2.1鍍鉻
各類電鍍工藝中,鍍鉻是受電源波形影響最大的鍍種之一。鍍鉻必須采用低紋波直流電源,否則光亮范圍窄,鍍層易發(fā)花、發(fā)灰,這一點已為不少人認同,但實踐中仍有因?qū)ζ湔J識不足,往往由于紋波系數(shù)過大影響套鉻質(zhì)量而束手無策的事時有發(fā)生。因此,電鍍電源的選擇就更顯重要。
對于經(jīng)常使用反向電解的電鍍硬鉻生產(chǎn),需要電源極性換向裝置。簡單的方法是使用手動換向開關(guān)。由于電流很大,開關(guān)通、斷時會形成較大的電火花,開關(guān)很容易損壞。將觸點浸入變壓器油中可以延長使用壽命。可控硅整流器實現(xiàn)換向比較容易,由于是無觸點換向,不會產(chǎn)生火花腐蝕。如電流變化不大時,可考慮使用可控硅極換向裝置。
電源波形對鍍鉻的影響較大。而且往往容易被操作者忽視。如某廠小件鍍裝飾鉻,覆蓋能力非常差,反復(fù)調(diào)整鍍液中硫酸與鉻酐的比值,仍無效。經(jīng)現(xiàn)場查驗,采用1000A老式可控硅整流器,且平均電流僅200A左右,負荷率很低,顯然輸出紋波系數(shù)太大。換接一臺雙反星形輸出的硅整流器,鍍鉻即轉(zhuǎn)為正常。另有某廠鍍鉻上午生產(chǎn)正常,下午即出現(xiàn)裝飾鉻局部發(fā)灰,無法生產(chǎn),懷疑鍍液故障,反復(fù)加硫酸、碳酸鋇調(diào)整一兩天,均無法解決。分析原因,鍍液成分不可能突變,懷疑硅整流管有損壞造成波形殘缺而增大紋波。用鉗形電流表測定各整流管電流,發(fā)現(xiàn)斷路2支,更換新管后,故障消除。
鍍微裂紋硬鉻,輸出紋波過大時,裂紋不細密且分布不均勻。
采用脈沖電鍍鉻,也可得到優(yōu)良的鍍層。研究表明,當采用工藝條件為:頻率1000Hz,占空比通:斷=1/5,平均電流密度40A/dm2,30度溫度,獲得的鍍鉻層耐磨性提高三倍;耐腐蝕性提高5倍。
2.2光亮酸性鍍銅
一般情況下,光亮鍍銅都有一個規(guī)律:從赫爾槽試片上看,陰極電流密度越大的地方,鍍層光亮整平性越好;電流密度越低,光亮整平性越差。試圖擴展低電流密度區(qū)光亮范圍,始終是電鍍工作者不斷追求的目標。需要從光亮劑、工藝配方與工藝條件、設(shè)備等多方面入手。光亮酸性鍍銅是迄今光亮整平性最好的鍍種之一。但在實踐中,采用同樣的配方、工藝條件,使用相同的光亮劑,得到的光亮整平性與光亮范圍,卻可能出現(xiàn)較大差異。究其原因,與所用直流電源輸出紋波系數(shù)大小有很大關(guān)系。據(jù)有關(guān)資料,二十多年前,國內(nèi)在開發(fā)MN系列光亮酸性鍍銅添加劑時就已證實。規(guī)律是:輸出紋波系數(shù)越小,鍍層光亮整平性越好,光亮電流密度范圍越寬。而且,紋波越小,光亮劑的用量也會越小。遺憾的是時至今日并未引起電鍍工藝技術(shù)人員的重視。
2.3半光亮和光亮鍍鎳
通常情況下,光亮鍍鎳對整流輸出紋波系數(shù)要求沒有鍍鉻和光亮酸性鍍銅那樣高,但也確實需要采用普通低紋波輸出直流電源,才能確保光亮鍍鎳層質(zhì)量,且能保證后續(xù)套鉻的質(zhì)量。如某廠使用的調(diào)壓器式六相雙反星形帶平衡電抗器的老式硅整流器,質(zhì)量一致較好。
后改用12V普通可控硅整流器,大電流使用時效果還可以,但在小電流輸出時就很不理想,鍍層出現(xiàn)發(fā)花、發(fā)灰等鈍化現(xiàn)象,使用18V普通可控硅電源,效果更差,致使后續(xù)套鉻頻頻出現(xiàn)質(zhì)量問題,要指出的是,套鉻電源沒有問題。開始時只是在鍍鎳液和光亮劑上找原因,做試驗,一直不得其解,最后查到是否是電源引起,換用波紋系數(shù)較小的開關(guān)電源,問題一下子就解決了,效果一直很好,后續(xù)鍍鉻也一直不再發(fā)生類似質(zhì)量問題。
研究表明,采用脈沖電源鍍鎳同樣可提高鍍層孔隙率,延展性,硬度,降低鍍層內(nèi)應(yīng)力,并提高鍍液分散能力。不加光亮劑,或只加直流電鍍時1/100的光亮劑,可獲得光亮鍍層。金屬鍍層的尺寸也達到了鈉米晶級。因此,在當前鎳價上漲,而脈沖整流器價格下降時期,考察選用脈沖電鍍還是很有必要的。
2.4硫酸鹽酸性鍍錫
硫酸鹽光亮酸性鍍錫本身就是不易鍍好的鍍種,其原因是大生產(chǎn)中易引入雜質(zhì)且不好處理(包括四價錫離子)、允許溫度范圍窄,目前光亮劑多數(shù)不理想,可供選擇的中間體遠不如鍍亮鎳的多,因而鍍層光亮范圍很不易調(diào)寬。另一個不太引人重視的是,該工藝也要求采用低紋波系數(shù)直流電源,否則會出現(xiàn)與光亮酸性鍍銅相類似的故障。不重視電鍍整流電源的選擇,有時會造成雪上加霜。
國外有公司對不加光亮劑的脈沖鍍錫做過研究,發(fā)現(xiàn)采用占空比25%-30%,頻率1000-10000Hz的波形,可得到亞鈉米鍍層晶體。這種晶體對于鍍層提高耐熱蝕、熔融錫浸潤性等性能是非常重要的。
2.5電泳涂裝。
電泳涂漆時若直流紋波系數(shù)大,也會增加涂層孔隙率,涂層與基體的結(jié)合力也下降、抗鹽霧試驗不易過關(guān)。因此,該工藝也要求采用低紋波系數(shù)直流電源。由于電泳涂漆的特殊性,對電流電源還有一些特殊要求。例如:
(1)整機應(yīng)具有軟啟動功能;
(2)電源應(yīng)具有定時自動關(guān)機報警的功能。這是由于槽電壓已超過人體安全電壓,因而在手工操作時,易產(chǎn)生觸電事故。
2.6貴金屬電鍍
很早以來,脈沖電鍍在貴金屬方面就已獲得了成功應(yīng)用。目前在貴金屬工業(yè)生產(chǎn)中仍有大量的應(yīng)用。之所以成功,糾其原因,主要是貴金屬電鍍規(guī)模普遍偏小,脈沖電源設(shè)備已與解決。而普通重金屬電鍍,大功率脈沖電源設(shè)備,無論從制造方面,還是價格上,均難以推廣。
2.7電鍍合金及復(fù)合電鍍
合金電沉積的難點:一是保持鍍層中合金成份比例無明顯波動,二是在寬的電流密度范圍內(nèi)合金成份比例一致。采用低紋波系數(shù)直流電源,有利于提高鍍層質(zhì)量。
同樣,使用脈沖電鍍也可得到高品質(zhì)的鍍層。銅錫、鈷鎳、鎳鎢等工藝使用脈沖電鍍已進行了詳盡的研究。但目前應(yīng)用尚少。
2.8鋁氧化。
采用脈沖氧化比普通直流氧化具有明顯的優(yōu)勢。氧化膜層硬度,厚度,速率等方面性能顯著提高。
在軍工等制品方面已得到較多的應(yīng)用。
3·其它應(yīng)注意的問題。
3.1鍍液溫升問題
紋波系數(shù)大的直流電源及脈沖電源往往會加快溫升。從理論上分析,這是由于任何非純直流與正弦波,都能分解為純直流與一次、二次、三次、多次諧波。紋波系數(shù)越大,其諧波分量也越大。一般情況下,交流諧波對直流電沉積無貢獻,但卻能產(chǎn)生大量歐姆熱,加快了鍍液溫升。可見,采用定脈寬高頻穩(wěn)壓/穩(wěn)流脈沖電源和低紋波系數(shù)直流電源,有利于降低鍍液溫升。特別是氯化物鍍鋅和鋅酸鹽鍍鋅夏天最頭痛的問題之一是鍍液溫升(特別是滾鍍)過快,加大添加劑消耗量,惡化鍍液、鍍層性能。采用平滑直流有利于將低鍍槽溫度。
3.2整流器負荷率對文波系數(shù)的影響。
工作電流越接近整流器的額定電流,波形越平滑。特別是可控硅整流電源更為明顯。選擇整流器時應(yīng)根據(jù)工藝要求選取額定輸出電源電壓接近最大需求值,避免使用中產(chǎn)生“大馬拉小車”現(xiàn)象,保證整流電源輸出紋波系數(shù)始終保持在較低值。
整流電源由于因整流管有損壞而造成缺相運行。對于三相電鍍電源二言,雖然某一相電出現(xiàn)故障,但此時的整流器輸出電流波形卻只相當于單項,三減一不等于二,等于一。因此,為保持其良好性能,應(yīng)經(jīng)常進行維護、檢修。最好能備有一臺示波器及時查看輸出直流波形。
4·結(jié)束語
必須充分重視直流電源波形對電鍍質(zhì)量的影響。采用低紋波電源或功能性脈沖電源能改善電鍍質(zhì)量。電鍍生產(chǎn)中應(yīng)注意電鍍整流器的正確選用。










