在不銹鋼、鋁及其合金、有色金屬以及黑色 金屬的精加工工業生產中,電拋光已成為不可 缺少的表面加工法之一。例如金屬制品和鍍層 表面的精修裝飾加工,使制品表面的光潔度達 到很高的等級,尤其對事先進行過機械拋光的 零件可以達到鏡面般光澤,這對照明用具等反 光器材的生產是必不可少的。切削工具采用電拋光可消除其表面的變形層,增加刀具工作面 的光潔度,改善切削工具的工作條件,延長使用 壽命,避免機械磨光和拋光后可能造成刀具表 面金相組織變形,硬度降低,甚至出現裂紋的弊 病。千分尺、游標尺、柱狀量規等計量工具經電 拋光處理后,可滿足計量工具所需要的極高光 潔度和準確度的要求。在醫療器械工業中,電 拋光是不銹鋼縫合針、外科手術器的磨刃的理 想加工方法。對一些特制設備,用電拋光可制 得拉拔方法難以得到的直徑為幾微米的表面光 潔度高的釷、鈮、鈾絲,且經長時間放置其金屬 光澤也不會變暗。電拋光在金相磨片的制備方面也得到廣泛應用。生產實踐證明,零件原始 光潔度低時,電拋光后一般能提高光潔度1~2 級;原始光潔度高時,可提高光潔度2~3級。 但電拋光技術尚存在一些不足,如迄今還未找 到可經久使用、價格便宜并能拋光多種金屬的 通用電解液,現有的一些電解液成本高、使用周 期短,而且再生困難。因此,目前它的應用范圍 受到一定的限制。

化學拋光
化學拋光是不銹鋼常用的表面處理工藝,與電化學拋光工藝相比,其大優點是不需要直流電源和特殊夾具,可以拋光形狀復雜的零件,生產率很高。就功能性而言,化學拋光除了能得到物理、化學清潔度的表面外,還能除去不銹鋼表面的機械損傷層和應力層,得到機械清潔度的表面,這有利于防止零件的局部腐蝕,提高機械強度、延長零件使用壽命。從本世紀40年代初有了關于不銹鋼化學拋光的以來,迄今已有不少配方公諸于世,但人們在實際應用時仍然感到很困難。因為不銹鋼品種繁多,不同牌號的不銹鋼具有不同的腐蝕規律,不可能采用同一種溶液,所以不銹鋼化學拋光溶液有多種類型。
化學拋光溶液的基本組成包括腐蝕劑、氧化劑和水。腐蝕劑是主要成份,如果不銹鋼在溶液中溶解,拋光便不能進行。氧化劑和添加劑可抑制過程,使反應朝有利于拋光的方向進行。水對溶液濃度起調節作用,便于反應產物的擴散。不銹鋼化學拋光能否順利進行,取決于上述成分的合理配合。

1.3.4 直流疊加功能。輸出正反向脈沖電流的同時,由同一臺電源疊加輸出一純直流成分,更拓寬了脈沖電源的使用范圍及用途。
近幾年來,國產多功能脈沖電源技術已趨于成熟,其中脈沖波形垂直程度,波形平穩程度、穩定性、抗干擾性等指標達到甚至超過了國外水平。
直流電源波形對電鍍質量有突出的影響,例如:高頻率定脈寬高頻穩壓/穩流脈沖電源電鍍時會產生特殊效應,這也是普通直流電源電鍍無法達到的效果,有些現象還不能用常規電化學理論來加以解釋。而直流波形對電鍍沉積的影響目前還難以從理論上進行預測,只能通過大量的試驗來作相對比較,篩選出適宜的波形。
2 電鍍電源對電鍍工藝的影響
2.1 鍍鉻
各類電鍍工藝中,鍍鉻是受電源波形影響大的鍍種之一。鍍鉻必須采用低紋波直流電源,否則光亮范圍窄,鍍層易發花、發灰,這一點已為不少人認同,但實踐中仍有因對其認識不足,往往由于紋波系數過大影響套鉻質量而束手無策的事時有發生。因此,電鍍電源的選擇就更顯重要。
對于經常使用反向電解的電鍍硬鉻生產,需要電源極性換向裝置。簡單的方法是使用手動換向開關。由于電流很大,開關通、斷時會形成較大的電火花,開關很容易損壞。將觸點浸入變壓器油中可以延長使用壽命。可控硅整流器實現換向比較容易,由于是無觸點換向,不會產生火花腐蝕。如電流變化不大時,可考慮使用可控硅極換向裝置。
電源波形對鍍鉻的影響較大。而且往往容易被操作者忽視。如某廠小件鍍裝飾鉻,覆蓋能力非常差,反復調整鍍液中硫酸與鉻酐的比值,仍無效。經現場查驗,采用1000A老式可控硅整流器,且平均電流僅200A左右,負荷率很低,顯然輸出紋波系數太大。換接一臺雙反星形輸出的硅整流器,鍍鉻即轉為正常。另有某廠鍍鉻上午生產正常,下午即出現裝飾鉻局部發灰,無法生產,懷疑鍍液故障,反復加硫酸、碳酸鋇調整一兩天,均無法解決。分析原因,鍍液成分不可能突變,懷疑硅整流管有損壞造成波形殘缺而增大紋波。用鉗形電流表測定各整流管電流,發現斷路2支,更換新管后,故障消除。
鍍微裂紋硬鉻,輸出紋波過大時,裂紋不細密且分布不均勻。
采用脈沖電鍍鉻,也可得到優良的鍍層。研究表明,當采用工藝條件為:頻率1000Hz,占空比通:斷=1/5,平均電流密度40A/dm2,30度溫度,獲得的鍍鉻層耐磨性提高三倍;耐腐蝕性提高5倍。
2.2 光亮酸性鍍銅
一般情況下,光亮鍍銅都有一個規律:從赫爾槽試片上看,陰極電流密度越大的地方,鍍層光亮整平性越好;電流密度越低,光亮整平性越差。試圖擴展低電流密度區光亮范圍,始終是電鍍工作者不斷追求的目標。需要從光亮劑、工藝配方與工藝條件、設備等多方面入手。光亮酸性鍍銅是迄今光亮整平性好的鍍種之一。但在實踐中,采用同樣的配方、工藝條件,使用相同的光亮劑,得到的光亮整平性與光亮范圍,卻可能出現較大差異。究其原因,與所用直流電源輸出紋波系數大小有很大關系。據有關資料,二十多年前,國內在開發MN系列光亮酸性鍍銅添加劑時就已證實。規律是:輸出紋波系數越小,鍍層光亮整平性越好,光亮電流密度范圍越寬。而且,紋波越小,光亮劑的用量也會越小。遺憾的是時至今日并未引起電鍍工藝技術人員的重視。

高頻高效
大功率高頻開關使用的開關電源能夠替代傳統的整流電源,其能夠有效降低損耗,提高功率的密度。
現代電鍍開關電源主要是使用在1500A以下的中小功率方面,所以使用先進的功率電子器件及技術能夠創新現代功率器件及磁性材料輸出功率的局限性,通過變壓器的串聯及并聯將開關管功率輸出能力充分的發揮出來,以此有效提高單機功率的輸出效率。
使用多單元積木式并聯技術有效提高電源輸出能力。軟開關技術能夠有效降低器件的開關損耗,以此有效提高開關頻率,優化器件工作環境,使用此技術能夠降低高頻狀態下功率的開關管損耗,提高電源的整體效率,并且有效提高電源的工作頻率。
智能化
要求電鍍工藝將人為因素影響消除并且降低過程能量損耗,從而對電源智能化提出了較高的需求。從節能和提高工藝質量方面分析,電鍍中除了電源裝置損耗,工藝過程能耗也占據了大部分內容,其對工藝過程能耗的主要影響因素為電流效率及槽壓,通過檢測電解液溫度、濃度等參數,合理調整電源電流電壓輸出,以此實現節能增效及提高工藝質量的目的。
從控制方面分析,電鍍工藝電鍍能源能量轉換為非線性的時變系統,無法創建標準的模型實現控制。
智能控制能夠不依賴人,通過人的操作知識、經驗,從而進行相應的控制,從而有效提高電鍍電源工藝質量及性能。
所以在電鍍技術不斷發展過程中,要開發滿足不通過工藝需求的智能化電源設備,從而滿足現代社會全新技術的發展需求。
觀點
本文設計的主要目的就是完成大功率高精度電鍍單元的設計,要求此電源能夠滿足低壓大電流的需求,使用積木結構實現多模組冗余并聯,通過相應的實驗表示,其能夠使用到實際工業生產中,并且系統在運行過程中良好且穩定,能源的消耗較低,能夠滿足電鍍工藝需求。
并且對電鍍電源的應用趨勢進行了研究,使電鍍電源在發展過程中能夠有效滿足現今社會的使用需求。
電鍍屬于電解加工過程,電源的因素必將對電鍍工藝過程產生直接影響,電鍍電源在電鍍工藝中具有重要地位。電鍍電源和低紋波系數整流電源在電鍍行業中的應用,讓電鍍界同仁在選擇整流電源、解決電鍍故障、提高電鍍質量有所幫助。





