电能学因素的影响

电能学因素的影响

    电镀要消耗电能,这是不言而喻的。电镀对所使用的电能有一定的要求,必须满足哪些要求才能获得合格的镀层,却有一定的规范。由于大部分电镀加工企业或部门是购进整流器作电源,因此,可以简单地说是如何选择和安装整流电源的问题。

    2.1电源功率的影响

    电镀电源的功率必须能承受所定的加工任务,并连续地工作而不出现故障。一般是按被镀产品的表面积和所镀镀种的正常电流密度计算出所需的总电流量,加上一定保险系数来确定选用多大的整流电源。在取电流密度时应该取最大允许电流密度,并要考虑连续工作时的温升和可能发生的工艺变化。因此,在计算出的电流总量上,要加30%左右的保险量,以策安全。否则,将难以保持稳定的生产效率和良好的电镀质量。针对不同的镀种,对电源和电压范围也要有所选择。一般正常电镀的槽电压都在6V以下,但由于阳极钝化和溶液电导率(浓度、温度、搅拌等影响)的变化,槽压会有波动,有时会在10V以上。因此,常规电镀的电源电压应在0～12V范围,对镀铬、铝氧化等特殊镀种,电源电压应在0～18V或更高一些。由于工作电压过高时,整流元件的要求也高,造成电源造价升高。因此,不是镀种需要时,应选择电压低一些的设备比较合算。

   2.2电源波形的影响

    电源加工一般要求采用直流电源,但对直流的理解往往有误差,并非从整流电源出来的电流是平稳的直流电源,都带有一定脉冲,要看采用的是什么整流线路和器件。

    通常合适电镀的电源应该是三相桥式流并加滤波的线路。特别对于镀铬来说,平稳的直流有利于镀铬的加工。因此镀铬的电流效率只有10%～15%,如果电流中有较多的脉冲,使其效率进一步下降,其分散能力进一步下降,质量无法保证。对大多数电镀来说,都是采用直流为好,脉冲有时有利于电镀,特别是镀铜或镀贵金属,但对大多数加工企业都是没有必要的。

    2.3电源的安装

    电源安装在不直接受电镀车间潮湿和有污染气体影响的地方,现在也有不少电源是密封式槽边电源。不在槽边的电源要把控制开关和仪表部分与电源分立装备,使表头和控制部分在槽边。并且电源虽然在防护环境好的地方,也不应距镀槽太远,这主要是要减少槽导电距离,节约导电铜排。关于铜排,一定要使其截面积能承受长时间最大电流的负载,很多单位忽略这个问题,使电流在进入镀槽之前,已经发生无功消耗、发热甚至发烫。电镀质量无法保证,电能白白浪费。

    铜排最大电流的计算:

    A=Dk最大×S×K

    式中:Dk最大镀液允许的最大电流密度,A/dm2;

    S受镀零件表面积,dm2;

    K受镀零件的装载总量,个、根。

    当以铝排取代铜排时,要将截面积增加一倍。另外,最好采用单机单槽供电方式,当以单机多槽供电时,每个单槽上应配备电力调节装置,并且每个单槽都只能并联在主线路上。

    3．辅助设备的影响

    我们电镀界一直呼吁要重视辅助设备,但由于企业考虑一次投入的成本,往往忽视辅助设备。比如镀镍循环过滤、镀铜的降温设备,很少有备齐的。加热器、搅拌器、水洗设备、干燥设备都会影响电镀的质量。只不过由于其一旦选用某种设备,就成为固定因素,一般不易擦觉。只有在明显影响质量时,才会采取调整和更换措施。有些企业甚至没有干燥设备,干脆就靠太阳晒,那在阴雨天气就可想而知,这里主要对温度和搅拌的影响扼要加以介绍。

    3.1温度的影响

    有些镀种需要加温才能得到合格的电镀层,而有些镀种又必须在某个温度下工作才行。可见温度指标是电镀工艺的重要指标。能够在很高温度范围内都正常工作的镀液当然是好镀液,但实际中这种镀液不多。因此,用加温或降温的物理方式来弥补镀液性能的不足是完全必要的,技术上是可行的,唯一的是投资问题。但如果加以综合考虑,在一次投入后稳定了质量,减少了返工浪费和工时浪费,还是划算的。因此,现在不少乡镇企业也认识到这一点,开始在电镀设备上增加投入。

    以光亮镀镍为例,当温度在40℃以下时,再好的光亮剂也难以发挥出充分的光亮效果,在30℃以下就更难了。但一旦加温至50℃以上,光亮效果就明显了。当然,增加槽温会增加镀液的蒸发和消耗热能,能够不加温就镀亮最好。这有待于科研人员去开发新型的光亮剂。加温可以增加电解液电导,使电流效率增加,在一定范围内是有利于电镀的。相反,低温下也可以在简单溶液里镀出结晶细致的镀层,只不过实用价值不大。

3.2搅拌的影响

    现在电镀工艺都倾向于采用搅拌。原因很简单,可以增加电流密度,提高电镀效率,改善分散能力,减小浓差极化。滚镀、线材电镀不用说,零件在运动中电镀,即使这样还可以用镀液循环来进一步提高效率,普通的槽镀如镀镍,则一定要有搅拌,静止的电镀会使电流密度范围过小,尖端极易烧焦。因此,现在各种光亮镀种一律都要搅拌。搅拌的方式有机械搅拌如桨式搅拌、阴极移动或旋转。有吹气搅拌(压缩空气经过过滤),也有镀液循环甚至喷射。不同要求的镀种可以选用不同的搅拌方式。