電鍍屬于(yú)電解加工過(guò)程。不言(yán)而喻(yù)，電源(yuán)的性(xìng)能、類型、特征等(děng)因素必将對(duì)電(diàn)鍍工(gōng)藝(yì)過(guò)程産生重要(yào)影響。特(tè)别是(shì)在現代電(diàn)鍍技術飛速發(fā)展的今天，電(diàn)鍍電源更具有重(zhòng)要地位。因(yīn)此，了(le)解電鍍(dù)電源對(duì)電鍍工藝過程(chéng)的影響很有必要。
1.1 傳統矽整流器(qì)
矽(xī)整流器(qì)使用曆史(shǐ)長，技術成(chéng)熟，是電鍍(dù)整流器主流産(chǎn)品。 1.1.1 整流電路。工業生産中一般采用三相調(diào)壓(yā)器調壓，50hz三相工(gōng)頻變壓器降壓的普通矽整流(liú)器。各種整流電(diàn)路獲得的均(jun1)是(shì)脈動直流(liú)電，不(bú)是純直流，或多(duō)或少地含有交(jiāo)流成分(fèn)。為了比較脈動成(chéng)份的(de)多少，可(kě)用紋波(bō)系數來表示，其含義為交流成份在直流(liú)成分(fèn)中占的百(bǎi)分比(bǐ)，其數(shù)值越小，交(jiāo)流成(chéng)份越(yuè)少，越(yuè)接近(jìn)純直流。
各(gè)種整流電路的(de)波動系(xì)數(shù)不同(tóng)。其由大到(dào)小的次序為(wéi)：三相半(bàn)波整(zhěng)流(liú)、三(sān)相全波橋(qiáo)式整流或(huò)帶平衡電抗(kàng)器(qì)的六相雙反星(xīng)形整(zhěng)流(liú)。其中後者工作時(shí)整流(liú)元件(jiàn)并聯導通(tōng)，波形最(zuì)為(wéi)平(píng)滑(huá)，整流效率較高(gāo)，工作也(yě)較為可(kě)靠，時最(zuì)為(wéi)常用(yòng)的一種。
為了獲(huò)得低紋波(bō)輸(shū)出，則必須(xū)采用濾(lǜ)波或其它特殊(shū)措施。利(lì)用電容、電感貯能元件(jiàn)進行濾(lǜ)波(bō)，是将(jiāng)脈動直流(liú)轉變(biàn)為較為(wéi)平滑的(de)直流的(de)常(cháng)用措施。但(dàn)實際生産(chǎn)中，除試驗用的(de)小型整流器之(zhī)外，工業生産基本上不進行濾(lǜ)波。特(tè)殊情(qíng)況可(kě)使用(yòng)大電(diàn)感。電容在低電(diàn)壓、大(dà)電流情況下不(bú)适用于濾(lǜ)波。電(diàn)容濾波，對工頻(pín)整流隻适合于(yú)非常(cháng)小功率的(de)整流電源。例如輸出10a的單相全(quán)波整流(liú)器，要達(dá)到低紋波輸出(chū)，其濾波電(diàn)容要(yào)達0.1f以上。随着頻(pín)率的(de)提(tí)高(gāo)，所需(xū)電容量(liàng)減小。
可(kě)控矽利用(yòng)改變(biàn)可控矽管(guǎn)導通(tōng)角來調(diào)整輸出(chū)平均(jun1)直流(liú)大小的普通可(kě)控矽(xī)整流(liú)器，可控矽(xī)管輸出的(de)是間(jiān)斷脈沖波，其紋(wén)波系(xì)數的受導通(tōng)角(jiǎo)控(kòng)制，輸出(chū)紋波系數大于(yú)普通(tōng)矽整流電路。特别(bié)是(shì)在使(shǐ)用電(diàn)流低于額(é)定電流較大的(de)情況下，輸出波(bō)形脈動系(xì)數更(gèng)大。
它(tā)采用(yòng)工頻(pín)變壓器将(jiāng)交流(liú)輸入(rù)電(diàn)壓轉變(biàn)為較低(iov～20v)交流電(diàn)壓，再通(tōng)過可控(kòng)矽進行整流和(hé)調壓(yā)。控制機理(lǐ)是(shì)通過控制電路對(duì)可控矽(xī)的(de)導通角進(jìn)行控(kòng)制來(lái)實現輸出(chū)電壓和電(diàn)流的(de)調節。此種電源(yuán)的缺(quē)點是(shì)體積(jī)大、重量重(zhòng)、噪音(yīn)大、耗電(diàn)大、波紋大。随着生産工(gōng)藝對(duì)鍍層質量(liàng)及自(zì)動控(kòng)制的(de)要求越來(lái)越高，以及(jí)人(rén)們(men)對節能及環保(bǎo)意識(shí)的增強，在pcb電鍍(dù)中已(yǐ)逐漸(jiàn)淘汰。它主(zhǔ)要使用在(zài)電流較大的工(gōng)業電(diàn)鍍上(shàng)。
1.1.2．整流(liú)元件類型
整流(liú)元件(jiàn)即通常所(suǒ)說的二極管。由(yóu)于整(zhěng)流(liú)器所有(yǒu)的輸(shū)出電流都要經(jīng)過整(zhěng)流元(yuán)件，因此，可以說(shuō)是整流器的心(xīn)髒。整(zhěng)流(liú)元件分(fèn)為矽整流元件(jiàn)和可控矽整流(liú)元件(jiàn)二種。鍍鉻(gè)整流器主(zhǔ)要使(shǐ)用矽(xī)整流元件(jiàn)。雖然可控(kòng)矽技(jì)術(shù)已(yǐ)有了長足(zú)的發展，且(qiě)在電(diàn)鍍上應用也日(rì)趨增多(duō)，但(dàn)筆者(zhě)還是(shì)推(tuī)薦使用(yòng)矽整流(liú)器。其原(yuán)因主要是波形(xíng)問題。可控(kòng)矽整流是(shì)采用控制(zhì)整流(liú)元件導通時間與(yǔ)截止時(shí)間長短來控制(zhì)電流的。整(zhěng)流器(qì)滿負荷使(shǐ)用時(shí)波形好。但輸出(chū)電(diàn)流較小(xiǎo)時電流波(bō)形變(biàn)差。電(diàn)流越小，波(bō)形越(yuè)差。而(ér)矽(xī)整流器輸出電流大小(xiǎo)對波形幾(jǐ)乎無(wú)影響。
1.2 高頻(pín)開關整流(liú)器，也(yě)叫開關電(diàn)源
一(yī)種新(xīn)型電(diàn)鍍電源設備-高(gāo)頻開關電(diàn)源。它(tā)兼有(yǒu)矽整流器的波(bō)形(xíng)平滑性(xìng)優點(diǎn)及(jí)可控矽(xī)整流器的調壓方便的優點，電(diàn)流效率最(zuì)高（可達90%以上），體(tǐ)積最(zuì)小，是大有前途(tú)的整(zhěng)流器。制造技術已解(jiě)決了(le)功率(lǜ)問(wèn)題，數千安培至上(shàng)萬安(ān)培(péi)的大功率開(kāi)關電源已進(jìn)入生産實(shí)用階段(duàn)。
它将(jiāng)交(jiāo)流(liú)電網(wǎng)經emi防電(diàn)磁幹擾(rǎo)線路濾波(bō)器，直接整流、濾波，經(jīng)變換器将(jiāng)直流電壓(yā)變(biàn)換成數(shù)十或數百(bǎi)khz的高(gāo)頻方波，經高頻(pín)變壓器隔離、降(jiàng)壓，再經高(gāo)頻濾(lǜ)波輸出直流電(diàn)壓。經(jīng)取樣(yàng)、比較、放大及控(kòng)制、驅(qū)動電(diàn)路(lù)，控制變(biàn)換器(qì)中功(gōng)率管的占空比(bǐ)，得到(dào)穩定的輸(shū)出電(diàn)壓(或(huò)輸出電流(liú))。
高頻(pín)開關整流(liú)器的(de)調整管工(gōng)作在開(kāi)關狀态，功率(lǜ)損(sǔn)耗小，效(xiào)率可達(dá)到75%~90%，體積小、重量輕，而且(qiě)精度、紋波(bō)系數(shù)均優(yōu)于矽整流(liú)器，在全(quán)輸(shū)出範(fàn)圍(wéi)内都能達到(dào)生産所(suǒ)要(yào)求的精度。它具有自(zì)我保護(hù)能力，可(kě)以在帶載(zǎi)的情況下任意啟停(tíng)。它能極方便的(de)同計算機(jī)進行連接，給自動化(huà)生産(chǎn)中帶來了極大(dà)的方(fāng)便，在(zài)pcb電鍍行業中得到廣(guǎng)泛的應用。
電鍍用高頻開(kāi)關整(zhěng)流器的主(zhǔ)變換結構(gòu)有正激式、半(bàn)橋式、全(quán)橋式(shì)等，其中既有脈(mò)寬(kuān)調制(pwm)的(de)“硬開關”電路，又(yòu)有(yǒu)熱門的移相(xiàng)控制“軟開關(guān)”電源電路。
脈(mò)寬調制(pwm)高(gāo)頻開(kāi)關整流器(qì)，工作頻率(lǜ)大都低于50 khz，采用電壓(yā)或(huò)電流反(fǎn)饋控(kòng)制。它(tā)是通(tōng)過中斷(duàn)功率通(tōng)量和調(diào)節占空(kōng)比(bǐ)方法，改變驅(qū)動電壓脈(mò)沖寬度來(lái)調整(zhěng)輸出(chū)電流，使器件工(gōng)作在“硬開關”狀(zhuàng)态，即強迫導通(tōng)(電壓(yā)不(bú)為零時(shí))或強迫關(guān)斷(電(diàn)流不為(wéi)零(líng)時)，使(shǐ)開關功率(lǜ)管開(kāi)關期間(jiān)同時存(cún)在高壓與大(dà)電(diàn)流的交叉(chā)，因此開關損耗大，尖峰幹擾強。變壓(yā)器(qì)漏感與(yǔ)大電(diàn)流變化率激起(qǐ)的高壓尖峰，不(bú)僅易(yì)損壞功率(lǜ)管，還産生(shēng)明顯(xiǎn)的電磁輻(fú)射，降(jiàng)低了(le)可靠性和電源效率(lǜ)。
開關(guān)電源其(qí)頻率已達音頻，通過濾(lǜ)波(bō)實現低紋波輸出(chū)更為(wéi)簡便易行。而且(qiě)穩流(liú)、穩壓等(děng)功能更易實(shí)現。
1.3 脈沖電(diàn)源(yuán)設備
随着電(diàn)力電(diàn)子科(kē)學技術的發展，電鍍(dù)整流器(qì)正(zhèng)在由(yóu)單一(yī)功能向多(duō)功能發展。由于(yú)脈沖(chòng)電源主(zhǔ)要是由嵌入(rù)式單(dān)片計(jì)算(suàn)機等進(jìn)行控制，因(yīn)此，除實現脈沖輸出(chū)之外，一般(bān)具備多種控(kòng)制(zhì)功能(néng)。 1.3.1．自動穩(wěn)流(liú)穩壓。傳統(tǒng)矽整流器(qì)電流(liú)或電壓無(wú)法自動穩定，随(suí)電網電壓的波動而波動。而脈(mò)沖電源則(zé)擁有(yǒu)高精度(dù)的(de)自動(dòng)調節功能。如電(diàn)網三(sān)相(xiàng)電壓波(bō)動達上百伏時，脈沖(chòng)電(diàn)源輸出(chū)電壓可以(yǐ)幾乎(hū)不變。脈(mò)沖電(diàn)源(yuán)的自動(dòng)調(diào)節功能一般具有二(èr)種模式：
第一，恒電(diàn)流限(xiàn)壓模式(shì)。當電鍍工(gōng)藝參(cān)數，如(rú)零件面積(jī)、溫度、濃度(dù)、酸堿度等工藝(yì)條件(jiàn)發(fā)生(shēng)改變(biàn)時，常(cháng)規整流器電流(liú)會發生波動。而恒電(diàn)流模式下(xià)，輸出電流自動(dòng)恒定(dìng)在設定值(zhí)不發生改變(biàn)。這(zhè)對需(xū)精确(què)計算(suàn)硬鉻厚(hòu)度(dù)情況(kuàng)下是很有用的(de)。采(cǎi)用恒流模式(shì)時的限(xiàn)壓功(gōng)能(néng)目的(de)是保護設備不(bú)被燒壞。
第(dì)二，恒電壓(yā)限流(liú)模式。當電鍍工(gōng)藝參數發生(shēng)改(gǎi)變時(shí)，輸出電壓(yā)自動恒定(dìng)在設(shè)定值不發生改變。這種模式硬(yìng)鉻電鍍不常(cháng)使用，但對于鋁氧(yǎng)化着色(sè)則大有(yǒu)作用。
1.3.2 多段(duàn)式運行模(mó)式。鋁(lǚ)陽極(jí)氧化或硬鉻電(diàn)鍍時(shí)，往往需要(yào)進行反(fǎn)向電解、大電流沖擊、階(jiē)梯送(sòng)電等(děng)操作(zuò)。傳統(tǒng)電源隻能(néng)靠手工實(shí)現。而(ér)具有多段式運行模式的(de)脈沖電源(yuán)則隻(zhī)需提(tí)前設定(dìng)，生産時(shí)可自(zì)動按順序(xù)進行自(zì)動(dòng)調節。這一(yī)功能對硬(yìng)鉻(gè)電鍍是(shì)非常(cháng)有用(yòng)的。國産脈沖電源(yuán)已(yǐ)達到(dào)三段(duàn)式(shì)運行，每(měi)一段(duàn)時間可在(zài)0～255秒内(nèi)調(diào)節設定(dìng)。
1.3.3 雙向脈(mò)沖(chòng)功能。正負脈沖頻率(lǜ)、占空(kōng)比、正反向(xiàng)輸出(chū)時間均可(kě)獨立調(diào)節，使用(yòng)靈活(huó)、方(fāng)便。配合(hé)硬鉻電鍍(dù)工藝，可獲(huò)得不同物(wù)理性(xìng)能的鍍層(céng)。
1.3.4 直流疊加功能(néng)。輸出正反(fǎn)向脈沖電流的(de)同時(shí)，由同一(yī)台(tái)電源(yuán)疊加(jiā)輸出一純(chún)直(zhí)流(liú)成(chéng)分，更拓(tuò)寬了脈沖電源的使用範圍及(jí)用途。
近幾年來(lái)，國産(chǎn)多功能脈沖(chòng)電源技(jì)術已(yǐ)趨于成熟，其中(zhōng)脈沖(chòng)波(bō)形垂直(zhí)程度，波形(xíng)平穩(wěn)程度、穩定性、抗(kàng)幹擾性等(děng)指标(biāo)達到甚至(zhì)超(chāo)過了國(guó)外水(shuǐ)平。
直(zhí)流電源波形對(duì)電鍍(dù)質量有突(tū)出(chū)的(de)影響，例如(rú)：高頻率定(dìng)脈寬高頻穩壓/穩流(liú)脈沖電源(yuán)電鍍(dù)時會産生特殊(shū)效(xiào)應，這也是普(pǔ)通直流(liú)電源電鍍無法達到的效果，有些現象(xiàng)還不能用(yòng)常規(guī)電(diàn)化學理論來(lái)加以解釋。而直流波形對電鍍沉積的影(yǐng)響還難以從理論上進行預測，隻能(néng)通過大(dà)量的試(shì)驗來作(zuò)相(xiàng)對比較，篩選(xuǎn)出(chū)适宜的波形。
近幾年來新出現的零(líng)電壓轉換(zvt)和(hé)零(líng)電流轉換(zct)技術(shù)，或者(zhě)稱(chēng)“軟開關”技術，綜合了pwm 開(kāi)關(guān)與諧振變換技術兩(liǎng)者的優(yōu)點：既(jì)有脈沖方(fāng)波高效傳遞功(gōng)率和(hé)恒頻(pín)控制便于優化(huà)參數(shù)，又有諧振技術(shù)的低(dī)損耗和零電壓(yā)轉(zhuǎn)換(huàn)的特點。這(zhè)種“零(líng)開關”技術充分利用(yòng)變壓器的漏感(gǎn)于功(gōng)率管(guǎn)的輸(shū)出結(jié)電容(róng)之間(jiān)的諧振，産(chǎn)生滿(mǎn)足(zú)零電壓(yā)導通(tōng)和零電流截止的條(tiáo)件，在(zài)開關(guān)管導通(tōng)時(shí)電壓(yā)為零，截止(zhǐ)時流(liú)經開關管(guǎn)的電(diàn)流為(wéi)零(líng)。因(yīn)此大大減少(shǎo)了(le)功率管的開關電壓(yā)、電流應(yīng)力和尖(jiān)刺幹(gàn)擾，降低了(le)功耗，開關效率明顯提(tí)高。
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