уаивереичета, на елсегодных, начиная. с . 1983 г., цаучно-техничёеких конференциях профессорско-нрепода-" ■иисдтекою cocium-.Tj.il У, ил Всесоючныч ичшффешцмч им 'ыектрофт^ческн».* ч •»•■сн фохимическим методам обработки ( I j nu, l\lfc6i\; Кчнннд-в, I 9*»0i.), на региональных научно-технических конференциях и совещаниях-(УФА, ¡983;.; Кирсл, 19S3, 1986, 1989, 1991г.г.; Пенза, 1988, 1990г.г.), на 1-й отраслевой научно-технической конференции технологоп-машиностроителей в г. Туле (1990г.), на международной конференции: "Поддержание и восстановление работоспособности транспортных средств"- Саратов: С'ГУ, 1994г., на совещании-семинаре '• Проблемы теорий проектирования и производства инструмента"- Гула: Ту л ГУ, 1995г., на выездном заседании головного совет» по мшттострмпню (Тула, 5997!.),

Всероссийской научно технической конференции "Современная эяектротехноло-гпя в машиностроении" (Тула, 1997г.).

Практические материалы диссертации демонстрировались на ВДНХ СССР в 1983 и 1987 г. (бронзовые медали) и в 1У89 г., на-выставках "Конверсия-?!" в г.Туле, "Высокие технологии из России" в США (1993г.), "Наследники Демидовых"-г.Тула (1995г.), "Дни Тулы в Москве" (1996г.), "Здоровье студентов-96" г.Тула, в Аргентине (октябрь 1996г.), в Индии (ноябрь 1996г.), "Дни Тульской области " в г. Москве (июль 1997г.), "Тула - Родина моя" г ..Тула (ноябрь 1997г).

Публикации.'По теме диссертации опубликовано 50 работ (в том числе одна монографий в соавторстве), получено 5 авторских свидетельств на изобретения.

Структура п обьем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников, приложения и включает 286 страниц машинописного текста, J28 рисунков, список использованных источников из 239 наименований на18 страницах. Общин обьем работы 434 страницы.

~ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I» первой главе выполнен анализ современного состояния вопроса, опреде- ■ лены цель и задачи исследования.

Вопросы теории и практики получения объектов с использованием процесса традиционного электролитического формования подробно изложены в работах П. М-Вячеславоаа, Г.А. Садакова, Г.А. Воляшок и других авторов. В работах В.В. Любимова, АД. Давыдова, Е. Козака и других сделана попытка интенсификации процесса электролитического осаждения металлов и спдаэдп при формовании объектов.

Процесс электрокристалл,линии металлов и сплавов в значительной степени зависит от электрических режимов электролиза, что позволяет без тменеим характеристик электролизера получать осадки с различными физико-мехшшческ.имн и химическими свойствами, используя для электролиза периодические токи различной формы с определенными электрическими параметрами. Fla основании известных зависимостей предельной по качеству осадков плотности тока от состава электролита, температуры, гидродинамических условий в электролизере и характеристик технологического тока определены пути повышения скорости электролитического осаждения металлов н сплавов: интенсивная прокачка' электролита в межэлектродном промежутке и электроосажденне импульсным униполярным tokos) прямоугольной формы на малых МЭЗ (менее 1-5мм).

Выбор для процесса высокоинтенсивного осаждения в основном сернокислых электролитов сделан ввиду их низкой стоимости и широкого распространения в промышленности, а также наибольшей экологической безопасности по сравнению с другими элек1ролигами.

Неравномерность распределения плотности электрического тока на сложно-профильной оправке в процессе электроосаждения вызывает формирование по поверхности детали переменны* по величине физико-механических и химических

характеристик, приводит к появлению значительных внутренних напряжений в осадке, способных исказить форму и размеры гальванокопии.

Таким образом, решение задачи интенсификации процесса электролитического осаждения металлов и сплавов на оправках сложного профиля связано с задачами получения равномерного или заданного распределения толщины осадка по поверхности оправки и создания у. осадка в процессе электролиза набора функциональных характеристик, отвечающего условиям эксплуатации объекта (микротвер- -достн, прочности, химической, тепловой стойкости и т.д.). Однако до настоящего времени отсутствует системный подход к разработке схем электролитического формования объектов, что в значительной мере сдерживает возможности расширения области его применения для создания объектов с заданными или программируемыми, в том числе, новыми свойствами. — ■•-■ .....

- 'Из дйсотиз литературных, данных.следует, что в нестоящее время не представляется возможным адекватное теоретическое описание полной взаилюевязг между технологическими параметрами процесса ВЭФ и физико-механическими, химическими свойствами осадков ввиду сложности явлений, свойственных этому процессу. Нахождение зависимостей между технологическими параметрами электролиза и свойствами осадков возможно экспериментальным путем.

В то же время теоретические Модели электрохимических процессов, используемые в анодной электрохимической обработке для определения эволюции электродных поверхностен, предложенные А.Д. Давыдовым, Е. Козаком, позволяют определить зависимое», геометрической формы осадкон от параметров электролиза и прогнозировать свойства осадков с учетом распределения плотности тока на сложнопрофнльных поверхностях в процессе электроосаждения.

На основании проведенного анализа поставлена цель: разработать технологические основы метода высокоэффективного электролитического_ф<щмснм шм объектов с заданными пли программируемыми__физико-химико-механнческими и геометрическими характеристиками, в соответствии с которой определены следующие задачи исследования:

- провести анализ схем высокоэффективного электролитического осаждения металлов и сплавов на сложнопрофильные поверхности и определить параметры управления процессом получения осадков с заданными функциональными характеристиками;

-' исследовать процесс ВЭФ с учетом режима интенсивного массообмена в электролизере и сложной геометрии поверхности электродов; ~ '. .....- - • -

- определить распределение гидродинамического, и электрического полей в межэлектродном зазоре и в электролитической ячейке при ВЭФ и их влияние на качество электролитических осадков;

- изучить взаимосвязь между режимами высокоэффективного электролитического формования и качеством осадков металлов и сплавов;

- разработать и внедрить технологии л оборудование для высокоэффективного электролитического формования объектов с заданными или программируемыми свойствами. "".......

Глава 2 посвящена теоретическим исследованиям синтеза схем и процесса »электролитического формования объектов с заданными или программируемыми физико-химико-механическими и геометрическими характеристиками.

Традиционные способы электролитического осаждения металлов и сплавов обеспечивают линейные скорости наращивания до 1 мкм/мин при приблизительно одинаковом их распределении по поверхности модели. Электролитическое формование позволяет этим способом получать пространственные конструкции при названных выше низких скоростях осаждения.

Развитие способов высокоэффективного электролитического формования поставило задачу управления процессом при высоких локальных скоростях осаждения металлов и сплавов с целью создания разнотолгцинных осадков, обеспечения допустимой разнотолщинности изделия на сложнопрофильных моделях, формирования осадков" с различными локальными по поверхности или послойными физико-химико-механическими и геометрическими свойствами.

Известные способы управления толщиной осаждаемого слоя металла В основном связаны с изменением локальных скоростей осаждения за счет уменьшения скорости осаждения металла в некоторых зонах путем применения технических приемов: экранов, изоляторов и т.п. Такие приемы, вызывая снижение скорости процесса вообще, не позволяют создать существенной разницы в локальных скоростях осаждения металлов.

Как показывает опыт применения метода электролитического формования объектов, основными показателями для него можно считать производительность, выраженную через скорость осаждения, качество, определяющее, в первую очередь, физико-химико-механические свойства осадков, и точность, дающую представление о его геометрических характеристиках. Совокупность точек пространства, характеризующие каждый из возможных способов электролитического формования объектов, дает представление об области применения электроформования, ограниченной предельно допустимыми значениями соответствующих показателей: показателя скорости осаждения (КУ), показателя качества осадка (К,) и показателя сложности формообразования (К£ф). Например, область применения традиционной гальваники ограничивается зоной "1-2-4-3". ;.

При перемещении вдоль оси Кк производится сравнение одного или нескольких относительных показателей качества, присущих той или иной рхеме формования объекта или обеспеченных различными режимами осаждения, применением различных электролитов и т.д. Ось Ку показателей скорости осаждения, выражен-иых через относительные параметры, дает возможность оценить степень увеличения скорости от некоторых воздействий на характер протекания процесса осаждения, а положительное направление оси КСф указывает на нарастание сложности формы создаваемог о объекта.

Пространство, ограниченное точками "1-2-4-3-7-5-6-8", представляет собой область использования ВЭФ объектов, в которой возможно достижение более высоких скоростей осаждения при создании нового качества осадка на более сложных поверхностях.

Любой ¡-ой точке пространства, приведенного на рис.1, соответствует набор показателен - КУ,; КК1; Ка|„, каждый из которых можно оценить как совокупность коэффициентов, обеспечивающих достижение заданных показателей скорости, качества и сложности формы осадка.

Зона Создаваемый объект

1 Плоский объ^т без 01ранимений К» малой юлиптц

2 Матрица с микрорельефом 0,1-0.3 мкм

3 Сложиофасонный асимметричный объект (крыльчатка)

4 ' Микрофольга 3 мкм с точностью 0,3 мкм

5 Плоские объекты с точностью формы 0,2-0,5 мм

6 ПП смикропроводннками шириной 2050 мкм

1 - Симметричные объекты сложной формы iptuub.iir.in к качеству -

8 Сложиофасошше объект« ы с заданным качеством (шнек)

. Рис. I. Возможные области применения электролитического формования

Учитывая, что отдельно взятые относительные коэффициенты, характеризуют действие гошсретых интенсифицирующих факторов, представляется целесообразным совокупное их воздействие на процесс осаждения оценивать произведением соответствующих показателей:

I т 5

Так, показатель скорости осаждения для ¡-ой точки рассматриваемой области пространства можно представить в виде

А,

=гк

где'А'л ~ л/п0СА'1р0С - коэффициент интенсификации скорости осаждения по сравнению со скоростью традиционной гальваники за счет п-го воздействия.

Для создания, обьектов с заданными физико-химико-механическими и геометрическими характеристиками необходимо' наличие следующих основных элементов, приведенных на рис.2. К ним следует отнести наличие основных электродов (анода и катода-оправки), разделенных межэлекгродным зазором (МЭЗ), который заполнен рабочей средой с заданными свойствами. Причем, для основных электродов должнл быть предусмотрена возможность их перемещения. >

Pitc.2. Схема элементарного злектролизера

Свойства любого создаваемого объекта можно условно разделить на две . группы: набор свойств, принадлежащих поверхности (Гп±АГ„; Ф„±Л Фп; Хп±ДХГ1 ; М„±ДМ„) и распределенных на ней определенным образом, и набор свойств внутри объекта: (ГУ±ДГУ; Ф,+ДФ, ; Х.,±Д X»; Mv±Д Mv). При этом задаются их основные значения и возможный диапазон изменения.

Для оценки свойств создаваемого объекта разработан классификатор признаков, позволяющий выявить характерные и наиболее важные из них для последующего использования при проектрировании схем ВЭФ. .

Геометрические факторы, определяющие возможность создания объекта с заданными характеристиками (П±ЛГ;), предложено ранжировать по значимости следующим образом:

А - площадь осаждения, см2: А| < 100; lQQ<.Ai ¿500; Aj > 500. ö - вид поверхности ;

В| - плоские и малой кривизны : Вц - a/b« I; Ви - а»}>; Вц -a((b, где а -длина; b - ширина формируемой поверхност и;

Вз - симметричные поверхности : Ь,( - цилиндрические ( В2ц - l/d<l; B2ii - Ш> 1, где 1 - длина объекта; d - диаметр;; В22 - конические ; B>j - сферические; Bjj - параллепипед (Bj4i -a"»b*h; Виг - a«=b<h; В243 - a»bah); B« - комбинация симметричных поверхностей;

Вз - асимметричные поверхности ;

В4 - сложнофасонные поверхности; С - наличие пазов : С) - мелкие пазы h{(b (h - глубина паза; b - характерный размер паза); С2 - средние пазы Ь«Ь; Сз - глубокие пазы h»Ь;

I) - сплошность осадка »а поверхности (D): D( - есть (1);D2 - нет (0); • £ - толщина осадка, ыкм : Ei <10; 10< Е3 < 100; Е3 - свыше 100; ■ К-разнотолщшшость: Fi - sl0%; 10 ( F2 (50% ;F3- i 50%; G - шероховатость:' G( - естественная; Gj. - искусственная; Gj - наследственная; ' ■ .

. 3 - наличие рельефа: 1( - микрорельеф: Ун - на всей поверхности; ¡¡2 - на части поверхности); - макрорельеф (-Ь| - на всей поверхности; Ьг - на части поверхности).

Следующая группа факторов, определяющих возможность создания объекта, представляет собой его химические параметры ^ ±Л Х}):

Х- химсостав :

Х| - однокомпонейтный;

Х2~- многокомпонен*ный (Хц - % содержание ¡-го компонента в осадке);

... Х3-многослойный ("п"одно- или многокомпонентных слоев).

Набор физических свойств объекта представлены следующие (Фк±Д Фк): Ф1 - электропроводность; Ф2 - пористость; Фгадгезия; Ф4 - пая^мость и т.д.

Механические параметры (МП±ДМ„); М)- внутренние напряжения (Мц - положительные; Ми -чотрицательные; Ми - нулевые); М2 - относительное удлинение; Мз -твердость; - мик^отьёрдойтт.; предел прочности и т.д. , ...

Набор свойств, например, для заготовки ГИС, составленный с помощью классификатора, выглядит следующим образом:

- геометрические (АьВнЛ'.ЕьРьОг;.!^);

- химические (Хз);

- физические (Ф|;Ф2;Ф3;Ф4);

- механические (Мп) и может быть использован в качестве исходных данных для создания схемы высокоэффективного электролитического формования проводящего рисунка и защитного покрытия.

Выход за пределы рассмотренного выше пространства (см.рис.1) мотает быть обеспечен лишь за счет снятия ограничений, связанных с различными факторами, методами, приведенными на рис 3.

Рис.3. Методы синшия ограничении.

В общем случае этого можно добиться использованием как отдельных методов'снятия ограничений, так и их сочетанием:

1.1 1»! , Функции Г (см. рис.3) определяют характер изменения или. постоянство действия в пространстве или во времени метода снятия ограничения. Так, использование такого метода снятия ограничения как изменение гидродинамического режима ФЗ путем применения дополнительного сопла для подачи электролита в локальную зону осаждения может быть временным до момента создания заданной толщины осадка и т.д.

.В качестве интенсифицирующих процесс осаждения факторов .можно предложить: изменение межэлектродных зазоров (МЗ); введение протока электроли-та(ФЗ); замену электролита (XI); импульсный электролиз (Ф2) и т.д., что приведет к изменению соответствующих коэффициентов интенсификации (КО; (Кг); (К3); (К,). ' . . ' "

Применение интенсивного перемешивания электролита (сочетание многоструйной подачи электролита ФЗ с определенной кинематикой движения МЗ оп-равкц-шнека), выбор электролита XI с высокой рассеивающей способностью и электропроводностью, а также использование специально подобранных режимов импульсного электролиза Ф2 позволят перейти в окрестность точки 8. При этом становится возможным создать объект сложной пространственной формы с высокой скоростью осаждения и обеспечить заданные физико-механические и геометрические характеристики, например, формообразующий элемент пресс-формы для изготовления шнека с переменными диаметром, шагом и глубиной пазов.

При ВЭФ объектов Необходимо создать эффективную и экономичную, как правило, многослойную систему, для чего из огромного количества рассматриваемых возможных вариантов схем формования, выбирается наилучший, обеспечивающий заданные физико-химико-механические и геометрические параметр^ создаваемого объекта при заданной производительности. . '

До настоящего времени выбор одного из множества вариантов основывался на использовании интуиции технолога-проектировщика. Поэтому ставится задача передачи этих функций (или части) ЭВМ, т.е. необходиморазработатЬ метод синтеза технологических систем (электролизеров) для изготовления объектов с заданными физико-хцмико-механическими и геометрическими свойствами. •

Задача синтеза технологической системы (электролизера) может быть сформулирована следующим образом. На основании анализа известных ..физико-химико-механических и геометрических требовании к создаваемому объекту, а также набора возможных вариантов электролитных сред, схем электролизеров, кинематических схем, гидродинамических условий и режимов осаждения требуется выбрать схему ВЭФ, обеспечивающую заданные или более высокие показатели процесса (Ку;Кк;Ксф). ' . . .

Поскольку эта задача относится к многоразмерным дискретно-непрерывным экстремальным задачам, методы решения которых еще не получили такого разви-

тия, Как в случае непрерывных экстремальных задач, для ее решения в общем случае применен метод погружения, часто используемый, когда первоначальную задачу заменяют более общей, имеющей развитые методы решения. Причем любую частную схему можно получить из глобальной, если некоторым параметрам ' (структурным) давать определенные значения.

Для реализации такого подхода к решению задач синтеза схем ВЭФ разработана система уровней, отражающих возможности создания технологической системы, обеспечивающей достижение заданных геометрических,-характеристик и физико-химико-механических свойств формируемого объекта (рис.4), и алгоритм их взаимодействия. Уровни ранжированы а направлении цели.

Уровень электролитных сред с набором основных химических и физических свойств представляет собой проекцию всех возможных вариантов сочетаний этих свойств на единую ось параметров. -'.....,,.

- У{»оьсНа vx^iï ;лс;стро"трерон включает матрицы вариантов схем электролизеров с зквиднсилтпглмн " яэтквилипишнымь «¿истайJjî члектропями «ОЭ) нры-наличии или отсутствии дополнительных электродов (ДЭ) и изолирующих экране;. (ИЭ), в которых варьируется количество и расположение всех элементов схемы.

Матрица кинематических схем, обеспечивающих-возможность или невозможность перемещения (вращения) одного или нескольких электродов в одном или нескольких направлениях, представляет собой уровень кинематических схем. _

Уровень гидродинамических схем отражает матрица вариантов гидродинамических схем, обеспечивающих возможность создания локального или .распределенного'погокии «ЯП îîx ггомоккацми » ¡шмшшрном нлцтурбулентном режимах.

Матрица вариантов зяекгричеекик, физико-.ч«.»мчсских и \ ндродйиамиче-.•ких режимов oôcciTcnueaei решение тадача на хоспис jw<ki«h»î электролиза.

Наконец, уровень принятия решения необходим для выбора схемы злехтро-•шшчгского формования oc;,e;cia и нескольких ссушо-уных вариашос с оформлением технической документации или лов юра цикла с внесением корректив на различных уровнях..

Условия перехода на каждом уровне устанавливаются а зависимости от требовании к создаваемому объекту. Например, при выборе схемы электролизера условием ^перехода являемся равномерность распределения перепада плотностей тока ira ^гтеерхноети'создаваемого объекта. В случае выбора кинематической скемы условием перехода может быть необходимость движения одного пте нескольких элементов электролизера, а также возможность реализации схемы, а при назначе-■ НИИ гидродинамического режима это допустимая неравномерность распределение . скорости электролиза в МЭЗ и т.д. ' 4

Результатом синтеза схем.ВЭФ стала разработка возможных вариантов схем единовременного, последовательного пли комПиннршштпго формования объектов с заданными нпн программируемыми свойствами.

АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ*

Г,....ГК; Х1...ХМ; Ф,...Фс; М,...МР

геометрические и визико-

химико-механические свойства создаваемого объекта

УРОВЕНЬ ЭЛЕКТРОЛИТНЫХ СРЕД

Э1 Э2 ] ЭЗ ... | ЭЗ | ... ЭЫ

база данных рабочих сред

"с набором основных химических и физических " свойств

уровень СХЕМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

матрицы вариантов схем электролизеров

[ ЭК1...ЭКР | НЭ1...НЭ.< I НЭ^ДЭС ) нэ.ииэм | НЗЛ + ДЭ1- + ИЭМ

УРОВЕНЬ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМ

матрицы вариантов кинематических схем

в-п

ЕЗР

в-п + вр

УРОВЕНЬ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СХЕМ

матрица гидродинамических схем

- ЛОК1, ... ПОКМ I РАСП1... РАСПК I КОМ51 . . КОШЛ

Ух ; Уу ; Уг ; Уху ; Ухг ! V« ; Ухуг

УРОВЕНЬ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОЛИЗА

ЭТи ЗЛО -ЭЛ?~| хТТ. ХК [ Ф1.-О.У1 | ГД1..ГДК

матрица вариантов электрических, физико-

химических и гидродинамических режимов

УРОВЕНГПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ "I .

выоор варианта схемы электролитического формования объекта или повтор цикла с внесением корректриз на различных уровнях

Рис.4. Синтез мем электролитического форчсееиия объектов

' Реализация разработанного метода синтеза схем ВЭФ невозможна без детального изучения процессов гидродинамики, протекающих в электролизерах. При этом необходимо учитывать ряд особенностей их функционирования: нестацир-нарносгь гидродинамических процессов, сложность геометрических форм электролизеров, газосодержание электролита. Теоретическое рещение указанных вопросов связано со значительными математическими трудностями и требует применения аффективных методов решения и быстродействующей вычислительной техники.

Для моделирования гидродинамических процессов использовалась система уравнений, описывающих течение пязкой сжимаемой жидкости в декартовой системе координат в форме Навье-Стокса: - уравнение неразрывности

■ дР

—- + div(pW) = 0 •

а '

- уравнения импульса

дРи Í ~u7\ д? I

-div(puW) ~--+ —- + ■

<Д - да . Л 5х ду

5pv — ВР (Зтху да

dt " Dy V O/i- су

- J'piüFeuMfl-tHBIil КИ -.. - . ....... - .,'...

í?oE -, - • ( ta ц r?r " ' ' ñt li Jo..» V"

■ —+ d!v(pE V/ ) = -div(p W ) + ——^ + ———I +1 ——i,

. dt \ dx oy J \ дх 0y J

- уравнение состояния P=P(p, T).

В данной системе уравнений: u, v, - составляющие скорости потока по осям х и у соответственно; t - время; р - плотность; Е = CvТ + (u2 + v2 )/2 - полная энергия; - Т - температура; Р - давление; а, т- нормальное и касательное вязкие напряжения. ■ Начальные и граничные условия задаются для конкретных схем течения электролита г." улекф0лн~срс тт характер«?уч>т«к усло'шшлх истечения и торможения, основными термодинамическими паримо рами среды (начальными скорое ¡ямк, Делениями и температурой).

Для расчета таких течений разработан численный метод конечных "истин, использующий схемы растепления метода крупных частиц, но реализованный на косоугольной неравномерной сетке. Внутри конечной частицы параметры потока аппроксимируются алгебраическими функциями с использованием известных соотношений, применяемых в методе конечных элементов. Применение косоуюлыюп формы частиц, позволяет избежать введения фиктивных и дробных ячеек на rp¿-' ницах'области течения и осуществлять произвольную дискретизацию пространства. Полученные конечно-разностные уравнения всех этапов расщепления характеризуются строгим выполнением законов сохранения массы, импульса и энергии. ......Рассматриваемые схемы электролизеров характеризуются наличием или отсутствием дополнительных сопел для подачи электролита в зоны с ограниченными условиями течения, а также различными скоростями потоков {рис.5,6). •

■ Из анализа полученных вариантов течения электролита в- межзлектродном промежутке видно, что применение дополнительного сопла со скоростью истечения. электролита Vap>.„ = 5 м/с приводит к значительному улучшению характера распределения скоростей а канавке « практически устраняет застойные зоны. Кроме того, введение дополнительного сопла, расположенного против канавки, позволяет изменить в лучшую сторону распределение скоростей потока на кромках профиля. Однако более полного выравнивания профиля течения скоростей можно

добиться за счет применения сопла, расположенного под некоторым углом к канавке или перемещением его вдоль поверхности с некоторой амплитудой колебаний.

/— Анод

Рис.5. Векторная картина поля течения электролита со скоростью У,л ~ 1 м/с вдоль поверхности-катода с канавкой при отсутствии дополнительного сопла Кс™0 = О

Анод

Катод

Рис.6. Ректорная картина поля течения электролита = I м/с) при наличии дополнительного сопла (Устр)„ = 5 м/с)

Разработанный программный комплекс позволяет проводить моделирование в трехмерной постановке задачи для исследования более сложных случаев течения в пространстве с явно выраженной трехмерностью, но при этом потребуется значи-тельноегувеличение вычислительных мощностей.

Разработанные алгоритм метода численного моделирования и программный комплекс для изучения гидродинамических потоков в электролизерах при изготовлении сложных по конфигурации ФОЭ пресс-форм методом ВЭФ позволяют анализировать Я рекомендовать схемы и режимы, обеспечивающие дальнейшее расширение его технологических возможностей . ■.

Экспериментальные исследования подтвердили правильность постановки за: дачи и подхода к.ее решению и показали целесообразность учета гидродинамических параметров при назначении технологических режимов, например, при металлизации ПП с отверстиями.

В результате моделирования на ЭВМ получены векторная картина течения электролита (для оценки конкретных значений локальных скоростей), построены изолинии равных скоростей для различных вариантов электролизеров, а для большей наглядности приведены визуальные картины течения, выполненные методом

теней. На рис.7,8 приведены некоторые из результатов расчета, позволяющие судить о характере течения электролита в электролитической ячейке в различные Моменты времени и при различном отностителыюм положении печатной платы и

анодов с электролитоподводящими отверстиями, а также о распределении электрического поля при различных вариантах подключения анодоз.

л!

1) _ ПП с'отверсгпшнг" ¡||||| '

V ,

¿уУ|111II И/

«I . ,

-У ,

1|Тгз«

е-«

гу^в-аз 214:1«-ос —. 1 ж:)в-т

' — ( £?13е'СЭ

—. 1 «г.^-со

— п 21 г«-х

— а «за« <31

—.гм»«(п

— гзг^-Об

, ?■'■:■"(а) >1 ¡пп.т.г.пш а г'-.

Т.Г

ГЩ с отверстиями

-ТЕ

1

• 5 ¿ал'г-О!

— а

■■ еао-Л) -- з осозв*а»

— ! СО!? 01

Г:»

*) ■ " -

юоооног

90000**01 /СЖОНП

4 ООСОе-О! Э0000е«01 2000Ъ+31

. 6) " ~~

Гис.З. Шопотенциали при метаццизации ЦП с отверстиями при соотношении <1/11-1: а - включены оба анода; 0 - включен только анод 2

' Подача напряжения на анод 2 в момент нахождения Г1П с отверстиями напротив электролитоподводящего отверстия анода 1, выключенного в этот момент, позволяет значительно улучшить условия равномерного осаждения металла в отверстии (см.рис.8). Увеличение толщины осадка в отверстиях в процессе обработки приводит к еще большей равномерности распределения осадка.

Таким образом, изменение направления течения электролита в отверстии печатной платы при перемещении ее на 0,5 шага отверстий в сочетании с поочередным включением анодов обеспечивает соотношение толщин осадка в отверстии И на поверхности ПП до 0,8...0,9. .

Моделирование■ влияния характера течения .электролита "и распределения электрического ноля в межэлектродном промежутке на процесс ВЭФ в глубоких отверстиях и пазах оправок (при отношении глубины отверстия к ширине более 1) показало что, высокоэффективное электролитическое формование таких объектов -возможно только с использованием дополнительных анодов определенной формы При наличии специальной системы подачи электролита в зону обработки.

Результаты моделирования процесса электролитического формообразования на малых МЭЗ (3-1 Омм) показали существенную зависимость динамики формирования профиля осадка т времени, что связано с'-изменением конфигурации межз-яектродного промежутка в результате растворения- поверхности' дополнительных анодов и разности в скоростях роста осадка на различных участках катодной поверхности. Определены оптимальные схемы подачи электролита в МЭЗ'и профили электродов, обеспечивающие наиболее равномерное распределение толщины осадков в отверстиях и пазах оправок.

Для теоретической оценки возможности повышения скорости электролитического осаждения проведен сравнительный анализ основного уравнения диффузионной кинетики, учитывающего распределение концентрации^ поверхности эпсктрода для случаев злектроосаждеиия в условиях стационарного электролиза в неподвижном электролите, электроосаждения в перемешиваемом растворе и электролитического осаждения при наложении импульсного тока, который показал, чю уменьшение длшельноеШ импульса позволяет резко повысить величину мгно-

у ' , ^_ ЛЛОД1 вуключел

Июш

венной плотности тока (рис.9). Причем предельно допустимые плотности тока для борфтористоводородного электролита в 5-6 раз выше, чем для сернокислого.

[Ь , .. _

. Рис.?. Теоретические зависимости предельно допустимых плотностей тока от длительности ¡¡.-.¡пульсов тока

Гаки;.; образом, (чшьилылл;'! зп^ор ••«иемродютр-!!. ег>еды уже на первом' уровне синтеза схем ВЭФ (см.рис.4) позволяет оЗеспстить зинчител^лцй рост по«>- -изводителыюсти процесса (в 5-10 раз).

Учитывая, что одним из направлений расширения области применения ВЭФ является повышение качества, осадков, были проведены теоретические'исследования механизма зародышеобразования. Получено выражение предельной длительности роста зерен.в зависимости от условии высокоэффективного электролитического формования, которое позволяет теоретически оценивать размер сформировавшихся зерен, т.г: н<х«чоляет судить о структуре и степени дисперсности электролитически! о осадки.

Глава.3 посвяшена мегидиким проведения исследований в условиях высоко-шичнеивного мектролн¡а.

Применение режимов нысокоэффен нишшо злекгролн гического осаждения :.:е1аллон и сплавов потребовало сстдаинн методик изучения влияния предлагаемых режимов даже на такие свойства осадков, которые в обычных условиях осажден! л ( например, при осаждении на постоянном токе или на режимах импульсного электролиза, но отличающихся по плошосш тока на 1...2.порядка от условий ВЭФ) - мало или незначительно завнеат рт параметров обработки, а в условиях вы-ечкочффекгивного ■злектроииза МОГУТ значительно изменяться. - ,

/(ля проведения экспериментальных исследи,итпл использованы стандартные методики, а ¡акта разрабош! комплекс оригинальных методик, позволяющих проводить исследования в условиях ВЭФ. .' - - .

Комплекс включает методик« изучения собственно процесса, а также методики изупшт; свойств осадкрв (физико-химико-механических и геометрических). Методики первой группы предусматривают исследование начальной стадии элек-трокристашиваццц, проведение поляризационных исследований, рассеивающей способности (РС) и микрорасееир"'ощей способности {М}'С)_ электролита, а второй - изучение фнзики-химнко-механическнх свойств осадков (микротвердость, микроструктура, внутренние напряжения, удельное электрическое сопротивление,

химсостав, пористость и т.д.), полученных скоростным'электролизом металлов и сплавов, а также их геометрических характеристик (погрешность размеров и формы, разнотолщшшость, шероховатость и т.д.).

Отличительными особенностями всех видов разработанных методик иссле-. дования являются условия проведения экспериментов: использование интенсивною протока электролита, малых межэлектродных зазоров, применение импульсных режимов. Достигается это за счет применения специальной оптической системы, контролирующей величину зазора между электродами, импульсных источников питания, обеспечивающих изменение параметров в следующих диапазонах частот 10-105 Гц, скважностей 1-15 и плотностей тока до 4А/см2, систем подачи электролита со скоростью до 8м/с ц стабилизации параметров среды с помощью ультратермостата UT-2/77. . •

Свойства полученных в специальных ячейках образцов и условиях высокоинтенсивного электролиза из сернокислого, борфтористоводородного и пирофос-фатного электролита меднения, а также сернокислых электролитов никелирования и получения никель-кобальтового сплава, изучались с использованием современных приборов и методов исследований.

При проведении поляризационных исследований использовались потенцио-статы П5827М и ПИ50-1, двухлучеаые электронные осциллографы С1-55 и С1-18 (с запоминанием), позволяющие контролировать и фиксировать одновременно значения тока и потенциала, их изменения во времени.

Геометрические характеристики осадков изучались с применением профия-лографа-профнллометра.мод. 252, большого пнстру.ментального микроскопа БМИ-. 1Ц с точностью измерения ± 1мкм.

Физико-химико-механическив характеристики осадков, полученных в условиях высокоинтенспвного электролиза, изучались с помощью микроскопов ММР-4 и ЭМВ-ЮОП (начальной стадии электрокристаллюации, размеров зерна и микроструктуры), моста постоянного токаР3009 для измерения удельного электрического сопротивления рсадков меди, прибора Р4-23 для определеНия электрических. характеристик СВЧ-модулей, фотометра ЛМФ-74 и фотокалориметра ФЭК-56М (химсостав электролита и осадков), УРС-50 И ДРОН-2 для оценки внутренних-напряжении осадках, а ПМТ-3 мнкротрердости.

Результаты экспериментальных исследований оце!Пшались с 'применением ЭВМ (использовалась система статистического анализа STADIA н электронные таблицы Excel).

Исследование спектральной характеристики шероховатости гальванических осадков меди проводилось при различных толщинах покрытия в наиболее распространенных электролитах меднения (сернокислом, бор-фтористоводородном и пирофосфатнрм).

. Теоретические исследования проводились с применением методов математического моделирования электрических цодей, гидродинамических потоков, схем электролизеров it т.д. •

При экспериментальных исследованиях использовали методы математического планирования экспериментов, статистического анализа, потенциостатйче-

ский, потенциодинамический и гальваностатический методы снятия поляризационных кривых, фотометрический для изучения химсостава осадков и электролитов, металл (графический и рентгенографический для анализа структуры и физико-механических свойств осадков.

В главе 4 приведены результаты экспериментальных исследований процесса высокоэффективного электролитического осаждения меыллов и сплавов, а также влйЯНИя условий его-проведения на физико-химико-механическпе и геометрические характеристики осадков с целью создания базы данных для синтеза схем ВЗФ объектов.

База данных должна включать сведения о :

- скорости протекания электролитических процессов на основе анализа ре- . зультатов поляризационных исследований, что позволяет судить о производительности процесса;

- мехайШме ?ярояышеоб(Ш0Еа1П?я япч опенки размеров зерна и периода его роста, т.е возможности создании объекта с чялашюй'ялЯ пргтрчммируёмоц структурой; ( - '

- рассеивающей, и микрорассеивающей способности электролитов^ характеризующих возможность получения равномерного или заданного распределения осадка на поверхности, в-том числе, сложной пространственной формы;

- зависимости физико-химико-механических характрестик, таких как струк-трура, удельное электрическое сопротивление, химический состав (при осаждении сплавов), мнкротвердость, внутренние напряжения, пористость и т.д. от режимов ВЭФ для прогнозирования качс'ТВг, ссадкя ... .

Для накопления БД в соответствии с разработанными методиками ойгпт проведены поляризационные исследования при осажденнн металлов (медь I! никель):: сплавов ( олово-висмут н никель-кобальт) при их электроосаждении из различны?--наиболее распространенных и экологически наиболее безитасных электролитов.

Например, анализ поляризационных кривых (рис. 10), полученных в стационарной ячейке'В потеншюдинамическом режиме со скоростью развертки 2 мВ/с. а в условиях непрерывной циркуляции электролита со скоростью до 7,6 м/с п потен-

• циостатическом режиме, и построенных на их основе тафелевских зависимостей при электролитическом осаждении меди показывает:

1. Для существенного увеличения скорости электроосаждения меди из бор--

• фтористоводородного и сернокислого электролитов небходимо снять диффузионные ограничения. ...........

2. Пирофосфатный электролит непригоден для проведения высокопроизводительного осаждения меди; Это утверждение можно, вероятно, распространить и на весь класс комплексных эектролитов.

3. Стадия разряда ионов меди в борфтористоводородпом электролите так же. как и в сернокислом, протекает через последовательное присоединение электронов. Причем, если в условиях обычного электролиза лимитирующей стадией является присоединение второго электрона (борфтористоводородный электролит) или' скорости присоединения первого и второго электронов равны ( сернокислый элек-

тролит), то с увеличением скорости электроосаждения лимитирующей стадией становится присоединение первого электрона.

• 0,4 0,3 0,2 0,1 О -0,1 . -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 -0,7 -0,8 И отсшшэл, И

Электролиты: 1,2- борфтористоводородный; 3,4 - сернокислый; 5,6 - пирофосфатвый;

. 1,2,5 - пеперемешиваемый раствор; 2,4,6 - проточный раствор.

Рис.10. Катодные поляризационные кривые

\ Наряду с поляризационными исследованиями были получены осциллограммы Р к - { (0, определяющие характер изменения потенциала во время пропускания импульса тока через электрохимическую ячейку. Установлено, что в условиях ВЭФ меди (| = 4А/см , частоте до 1кГц) потенциал практически мгновенно достигает постоянного значения. " .

Влияние режимов импульсного электролиза на допустимую плотность тока изучали на примере электроосаждения меди из сернокислого и борфористоводо-родного электролитов меднения. Анализ зависимостей, представленных на рис.11, показывает, что в борфтористоводородном электролите можно реализовывать в 2...3 раза более высокие плотности тока, чем в сернокислом. 4

Следовательно, для практической реализации высокоинтенсивного электролитического формирования осадков меди в базу данных необходимо внести следующие параметры импульсного тока: частота следования импульсов 200..Л000 Гц, скважность"2\..5. При' этом допустимая плотность тока составляет 2,,.4 А/см2 для борфтористоводородного и 1,0... 1,5 А/см2 для сернокислого концентрирован:-ных электролитов. , ,

Экспериментальные исследования кинетики роста Зародышей в условиях высокоинтенсивного электролиза подтвердили правильность сделанных предположений о послойном формировании осадка, возможности оценки размеров зерна и времени его роста по предложенным теоретическим зависимостям, а также тот • факт, что использование борфтористоводородного электролита в сочетании с высокоскоростными режимами электроосаждения (плотности тока до 3,0...3,5 А/см2) позволяет повысить производительность в 10-20 раз по сравнению со стационар-

ньш электролизом при обеспечении размеров зерна в пределах 0,48 ± 0,04 мкм, что в 1,6...1,8 раза меньше величины зерна в осадках меди, полученных из сернокислого электролита. Эти результаты, внесенные в базу данных, использованы при синтезе схем ВЭФ объектов, требующих получения мелкокристаллических осадков с Малым уделыщм электрическим сопротивлением.

» «^"тпта, Гц. Скважность

а) • »/

Электролиты: 1 - борфторнстоводородный; 2 - сернокислый Рис.Ц. Зависимости предельно допустимых плотностей катодного тока от частоты импульсного тока при ч~2(и) и скважности (о) при/=200 Гц Влияние режимов ВЭФ на геометрические характеристики осадков оценивали по рассеивающей способности (РС) и микрорассеивающей способности (МРС) этектролитов для получения меди, никеля и сплава никель-кобальт, а также разно--о.чщпчтес!:: тпчнмт* формирования рлсунка ГШ и СВЧ-модулей. При оценке "•'',к;ролл1>1 -первюе исследоич« л>::1иаъ~»«:*'и<.тл77?г- 'О5- Гц пел 'сч-важностях '."•'¡>льеон с; 2:-;:6, ! ь-к^торые пс'лг-.т.иы исследования прицепит й?> рис. 12.

При час ютах Гц, '!-:п;;.'Н<-ммо о г еьл-шжисе! и I, впульели РС еульфс'.т-

л-.-ч злектролнгов меднения ре'ш> ^аелпчнваеи;;! в ; 2 рп.а до знэчс-ннй -1о-53%, ко ил 10-} ЬУо ~<>,лше РС на «огтояин.чч токе (|рц гтом максимальнн*» чффект >:£.с;додаетеи дгш небольших •шаченш"« емюжаоеж инг,^лисов. В диапазоне часто; Ш1-.Ш» Гц, такк.» независимо о г скважности, тблмдонь уменьшение РС сульфатных ^оек|ролитов до 30-35%, что меньше ."-С лт«--; электролнточ нрн электролиза постоянным током на 8-10% . При частотах «мпудьсеи более 500 Гц РС -Улг.фптных электролитов увеличивается" и ас1гмп'и>1и-<^."н. к>!хрд1п на уровень 35-45 процентов, что 1 ¡раклически. 1.еотБггству«т РС сульфатного электролита'при • эяв«£1родшг на постоянном токе

Таким образом, в БД" для сернокислого ацемдолита меднении должен быть исключен диапазон частот 100-5001"!; иэ-зз невслможИостн обсербчить' РС ныии?. 53-35%.

При осаждении N1 и Ън-Со сплава установлен иной характер изменения РС ОТ электрических параметров электролиза (рис-13). Увеличение плоскости Тока до 0,5 А/см1 Ори кспольюванчи кйк постоянного тока, так и импульсного с частотой 50 Гц приводит к снижению РС электролитов никелирования (см.рис.130) ц получения №-Со силавз,(см.рис.13а), й то время как использование импульсного тока

• частотой 25кГц (нозыГ: диапазон параметров) позволяет существенно (в 1,5 раза)

повысить РС электролитов.

1 .

1.00

1.70

2.30

2.70 , 3.48

4.00

4.70

ig <f)

Рис.12. Зависимость РС сернокислого электролита меднения от часто«ш импульсного тока при различной скважности

Установлено, что повышение температуры электролита и увеличение концентрации ионов осаждаемого металлй также позволяет повысить рассеивающую способность сульфатного электролита на 10...15 % .

Изучено влияние скорости течения электролита на рассеивающую способность сульфатных электролитов. Показано, что при увеличении скорости течения электролита от 0 до 0,2 м/с и при прочих равных условиях РС сульфатного электролита никелирования возрастала с 25 ±5 % до 50 ±5 % ,

60 -р

45 . 40 ^

—ф—

-J 5000Гц

.noct.Tr

-еоГц

PC,i

0,1 .0,2 0,3 р,4 0,5 Плотность ток», Alcul

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Плотность тока, A/cu J

6)

Рис.13. РС электролитов д,1яосиждения N¡-£0 сплава (а) и М (6) »¡ишульснам режиме при ц 2 и >щ постоянном токе . .

Таким образом, установлено, что наиболее эффективными мерами повышения РС электролитов являются: изменение частоты следовании цмпульсов тока, применение протока электролита, повышение температуры и увеличение концентрации раствора. •

При создании объектов с заданной или программируемой шероховатостью в качестве основного параметра, характеризующего микрорассеивающую способность, использовали показатель изменения шероховатости в виде отношения Kr^Ra/Ra^x при толщине осадка h = 15 мтсм.

Выявлено, что в диапазоне частот 50-500 Гц происходит возрастание Кг в зависимости от скважности импульсов, имеется максимум при q = 5, а при более высоких значениях скважности Кг уменьшается. Увеличение средней плотности импульсного тока и пределах 0,2-1,5 А/см* приводит к монотонному увеличению параметра Кг с выходом на предельное значение.

, Таким образом, изменешгями параметров импульсного технологического тока можно воздействовать на MPC и с'оотиетстпутощ'нм образом регулировать качество поверхности электролитических осадков.

Результаты исследований' Влияния -параметров ВЭф па физико-хнмико-c«wci.»a cca,1*w» убывают на ряд существенных отличий в их поведении ло cpw>ueuu;o со стятя«»ни;>ным j^u.i^c.Tfi'?**: • Кя» ц^о^л ?? висимостей микротвердости от режимов осаждения меди из сернокислого лита, применение импульсных режимов высокоэффективного электролиза позволяет получать осадит с мшфотвердостыо И,и от 1,2 до 1,7 ГПа в зависимости.от скважности, частоты и средней плотности тока,что в 1,3-1,5 раза больше, чем на Постоянном токе. _ _ .

Микротвердость осадков сплава никель-кобальт, а также содержание в них кобальта нелинейно зависит от параметров импульсного тока. При этом наблюдается пропорциональная «ййсттгость «ежлу содержанием кобальта в электролите и его количеством в осадках. " ' * "

Установлена зависимость между частотой импульсной) юка н мнкротнердо-стыо осадков и содержанием в них кобальта. Например, изменением только частоты импульсов тока можно изменять и достаточно ширехих пределах как микротвердость осадков ( от 5,5 до 6 ГПа), так и их химический состав (от 20 до 48 % кобальта в осадках). При электроосаждешш из электролита с содержанием сульфата кобальта 15 г/л значению микротвердости 5,3 ГПа соответствует содержание кобальта а осадке, полученном импульсным электролизом, 27 ±2 % . Сплав же, полученный в аналогичных условиях на постоянном токе, содержит 38-42 процента кобальта и имеет мн'кротвердость 3,8-4,0 ГПа.

Таким образом, использование импульсного тока позволяет формировать ИЗ'Обедненных по кобальту электролитов гальванические осадки с улучшенными характеристиками. Кроме того, возможно повьниение микротбсрдостц элек ^пиитических осадков в 1,5 раза за счет использования импульсных режимов электролиза до 6,5 ГПз по сравнению со стационарным электролизом.

Зависимость внутренних напряжений сплава никель-кобальт от частоты импульсов-о,,, = f(f) имеет максимум о„= 46,6 МПа при f = 0,4 кГц (рис.14). Учитывая, что внутренние напряжения близки к пределу прочности осадков, этого ре. жима осаждения сплава никель-кобальт следует избегать, т.е. в БД он должен быть исключен. - - - . .

[С о ],%

100

300

•500

700

900

в .и, М П а

Содержание Со - С »*

».Гц

Рис.14. Влияние частоты импульсного тока на состав сплава Ы!-Со и внутренние напряж ения при/= 0,5А/см' и д~ 2

В результате экспериментальных исследований ег вц = установлено,

что для получения гальванических осадков меди с малым уровнем внутренних Напряжений (до 3...4 МПа)- необходимо использовать средние плотности тока 1,25...1,5 А/см2 при скважности импульсов 2<ц<5. Частота следования импульсов ' оказывает незначительное (10...20%) влияние на уровень внутренних напряжений, поэтому может выбираться, исходя из необходимости обеспечения других параметров качества осадков.

Удельное электрическое сопротивление осадков меди, полученных в условиях ВЭФ в борфтористоводородном электролите ()=ЗА/см2) и в сернокислом (¡=1,5Ас/м2) при частоте 200Гц и скважности 2, не превышает его соответствующих значений для осадков меди, полученных в обычных условиях стационарного электролиза (2x1 О*8 Ом.м). ~ .

Таким образом, в результате проведенных экспериментальных исследований зависимости механизма зародышеобразования, кинетики их роста, геометрических характеристик и физико-химико-механических свойств осадков от режимов высокоинтенсивного электролиза создана необходимая база данных для высокоэффективного электролитического формования объектов с заданными или программируемыми свойствами.

В главе 5 на основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны технологии и оборудование для изготовления объектов со специальными физико-химико-механическими и геометрическими характеристиками, позволившие расширить область применения высокоэффективного электролитического формования.

Для изготовления объектов методом гальваностегии с применением ВЭФ разработаны технологии и оборудование, построенное по модульному принципу.

В рамках целевой комплексной программы ГКНТ СССР по проблеме 0.16.05 были проведены исследования качества осадков при высокопроизводительном меднении печатных плат с отверстиями и в соответствии с алгоритмом синтеза схем электролитического формования разработан метод изготовления ПП 'с отверстиями.

На первом этапе в качестве электролита был выбран сернокислый электролит меднения, удовлетворяющий, в первую очередь, требованиям экологической безопасности, а также дающий возможность значительного повышения плотности тока до 1,5 А/см" при обеспечении заданного качества осадка.

В качестве схемы электролизера использовалась эквидистантная схема с параллельным расположением нерастворимых анодов, на расстоянии 2-Змм от като-. да.-Кинематическая схема предусматривает перемещение заготовки-катода относительно неподвижных анодов со скоростью 50 мм/мин. Для реализации гидродинамического режима, смоделированного на основании разработанной модели те' чения электролита в электролизере, в анодах были изготовлены отверстия диаметром 2мм с заданным шагом. Такая схема позволила обеспечить интенсивный элек-тролигообмен в отверстиях и на поверхности ПГ1.

Разработанный техпроцесс основан на периодическом подключении источника нитадвд '^.соответствующему. аноду по ходу перемещения печатной плазы. Это позволило увеличить коэффициент равномерности осадка а отверстии и на по- . верхностц платы до 0,8-0,9.

Для изготовления печатных плат с микропроводниками разработан способ высокоскоростного электролитического осаждения меди на малых межэлектрод, ных зазорах. Использована схема с эквидистантным расположением электродов ц периодическим возврато-поступагельным перемещением (вибацией) одного из электродов. При этом на электроды накладывается напряжение в момент их сближения, что способствует локализации процесса осаждения.

Сравнительный анапиз технологических процессов изготовления печатных плат с микропроводшшшн //оказал, что разработанный снисоб позволяет в 30 раз .. повысить скорость наращивания токопроводяшего рисунка плат с 0,6-1,0 мкм/мин до 20-301 мкм/мин при обеспечении заданных требований ХА0.710.825 КК. В результате экономится значительное количество дефицитной меди ( по сравнению о изгоювлением печатных плат с микропповодниками по субграктнвнон технологии).

На основании системного анализа возможных вариантов схем электролитического формования проводящего рисунка печатных плат на сферическом диэлектрическом основанииразработям,Техна>югический процесс создания объемных печатных пчат, Схема электролизера эквидистантная на малых МЭЗ (до 0,2-0,Змм). кинематика - возвратно-поступательное перемещение одного из электродов, подача электролита в зону обработки через специальную подпорную камеру, импульсный режим электролиза с подачей импульса, синхронизированного с перемещением электрода.

Сравнительный анализ технологических процессов изготовления объемных ПО показал, что разработанный способ позволяет значительно повысить производительность получения плат (в 80... 100 раз), во-первых, за счет повышения скоро-" сти гальванического'"формирование проводников от 0,6. .0,8 мкм/мин до 8..Л0 мкм/мин (в 10 раз); во-вторых, за счет снижения толщины покрытая (в 10 раз); в-третьих; за-счет сокращения операционноетй при изготовлении объемных плат, обеспечивая получение качественных покрытий с заданной Точностью. Кроме га-

го, высокопроизводительный способ аддитивного' гальванического наращивания рисунка объемных печатных плат позволяет снизить расход дефицитной меди в 10 раз.

Следующим примером гальваностегии является процесс электролитического формования многослойной системы, состоящей из последовательно нанесенных слоя никеля толщиной 20-30мкм и слоя меди толщиной 30-50мкм на периферийной поверхности стального корпуса алмазного отрезного круга (КАОК) шириной 1,5мм.

"Учитывая форму поверхности, необходимость нанесения слоев на узкой зоне периферии круга (никеля - 5мм, а меди - Змм), с помощью метода синтеза схем ВЭФ были выбраны сернокислые электролиты никелирования и меднения, схема последовательного электролитического формование с использованием неэквидистантного анода, расположенного под вращающимся с постоянной скоростью катодом-заготовкой круга. Скорость обмена электролита в зоне обработки определялась окружной скоростью вращения КАОК. Электрический режим, обеспЛиваю-щии возможность получения максимальной адгезии сдоев, задавал импульсный источник питания со стабилизацией по току.

В результате НИР изготовлена опытная партия алмазных отрезных кругов диаметром 200 и 300 мм ( в количестве 500 шт.), часть из которых после спекания испытывалась механическим нагружением для оценки адгезии корпуса АОК с медноалмазной композицией. Испытания показали, что применение разработанных техпроцесса и оборудования для многоместного никелирования и меднения корпусов АОК позволяет значительно ( в 3 - 5 раз в зависимости от режимов никелирования и меднения) увеличить сцепление медноалмазной композиции с корпусом,- что увеличивает срок службы АОК в. 1,5 - 2 раза.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований процесса ВЭФ, анализа различных схем компоновки гальванических установок разработаны комплексный технологический процесс высокоэффективного электролиттического осаждения меди и сплава олово-висмут при создании проводящего рисунка и защитного покрытия ГОС и СВЧ - фильтров (ГИЕФ 50271. 00002) и установка модульной конструкции СГО-1, представляющая собой конвейерную линию для последовательного нанесения проводящего рисунка и защитного покрытия одновременно с двух сторон заготовки.

Для этого в соответствии с разработанным методом синтеза электролизера разработан гальванический модуль, в котором между двумя неподвижными анодами продвигается заготовка со скоростью 30 мм/мин. В малый МЭЗ (около 1мм) через систему отверстий подается под давлением 0,2МГ1а электролит. Такая схема электролизера позволяет обеспечить скорость осаждении меди и'срлава олово-внсмут 6 мкм/мин.

Эффективность внедрения достигнута за счет: - повышения производительности обработки в 10-15 раз по сравнению с традиционной технологией обра-бо1ки отдельных заготовок ГПС; - значительного снижения активных потерь СВЧ - волны до 1,3-1,5 дГ> при изготовлении СВЧ-фильтров; .- повышения выхода юдных дектчеи до 90-95%;'- сокращения расхода дефицитных материалов

из-за уменьшения процента брака с 50-70% до 5-10%; - сокращения потребного количества операторов в 3-5 раз и производственных площадей в 5-7 раз при выполнении одинаковой программы выпуска.

Использование метода переноса при высокоэффективном изготовлении медной фольги,- нагревательных элементов, антенных решеток, печатных плат и кабелей на гибком основании дало следующие результаты:

Разработанный способ получения металлической фольги позволяв повысить скорость электроосаждения в 20...30 раз (до 100 мкм/мин), производительность изготовления фольги - в 15...20 раз (до 200 м/ч) и точность формообразования - в 3 раза, т.к. разброс, толщин получаемой по данному способу изготовления медной фольги составил не более 3%. Повышение точности формообразования сокращает расход дефицитной .меди на изготовление фольги.

Проведенные исследования по созданию никелевой фольги толщиной до 3 мкм Для изготовления мембран электретных миниатюрных микрофонов, результаты испытаний позволили предложить технолоыно их изготовления с применением ВЭФ, а также показали возможность дальнейшей мипнаттори «шин микрофонов.

На оснований проведенных исследований процесса ВЭФ и конструкторской проработки совместна с ОАО ЦКБА были разработаны и изготовлены 2 установки СГО-100, а также серия источников питания, обеспечивающих возможность в широком диапазоне варьировать плотность тока, скважность и частоту следования импульсов,' в количестве 5 экземпляров для использования в инструментальном производстве.

Установка СГО-100, созданная на модульном принципе, позволяет реализовать электрические, кинематические и гидродинамические условия ВЭФ.объектов'. Например, привод подачи электрода-инструмента обеспечивает одновременное или раздельное возвратно-поступательное движение ЭИ в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с одновременным вращением с регулируемой скоростью, в том числе, со сменой направления вращения. Источник питания работает в режиме постоянного или импульсного униполярного тока и обеспечивает плавную или ступенчатую регулировку амплитуды (от 0 до 100А), частоты (от 0,020 до ЮкГ'ц) и скважности (от 1 до 10) импульсов. Система подачи электролита состоит из двух специальных 3-х ступенчатых насосов, обеспечивающих возможность подачи в рабочую камеру одним или двумя независимыми потоками электролита через .набор сопел, насадок, рассеивателей или в режиме погружения в полностью заполненной электролитом камере.

В процессе эксплуатации'на установках СГО-100 изготовлены и внедрены ь производство формообразующие вставки пресс-форм "Ручка АДУ" и "Колесо багги", а также для литья деталей "Пипетка" АЕЩ 2855-4044, АЕЩ 1835-4212 для производства деталей ЕКТМ 777.147.008 СБ изделия М1-93, ЕКТМ 777.325.009 СБ изделия ОФ-93, АДГ 013.032.000 СБ и др. Разработанные технологии изготовления вставок пресс-форм и полученные с их применением пресс-формы использовались для изготовления деталей изделий ОФ-93 и "Тулячок", в опытном производстве ОАО ЦКБА. ......:.........

Применение ВЭФ для электроформования рабочего слоя ФОЭ пресс-формы из никель-кобальтового сплава с заданными физико-механическими характеристиками, не требующими последующей термообработки и механической доводки, позволило снизить время этой операции с 8-10 суток до 8-10 часов, сократить трудоемкость изготовления формообразующих вставок в 7-10 раз по сравнению с механической обработкой.

При изготовлении волноводов для изделий "Уровнемер" И "Дально-мер переднего хода" разработанная технология и модернизированное оборудование для высокоинтенсивного осаждения меди позволили сократить в 1,5...2 раза длительность подготовки серийного производства деталей 5СТ ЕКТМ 777 325 009 СБ за счет снижения трудоемкости изготовления медных волноводов в 2,7 раза при уменьшении разнотолщинности полученных заготовок в 1,7 раза, сокращении времени механической доработки в 1,4 раза, сокращения расхода дефицитной меди на 40%.

Разработанные технология и оборудование обеспечивают в.озможность из- ' готовления и тиражирования матриц из никеля или никель-кобальтового сплава толщиной до 100 мкм и размером фонового или объемного Голографйческого рисунка 200x200 мм, которые могут быть использованы для изготовления рекламной продукции, фирменных знаков, этикеток, упаковки и т.д. как-то рулонной, так и по дискретной схемам получения голографических рисунков на лавсане, лавсане с полимерным носителем, бумаге и т.д. Изготовленные на установке образцы матриц из никель-кобальтового сплава с микрорельефным изображением для тис'не- ■ ния голографических рисунков размерами 100x100 мм и 150x150 мм испытаны на установках для тиснения в НИИРепрографии и АО " Рельеф". .

Одним из направлений применения ВЭФ является область создания объектов с заданными, в том числе, по определенной программе геометрическими характеристиками. Примером таких объектов'могут служить тонкостенные оболочки, геометрические характеристики которых задаются с высокой точностью иопреде-ляются не только сложностью формы, но и равномерностью толщины осадка на поверхности модели.

Отличительными особенностями гладких тонкостенных оболочек являются толщина (50 мкм) и допустимая разнотолщинность (±3 мкм) по контуру, в то время как для спецоболочек с ребрами наиболее критичным размером является толщина осадка над ребром (50 мкм). Это потребовало разработки спецтехнологии их изготовления. После моделирования процесса с применением ЭВМ электролитическое осаждение меди осуществляли на специально разработанной, установке модульного типа, в состав которой входят : источник и\Лульсного тока; ванна с электролитом И растворимыми анодами; планетарный механизм перемещения моделей, изолирующие экраны.

Для расширения области,применения ВЭФ была разработана технология'из: готовления объектов с макрорельефом путем копирования объемного изображения, полученного на фотополймере Cyrel PLS фирмы "Du Pont". В результате последовательного электролитического осаждения слоев меди из сернокислого электролита меднения и никеля из электролита для блестящего никелирования на по-

верхностн фотополимера создавалась многослойная система, которая после промывки, сушки отделялась от фотополимерной матрицы.

Таким образом, предложен метод изготовления и тиражирования моко-и . многослойных конин с мглфорельефным изображением для печатей и штампов, работающих в условиях повышенных температур и нагрузок.

оаювньн: результаты и выводы

В диссертационной работе разработаны технологические основы высокоэффективно!« электролитического формования многослойны.'-; систем с заданными или программируемыми фнзико-химико-механичсскнми и геометрическими' характеристиками для решения ьчгжгго;; ггаучно-твхиическои проблемы - расширение технологических ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛСКIJSUji И ГНЧеСЬ'С! о формования в ЭКОЛ01 ИЧсСКП наиболее безопасных условиях производства на б:не ршштш теории и ирактки rMi<naM,^y.Zi-zSzT"' лдя новых областей изменения параметров процесса. -

1. II; »Hiuiiuú и опыта

применения электролитического формования, iioipeGnUi,;« .^рглт'"™" «*йл.н«а» •на необходимость повышения скорости осаждения металлов и сплавов при обеспечении возможности создания принципиально новых изделий с улучшенными технологическими, параметрами, конструктивными и эксплуатационными характеристиками за счет управления процессом электролитического формования обь'ектов с заданными пли программируемыми свойствами, расширения области применения, разработки технологий и оборудования для реализации высокоэффективного элек-¡ :}0ч1гп:чгсг.'0?с. фармойнмия нового клягса объёктов .

Усыновлена и обоснован-.-, принципиально' нов,-.-: .-.Sîtscti. ня^мешоа. • лзекхрлчеекнх, 1 ндро.ишлчнчеевн •, лпнечапив-екд..;, школившая обеок=чн;ь [.оные качественною в коднч-.-ci аешп и; параме'фы осадков, ври создании саожпо-^н.еоншлх объектов е <,манными или про: раммпруемымн фншко-х»шнко-механнчсскнмн свойствами и (сомстрнческнмн характернонн.лши методами высоко >ффеч<:тншино j!¡e¡;¡роли:'нческого формокшш;.

3. Предложен системный подход для авали ¡л свойств и признаков создаваемого объекта, kjk многослойной сиоемы с распределенными но ио.черхкосш и в объеме фрзико-химнко-мгхапцческими и теометрическнмн параметрами, иочво-лттпгцнй выделять наиболее важные характеристики формируемого объекта, определяющие выбор основных показателей, I- »ем и режнмоп высокоэффективного адстирели'шческого формования объектов.

4. На основании системного анализа сиийоы », признаков создаваемою объекта, вариантов схем их электролитического формования разработан алгоритм синтеза технологической системы (электролизера) для высокоэффективного электролитическою формования объектов, включающий следующие уровни глобальной системы: уровень электролитных сред с набором основных химических и физических,свойств; уровень схем электролизеров и виде матриц возможных вариантов; уровень кинематических схем, представленный как матрица вариантов движений элементов снсчемы; уровень гидродинамических схем подачи электролита в

зону обработки; уроищ режимов, обеспечивающий электрические параметры (¡,С,<0, физико-химические характеристики среды и гидродинамические показатели (скорость, раоход, давление п т.д.); уровень принятия решения, позволяющий из некоторого набора подобных вариантов разработанных схем выбрать наилучший с точки зрения производительности, точности, качества или экономичности.

5. Разработаны математические модели электрического поля в электролизере и межэлектродном зазоре, в том числе, с подвижными границами анода и катода, распределения осадка на поверхности катода для различных схем электролизеров, гидродинамических процессов при различных схемах формообразования, механизма зародышеобразования и послойного формования осадка в условиях высокоэффективного электролитического формования объектов с заданными или. программируемыми .свойствами,- позволившие реализовать синтез схем электролизеров. 4 ■

6. Для создания базы данных, необходимой для реализации метода синтеза технологической системы и условиях высокоэффективного электролитического формования объектов, а также учитывая невозможность достаточно достоверно предсказать изменение тех пли иных свойств осадков в условиях скоростного электролиза, был проведен комплекс экспериментальных исследований по изучению влияния параметров электролизера и режимов процесса на физшсо-хпмпко-механические и геометрические характеристики--осадков. Установлена взаимосвязь между электрическими, гидродинамическими параметрами процесса и фпзико-химшсо-мехапичёскимп и геометрическими характеристиками осадков, полученных, к том числе, для. новых диапазонов изменения электрических параметров (плотностей тока до 4Л/см2 в зависимости от ; частоты следования импульсов до ЮОкГц; скважности до 10); гидродинамических режимов (скорость электролита до 10м/с}, малых межэлекгродных зазоров ( до 0,1мм), в зависимости от решаемой юхнологцческой задачи.

7. Па основании предложенного метода синтеза технологической системы разработаны техиоло1 ии изготовления разных классов деталей с новыми показателями качества и производительности, например:

- в области гальваностегии: печатных плат с отверстиями; обьемных ЦП; не-чашых плат с микропроводниками; заготовок гибридных интегральных схем ) и СВЧ-модулей; последовательного нанесения функциональных слоев никеля и меди на корпуса алмазных отрезных кругов;

- в области гальванопластики: а) нагревателей, антенных решеток, шлейфов методом переноса; б) медной фольги; микрофольгн цз никеля для электретных мн-иимикрофонов; формообразующих элементов пресс-фор^; матриц для Тиснения микрорельефных изображений; волноводов; спецоболочек; объектов с макрорельефом.

8. Разработанное на модульном принципе с учетом системного .подхода к созданию технологии оборудование для высокоэффективного электролитического формования позволяет'реализовать схемные решения и режимы (электрические, кинематические и гидроишамические), обеспечивающие достижение новых качественных и количественных покашелей формируемых обьектов с постоянной

или переменной кривизной поверхности, сложной пространственной формы, с наличием макро-н микрорельефа и т.д .

ОСНОВНОЕ СОДР.РЖЛ! 1Н£ ДИССЕРТАЦИИ . ИЗЛО/ШЮ В СЛЕДУЮЩИХ РАВОТАХ:

1..5. А.с. СССР № 1 i 54209, ï 74563 1, 1 757-133, ! 788095, 1805 ! 38.

6.Технопогия и экономика jjí^k i pc:u ir ! ; ' '1 " с ко i i обработки / Сундуков lî.K ; др. M.: Машиностроение, 1980.-192с,

7. Любимов В.В., Сундуком В К., Попон B.C. Пути соЕоршсист»ойзиия я та-; гнпнон (exnojioi и и // Элетггрохимические и элекí рофизитсскаг. í !<• год w обработп! материалов. Тула. !983. - С.20-27. ' *'

8.' Любимое,- B.Ü., Суцдукои 13.1С, Новоселов Д.M He. чедо/'лиие ьр-.-и- ... г::""""Г1гпрпстного, электрохимического осаждения меди // Комбинироьапии,. . :-«.;'rpTOpi,.jhulinU,jj>v:;t-r;-«»mo<'U'Mi. чсшии, "Ьпаппт:си металлов. -Уфа. 1983. - C.9S-Í04. - ' * ' "

9. -Исследование влияния режимов высокоскоростного импульсного электролиза на удельное электрическое сопротивление осадков меди./ В.В.Любимов, В.К.Сундуков, Ю.А.Белобрапш, А.М.Новоселов. Деп.в ОНИИТЭХИМ, г.Черкассы,1983, № 809хп-Д83, 12с. ■

10. Исследование влияния режимов высокоскоростного импульсного электролиза на остаточные напряжения в осадках меди i В.В.Любимов,,В.К.'Сундукои, {О.Л.Бело.1ря' .АМНоврсепов. Деп.в ОНИИТЭХИМ, г.Черкассы. Í 983, íá Н1);Ъ;и-Д53, i2с. ........" " " ' ' ' . ... ;

i 1. Любимов В.il., Сум ту i.e.'« П.К'., Новоселов A.M. Полунине качес ¡¡¡-.ж '■> v.-.-эяектрохимичеекпк ос.акоз Mvnn » условиях »ысокоинтеисикного -.'.¡сырочн, Совершенствование технологии ¡v «¡.панических покрытий. - Кнрос. K-S3 - С '->)-''>.-

12. Любимой В.В.. Сундугон Tí.1С., Новоселов A.M., йглwp.ti як '¡О.Д. коинтеисивное нарашнышне галытзшмсских осадков мепи па мат.:.\ м!г*эд>жт(:г,д пых зазорах // Электрофизические и электрохимические метолы oOpaiknuti : г: ; ' риалов. - Тула, ¡983 - С.5-6.

--••• 13, Любимов В.В., Сундуков В .1С., Новоселов A.M. Скоростное •»лек-фохнмн ческое формирование медных осадков // Электрофизические и элетарохимнчеекп; методы обработки материалов. - Тула, '984 - С.27-33. .

14. Сундуков В.'С., Новоселов A.M. Исследование кинетики роста зирол.-.т,:" меди при электроосаждении // Элскфофнзические .и электрохимические мент.тк обработки материалов. - Тула, 1985 - С.38-45. ' ......

15. Любимов В.В.,Сундуков В.К., Белобрагин Ю.А., Новоселов A.M. Изучение начальной стадии элеюрокрпсталлизации меди из борфтористо-водородпого электролита при различных условиях электролиза // Электронная обработка м.ие риалов;'1985: № 3.-С. 65-70. .

16. Сундуков В X, Новоселов A.M., Успенский Г.М. Высокопроизводшель- • ная технология. формирования проводников печатных плат // Совершенствований технологии гальванических покрытий. - Киров, 1986-С.14-15—....... /

17. Сундуков В.К., Новоселов A.M., Успенский Г.М. Прогрессивные электрохимические способы изготовления печатных плат // Электрохимическая размерная обработка детален машин.- Тула, 1986 - С. 162-165.

18. Сундуков В.К., Новоселов A.M. Изменение спектральной характеристики шероховатости осадков при гальваническом меднении // Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. - Тула, 1987 - С.23-26. ;.

19. Сундуков В.К., Любимов В.В., Новоселов А.М.,Дунаев-В..А. Исследование размерного гальванического формирования медных проводников. Дсп. в ОНИИТЭХим. г.Черкассы. 19.12.87, №4, 1987-0,165,- 12с.

20. Сундуков В.К., Гладун A.A., Русаков. В.И. Высокосоростное электрохимическое осаждение металлов и сплавов при изготовлении многослойных систем //

■ Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. - Тула, 1988 - С.52-56. •

21. Любимов В.В., Сундуков В.К., Новоселов A.M. Особенности гальванического формирования медных проводников на диэлектрическом основании // Электронная обработка материалов. 1988. № 5.- С. 34-35.

22. Сундуков В.К., Гладун A.A., Чечеткин А.10. Влияние характеристик импульсного тока на скорость осаждения, химический состав и мшсротвердость Ni-Co сплавов // Теория и практика электроосаждений металлов и сплавов. - Пенза, ПДНТП.- 1988.-С.28-29. - '

23. Сундуков В.К., Бурцев Н.В., Чечеткин АЛО. Применение высокочастотного импульсного тока для интенсификации гальванического наращивания проводящего рисунка ГИС // Совершенствование технологии гальванических покрытий. -Киров, 1989-С.14-15.

24'. Сундуков В.К., Гладун A.A., Чечеткин АЛО. Определение условий формирования гальванических осадков с заданными физико-химическими свойствами // Совершенствование технологии гальванических покрытий. - Киров, 1989 - С. 15,

25. Сундуков В.К., Чечеткин А.Ю., Гладун A.A. Анализ способов направленного воздействия на адгезию электролитических осадков // Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. - Тула, 1989 - С.57-60.

26. Сундуков В.К., Чечеткин А.Ю., Бурцев Е.В. Применение высокочастотного импульсного тока для интенсификации гальванического наращивания проводящего рисунка ГИС // Совершенствование технологии гальванических покрытий. -Киров, 1989-С.14-15. . .

27. Сундуков В.К. и др. Исследование параметров качества осадков при высокоскоростном меднении печатных плат с отверстиями // Отчет № 01890001775, ВНТИЦентр, Москва. 1989.- 53 с. s '

28. Сундуков B.K., Чечеткин А.Ю. Технология изготовления проводящего рисунка ГИС методом скоростного осаждения // Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике. - Пенза, ПДНТП. 1990. - С.53-55. ,

29. Сундуков В.К., Чечеткин А.Ю. Высокопроизводительная аддитивная электрохимическая обработка // Новые электротехнологические процессы в машиностроении. - Кишинев. 1990,- С.55-56.

30. Сундуков В.К., Кочеткова З.И., Чечеткин А.Ю. Возможность управления геометрическими характеристиками гальванических осадков //Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике. - Пенза, ПДНТП. 1990. - С.48-50.

31. Сундуков В.К. Скоростное гальваническое осаждение металлов и сплавов при изготовлении СВЧ-модулей // Математическое моделирование, САПР и конструкторско-технологическое проектирование объемных интегральных схем СВЧ и КВЧ диапазонов. - Тула, 1990. - С. 104.

32. Сундуков В.К., Чечеткин А.Ю. Комплексный техпроцесс получения доводящего и защитного слоев при изготовлении СВЧ-фильтров // Математи геское моделирование, САПР и конструкторско-технологическое проектирование эбьемных интегральных схем СВЧ и КВЧ диапазонов. - Тула, 1990. - С. 106.

33. Сундуков В.К., Чечеткин А.Ю. Возможность управления физико-хими-гескими и геометрическими характеристиками // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов в авиастроении. - Казань, 1991.- С.79-84.

34. Сундуков В.К., Гладун A.A. Изучение процесса скоростного "альванического осаждения никель-кобальтового сплава // Прогрессивная тех-гология и вопросы экологии в гальванопластике. - Пенза, ПДНТП. - 1991.-С. 12-14.

35. Сундуков В.К., Гладун A.A., Булычев В.А. Изготовление формооб-эазующих элементов пресс-форм методом скоростной гальванопластики // Совер-ценствование технологии гальванических покрытий. - Киров, КПИ, 1991 - С.23-24.

36. Сундуков В.К., Чечеткин А.Ю., Булычев В.А. Высокоскоростная металлизация печатных плат с отверстиями // Электрофизические и шектрохимические методы обработки материалов. - Тула,ТулГТУ, 1991 - С.73-80.

37. Сундуков В.К., Гладун A.A., Булычев В.А. Гальванопластическое фор-юобразование пленочных элементов толщиной до ЮОмкм // Электрохими ческие и лектрофпзические методы обработки материалов.-Тула, ТулГТУ, 1992,- С Л 9-23.

38 . Сундуков В.К., Чечеткин А.Ю., Жуков А.П. Особенности скоростного альванического формообразования при изготовлении прецизионных сит // Теория [ практика электрохимических и электрофизических методов обработки деталей в виастроении. - Казань, 1993,- С.83-88.

39. Любимов В.В., Сундуков В.К. Анализ схем гальванического ыращивания деталей со специальными физико-механическими и геометрическими арактеристиками // Электрохимические и электрофизические методы обработки штериалов. - Тула, ТулГТУ, - 1994. - С. 3 -11.

40. Любимов В.К., Сундуков В.К. Создание многослойных систем методом коростного гальванического осаждения металлов и сплавов // М-лы 1еждународной конференции: Поддержание и восстановление работоспособности ранспортных средств. - Саратов, СарГТУ. - 1994,- СЛ 1.

41. Сундуков В.К., Гладун A.A., Булычев В.А. Установка скоростного альванического осаждения металлов и сплавов // Электрохимические и элект-офизические методы обработки материалов. - Тула, ТулГТУ, - 1995. - С. 52-59.

42. Любимов В.В., Сундуков В.К., Щербина В.И. Разработка методики оздания операции скоростного гальванического осаждения металлов и сплавов// ¡боронная техника. 1995. №11.- С.9-13.

43. Сундуков В.К., Клейменов A.A., Белкин A.B. Разработка технологии и оборудования для изготовления никель-кобальтовых матриц с микрорельефным изображением // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. - Тула, ТулГТУ, - 1995. - С. 44-52.

44. Сундуков В.К., Гладун A.A., Булычев В.А. Технология и оборудование для изготовления формообразующих вставок пресс-форм методом скоростной гальванопластики. // Оборонная техника. 1995. №11. С.27-31.

45. Любимов В.В., Сундуков В.К., Гладун A.A. Изготовление формообразующих элементов пресс-форм методом скоростной гальваники//Проблемы теории проектирования и производства инструмента - Тула, ТулГУ-1995.-С.77-79.

46. Сундуков В.К., Булычев В.А. Установка скоростного гальванического осаждения металлов и сплавов для изготовления деталей РЭА.//Электрохимич. и электрофизич. методы обработки материалов.-Тула,ТулГУ,-1996.- С.73-86.

47. Сундуков В.К, Гладун A.A., Булычев В.А. Моделирование роста гальванического осадка при катодном формовании // Современная электротехнология в машиностроении,- Тула. 1997.- С. 100-101.

48. Сундуков В.К., Бобринец А.Н. Скоростное гальваническое меднение корпусов алмазных отрезных кругов // Современная электротехнология в машиностроении.-Тула. 1997.- С. 168-170.

49. Сундуков В.К., Гнидина И.В. Изучение геометрических характеристик СВЧ-фильтров, полученных скоростным осаждением металлов и сплавов // Элект-рохимич. и электрофизич. методы обработки.-Тула,ТулГУ,-1996.-С.19-30..

50. Сундуков В.К, Гладун A.A. Применение метода скоростной гальваники в инструментальном производстве // Известия ТулГУ.Серия Машиностроение. Вып.1 -Тула. 1997,-С.22-29.

51. Сундуков В.К., Бобринец А.Н. Меднение корпусов алмазных отрезных кругов методом скоростной гальваники.//Оборонная техника, №4-5,1998.-С.28-30.

52. Сундуков В.К., Гнидина И.В. Изготовление объектов с микрорельефным изображением // Оборонная техника, № 4-5 - 1998.-C.33-36.

53. Сундуков В.К., Дунаев В.А. Численное моделирование гидродинами ческих процессов в электролизере // Современная электротехнология в машиностроении,- Тула. 1997.- С.59-63.

54. Сундуков В.К., Гнидина И.В. Изучение влияния режимов скоростной гальваники на геометрические характеристики объектов с микрорельефом // Современная электротехнология в машиностроении.- Тула. 1997.- С.112-116.

55. Сундуков В.К., Гнидина И.В., Прибавченкова Л.В. Разработка технологии изготовления тонких мембран для электретных микрофонов // Электрохимические и электрофизические методы обработки. - Тула, ТулГУ, - 1997. - С.55-61.

Подписано в печать ¿¿ Формат бумага 60x84 1/16. Бумага типографская № 2

Офсетная печать. Усл. печ. л. •*/ О . Усл. кр.-отг. С . Уч. изд. л. / 2 Тираж SO экз. Заказ 7X3 . '

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92. Редакцмонно- издательский центр Тульского государственного университета. 300600, г. Тула, ул. Болдина, 151