〔摘要〕本文介绍了活塞环镀铬用整流器的更新换代,运用高频开关电源取代传统的硅整流和可控硅整流器,达到了节电的效果,节电在30%左右,镀层质量稳定。文章通过对活塞环电镀过程和节电原理的分析、论证,并进行了生产试验,证明节电效果依据充分。
〔关键词〕活塞环 电镀 整流器 节能
1 引言
活塞环特殊的使用环境决定了它必须具备足够的强度、硬度、弹性、耐磨性等特性。为了具备这些特性,活塞环在电镀过程中对整流器的控制性能和输出特性有着特殊的要求。主要表现为:电镀初期的冲击镀电流上升速度要快;电镀过程中电流稳定精度要高;输出电压波纹系数要低;整流器的自动化控制程度要高;同时为了降低生产成本,节能降耗,要求整流器的用电效率要高(即节能)等。
2 电镀过程分析和高频整流器特性
活塞环电镀时为了镀取均匀连续的镀层,常在开始通电时采用短时间的大电流密度冲击电镀,使活塞环表面很快地镀上一层氢过电位大的镀层金属,以防止氢析出,然后按正常规定的电流密度进行电镀,就可以消除基体金属对分散能力和覆盖能力的不良影响。
高频整流器控制系统输出的控制信号可以对主电路的输出作出迅速响应,使整流器从空载零电流迅速上升到所需电流(一般从零电流到额定电流所需的时间约为3～5秒),为大电流冲击镀提供了有力的保证。
在活塞环的电镀过程中,电流密度和镀液温度是影响镀铬性能的关键因素,同一温度情况下不同的电流密度或同一电流密度情况下不同的温度取的镀铬层的性能有很大差异。在工艺合理、操作得当的前提下,整流器输出电流的高精度控制是镀取最佳镀层性能的必要保证。
高频整流器随着生产技术的不断成熟,已经实现了极高的控制精度。在恒流工作模式状态情况下,输出电流的波动为正负1安培,在恒压工作模式状态情况下,输出电压的波动为正负0.1伏。极高的控制精度为活塞环电镀提供了稳定的电流密度,从而能够镀取理想镀层。
根据有关资料显示,电源的波纹系数大于5%时引起镀铬层的晶粒排序移位。降低整流器的输出波纹因数,有利于镀取理想镀层。
高频整流器输出的频率约为2万5千赫兹的高频矩形波,经平滑电抗器平滑、辅助器件吸收,既具有平滑直流的连续性,又具有脉冲电流的冲击性,并且波纹系数小于2%。连续平滑、低波纹系数的高频矩形波能使镀层结晶细致、均匀、光亮、空隙率低,能明显改善分散能力、深镀能力、加快电沉积速度。
高频整流器可以很方便的加装时间控制器、安培小时计、远距离控制器等,使整流器的自动化程度得到提高,降低了职工的劳动强度。同时为控制合理一致的镀层提供了方便。活塞环电镀为了镀取良好的镀层,要求一次电镀成功,电镀过程中不能中断。
高频整流器配备了过压、欠压、过热、过流、短路等各种保护功能,能够对各种原因造成的故障做出迅速保护响应,提高了设备的可靠性,降低故障率,减少了电镀过程中整流器的故障停机率。
3 高频整流器大幅度降低电镀能耗
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