CN113737265A - 柔性载带镀层质量控制系统及控制方法 - Google Patents

柔性载带镀层质量控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柔性载带镀层质量控制系统及控制方法，属于金属表面工程技术领域。本发明包括柔性载带镀层的电镀生产线，还包括整流器控制装置、在线及离线检测装置、质量控制装置、药液控制装置，质量控制系统，作为被控对象，分为镀镍质量控制工序、预镀金质量控制工序、软金质量控制工序、硬金质量控制工序，其控制参数包括镀层厚度系数、抗腐蚀系数、结合力强度系数和焊接能力系数；药液控制装置，作为执行器，构成闭环控制系统；其控制参数包括药液成份、金属离子浓度、PH、温度以及生产速度；通过质量控制系统对药液控制装置进行控制策略的调整，构成闭环控制系统，确保产品质量的一致性和稳定性，本发明可广泛运用于金属表面工程场合。

Description

柔性载带镀层质量控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种柔性载带镀层质量控制系统及控制方法，属于金属表面工程技术领域。
背景技术
柔性载带镀层的镀镍、镀金生产工艺流程，通常包括镀镍工艺、预镀金工艺、软金工艺、硬金工艺。不同工艺对于控制参数的药液成份、药液比重、金属离子浓度、PH、温度以及电镀电流等均不相同。同时，电触头表面进行镀金，采用脉冲能使晶粒细化，改善镀层性能，是广泛采用的一项技术益。例如ZL201220577251 提供的一种电镀液自动加药系统，给出了利用PLC控制器进行质量系统控制的思想。本领域技术人员尚需要解决如下问题：如何在结合脉冲镀金工艺的技术上，运用闭环控制的思想，对镀镍工艺、预镀金工艺、软金工艺、硬金工艺进行多重质量控制。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种柔性载带镀层质量控制系统及控制方法。
本发明所述的柔性载带镀层质量控制系统，包括柔性载带镀层的电镀生产线，还包括整流器控制装置、在线及离线检测装置、质量控制装置、药液控制装置，其中：
整流器控制装置，作为给定值，采用脉冲镀金工艺进行电镀生产，其控制参数包括整流器的第一段电流大小、第一段电流脉宽、第二段电流大小、第二段电流脉宽；
在线及离线检测装置，作为反馈环节，实时检测电镀药液成份、药液比重、金属离子浓度、PH、温度以及电镀电流的变化；
质量控制系统，作为被控对象，分为镀镍质量控制工序、预镀金质量控制工序、软金质量控制工序、硬金质量控制工序，其控制参数包括镀层厚度系数、抗腐蚀系数、结合力强度系数和焊接能力系数；
药液控制装置，作为执行器，构成闭环控制系统；其控制参数包括药液成份、金属离子浓度、PH、温度以及生产速度；
通过质量控制系统对药液控制装置进行控制策略的调整，构成柔性载带镀层的闭环控制系统。
本发明基于控制论中的一些概念、思想、方法和脉冲镀金工艺控制管理联系起来，把控制论的一些方法应用到脉冲镀金工艺控制管理中的装置。通过检测电镀药液成份、药液比重、金属离子浓度、PH、温度以及电镀电流等产品质量相关要素的变化，该系统可以及时调理药液品质和电流品质，稳定电镀生产的电流效率、镀金合金成份的电沉积、镀层应力和镀层硬度，提高镀层质量。
优选地，所述质量控制系统的镀镍质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的镍槽第一段电流大小cur1、镍槽第一段电流脉宽tc1、镍槽第二段电流大小cur2、镍槽第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括镍槽氨基磺酸镍浓度、镍槽PH、镍槽氯化镍浓度、镍槽硼酸浓度，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的镍槽温度。
优选地，所述质量控制系统的预镀金质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的预镀金槽第一段电流大小cur1、预镀金槽第一段电流脉宽tc1、预镀金槽第二段电流大小cur2、第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括金预镀金浓度、预镀金PH、预镀金添加剂浓度、预镀金溶液比重，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的预镀金槽温度。
优选地，所述质量控制系统的软金质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的软金槽第一段电流大小cur1、软金槽第一段电流脉宽tc1、软金槽第二段电流大小cur2、软金槽第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括软金槽金浓度、软金槽PH、软金槽铊浓度、软金槽溶液比重，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的软金槽温度。
优选地，所述质量控制系统的硬金质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的硬金槽第一段电流大小cur1、硬金槽第一段电流脉宽tc1、硬金槽第二段电流大小cur2、硬金槽第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括硬金槽浓度、硬金槽PH、硬金槽钴浓度、硬金槽溶液比重，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的硬金槽温度。
本发明所述的柔性载带镀层质量控制系统的控制方法，包括如下步骤：
S1：通过整流器进行控制，采用脉冲镀金工艺进行电镀生产；
S2：电镀生产过程中的镀镍、预镀金、软金和硬金质量控制工序中，对脉冲参数、药液成份、金属离子浓度、PH、温度以及生产速度进行控制；
S3：根据在线及离线检测到的生产实际情况，并结合控制镀层的外观、厚度、抗腐能力、结合力强度、焊接能力的经验，梳理出经验控制算法；
S4：通过柔性载带镀层的质量控制系统进行工艺过程控制，确保产品质量的一致性和稳定性。
优选地，所述步骤S1中，整流器的技术指标：输入AC220V±10% 45~65Hz；电流输出0.5~10A；输出波形有直流、高低电平、正弦波、单脉冲；工作频率1~5000Hz。
优选地，所述步骤S4中，质量控制系统为PLC和触摸屏，触摸屏进行配方数据和离线检测数据的录入，PLC进行控制策略的运算和执行，箱体防护IP45。
本发明的有益效果是：本发明所述的柔性载带镀层质量控制系统及控制方法，在结合脉冲镀金工艺的技术上，运用闭环控制的思想，对镀镍工艺、预镀金工艺、软金工艺、硬金工艺进行多重质量控制，确保产品质量的一致性和稳定性；同时，质量控制系统为全程PLC控制，减少了操作人员与有毒有害药品接触频次。
附图说明
图1是本发明控制系统的结构原理框图。
图2（a）是镀镍质量控制工序的参数设定图。
图2（b）是预镀金质量控制工序的参数设定图。
图2（c）是软金质量控制工序的参数设定图。
图2（d）是硬金质量控制工序的参数设定图。
图3是本发明控制方法的流程原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
如图1所示，本发明所述的柔性载带镀层质量控制系统，包括柔性载带镀层的电镀生产线，还包括整流器控制装置、在线及离线检测装置、质量控制装置、药液控制装置，其中：
整流器控制装置，作为给定值，采用脉冲镀金工艺进行电镀生产，其控制参数包括整流器的第一段电流大小、第一段电流脉宽、第二段电流大小、第二段电流脉宽；
在线及离线检测装置，作为反馈环节，实时检测电镀药液成份、药液比重、金属离子浓度、PH、温度以及电镀电流的变化；
质量控制系统，作为被控对象，分为镀镍质量控制工序、预镀金质量控制工序、软金质量控制工序、硬金质量控制工序，其控制参数包括镀层厚度系数、抗腐蚀系数、结合力强度系数和焊接能力系数；
药液控制装置，作为执行器，构成闭环控制系统；其控制参数包括药液成份、金属离子浓度、PH、温度以及生产速度；
通过质量控制系统对药液控制装置进行控制策略的调整，构成柔性载带镀层的闭环控制系统。
本发明基于控制论中的一些概念、思想、方法和脉冲镀金工艺控制管理联系起来，把控制论的一些方法应用到脉冲镀金工艺控制管理中的装置。通过检测电镀药液成份、药液比重、金属离子浓度、PH、温度以及电镀电流等产品质量相关要素的变化，该系统可以及时调理药液品质和电流品质，稳定电镀生产的电流效率、镀金合金成份的电沉积、镀层应力和镀层硬度，提高镀层质量。
实施例2：
本实施例结合参数设定图以及控制变量及类型表对本发明的原理进一步解释。
如图2（a）和表1所示，所述质量控制系统的镀镍质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的镍槽第一段电流大小cur1、镍槽第一段电流脉宽tc1、镍槽第二段电流大小cur2、镍槽第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括镍槽氨基磺酸镍浓度、镍槽PH、镍槽氯化镍浓度、镍槽硼酸浓度，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的镍槽温度。
如图2（b）和表1所示，所述质量控制系统的预镀金质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的预镀金槽第一段电流大小cur1、预镀金槽第一段电流脉宽tc1、预镀金槽第二段电流大小cur2、第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括金预镀金浓度、预镀金PH、预镀金添加剂浓度、预镀金溶液比重，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的预镀金槽温度。
如图2（c）和表1所示，所述质量控制系统的软金质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的软金槽第一段电流大小cur1、软金槽第一段电流脉宽tc1、软金槽第二段电流大小cur2、软金槽第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括软金槽金浓度、软金槽PH、软金槽铊浓度、软金槽溶液比重，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的软金槽温度。
如图2（d）和表1所示，所述质量控制系统的硬金质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的硬金槽第一段电流大小cur1、硬金槽第一段电流脉宽tc1、硬金槽第二段电流大小cur2、硬金槽第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括硬金槽浓度、硬金槽PH、硬金槽钴浓度、硬金槽溶液比重，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的硬金槽温度。
表1:控制变量及类型表
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例3：
本实施例结合流程原理框图对本发明的控制方法作进一步解释。
如图3所示，本发明所述的柔性载带镀层质量控制系统的控制方法，包括如下步骤：
S1：通过整流器进行控制，采用脉冲镀金工艺进行电镀生产；
S2：电镀生产过程中的镀镍、预镀金、软金和硬金质量控制工序中，对脉冲参数、药液成份、金属离子浓度、PH、温度以及生产速度进行控制；
S3：根据在线及离线检测到的生产实际情况，并结合控制镀层的外观、厚度、抗腐能力、结合力强度、焊接能力的经验，梳理出经验控制算法；
S4：通过柔性载带镀层的质量控制系统进行工艺过程控制，确保产品质量的一致性和稳定性。
所述步骤S1中，整流器的技术指标：输入AC220V±10% 45~65Hz；电流输出0.5~10A；输出波形有直流、高低电平、正弦波、单脉冲；工作频率1~5000Hz。
所述步骤S4中，质量控制系统为PLC和触摸屏，触摸屏进行配方数据和离线检测数据的录入，PLC进行控制策略的运算和执行，箱体防护IP45。
本发明的有益效果是：本发明所述的柔性载带镀层质量控制系统及控制方法，在结合脉冲镀金工艺的技术上，运用闭环控制的思想，对镀镍工艺、预镀金工艺、软金工艺、硬金工艺进行多重质量控制，确保产品质量的一致性和稳定性；同时，质量控制系统为全程PLC控制，减少了操作人员与有毒有害药品接触频次，由原来的每月4-6次，减至每月1次。
本发明可广泛运用于金属表面工程场合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种柔性载带镀层质量控制系统，包括柔性载带镀层的电镀生产线，其特征在于，还包括整流器控制装置、在线及离线检测装置、质量控制装置、药液控制装置，其中：
整流器控制装置，作为给定值，采用脉冲镀金工艺进行电镀生产，其控制参数包括整流器的第一段电流大小、第一段电流脉宽、第二段电流大小、第二段电流脉宽；
在线及离线检测装置，作为反馈环节，实时检测电镀药液成份、药液比重、金属离子浓度、PH、温度以及电镀电流的变化；
质量控制系统，作为被控对象，分为镀镍质量控制工序、预镀金质量控制工序、软金质量控制工序、硬金质量控制工序，其控制参数包括镀层厚度系数、抗腐蚀系数、结合力强度系数和焊接能力系数；
药液控制装置，作为执行器，构成闭环控制系统；其控制参数包括药液成份、金属离子浓度、PH、温度以及生产速度；
通过质量控制系统对药液控制装置进行控制策略的调整，构成柔性载带镀层的闭环控制系统。
2.根据权利要求1所述的柔性载带镀层质量控制系统，其特征在于，所述质量控制系统的镀镍质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的镍槽第一段电流大小cur1、镍槽第一段电流脉宽tc1、镍槽第二段电流大小cur2、镍槽第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括镍槽氨基磺酸镍浓度、镍槽PH、镍槽氯化镍浓度、镍槽硼酸浓度，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的镍槽温度。
3.根据权利要求1所述的柔性载带镀层质量控制系统，其特征在于，所述质量控制系统的预镀金质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的预镀金槽第一段电流大小cur1、预镀金槽第一段电流脉宽tc1、预镀金槽第二段电流大小cur2、第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括金预镀金浓度、预镀金PH、预镀金添加剂浓度、预镀金溶液比重，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的预镀金槽温度。
4.根据权利要求1所述的柔性载带镀层质量控制系统，其特征在于，所述质量控制系统的软金质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的软金槽第一段电流大小cur1、软金槽第一段电流脉宽tc1、软金槽第二段电流大小cur2、软金槽第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括软金槽金浓度、软金槽PH、软金槽铊浓度、软金槽溶液比重，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的软金槽温度。
5.根据权利要求1所述的柔性载带镀层质量控制系统，其特征在于，所述质量控制系统的硬金质量控制工序中，参数设定如下：
整流器的硬金槽第一段电流大小cur1、硬金槽第一段电流脉宽tc1、硬金槽第二段电流大小cur2、硬金槽第二段电流脉宽tc2；
药液控制的成分包括硬金槽浓度、硬金槽PH、硬金槽钴浓度、硬金槽溶液比重，测量项目包括目标值、测量值、取样频率；
药液控制的速度、加热的硬金槽温度。
6.一种基于权利要求1～5任意一项所述的柔性载带镀层质量控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：通过整流器进行控制，采用脉冲镀金工艺进行电镀生产；
S2：电镀生产过程中的镀镍、预镀金、软金和硬金质量控制工序中，对脉冲参数、药液成份、金属离子浓度、PH、温度以及生产速度进行控制；
S3：根据在线及离线检测到的生产实际情况，并结合控制镀层的外观、厚度、抗腐能力、结合力强度、焊接能力的经验，梳理出经验控制算法；
S4：通过柔性载带镀层的质量控制系统进行工艺过程控制，确保产品质量的一致性和稳定性。
7.根据权利要求6所述的柔性载带镀层质量控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，整流器的技术指标：输入AC220V±10% 45~65Hz；电流输出0.5~10A；输出波形有直流、高低电平、正弦波、单脉冲；工作频率1~5000Hz。
8.根据权利要求6所述的柔性载带镀层质量控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，质量控制系统为PLC和触摸屏，触摸屏进行配方数据和离线检测数据的录入，PLC进行控制策略的运算和执行，箱体防护IP45。
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