塑料机械轴类硬铬电镀电源谈

镀铬层的质量与电流密度的稳定性有着直接的关系。镀铬层的好坏直接影响零部件表面质量，为了保证零部件镀层的质量，一般采用周期换向，提高电流效率和电镀速度，使镀层结晶细密，均匀性好，延展性强、耐磨、抗腐蚀性能强。这些工艺都是在不同的电流密度中进行，必须要求直流脉动控制在一定范围。 随着电子技术的发展，电镀工作者已感到晶闸管整流器绝大多数性能优于普通直流电源。但晶闸管相控过程，随着导通角的大小变化，所引起平均值与峰值有着较大的差别，从而使得电流密度的平滑性差。根据有关资料所得的结论，电源的纹波因数大于5%引起镀铬层的晶粒排序移位。 在这一新思路的指导下，2001年10月我设计用晶闸管制造了一台15000A/12V正反输出低纹波电源，分别对各种不同类型的大件产品镀铬试验。 1、 现代技术是镀铬层高质量的保证 电镀工作者用单相全波，三相半波和六相硅整流电源进行镀铬，镀铬层表面分别出现黑、灰、白色。原我厂用普通六相整流器进行某零件镀铬，其寿命试验只有该产品寿命指标的一半。这些宝贵的数据是电源工作者创造新产品的依据。当前电源功率元件总的趋势是采用自关断晶体三极管和它关断晶闸管，控制方式采用离散式（数字式）和连续式（模拟式）。前者采用了PWM调节原理，由于功率限制、二次击穿和制造工艺复杂，成本相应比较高，后者采用六相晶闸整流器加平滑电抗器，纹波因数小于1%，15000A/12V的整流器电源在平滑电抗器上电压降至3~4V，损耗比较大。 层次镀铬对电源的性能要求比较高，特别是纹波因数和稳定精度在镀铬工艺控制曲线范围内，只有保持一定的电流密度精度，才能保证各镀铬层质量的稳定。根据有关的资料和经验，镀槽中的溶液在电流密度大于某一值时才起化学反应。一般把纹波因数定在额定功率备件下的电流或电压的20%时，纹波因数小于5%，要求控制精度为1%。 为了保证电源性能达到上述工艺要求，我设计KF低纹波电源（见图），其特点为: （1） 采用多相发生器，减少纹波因数，降低能源损耗和改善电网谐波干扰； （2） 调节方式，采用连续比闭环和双通道的PI调节器，跟踪速度快，精度高； （3） 控制方式，根据用户要求软起动、手动、周期换向，工艺曲线控制和计算机监控接口； （4） 保护方面的功能，采用限压、限流、过压、过流、欠压、缺相、和短路保护功能； （5） 采用多相变换器，10000A以下电源的主回路采用均衡电抗器,10000A以上电源的主回路不采用均衡电抗器，使用多相发生器,使设备结构简单，散热性好。 2、 KF主要数据和使用情况: 在实际应用中，由于电镀槽为阻容负载，所测得的Sv还可以下降1%~2%。 3． KF整流器的性能与镀铬质量进行对比: （1）、镀铬的质量受电流密度稳定性的影响 我司使用KF-15000A电源，在采用程序控制工艺流程，如清洗工件→电冲过程使工件与电镀层快速结合→乳白镀使结晶均匀细化→慢升镀铬层过渡平滑减少两种铬层的应力,硬铬层晶核结合紧密，动、静态控制精度高，纹波因数低的综合性能，保证电流密度的稳定性.该整流器和其它整流器两年工艺对比寿命试验，在高温、高压、强腐蚀和强磨损试验条件下，都比其它结构的整流器好。 （2）电镀质量与电流有关 由于自耦调节器输出的电流小，镀大工件时，采用两次镀界面比较明显。KF整流器输出电流大，连续平滑调压实现一次镀工件表面质量均匀，电镀速度可提高1.8倍。 （3）大范围工件镀铬质量与平滑电流密度有关 由于晶闸管整流器相数不同，输出的平均值与峰值差别不同。相数越多峰值越低，在较小的平波电抗作用下，输出的电流脉动小，另外由于频率高在低电压时，也容易使电流连续。因此KF整流器在公司能圆满完成各公司所有协作特大件电镀。 （4）镀铬的质量与系统的可靠性有关 电源不可靠，镀件在镀液中进行着金属的晶界腐蚀、选择性腐蚀，应力腐蚀等综合性过程，其结果加剧了工件表面的微观粗糙程度。同时，自腐蚀过程中的析氢在表面上生成超过平衡数量的吸附氢，加剧了镀层氢脆。在精度方面测得电流在10000~10010A变化，电压11V不变。KF整流器电流在11000~12000A范围内变动，电压在10.00~10.10V变动。 4. 结束语 KF系列整流器,是根据电流密度稳定性与镀铬质量关系和表面处理中产生的问题,对工件质量的影响进行较全面的综合设计。在现代技术的条件下，使KF系列整流器指标达到更佳。 将军机械集团(广州)有限公司 傅学胜 2003年9月 16日