王中陶，任天平

（郑州大学 机械工程学院，河南 郑州 450001）

1 引言

金刚石是目前已知硬度最高的材料。采用电镀的方法给金刚石表面镀上一层金属，能够赋予金刚石许多新的特性，可以提高金刚石的强度、金刚石与基体的界面结合能力、隔氧保护、改善金刚石与基体的物理化学性能，还能提高金刚石工具的耐磨性和切削能力[1]。但是目前的金刚石电镀设备仍然存在弊端，最致命问题就是在镀镍的整个过程中，反应溶液的pH值不断变化，从而极大的影响镀镍速度，并且使得金刚石表面镀层极不均匀，甚至会出现镀层裸露现象，更甚者会出现镀层脱落的现象[2]，这极大的影响金刚石的表面镀层质量。

目前国内外对金刚石镀镍工艺中溶液pH值的控制研究不多，常见的方法是运用两个调节阀加一个pH值检测仪表进行溶液pH值的检测和调节，此方法很难达到定量的控制，且无人机交互界面。因此设计一个基于android的电镀液pH值恒定控制系统迫在眉睫。

2 系统构架

图1 系统的硬件结构组成Fig.1 Hardware Structure of the System

图2 系统的控制原理Fig.2 The Principle of Controlling System

金刚石电镀液pH值恒定控制系统组成，如图1所示。主要包括步进电机驱动模块、android上位机、pH值采集模块、按键控制模块、电源模块以及蠕动泵执行机构。该系统的控制原理，如图2所示。通过android上位机设置电镀液的恒定pH值，控制器通过RS485通讯读取pH值采集模块的实时pH值，然后比较其偏差并且得到偏差的变化率，最后通过多模态PID和增量式PID的算法计算出步进电机需要的运动位移和脉冲频率，以驱动蠕动泵调节加碱液的速度和剂量。……