Способ стабилизации токовых параметров в процессе гальванопокрытий на токе переменной полярности

 

Сеюэ Советски к

С©циалистических

Республик бн от а М

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1iii655751

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) дополнительное к авт. свид-sy(22) ЗаЯвлено 0 0776 (21) 2379505/22-02 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет (ЬЦ М. Кл.

С 25 D 21/12

Государственный комитет сссР по делам изобретений и открытий (53) УДЫ621. 357 (088.8) Опубликовано 050479.Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 050479

P2) Авторы изобретения

Б.Г. Гуткнн и Д.Я. Усеинов (54) СПОСОБ СТАБИЗИЗАЦИИ ТОКОВ61Х ПАРАМЕТРОВ

В ПРОЦЕССЕ ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЙ HA ТОКЕ

ПЕРЕМЕННОЙ ПОЛЯРНОСТИ

Изобретение относится к гальвани ческому нанесению покрытий на токе переменной полярности и может быть применено в процессах меднения, цинкования, хромировання и др.

Наиболее близким к изобретению по технической сущнос и н достигаемому результату является способ контроля токовых параметров в процессе хромирования на токе переменной полярности,обеспечивающий стабилизацию тока в период прямой полярности и постоянство количества электричества во время периодов тока обратной полярности.

По этому способу производится авто- 15 матическая коррекция длительности периодов обратной полярности в прямо пропорциональной зависимости от величины, определяющей положение регулирующего органа в конце периода @ пропускания тока прямой полярности, путем отсчета времени, необходимого для возврата регулирующего органа из положения, занимаемого им в конце периода прямой полярности, в нулевое положение при движении его с постоянной скоростью (1) .

Однако этот способ не обеспечивает высокой точности стабилизации количества электричества обратной по- ЗО лярности, Это объясняется тем, что зависимость между углом поворота регулирующего органа (реохорда) и величиной тока ванны во время прямой полярности нелинейна из-за синусоидальной формы кривой выпрямляемого напряжения.

Кроме того, время возврата регулирующего органа в нулевое положение из одного и того же положения зависит от целого ряда случайных факторов (состояния смазки, температуры, износа спирали реохорда и т.д.).

Наличие люфтов и износ шестерен редуктора реохорда будет увеличивать или уменьшать время возврата его в нулевое положение в зависимости от того, двигался ли реохорд в конце периода прямой полярности в сторону увеличения или в сторону уменьшения тока.

Указанные недостатки приводят к снижению основных показателей процесса производительности и качества.

Целью изобретения является повншение ттроизводительности процесса и качества гальванопокрытий.

Цель достигается тем, что коррекцию времени протекания тока ванны обратной полярности производят .в

3 655 обратно пропорциональной зависимости от величины отклонения тока ванны, протекающего в конце периода прямой полярности, от его номинального эна" чения.

Сигнал, пропорциональный технологическому току в конце периода пря« 5 мой полярности, преобразуется во временной сигнал, корректирующий длительность периода обратной, полярности так чтобы сохранялось постоянство количества электричества, протекающего )0 через ванну в периоды обратной полярности.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена блок-схема устройства, реализующего. способу на фиг,2 — график (программа) изменения тока ванны при хромировании; на фиг.3 — осциллограмма тока; на фиг.4 - график изменения тока при меднении, цинковании, кадмировании и др. процессах гальванопокрытий.

Сигнал, пропорциональный технологическому току, протекающему через ванну 1 (фиг.1) îr управляемого тиристорного выпрямителя 2, снимается с шунта 3 и усиливается усилителем 4, 25 откуда сигнал поступает на управляеьый тиристорный выпрямитель 2 (цепь автоматического регулирования) и на элемент 5 памяти, запоминающий его величину в конце периода прямой поляр- 30 ности. Затем в элементе б выявляется

его отклонение от номинала. Разностный сигнал от элемента б поступает на усилитель 7. Усиленный разностный сигнал подается на временной элемент 8, превращающий его в выдержку времени, обратно пропорциональную отклонению технологического тока от номинала.

Временной элемент соединен с реле времени обратной полярности управляемого выпрямителя 2 и осуществляет автоматическую корректировку времени обратной полярности в обратно пропорциональной зависимости от отклонения тока в конце периода прямой полярности от номинального значения.

При хромировании на токе переменной полярности применяется сложная программа изменения тока ванны (фиг.2), обеспечивающая, повышение чистоты поверхности хромовых покрытий, большую 50 их равномерность и снижение внутренних напряжений.

После кратковременного периода анодного декапирования 4g и кратковременной паузы 4< включается первый дли- 55 тельный период прямой полярности 1 .

В конце периода 1э возникает опасность ускоренного роста кристаллов хрома около образовавшихся центров кристаллизации, но во время кратковременного ) периода обратной полярности „(порядка 20 сек) поверхность хрома подвергается анодному растворению, и очаги кристаллизации разрушаются. Следующий эа этим период прямой полярности 1 (порядка 15 мин) начинается с посте- б5

:пенного нарастания тока от 30% до номинальной величины в течении времени 1 . Далее циклы периодов прямой и обратной полярности повторяются определенное число раэ в зависимости от требуемой толщины хромового покрытия. При необходимости получить сетку микротрещин (пористый хром) процесс заканчивается длительным периодом обратной полярности - периодом дехромирования 6 .

Указанная программа изменения тока на ванне обеспечивает хорошее сцепление хрома с основным материалом и между отдельными слоями.

Период 1 обеспечивает растворение оксидных пленок на поверхности детали.

Период Ф необходим для того, чтобы растворенные соли железа частично диффундировали из анодыой пленки.

Период 1З представляет собой толчок тока прямой полярности, так как ток включается без постепенного нарастания, Это Обеспечивает хорошее сцепление первого слоя хрома с основным металлом. Период 1 берется более длительным,чем последующие гериоды прямой полярности, чтобы образовать достаточно прочный первый слой хрома.

Постепенное нарастание тока в последующих периодах прямой полярности необходимо потому, что вследствие пассивности хромового покрытия сцепление одного слоя хрома. с другим (после анодного декапирования) получается лучше при постепенном нарастании тока до номинальной величины.

На фиг.2 показана программа изменения тока ванны. Осциллограмма тока отличается от нее тем, что, несмотря на наличие системы автоматического регулирования (стабилизации) тока ванны, величина последнего при работе ванны непрерывно изменяется в заданных узких пределах, что обусловлено влиянием закономерных и случайных внешних факторов (напряжением питающей сети, состоянием контактов на подвесках ванны, температуры и состава электролита и др.). Эти изменения (фиг.3) особенно заметны в периоды обратной полярности, которые начинаются с резкого броска тока ванны, обусловленного тем, что в первый момент при переключении ванны с прямой полярности на обратную поверхность детали (которая была катодом) не эапассивирована. Далее наблюдается быстрый спад тока ванны, обусловленный тем, что поверхность детали (включенной анодом) быстро пассивируется.

Нестабильность тока ванны в короткий период обратной полярности особенно вредна, так как при обратной полярности выход по току состав. б55751 ляет 100%, в то время к к при пря мой полярности - 12-153. Если небольшие колебания тока прямой полярности приводят только к некоторому колебанию толщины осажденного хрома и мало влияют на его качество, то при об- ратной полярности эти колебания опас- б ны, так как приводят или к излишнему растравлению хромированной поверхности и резкому снижению производительности работы ванны при увеличении тока или к снижению чистоты по- 10 верхности покрытия из-эа роста дендритов хрома при уменьшении тока.

Аналогичные явления имеют место при меднении, цинковании, кадмировании и других гальванических процессах, осуществляемых на токе обратной полярности. При этих процессах периоды прямой и обратной полярности (фиг.4) значительно короче, чем при хромировании, и составляют соответственно 5-20 сек и 0,2-2 сек. Несмотря на кратковременность периодов обратной полярности, их влияние на результаты очень существенно, в частности на производительность ванн и на каг чество покрытий.

Способ позволит повысить срок службы и увеличить надежность аппаратуры, применяемой при гальванопокрытиях на токе переменной полярности, что, в свою очередь, повысит производительность процесса и качество гальванопокрытий.

Формула изобретения

Способ стабилизации токовых параметров в процессе гальванопокрытий на токе переменной полярности путем коррекции времени обратной полярности с применением системы автоматического регулирования величины тока ванны, о т л и ч.а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и качества гальванопокрытий, коррекцию времени протекания тока ванны обратной полярности производят в обратно пропорциональной зависимости от величины огклонения тока ванны, протекающего в конце периода прямой полярности, от его номинального значения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 378540, кл. С 23 b 5/06, 20.09.71, 1973.

655 75 )

Составиетль A.Àáðîñèìîâ

Редактор Ж.Рожкова Техред М.Петко Корректор B..Куприянов

Заказ 14б3/22, Тираж 719 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауюская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæroðîä, ул.Проектная,4