Меню

Расчет тока в гальванике

Гальванопластика металлов

Гальванопластика — электрохимическое осаждение металла на поверхность изделия в процессе электролиза.
Принцип электрохимического осаждения металла применяется также при восстановлении пластин аккумуляторов. При гальванопластических работах используются неметаллическая форма с электролитом и источник тока. Металл методом гальванопластики можно нанести на выработанную поверхность металлических деталей, провести восстановление изношенного изделия или нанести металл даже на неметаллические изделия. Формы для отложения металла готовят из гипса, парафина или пластических масс.

Предварительно форму покрывают электропроводящим графитом или бронзовым порошком.
Гальванопластические работы проводят в стеклянных или пластмассовых сосудах соответствующего изделию объёма.
В состав гальванической установки входят: сосуд для проведения электролиза и источник постоянного тока с приборами контроля процесса электролиза.

Важно при проведении гальванопластики подобрать химический состав и температуру электролита. При использовании медного электролита его готовят в количестве 150-180 г медного купороса на один литр воды с добавлением, для повышения электропроводности, 20-25 гр. серной кислоты плотностью 1,4-1,6 г/см.куб. Для повышения качества осаждённой меди можно добавить спирт в количестве 8-10 гр./л. В электролите не должны присутствовать органические включения, вредно влияющие на работу электролита.

Химические составы электролитов для бронзирования, золочения, серебрения, омеднения несколько отличаются друг от друга, но в их составе обязательно присутствует кислота, вода и сульфаты или нитраты наносимых металлов.

Источник постоянного тока для выполнения электролиза выполняется на напряжение 3-16 вольт при токе до 10 ампер. Использование для восстановления и нанесения металлов заводских устройств зарядки аккумуляторов с диодным выпрямителем и простым регулятором тока неоправданно, так как требует постоянный контроль за температурой электролита, при его повышении вручную уменьшать плотность тока, снижая скорость осаждения металла. Повышение температуры при электролизе приводит к ухудшению качества осаждённого металла, кипению электролита, с выделением взрывоопасной смеси сероводородного газа и кислорода. В помещении без вытяжки проводить гальванопластические работы практически невозможно и запрещено.

Метод электролиза апробированный при восстановлении аккумуляторов импульсным током обеих полярностей позволяет проводить качественную гальванопластику, в более короткое время, с поддержанием рабочей температуры и отсутствием газовых выделений продуктов электролиза. В основу разработанной технологии гальванопластики лежит импульсный метод восстановления аккумуляторов предложенный лабораторий «Автоматика и связь» Иркутского Центра ДТТ в 2003 году на выставке ЭКСПО-2003 в г.Москве, технология получила высокую оценку жури с получением трёх дипломов ЮНЕСКО.

Характеристики электролизёра гальванопластики:
Напряжение сети 220 Вольт.
Напряжение на электролизёре 3-16 Вольт.
Ток катодный 1-10 Ампер.
Ток анодный 0,1- 0,5 Ампера.
Форма токов импульсная.
Частота импульсов 10-60 Гц.
Время нанесения металла 5-20 часов.

Импульсный режим позволяет сократить время нанесения металла, снизить температуру до внешней температуры помещения. Выделение смеси сероводорода и кислорода в процессе электролиза ничтожно, на уровне испарения и не требует установки мощных вытяжных устройств, так же не требуется установка мощных источников тока. Снижение времени электролизного нанесения металла при повышенном напряжении и высокой амплитуде импульсного тока позволяет ускорить процесс гальванопластики, снизить время и температуру. Мощный импульс тока увеличивает прочность нанесенного металла.

Для улучшения свойств осаждённого покрытия введено катодно – анодное соотношение токов, как и при восстановлении пластин аккумуляторов должно варьироваться с 1/10 до 1/2 тока катода, то есть анодный ток ниже катодного тока в 2 -10 раз.

Важно, чтобы в начальный период нанесения металла катодный ток превышал анодный в два раза, а в конце электролиза в 8- 10 раз, внутренние напряжения в покрытии металла будут нарастать постепенно, а отсутствие внутренних напряжений обеспечит надёжное сцепление покрытия с изделием.

Износостойкость и плотность нанесённого металла растет во внешних слоях с постепенным ростом катодного тока.
Изделие в схеме должно иметь отрицательный потенциал — катод, растворяемый электрод — анод, положительный потенциал.

Схема электролизёра гальванопластики

В состав электронной схемы электролизёра входит: генератор прямоугольных импульсов на микросхеме DD1, реле времени на счетчике DD2 и таймер управления и поддержания токов восстановления на м/с DA1. Генератор прямоугольных импульсов на таймере DA1 автоматически устанавливает скважность импульса тока восстановления в зависимости от времени. Ключи анодного и катодного тока выполнены на полевых транзисторах VT1, VT2.

Индикация состояния схемы контролируется с помощью светодиодов HL1-HL3 и стрелочных гальванометров: амперметра — РА1 с током шкалы 5 ампер и вольтметра — PV1 на напряжение 15 вольт постоянного тока. Для питания схемы электролизёра гальванопластики не требуется выполнять отдельный блок питания, в данной конструкции применён источник питания от компьютеров мощностью в 350-450 ватт, разнополярные источники тока позволяют использовать блок питания без переделок. Внутренние функции защиты от короткого замыкания и стабилизация выходного напряжения БП ПК дополняют функциональные возможности схемы электролизёра.

Печатная плата управления электролизёром установлена на задней стенке блока питания с креплением на стойки.

Микросхема DD2 — К561ИЕ16 содержит 14- разрядный асинхронный счётчик (счётчик пульсаций), дающий на своих выходах Q0-Q13 16384 двоичных отсчётов. Счётчик имеет выходной каскад, формирующий тактовые импульсы и сбрасывает выходные сигналы в нуль при напряжении высокого уровня на входе сброса R.
Содержимое счётчика увеличивается в соответствии каждому отрицательному перепаду тактового импульса генератора на м/с DD1, логические элементы DD1.1 и DD1.2 которой используются в режиме генерации прямоугольных импульсов. Резистором R1 можно изменить время импульса — время восстановления изделия.

Для автоматической остановки отсчета времени используется вывод 6 м/с DD1, при появлении высокого уровня на старшем разряде 3 DD2 — счётчика пульсаций, генератор прекращает работу.
Частота и скважность импульса зависит от значения R1,R2,C2, данные значения позволяют на выходе 3 счётчика DD2 получить время между сменой уровней с низкого на высокий от 2 до 10 часов.

Предыдущие выходы счётчика Q10,Q11,Q12 включаются на высокий уровень, каждый через определённое время, что даёт возможность регулировать уровень катодного тока в установленным резистором R1 временем, без изменения анодного тока,то есть изменять отношение тока катода к току анода. Использование четырёх выходов счётчика Q10-Q13 позволяет увеличить время восстановления, суммируя счёт выходов Q10 с Q11, Q12 с Q11 и Q10, Q13 c Q12,Q11,Q10.При нулевых уровнях на выходах Q10-Q13 счётчика DD2 резисторы R4-R7 шунтируют напряжение на подстроенном резисторе R9, что ведёт к почти полному снижению катодного тока восстановления, связанное с увеличением частоты генератора на таймере. При появлении на выходах Q10-Q13, в результате счёта, высоких уровней, снижает уровень шунтирования резистора R9 и катодный ток возрастает до максимального значения.

Изменяя напряжение на выводе 5 таймера DA1 — прямого доступа к точке делителя с уровнем 2/3 Uп мы изменяем уровень опорного напряжения верхнего компаратора и тем самым получаем модификацию схемы. Снижение опорного напряжения приводит к увеличению частоты генерации таймера, без изменения скважности, так как время разряда конденсатора С4 через внутренний транзистор микросхемы DA1 не зависит от состояния напряжения на выводе 5 м/с DA1 и значения сопротивлений R10,R11.

Читайте также:  Как изменится сопротивление проводника если сила тока в нем увеличится в 3 раза

Делитель напряжения, основанный резисторами R8,R9 создаёт уровень напряжения на выводе 5 DA1, который увеличивается по мере возникновения на выходах счётчика DD2 высоких уровней. Резисторы R4-R7 из процесса шунтирования последовательно исключаются, напряжение на выводе 5 DA1 растёт и это приводит к снижению частоты таймера и увеличению катодного тока восстановления, то есть начальный небольшой катодный ток возрастает за полное время до максимального тока,что положительно повлияет на качественные показатели осаждённого металла. Диоды VD1-VD4 препятствуют прохождению обратного тока при превышения напряжения на выходах счётчика DD2.

Через установленное время на старшем выводе 3DD2 появится высокий уровень, который запретит работу генератора на микросхеме DD1. При необходимости счёт можно сбросить или продолжить кратковременным нажатием кнопки «Сброс», те же действия можно выполнить при кратковременное отключении источника питания.

Микросхема DA1 представляет собой аналоговый интегральный таймер, используется для регулирования катодно- анодного тока и автоматического поддержания температуры электролита.
В состав таймера входят: два операционных усилителя, работающих в качестве компараторов; RS- триггер; выходной усилитель для повышения нагрузочной способности и внутренний ключевой транзистор с открытым коллектором.

Назначение выводов таймера DA1: 1,8 – питание; 2,6 – вход нижнего и верхнего компаратора микросхемы; 3- выход с током до 200 ма; 4- сброс триггера; 5- контрольное напряжение; 7 — вывод коллектора транзистора, эмиттер которого подключен к минусу источника питания, в схеме используется как вспомогательный вывод с током до 100ма. Длительность положительного импульса с вывода 3DA1 зависит от номиналов R10,R11,C4. Т1 = 0,69С4 (R10+R11). Длительность импульса низкого уровня c вывода 7 DA1 Т2= 0,69 С4 R13.

Частота зависит F= 1/T1+T2. Для начальной установки отношения тока катода электролизёра к току анода установлены переменные резисторы R11, R13, резистором R9 задаётся минимальный уровень катодного тока в начале восстановления. Диод VD5 исключает влияние резистора R11 – регулятора тока катода, на ток анода.

Питание микросхем DD1,DD2, DA1 выполнено от аналогового стабилизатора DA2. Диод VD6 в общем выводе микросхемы DA2 устраняет питание микросхем DD1,DD2,DA1 при неверной полярности напряжения источника питания. Питание транзисторных ключей VT1,VT2 выполнено от источников минус 12 вольт и плюс 12 вольт блока питания компьютера. Полевые транзисторы установлены разного типа, для регулирования катодного и анодного тока электролизёра. Общий ток восстановления контролируется амперметром РА1, напряжение на электролизёре проверяется вольтметром PV1. Анодный ток понижен резистором R17 до максимального уровня в один ампер.

Для индикации полярности и перегрузки электролизёра установлены световые индикаторы HL2,HL3. Индикатор HL1 указывает на рабочее состояние микросхем. При перегрузке тока на сопротивлении R19, в цепи стока транзистора VT2, возникает напряжение, достаточное для зажигания светодиода HL3- «Авария».

Радиокомпоненты схема электролизёра гальванопластики соответствуют таблице №1.

Источник

Упрощенный расчет распределения тока на деталях при использовании подвесок рамного типа

На распределение тока на покрываемых деталях в гальванической ванне оказывают влияние не только электрохимические и геометрические факторы: рассеивающая способность электролита, геометрия и размещение деталей в объеме ванны, но также в заметной степени конструкция применяемых подвесочных устройств. В некоторых случаях при конструировании подвесочных устройств приходится компенсировать недостаточную рассеивающую способность электролита, например, за счет использования проводящих и непроводящих экранов или вспомогательных электродов, которые специальным образом проектируют для достижения оптимального распределения тока на обрабатываемых поверхностях. Опыт показывает, что и при проектировании типовой подвесочной оснастки необходимо учитывать влияние параметров ее элементов на рас­пределение тока между однотипными деталями. Было показано, что для решения такой задачи применительно к устройствам елочного типа при нанесении покрытий на детали средних размеров, может быть использован графический метод расчета распределения тока внутри подвески [1].

Целью данной работы является оценка степени неравномерности распределения тока на покрываемых деталях, которая обусловлена электрическим сопротивлением элементов конструкции подвесочного устройства рамного типа.

Рис. 2.Эквивалентная электрическая схема рамной подвески с покрываемыми деталями: 1-11-узлы эквивалентной схемы, r 1- r 12- сопротивления токопроводящих стержней подвески, r 13- r 23- сопротивления эквивалентные токоподводам к деталям и переходным сопротивлениям на границе металл-электролит, точки 12-23 соответствуют внешней границе двойного электрического слоя со стороны электролита.

В рассматриваемой конструкции подвесочного устройства ток к покры­ваемым деталям подводится от источника тока через крюк и стержни, токоотводы с контактами (рис. 1). Для оценки влияния сопротив­лений конструктивных элементов рамных подвесочных устройств на распределение тока между деталями может быть использована эквивалентная электрическая схема, отвечающая распределению тока в подвесочном устройстве рассматриваемого типа, приведенная на рис. 2.

Из схемы видно, что значения то­ков, приходящихся на каждую деталь, зависят от сопротивлений всех элементов схемы, включая сопротивления контактов и переходные сопротивления границы детали с электролитом.

Осо­бенность принятой схемы состоит в том, что поверхности всех покрываемых деталей при расчетах при­нимаются эквипотенциальными, что позволяет проводить расчет распре­деления тока на данной конкретной конструкции без учета геометрических условий в гальванических ваннах, в которых могут подвески применяться. Следует отметить, что приведенная схема предполагает также, что не­контактные места подвески надежно изолированы.

При проведении расчетов использовали следующие исходные данные: материалы стержней подвески, из которых собрана рамная конструкция, — латунь или углеродистая сталь, стержни диаметром 15 мм 2 , поверхность покрываемых деталей 1 или 3 дм 2 , плотность тока 1 или 3 А/дм 2 , токоподводы к деталям изготовлены из нержавеющей стали (проволока диаметром 4 мм), число покрываемых деталей на подвеске в соответствии с рис. 1 и 2..

Для расчета поляризационного сопротивления границы деталь-электролит использовали результаты поляризационных измерений для ряда электролитов меднения, приведенные Кудрявцевым Н.Т. в [2]. Для упрощения расчетов нелинейные поляризационные кривые линеаризовали, используя две точки на поляризационной кривой: точку, соответствующую бестоковому потенциалу и точку, соответствующую рабочей плотности тока. При расчете токов, приходящихся на каждую деталь, решали систему линейных уравнений, составленную на основе законов Кирхгофа для эквивалентной электрической схемы подвески. Степень неравномерности распределения тока между деталями оценивали критерием Иванова Ku = Imax / Imin .

Таблица 1. Распределение тока на деталях при меднении в сульфатном кислом электролите при плотности тока 3 А/ дм 2 , поверхность покрываемых деталей 1 дм 2

Источник

гальванический выпрямитель

Дата: 5 апреля, 2021

Автор: FORTEX Galvanoline

Специализированные источники тока. Гальванические выпрямители

отправить ссылку страницы

Качество и свойства получаемого гальванического покрытия зависят от группы факторов, один из них ток. Для подачи электрического тока на гальванические ванны применяют источники тока. В качестве которых могут быть выпрямители переменного тока, генераторы, источники питания.

Выпрямители предназначены для преобразования переменного тока в постоянный. Составляющие выпрямителей — трансформатор, вентильная группа и сглаживающий фильтр.

Параметры, характеризующие качество работы выпрямителей:

Частота пульсаций выходного напряжения;

Среднее значение выходного напряжения;

Коэффициент пульсаций;

Коэффициент полезного действия;

Внешняя характеристика — зависимость средних значений выпрямленных напряжения и тока.

Фото 1. Выпрямители от производителя FlexKraft

Виды ванн в зависимости от токового обеспечения разделяют:

С постепенным (плавным или ступенчатым) увеличением плотности тока в течение электролиза (анодирование — увеличение напряжения);

С постоянной плотностью тока на протяжении всего технологического процесса (от момента завешивания деталей до окончания электролиза);

Со скачком плотности тока в начале электролиза (хромирование — увеличивается анодная и катодная плотность тока вначале электролиза).

Варианты схем электрических соединений в гальванических ваннах

Виды схем соединений гальванических ванн и источников тока:

Отдельный источник для каждой ванны (удобный вариант, позволяющий регулировать выходное напряжение, тем самым изменяя плотность тока);

К одному источнику присоединено несколько гальванических ванн (применимо для ванн с разными процессами небольшой мощности);

Одна ванна присоединена к нескольким источникам тока (применимо для гальванических ванн, где требуется ток большой силы или нанесение покрытия на детали разной конфигурации и размеров. В таком случае в ванне устанавливаются изолированные друг от друга штанги, которые подключаются к отдельным источникам тока).

Расчет тока, подводимого к одной гальванической ванне производиться по плотности тока ( i ) и величине единовременной загрузки ( S ед . ):

Величину тока повышают на 15 — 20 % от расчетной, из-за не изолированных контактов на подвесках, увеличивающих покрываемую площадь поверхности.

Напряжение на ванне, зависящее от процесса, электролита и его температуры, плотности тока, расстояний между анодом и деталью (катодом). Необходимое напряжение принимают на основании практических данных или расчетным путем:

где Е Ом — падение напряжения омического сопротивления электролита;

Е а — Е к — разность величин анодной и катодной поляризации (поляризация определяются экспериментально или из расчета равновесных потенциалов и значений анодной и катодной поляризации при данной плотности тока);

Е пр — падения напряжения в контактах и проводниках первого рода;

l — расстояние между анодом и катодом;

χ — удельная электропроводности электролита.

Падение напряжения в контактах и проводниках первого рода ( в штангах, деталях, анодах ) определяется как 5 — 10 %:

Выпрямители выбирают по номинальному значению напряжения, рекомендованному для проведения электрохимического процесса. А так же отталкиваясь от технических характеристик выпрямителя (выходные ток и напряжение, пульсация) и технологических особенностей процесса.

Фото 2. Выпрямители FlexKraft на гальваническом производстве

Пульсация в выпрямителях

При эксплуатации выпрямителей немаловажный пункт — отсутствие пульсации . Наличие пульсации тока, особенно, при проведении процесса хромирования приводят к ухудшению характеристик покрытия в редких случаях к невозможности осаждения.

Уменьшение сцепления хрома с основой или предыдущим слоем обусловлено прерывистостью тока. На участках с пониженной плотностью тока возникает отслаивание покрытия.

С отключением одной фазы переменного тока на хромовых осадках возможен брак: потускнение, шероховатость, а также снижается фактическая толщина покрытия, такие осадки характеризуются пониженными коррозионными свойствами.

Наименее чувствительны к пульсациям или прерывистости тока электролиты хромирования со смешанными катализаторами. Подробнее о электролитах хромирования в статье » Состав гальванических ванн » .

Фото 3. Выпрямители FlexKraft с различным типом охлаждения

Сравнение модульных выпрямителей IGBT с тиристорными выпрямителями

При комплектации гальванической линии инженер-технологи сталкиваются с большим выбором выпрямителей. Поэтому предлагаем испытать тиристорные выпрямители и выпрямители, использующие принцип высокочастотного переключения по основным параметрам.

Для сравнения использовались тиристорный выпрямитель «Астра — 2» 12В 400А выпуска 1989 года и выпрямитель Flex Kraft 12B 600A выпуска 2007 года.

Фото 4. Выпрямители FlexKraft

Испытания проводились идентично для двух типов выпрямителей в барабанных ваннах слабокислого цинкования, которые входят в состав гальванической линии.

Режим эксплуатации линии: трехсменный, без выходных дней.

Расположение выпрямителей: вблизи гальванических ванн к которым они подключаются.

Нагрузка, выдаваемая выпрямителями зависит от обрабатываемых деталей и загрузки барабана, варьируется в промежутке 250-300 А.

Каждый из выпрямителей подключен к цеховой электросети через отдельный счетчик электроэнергии. Для определения количества ампер-часов, выданных выпрямителем в нагрузку тиристорный выпрямитель оснащен внешним счетчиков ампер-часов, в выпрямителе Flex Kraft использовался встроенный счетчик ампер-часов. Для оценки энергоэффективности ежедневно в течение 30 дней снимались показания счетчиков и определялось потребление электроэнергии от электросети каждым из выпрямителей, а также определялось количество ампер часов, выданных выпрямителем в нагрузку.

Результаты 30 — ти дневных испытаний зафиксированы в таблице:

В нагрузку, Ампер/час

Потребление на 1000 Ампер/часов

В приведенной сравнительной таблице энергоэффективность выпрямителя, использующего технику высокочастотного переключения, сравнительно выше, чем у тиристорного выпрямителя, и для выдачи нагрузки одинакового количества ампер-часов Flex Kraft потребляет на 349 электроэнергии меньше.

Сравнение выпрямителей по основным параметрам в таблице:

Выпрямитель Flex Kraft

Преимущества Flex Kraft

Некоторые выпрямители поставляются без дополнительных фильтров и указывается что нельзя работать на 100% мощности, что бы избежать проблем с качеством жесткого хромирования. Качественный фильтр для тиристорных выпрямителя часто

дорогой и занимает много места.

Очень низкая пульсация, стандарт 0.9 нет необходимости в компенсирующих устройствах и также отсутствуют штрафы за реактивную составляющую.

Прямая экономия за каждый час работы.

Гибкость в размерах

Такой выпрямитель будет иметь всегда те размеры, которые он получил при производстве. Нет возможности изменить их, при возможном изменении процесса.

Выпрямитель Flex Kraft может быть надстроен дополнительными модулями, если в процессе эксплуатации необходимо увеличить мощность или производительность. Ко всему прочему модули могут объединяться в группы, для получения напряжения в 60 вольт, если этого требует новый процесс (например анодирование).

Инвестиции в выпрямители не завязаны на определенный процесс. Можно сэкономить большие деньги в будущем, при изменении процессов.

выпрямители flex kraft для гальванического производства

Наверняка, почти каждый инженер-технолог за время своей практики слышал о выпрямителях Flex Kraft. Рассмотрим основные особенности шведских выпрямителей:

Дуаль — возможна работа одного выпрямителя как два с независимым управлением двух ванн. Возврат к одинарной системе осуществляется через меню.

Модульная конструкция. Выпрямитель состоит из нескольких модулей, их количество зависит от необходимого напряжения на ванне. При выходе из строя одного или несколько модулей, выпрямитель продолжает работать. Такой подход удобен при работе с большими или дорогостоящими деталями или при длительных процессах. В одной стойке размещают до 5 выпрямителей, которые могут управлять процессами на 10 ваннах.

Расположение вблизи гальванических ванн — благодаря специальной конструкции силового модуля можно располагать выпрямитель около ванны.

Экономичность. Значительная экономия электроэнергии по сравнению с тиристорными выпрямителями. Данные подтверждены экспериментом в Санкт-Петербурге и приведены выше.

Низкая пульсация — пульсация по тех описанию не выше 1%. Но на самом деле она не превышает 0,2%.

Автоматизация и программирование. Возможность запрограммировать 4 программы по 8 шагов в каждой.

Охлаждение. Доступны конструкции с водным и воздушным охлаждением.

Управление осуществляется: непосредственно на самом выпрямителе; на выносной панели ControlKraft Touch c независимым управлением до 10 выпрямителей и сохранением данных о процессах на USB-носитель; при помощи выносного пульта управления с поддержкой программирования — ControlKraft Digital.

Фото 5. Выпрямители FlexKraft с воздушным охлаждением

Предприятие СООО «ФОРТЭКС-ВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» является официальным дистрибьютором KraftPowercon. О модульных выпрямителях, пультах управления представлено на странице «Выпрямители FLEXKRAFT, KraftPowercon».

Все необходимое оборудование для нанесения любого гальванического покрытия вы можете приобрести у нас.

На правах официального дистрибьютора мы поставляем:

Источник



Режим стабилизации напряжения (плотности тока) в гальванопластике

В гальванопластике обрабатываемая деталь покрывается тонким полупроводящим слоем графитовой пленки с высоким сопротивлением, и нужно преодолеть это высокое сопротивление, чтобы нарастить слой меди или другого металла на изделие. При использовании тиристорного выпрямителя, высокая пульсация и нестабильность параметров приводят к небольшой скорости наращивания и малой толщины покрытия. Как правило, напряжение на тиристорном выпрямителе устанавливают до 1 вольта без ограничения протекания тока. Импульсные стабилизированные источники питания позволяют повысить выходное напряжение до 2-2,5 вольт. Повышение напряжения стимулирует захват меди, а его постоянная стабильность стимулирует и подталкивает рост толщины покрытия, при этом у изделия нет такого показателя, как «горение».

Еще одной особенностью использования импульсных выпрямителей в гальванопластике (в ваннах меднения, никелирования, цинкования) является то, что при некоторых условиях, площадь покрываемой детали рассчитывать не нужно. На выпрямителе необходимо установить стабильное напряжение, например 2,5 вольта, а ток установить в максимальное значение, например, 100 ампер, и гальваническая ванна потребляет столько тока, сколько ей необходимо для данной площади изделия. Таким образом, выпрямитель работает не в привычном режиме – стабилизации тока, а в специальном режиме – стабилизации напряжения, косвенно являющимся режимом стабилизации плотности тока. В результате – за более короткий период получатся качественное покрытие желаемой толщиной.

Работу в режиме стабилизации напряжения можно осуществить по следующей последовательности.

Вариант первый:

  1. Подключаем источник питания к гальванической ванне: положительный полюс на анод, отрицательный – на катод;
  2. Резистором тока «грубо/плавно» на источнике питания устанавливаем лимит напряжения в максимум, а лимит тока необходимой величины, например, на данную площадь 1дм2 нужно 3 ампера;
  3. На катод вешаем пластину, площадью 1 дм2, в гальванической ванне получаем плотность тока 3А/дм2; при этом блок должен перейти в режим стабилизации тока (загорится красный светодиод на источнике);
  4. Запоминаем показания вольтметра на блоке питания. Например, для детали площадью 1 дм2 и величине тока 3А для данного процесса выходное напряжение получилось 2,5 вольта;
  5. Затем устанавливаем на источнике питания лимит напряжения в 2,5 вольта, а лимит тока устанавливаем в максимальное для данного блока питания значение;
  6. Заполняем катод деталями, при этом напряжение остается постоянным 2,5 вольта, а автоматически увеличивается значение выходного тока. Заполнять катод в ванной деталями можно до максимального значения выходного тока источника, при этом плотность тока в ванной будет автоматически стабилизироваться для данной площади покрываемых деталей;
  7. Снимать детали с катода можно быстро, не боясь изменения плотности тока в ванной: источник питания автоматически быстро уменьшит выходной ток (а плотность тока при этом не изменится) и не «спалит» оставшиеся детали.

Данный вариант подходит для ванн меднения, цинкования, никелирования, где идет 100% использование плотности тока.

Второй вариант:

  1. Устанавливаем лимит тока на источнике питания в максимальное положение; а напряжение – около нуля;
  2. Вешаем деталь (площадью 1 дм2), важно знать плотность тока для данного процесса;
  3. Плавно увеличиваем величину напряжения до тех пор, пока выходной ток источника не получится нужной величины, например, 3А на 1 дм2;
  4. Ручку напряжения фиксируем, при этом лимит тока стоит на максимальном значении;
  5. Добавляем детали в ванну, при этом плотность тока всегда будет 1А на 1дм2, выходной ток будет увеличиваться для достижения нужной плотности в ванной, в зависимости от площади покрываемых деталей.
      На качество покрытия деталей влияет очень большое количество факторов, среди которых следует выделить:
    • свойства графита . Сам по себе графит жирный, плохосмачиваемый. Электролиту для покрытия детали необходимо равномерно смочить всю ее площадь. Там, где графит уже покрылся медью, там токопроводность электролита становится больше и одновременно происходит поляризация катода.
    • электролит . В гальванической установке происходит электролиз раствора сернокислой меди (медного купороса), в результате на катоде осаждается чистая медь. Простой электролит меднения состоит из 720 г сернокислой меди, 27 мл серной кислоты. И все доливается водой до 1 литра. Количество сернокислой меди в электролите практически не меняется, а количество серной кислоты со временем снижается. Чтобы не допустить чрезмерного снижения кислотности, что плохо влияет на качество осадка меди, полезно корректировать электролит серной кислотой до достижения исходной плотности, а также чистить его (фильтровать). Рабочая температура электролита 18 — 24°С. На 1 кв. дм металлизируемой поверхности должно быть 3—4 литра электролита.
    • потенциал электролита . Скорость движения ионов меди определяется потенциалом между анодом и катодом. Потенциал электролита определяется теми параметрами, которые выставлены на источнике питания. Чем больше потенциал, тем больше уходит ионов меди, толще становится наращиваемый слой меди, но обедняется прикатодный слой. Увеличивая ток, обедняя прикатодный слой получаем нехватку ионов меди и покрытие будет происходить там, где меньше сила тока. А сила тока в данной ситуации будет меньше на графите.
    • расстояние между анодом и катодом . Особенностью гальванопластического процесса является относительно неравномерное осаждение металла на выступающих и углубленных местах металлизируемых предметов: на выступах толщина осадка больше. Эта неравномерность сглаживается с увеличением расстояния от анода до катода (катодом является металлизируемый предмет). Поэтому, чем выше рельеф поверхности предмета, тем дальше от анода следует его размещать. Полезно иметь несколько анодов, причем суммарная площадь их должна в 2—3 раза превышать площадь катода. Это также способствует получению равномерных по толщине осадков меди.
    • перемешивание электролита . Перемешивание необходимо если есть интенсивный процесс покрытия. Применяют или барботаж или механическое перемешивание.
    • добавки в электролит . Для качественного и равномерного покрытия в электролит необходимо вовремя и в нужных пропорциях добавлять специальные добавки, блокирующие наросты, выравнивающие толщину покрытия, добавки, при необходимости – блескообразующие, антипиттинговые и другие добавки.

Все эти и другие факторы необходимо учитывать, чтобы быстро и равномерно покрыть площадь детали. Методом экспериментов, проб и ошибок в конечном итоге можно получить ровный и красивый слой мягкой меди.

Источник