數字單脈沖電源在電鍍中的應用

摘　要:脈沖電鍍具有鍍件質量好,生產效率高,節約原材料及環保等優點。針對此介紹了基于單片機的數字單脈沖電源在電鍍中的應用。闡述了數字單脈沖電源的工作原理,其控制電路簡單,組合方便。給出了雙CPU結構的控制系統,以及軟件流程圖。

　　0　引言：

　　隨著社會生產力的發展和市場經濟的日益繁榮,特別是我國加入世界貿易組織后,我國的電鍍行業遇到更多的機遇與挑戰。

　　電鍍,即采用電化學的方法使金屬離子還原為金屬,并在金屬或非金屬制品表面形成符合要求的平滑、致密的金屬覆蓋層。電鍍后的鍍層性能在很大程度上取代了原先基體的性質,起到了裝飾與防護的作用。隨著科學技術與生產力的提高,電鍍工藝已經在各個領域發揮著不可替代的作用。

　　電流通過鍍槽是電鍍的必要條件,鍍件上的金屬鍍層就是在電流流過電鍍槽時所產生電化學反應而形成的。

　　根據電鍍的基本原理,改進電鍍質量有兩個方法:調整電鍍溶液;改進電鍍電源。現實中人們廣泛采用改進電鍍電源的方法來提高電鍍的性能。在電鍍電源的發展過程中,由全控型電力電子開關構成的脈沖電源是電鍍電源的一次革命。這種電源體積小、性能優越、紋波系數小、不易受輸出電流的影響。

　　1　脈沖電源電鍍的基本原理：

　　脈沖電源電鍍是一項新的電鍍技術。它的特點是由脈沖電流對電極過程動力學的特效影響所決定的,其中最重要的是對傳質過程中的影響。在直流電鍍時,鍍液中被鍍出的金屬離子在陰極表面附近溶液中逐漸被消耗,造成了該處被鍍金屬離子與溶液中該離子的濃度出現差別。這種差別隨著使用的電流密度的增高而加大。當陰極附近液層中的該離子的濃度降到0時,就達到了極限電流密度,傳質過程完全受到擴散控制。但在脈沖電鍍時,由于有關斷時間的存在,被消耗的金屬離子利用這段時間擴散、補充到陰極附近,當下一導通時間到來時,陰極附近的金屬離子濃度得到恢復,故可以使用較高的電流密度;因此脈沖電鍍時的傳質過程與直流電鍍時的傳質過程的差異,造成了峰值電流可以大大高于平均電流,促使晶體形成的速度遠遠高于晶體長大的速度,使鍍層結晶細化,排列緊密,孔隙減小,電阻率低。并且直流電鍍時的連續陰極極化電位下的各種物質在陰極表面上的吸脫附過程與脈沖條件下的間斷高陰極極化電位下的吸脫附過程的機理有了很大的差異,造成了同樣的溶液配方及添加劑在電源波形不同時,表現的作用差異也很大。

　　脈沖電源其電流呈脈沖方式流動,并可在瞬時產生高密度電流;因此,在電鍍時能將底層均勻地涂覆到鍍件上,并使之加速,提高了效率;鍍件表面均勻、細致,使金銀等貴重金屬得到很大的節約。由此可以看出,可以調節占空比及頻率的脈沖電鍍電源,尤其是開關電源,將隨之得到廣泛的應用。

　　2　數字單脈沖電源硬件系統框架：

　　所謂數字脈沖電源,就是采用微處理器等數字電路對脈沖電源中的直流斬波進行控制,并實現數字顯示與數字調節的一種脈沖電源。它是現在最先進的電鍍電源,也是電鍍電源的發展方向。

　　數字脈沖電源一般分為雙脈沖電源與單脈沖電源兩種。