Get Adobe Flash player

Анодирование. Электропитание гальванических ванн анодирования

Для анодирования использовались как выпрямители, так и двигатели-генераторы, но благодаря разработкам в технологии выпрямления тока и повсеместному использованию кремниевых выпрямителей на сегодняшний день генераторы практически вышли из употребления. Для обычного анодирования в серной кислоте подходит 24 В выпрямитель, однако для анодирования в растворах хромовой или органических кислот требуется напряжение до 60-70 В. А в случае твёрдого анодирования и для получения плёнок барьерного типа может потребоваться и более высокое напряжение.

Чем больше становится необходимое напряжение и выход силы тока, тем больше себя оправдывают кремниевые выпрямители в плане стоимости, эффективности эксплуатации и  надёжности. Они очень компакты, и в большинстве из них используется система охлаждения воздухом, но существуют и выпрямители с большой производительностью, которые охлаждаются водой. Большинство из них контролируются тиристором, однако следует следить за тем, чтобы использовались подходящие сглаживающие фильтры, а иначе возможно производство волны очень искажённой формы, особенно если речь идёт об обработке маленьких изделий. Как показал Коломбини, небольшие пульсации напряжения иногда могут быть даже полезными. Он умышленно наложил искусственную пульсацию и доказал, что это приносит пользу как при обычном, так и при твёрдом анодировании. Он также осветил значение производительности выпрямителя, продемонстрировав, что при повышении напряжения выпрямителя его производительность падает, поэтому для получения необходимого анодного покрытия он рекомендует использовать выпрямитель с как можно меньшим напряжением.

38poroshkovaya kraska

В последнее время всё чаще рекомендуется использовать при анодировании импульсное энергоснабжение. Подобная схема энергоснабжения дает особые преимущества в случаях, когда требуется использование тока высокой плотности или при обработке трудных сплавов, например с высоким содержанием меди. Покрытия, полученные при анодировании с использованием импульсного тока, обладают повышенной коррозийной стойкостью и сопротивлением истиранию. На практике подобные выпрямители позволяют применять ток большей плотности без риска "горения" анодного покрытия. Горение означает неконтролируемый разрыв и растворение покрытия, вызванное высокой локальной температурой электролита и электрическим током , и может представлять большую проблему при осуществлении таких процессов, как твёрдое анодирование. По этому поводу многочисленные исследования проводились в Японии, которые позволили установить, что горение происходит тогда, когда становится возможным локализованное нагревание. Оно начинается, когда напряжение элемента достигает критического значения, которое зависит от типа и состава электролита и температуры ванны. Пороговая толщина плёнки и время анодирования, при которых происходит горение, снижаются при использовании тока более высокой плотности. Обычно горение не представляет никаких проблем при анодировании в серной кислоте, однако высокая скорость анодирования при использовании импульсного тока может обеспечить значительную выгоду.  Японские исследователи провели исследование предельной толщины плёнки при анодировании с серной и щавелевой кислотах и получили следующие значения: для анодирования в щавелевой кислоте – более 200 микрон, в серной – более 150 микрон.

Регулирование производительности выпрямителя является одним из основных факторов при определении эффективной плотности тока на поверхности изделия, а следовательно и скорости роста  плёнки. Метод большого пальца для регулирования напряжением может представлять определённые трудности на практике, однако для многих заводов он остаётся наиболее практичной формой контроля. Необходимого качества контроля можно добиться только при условии понимания того, что соотношение напряжения и плотности тока регулируется удельным сопротивлением электролита. Основными факторами, влияющими на удельное сопротивление растворов, являются концентрация и температура электролита, и если требуется достичь хорошей воспроизводимости, необходимо регулировать их в очень узком диапазоне. Если это удаётся, то соотношение между приложенным напряжением и плотностью тока будет постоянным, а так как плотность тока отвечает за рост плёнки, станет возможным предсказывать наращивание оксида при любых условиях.

Своеобразной альтернативой для регулирования напряжения может стать в какой-то степени регулирование силы тока или плотности тока, однако на данном этапе развития науки данный процесс возможен только в лабораторных условиях, так как при применении его на практике на заводах возникает целый ряд трудностей. Наиболее простым методов является измерение площади поверхности обрабатываемого изделия с последующим расчётом силы тока, которой следует воздействовать. Затем приложенный ток контролируется в процессе анодирования либо вручную, либо автоматически. Проблема в данном случае заключается в определении площади комплексных изделий,  также определённые трудности связаны с тем, чтобы определить, каким образом ток будет распределяться по всему изделию, в особенности это касается полых профилей. Тем не менее, данный метод используется на многих заводах. В качестве альтернативы можно расположить алюминиевый управляемый электрод известной площади параллельно изделию, таким образом станет известной приложенная к нему плотность тока, но в таком случае следует допускать, что плотность тока на остальной части изделия не будет сильно отличаться от полученного значения. Данный метод не слишком хорош, так как в этом случае электрод должен быть сделан из того же сплава и обладать такой же структурой поверхности, что и само изделие. В одной из подобных систем был использован небольшой танталовый электрод.

Многие системы энергоснабжения сегодня контролируются при помощи компьютеров. Коломбини приводит описание одной из таких систем, которая после определённой поверки способна рассчитать эффективную площадь загрузки, а следовательно и силу тока, которую следует приложить для достижения определённой плотности тока.

Поделитесь с друзьями!

Опубликовать в своем блоге livejournal.com

Добавить комментарий

Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.