Гальванические покрытия – от теории к практике
В настоящее время тяжело назвать отрасли промышленности, где бы не применялись гальванические покрытия.
В зависимости от назначения изделия и требований, предъявляемых к характеристикам деталей, различают следующие виды гальванических покрытий:
- защитные гальванические покрытия – покрытия, применяемые для защиты от коррозии деталей изделий в различных агрессивных средах. Защитные гальванические покрытия широко применяются в машиностроении, приборостроении, электротехнике, оружейной промышленности и т.д.;
- защитно-декоративные покрытия – покрытия, применяемые для придания изделию одновременно декоративных и защитных свойств. Этот вид покрытий широко применяется в ювелирной промышленности, медицине, приборостроении и машиностроении, мебельной промышленности и т.д.;
- специальные, применяемые для придания изделиям специальных свойств (твердости, износоустойчивости, повышения проводимости, уменьшения переходного сопротивления, легкости пайки, улучшения свинчиваемости резьбовых соединений деталей и т.д.). Специальные покрытия широко применяются в машиностроении, приборостроении и т.д.
Гальванические покрытия могут применяться при ремонте изношенных деталей машин и механизмов для восстановления их номинальных размеров путем электролитического осаждения слоя металла на поверхности этих деталей.
Для оборудования гальванических цехов или участков необходимы следующие основные составляющие:
- - помещение для размещения оборудования для гальваники, оборудованное соответствующими системами электропитания, заземления, вентиляции, освещения;
- - оборудование для механической подготовки поверхности деталей, подвергаемых воздействию гальванического процесса;
- - гальванические ванны;
- - растворы для гальваники или химические реактивы для приготовления растворов;
- - источники тока;
- - вспомогательное оборудование и технологическая оснастка.
На сегодняшний день издано много книг и статей, а также есть много публикаций в сети Интернет, посвященных как теоретическим, так и практическим аспектам гальваники. Мы же уделим внимание источникам питания.
Кроме нанесения гальванических покрытий на различные изделия источники питания могут применяться для проведения следующих видов электрохимической обработки изделий:
- - электрохимического обезжиривания;
- - электрохимического травления;
- - электрохимической активации;
- - электрохимического полирования.
От уровня функционального и схемотехнического исполнения источника питания зависит эффективность технологического процесса в части качества гальванических покрытий, производительности и экономических показателей.
С появлением современных полупроводниковых элементов существенно уменьшились габариты источников питания.
При использовании в недавнем прошлом электромашинных генераторов постоянного тока практически не стоял вопрос о пульсациях тока, так как эти генераторы практически не давали пульсаций тока.
С переходом от электромашинных генераторов постоянного тока к полупроводниковым этот вопрос весьма актуален, поскольку пульсации тока для многих гальванических процессов оказывают плохое влияние на качество гальванического покрытия. Попросту говоря, неконтролируемое наличие пульсаций постоянного тока (величина пульсаций) в тех гальванических процессах, где их не должно быть – вредно. Так при хромировании изделий пульсации тока снижают блеск, твердость и износостойкость покрытий. В случае обезжиривания деталей, оксидирования меди и алюминия, рафинировании золота и т.д. пульсации тока могут оказать положительный эффект. При создании многослойных гальванических покрытий изменение величины пульсаций при нанесении разных слоев также может оказать положительный эффект.
По величине пульсаций тока можно судить о качестве схемотехнического исполнения источника питания.
В идеале для решения различных задач по нанесению гальванических покрытий необходимо иметь некоторое количество источников питания с разными пульсациями постоянного тока или один источник питания, у которого есть возможность регулировать пульсации.
Одним из способов регулировки пульсаций выходного тока есть запитка гальванической ванны постоянным током с наложением на него переменной составляющей с возможностью регулировки ее амплитудно-частотной характеристики.
От схемотехнического решения непосредственно зависит форма тока выпрямленного напряжения и как следствие качество гальванического покрытия.
Значительный эффект в ряде технологических процессов дает наложение на постоянный ток переменной составляющей. Различные амплитудно-частотные параметры переменной составляющей, а также различное соотношение амплитуд постоянного тока и накладываемой на него переменной составляющей позволяют достичь требуемого качества гальванического покрытия.
Одним из направлений увеличения эффективности гальванического процесса является реверсирование протекания постоянного тока в гальванической ванне. Более эффективно протекание гальванического процесса в случае, когда есть возможность менять не только направление протекания тока в гальванической ванне, но и менять амплитуду и время воздействия катодного и анодного токов. При этом может быть увеличена плотность тока в гальванической ванне по сравнению с режимом нанесения гальванического покрытия постоянным током без смены его полярности. В целом реверсирование тока дает следующие положительные эффекты:
- - повышение скорости осаждения металла и выхода по току;
- - повышение твердости покрытия;
- - улучшение равномерности распределения металла по поверхности;
- - уменьшение пористости покрытия;
- - снижение внутренних напряжений;
- - увеличение адгезии;
- - правильная форма осаждаемых кристаллов.
Исходя из разнообразия задач, решаемых в гальванических цехах и участках, и из разнообразия технологических путей решения задач, необходимо иметь набор источников питания, которые могли бы воспроизводить различные формы тока при запитке гальванических ванн.
Специалистами ООО «Эталон-Прибор» разработаны модели источников питания позволяющие в одном корпусе источника питания максимально реализовать описанные выше режимы протекания тока в гальванической ванне.
Модельный ряд источников питания позволяет обеспечить протекание тока в гальванической ванне до нескольких сотен ампер, а при необходимости и более.
Температурный режим в гальванической ванне во многом определяет свойства и качество гальванических покрытий. По желанию Заказчика в источник питания может быть встроен блок измерения температуры или блок измерения температуры и управления. Блок измерения температуры измеряет температуру раствора в гальванической ванне и автоматически отключает источник тока при превышении заданного порога температуры, а также автоматически включает источник тока при остывании раствора в гальванической ванне до заданного значения температуры. Блок измерения температуры и регулирования измеряет температуру раствора в гальванической ванне и при достижении установленного порога температуры включает или отключает исполнительные устройства регулирования температуры раствора в гальванической ванне.
Рассмотрим основные характеристики источников питания на примере источника питания ЭП3.2040Г.1.3.
|
», «М»).
