BVP Electronics - Режим стабилизации напряжения (плотности тока) в гальванопластике

Источники питания BVP Electronics в гальванических ваннах

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:

Подключаем источник питания к гальванической ванне: положительный полюс на анод, отрицательный – на катод;
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;
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);
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;
Затем устанавливаем на источнике питания лимит напряжения в 2,5 вольта, а лимит тока устанавливаем в максимальное для данного блока питания значение;
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;
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:

Устанавливаем лимит тока на источнике питания в максимальное положение; а напряжение – около нуля;
Вешаем деталь (площадью 1 дм2), важно знать плотность тока для данного процесса;
Плавно увеличиваем величину напряжения до тех пор, пока выходной ток источника не получится нужной величины, например, 3А на 1 дм2;
Ручку напряжения фиксируем, при этом лимит тока стоит на максимальном значении;
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.

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.

Комментарии к статье: 0

BVP Electronics E-mail: info@bvp.com.ua
Киев, Украина, тел/ф.: +38 (044) 492-13-28; +38 (067) 716-59-95; +38 (067) 251-00-86
Лабораторные импульсные стабилизированные источники питания. Преобразователи напряжения.