一．水銀滑環(huán)工作原理

什么是水銀滑環(huán)呢？簡單的說，就是以水銀為流體介質(zhì)的一種導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)接頭，是一種工業(yè)零部件。水銀滑環(huán)的工作原理是利用水銀導(dǎo)電，水銀代替電刷，具有無磨損的優(yōu)點。水銀滑環(huán)，又叫水銀導(dǎo)電環(huán)或者是水銀導(dǎo)電滑環(huán)，水銀旋轉(zhuǎn)接頭。

二．水銀導(dǎo)電滑環(huán)與傳統(tǒng)滑環(huán)的優(yōu)勢

水銀導(dǎo)電滑環(huán)與傳統(tǒng)碳刷滑環(huán)最大的不同點在于它主要以液態(tài)水銀為導(dǎo)電介質(zhì)，將固定端與旋轉(zhuǎn)端集成在一起，旋轉(zhuǎn)的時候不需要使用碳刷來進(jìn)行導(dǎo)電傳遞，而直接使用水銀來進(jìn)行導(dǎo)電傳遞。而滑環(huán)主要是指2個零部件之間的連接方式，在主動部件和固定部件之間，采用電刷作為信號傳遞連接的一種精密零部件，它實現(xiàn)了2個相對旋轉(zhuǎn)部件之間的電流，功率，溫度信號的傳遞，水銀滑環(huán)主要是指傳輸介質(zhì)主要以水銀為主的滑環(huán)。它和傳統(tǒng)的集電環(huán)有著很大的區(qū)別，優(yōu)點是使用可靠，精度高，支持高環(huán)道，高電流。

三．水銀導(dǎo)電滑環(huán)的特點

水銀滑環(huán)與其他滑環(huán)相比較，由于采取了流體作為介質(zhì)，使得其具有結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小的特點。正是這個特點，讓水銀滑環(huán)在微小精密儀器領(lǐng)域成為不可或缺的角色。由于水銀的流體特性，水銀滑環(huán)轉(zhuǎn)動的時候無磨損，壽命比一般滑環(huán)要長很多倍，它是非常合適需要頻繁轉(zhuǎn)動的導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)接頭的。由于水銀滑環(huán)轉(zhuǎn)動部分無復(fù)雜的物理機械結(jié)構(gòu)，使得其具有產(chǎn)品可靠性極高的優(yōu)點，同時具有免維護(hù)、無雜訊、無噪音、轉(zhuǎn)速高、信號不失真、接觸電阻小、傳遞電流大等特性。正是有了上面這些優(yōu)點和特性，水銀滑環(huán)產(chǎn)品具有非常高市場吸引力和競爭力。雖然價格相對昂貴，但在很多高精尖領(lǐng)域都占有一席之地。

四．水銀滑環(huán)的應(yīng)用領(lǐng)域

水銀的導(dǎo)電性能非常的強，因此傳統(tǒng)電滑環(huán)的應(yīng)用領(lǐng)域水銀滑環(huán)都能代替，但是由于水銀滑環(huán)的制造成本相對較高，建議應(yīng)用于精密、高端的設(shè)備上。

●工業(yè)機械-加工中心、旋轉(zhuǎn)工作臺、起重設(shè)備塔樓、卷線輪、測試設(shè)備、包裝機械等；

●磁性傳動器、處理程序控制設(shè)備、轉(zhuǎn)臺式傳感器、應(yīng)急照明燈、機器人、雷達(dá)等；

●制造和控制設(shè)備；

●展覽/顯示設(shè)備、消費電子產(chǎn)品、旋轉(zhuǎn)燈箱、水平鍍銀線、染色設(shè)備；

●醫(yī)療設(shè)備、手術(shù)燈、管內(nèi)攝影機。

高頻電鍍設(shè)備是一種非常昂貴的設(shè)備，高頻電鍍設(shè)備的分類方法主要從水銀滑環(huán)原理方面來分類的，從電鍍原理可知，電鍍電源必須是直流電源或脈沖電源。各類鍍槽對電源的要求也不盡相同，電鍍時水銀滑環(huán)的電流、電壓應(yīng)控制在一定的誤差范圍內(nèi)。故選用高頻開關(guān)電源，具有恒壓、恒流、恒電流密度控制功能，采用igbt模塊和獨特的驅(qū)動保護(hù)方式。

      水電鍍工藝是指在電鍍流程中需要對電鍍鍍件進(jìn)行漂洗工序的電鍍類型。電鍍電源是將工頻交流電變換為不同電壓、頻率和波形的直流電設(shè)備。在晶閘管整流器中主要應(yīng)用“整流”技術(shù)，在高頻開關(guān)電源中既應(yīng)用“整流”技術(shù)又應(yīng)用“逆變”技術(shù)。

電鍍電源主要由主電路和控制電路組成。 用 途: 水電鍍設(shè)備廣泛應(yīng)用于機械、冶金、電鍍、鍛壓、鑄造、五金、電子、電器、建筑等領(lǐng)域由plc實現(xiàn)對其進(jìn)行水銀滑環(huán)本地控制和遠(yuǎn)端控制機及其轉(zhuǎn)換，為實際生產(chǎn)帶來了便利。在這樣的電鍍設(shè)備中，水銀滑環(huán)作為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的關(guān)鍵零部件，其溫度的控制非常重要。自動電鍍生產(chǎn)線采用先進(jìn)的設(shè)備及自動控制系統(tǒng)，極大地提高了電鍍生產(chǎn)的效率，便于實現(xiàn)全線集中監(jiān)控，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、安全，電鍍的原理非常簡單,電鍍指借助外界水銀滑環(huán)直流電的作用，在溶液中進(jìn)行電解反應(yīng)，使導(dǎo)電體例如金屬的表面沉積一金屬或合金層。 下面舉個例子做個簡單的說明,硫酸銅鍍液主要有硫酸銅、硫酸和水，由于電解除油和電鍍槽對溫度的要求比較高，它直接影響了鍍件產(chǎn)品的質(zhì)量，為此我們選用了溫度控制系統(tǒng)。溫控系統(tǒng)原理：當(dāng)溫度傳感器所測槽液溫度低于溫控儀設(shè)定溫度時，溫控儀輸出信號，驅(qū)動繼電器，加熱管繼續(xù)加熱；當(dāng)所測水銀滑環(huán)溫度高于設(shè)定溫度時，溫控儀停止輸出，加熱管停止加熱。 這對于水銀滑環(huán)的壽命來說都是非常關(guān)鍵的因素，對于系統(tǒng)由溫控儀、溫度傳感器、加熱管以及繼電器組成的例子， 用電解的方法將金屬沉積于導(dǎo)體(如金屬)或非導(dǎo)體(如塑料、陶瓷、玻璃鋼等)表面，從而提高其耐磨性,增加其水銀滑環(huán)導(dǎo)電性,并使其具有防腐蝕和裝飾功能。對于非導(dǎo)體制品的表面，需經(jīng)過適當(dāng)?shù)靥幚恚ㄓ檬?、?dǎo)電漆、化學(xué)鍍處理，或經(jīng)氣相涂層處理），使其形成導(dǎo)電層后,才能進(jìn)行電鍍。

電鍍時,將被鍍的制品接在陰極上，要鍍的金屬接在陽極上。例如在銅板上鍍鎳，以含硫酸鎳的水溶液作電鍍液。通電后，陽極上的鎳逐漸溶解成正離子，而在陰極的銅板表面上不斷有鎳析出。 甚至也有其它添加劑。

電解液是用含有與陽極金屬相同離子的溶液。通電后，陽極逐漸溶解成金屬正離子，溶液中有相等數(shù)目的金屬離子在陰極上獲得電子隨即在被鍍制品的表面上析出，形成水銀滑環(huán)金屬鍍層。硫酸銅是銅離子(Cu2+)的來源，當(dāng)溶解于水中會離解出銅離子，銅離子會在陰極(工件)還原(得到電子)沈積成金屬銅。這個沉積過程會受鍍浴的狀況如銅離子濃度、酸堿度(pH)、溫度、攪拌、電流、添加劑等影響。

       這些高頻電鍍設(shè)備中，水銀滑環(huán)的作用非常關(guān)鍵，不過作為耗材的一部分，水銀滑環(huán)的用量也非常大，因此，對于水銀滑環(huán)的質(zhì)量要求非常高。

 

 

由于印刷機械的成本非常的昂貴，因此，在很多時候，旋轉(zhuǎn)連接的部分都是采用進(jìn)口水銀滑環(huán)來實現(xiàn)的，在高端的印刷機械中，一臺設(shè)備的費用在幾百萬到幾千萬左右，因此這個成本占到整個成本一個非常小的部分。一般意義上的印刷機械是印刷機、裝訂機、制版機等機械設(shè)備和其它輔助機械設(shè)備的統(tǒng)稱。由于種類比較多，這些機械設(shè)備都有不同的性能和用途，因此，組成導(dǎo)電環(huán)的機械結(jié)構(gòu)和形式都不一樣。

在發(fā)達(dá)國家,由于有比較成熟的高端印刷技術(shù)環(huán)境，因此高端設(shè)備中的水銀滑環(huán)的品質(zhì)也非常高，在很多設(shè)備上，用到了大電流，高轉(zhuǎn)速的水銀滑環(huán)，如CTP的廣泛采用，UV印刷、無水膠印技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，此類印刷品普遍采用傳統(tǒng)調(diào)幅加網(wǎng)的高線數(shù)加網(wǎng)(300線/英寸以上，甚至達(dá)到400線/英寸)，水銀滑環(huán)的最高電流可大3000A,不過這種類型的水銀滑環(huán)，價格都在5位數(shù)以上，一般的設(shè)備都不能使用，只有在高端印刷設(shè)備上才可以使用，而且在這種大電流和精度下，人眼在普通視距內(nèi)(距離紙 張表面10cm左右)已經(jīng)很難分辨出常規(guī)175線/英寸或200線/英寸加網(wǎng)線數(shù)下所能夠分辨出的網(wǎng)點、網(wǎng)線、玫瑰斑、莫爾紋等視覺干擾情況。由于水銀滑環(huán)的廣泛引用，部分印刷品采用了大電流調(diào)頻加網(wǎng)技術(shù)。這種技術(shù)在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)后，受當(dāng)時工藝、印刷材料的限制并沒有得到廣泛的應(yīng)用。但現(xiàn)在已經(jīng)有相當(dāng)多的高精細(xì)印刷品開始采用這一技術(shù)，能夠以更高的精細(xì)程度表現(xiàn)細(xì)節(jié)，這種新型的技術(shù)，水銀滑環(huán)在印刷機械中的應(yīng)用大幅增長，并且由于網(wǎng)點的分布是隨機的，正是由于水銀滑環(huán)的應(yīng)用，在旋轉(zhuǎn)部分能夠無損的傳輸大電流，因此傳統(tǒng)調(diào)幅加網(wǎng)所固有的玫瑰斑、莫爾紋等干擾現(xiàn)象得到根本解決，在漸變色的表現(xiàn)上也更勝一籌。

 

 

 

在很多場合和條件環(huán)境下，導(dǎo)電滑環(huán)和電刷滑環(huán)并不能真正的派上用場，這個時候就需要水銀滑環(huán)了，作為一種特殊的材料組成的滑環(huán)，在某些領(lǐng)域的優(yōu)勢以及不可替代是顯而易見的。水銀滑環(huán)簡單的說，就是以水銀為流體介質(zhì)的一種導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)接頭，是一種工業(yè)零部件，與傳統(tǒng)碳刷滑環(huán)最大的不同點在于它主要以液態(tài)水銀為導(dǎo)電介質(zhì)，將固定端與旋轉(zhuǎn)端集成在一起，旋轉(zhuǎn)的時候不需要使用碳刷來進(jìn)行導(dǎo)電傳遞，而直接使用水銀來進(jìn)行導(dǎo)電傳遞。而滑環(huán)主要是指2個零部件之間的連接方式，在主動部件和固定部件之間，采用電刷作為信號傳遞連接的一種精密零部件，它實現(xiàn)了2個相對旋轉(zhuǎn)部件之間的電流，功率，溫度信號的傳遞，水銀滑環(huán)主要是指傳輸介質(zhì)主要以水銀為主的滑環(huán)。

 

它和傳統(tǒng)的集電環(huán)有著很大的區(qū)別，優(yōu)點是使用可靠，精度高，支持高環(huán)道，高電流。超導(dǎo)實驗中就有利用水銀，它的導(dǎo)電性用來實現(xiàn)微弱信號的傳遞，還比如恒溫箱里的水銀導(dǎo)電表控溫等等。由于水銀是液體，又能導(dǎo)電，因此在滑環(huán)里面?zhèn)鬟f信號和控制電流非常合適，更適用于傳統(tǒng)滑環(huán)不能勝任的領(lǐng)域，比如高轉(zhuǎn)速，低阻抗，低干擾等場合。其中應(yīng)用場合主要有自動化包裝領(lǐng)域的包裝機械，包裝機械手，自動化包裝機器人等，在監(jiān)控設(shè)備里面，就有旋轉(zhuǎn)電視攝像機，旋轉(zhuǎn)舞臺燈具，旋轉(zhuǎn)電腦燈，旋轉(zhuǎn)高速球，旋轉(zhuǎn)監(jiān)控頭等，其他工業(yè)設(shè)備中有繞線設(shè)備，半導(dǎo)體裝置，電阻切割設(shè)備，測試控制設(shè)備等等。

水銀滑環(huán)的應(yīng)用范圍非常廣泛！從傳統(tǒng)行業(yè)到新型行業(yè)，從民用行業(yè)到軍用行業(yè)，都使用到了水銀滑環(huán)。水銀作為一種大家都知道的材質(zhì)，是一種良好的導(dǎo)體，相比與銅等其他材料，它的導(dǎo)電性能也不差，由于它是液態(tài)，形狀可以隨意變化，因此和銅等材料比，有些場合，更具有適用性，可以說傳統(tǒng)滑環(huán)能應(yīng)用的場合，水銀滑環(huán)都能勝任，唯一的不足就是水銀滑環(huán)的造價相對比較昂貴，所以市場價格比電滑環(huán)要高出一截，應(yīng)用在比較高端設(shè)備（如醫(yī)院CT)還是比較合適的。

 

     大批量的中低端設(shè)備就有影響了，會對整機產(chǎn)品成本有一定的提高，造成市場競爭力不足。這幾年，水銀的導(dǎo)電性廣泛的應(yīng)用在滑環(huán)這個行業(yè)里面，尤其以美國為代表的水銀滑環(huán)，發(fā)展的比較好。國內(nèi)傳統(tǒng)滑環(huán)相比而言，還差一個臺階。在未來幾年，隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的升級，成本的越來月低廉，很多傳統(tǒng)行業(yè)的碳刷滑環(huán)都將使用水銀滑環(huán)來代替。那時候其應(yīng)用范圍的深度和廣度都會越來越大。

 

因此，具有以上兩種特殊屬性的物質(zhì)在滑環(huán)行業(yè)應(yīng)用恰到好處?，F(xiàn)代工業(yè)正處于一個快速發(fā)展的階段，從以前的粗狂到現(xiàn)在的越來越精密化，現(xiàn)代化來進(jìn)行，體積也從原來的龐然大物變成現(xiàn)在越來越精密。尤其是高端裝備制造業(yè)以及精密自動化機器人領(lǐng)域，水銀滑環(huán)的用途更加的廣闊。

 

相比較其他滑環(huán)而言，由于介質(zhì)是流體，造就了其結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小的特性，這個特點，在特殊的微小精密儀器領(lǐng)域的主要角色非水銀滑環(huán)莫屬。正是由于水銀的特性，滑環(huán)轉(zhuǎn)動的時候無磨損，壽命比一般的要長很多倍，在需要頻繁轉(zhuǎn)動的導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)接頭，它是非常合適的。由于轉(zhuǎn)動部分無復(fù)雜的物理機械結(jié)構(gòu)使得產(chǎn)品更可靠免維護(hù)，無雜訊，無噪音，轉(zhuǎn)速高，價格低信號不失真，接觸電阻小，傳遞更大電流。正是有了上面這些特性，水銀滑環(huán)的優(yōu)點使得其產(chǎn)品非常具有吸引力和競爭力。雖然價格昂貴，但在很多領(lǐng)域都占有一席之地。