Устройство для питания гальванических ванн импульсным током Советский патент 1980 года по МПК C25D21/12 

1

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн импульсным током.Известно устройство для питания гальванических ванн импульсным током, содержащее источник переменного тока, регулируемый выпрямитель, токоограничительный элемент, генератор отпирающих импульсов и коммутатор Щ .

Данное устройство является наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Оно позволяет регулировать время 15 прохождения тока одной полярности.

Однако оно не позволяет регулировать амплитуду и длительность импульсов, что ограничивает технологическую возможность применения устройства. 20

Цель изобретения - расширение возможности варьирования процентным содержанием примесей в осаждаемых покрытиях и компонентов в сплавах и интенсификация процесса осаждения путем 5 регулирования амплитуды и длительности импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено п-канальными блоками, каждый из кото-30

рых выполнен в виде параллельных ветвей, одна из которых содержит последовательно включенные зарядный тиристор, емкостной накопитель и разрядный тиристор, а вторая - две последовательно соединенные задержки, средняя точка которых подключена к разрядному тиристору,, причем между последней задержкой и емкостньм накопителем включен короткозамыкающий тиристор, а входы каждого кангшьного блока подключены к выходам токоограничительного элемента и коммутатора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства} на фиг. 2 - диаграммы разрядных импульсов тока в зависимости от числа конденсаторов; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства трех каналов; на фиг. 4 временные диаграммы потенциала катода ванны.

Устройство содержит источник переменного тока, регулируекый выпрямитель 1, токоограничительный элемент 2, генератор 3 отпирающих импульсов, коммутатору 4-, п-канальныхблоков-5 , каждый из которых состоит из зарядного тиристора 6, емкостного накопители 7, короткозамыкающего тиристора 8, разрядного тиристора 9 и двух регули руемых задержек 10 и 11, Кроме того, М 13 й1ём ёпб1каэаны идентичные согласу ющие элементы 12, входа котЬрьнг под Щйчены на выходы коммутатора 4 и за держек То и И, а выходы на зарядный, разрядный и коммутирующий тиристоры соответственно. Эти элементы предста ляют собой усилители-формирователи Ьтпирающих импульсов. Задержки 10, 11, применяемые в прёйлагаемом устройстве, могут быть построены на любом принципе: либо ана Лрговые (вертикальный или горизонталь ный принцип), либо цифровые. Они могУт быть выполнены на логических эле 4ентах серии Логика-Т (Т-302). УстроЙст§15 пбд1Шочейо к гальванической ванне 13. ЕМКОСТНОЙ накопитель 7 в предлага1ейШустройстве представляет собой ря набранных батарей конденсаторов С, -Cj, С, GJ). в каждом из п выходных Каналов преобразователя. Причем одна обкладка всех конденсаторов подйлючёНа к катоду гальванической ванны 13, г1 дрУгИё подключаются к аноду через разрядный тиристор 9 и соответствующи переключатели Q. QS 4 ...,. Изменяя дискретно (переключателями величину Ьуммарно а емк6 одного канала, кй изменяем пдст)яНную цепи разряда на ванну. В конечном счёте величина емкости накопителя определяет кривизну экспоненты разряда (фиг. 2). С + Cjv Причем С + С2 + Сд С Сч, С + Cj С Время импульса определяется эадерж кой 11 и не зависит от емкости накопи теля:. : Устройство работает следукяцим образом. От внешней промышленной сети переjMeHHipro тока однофазное либо трехфаз вое на: пряженйё йГоступает на регулируемый вмпрямитель 1; выпрямленное и ™ : сггла)«ённое им напряжение поступает че рез токрограничительный элемент 2 на зарядный тиристор 6j канального блока 5. Генератор 3 генерирует отпирающие импульсы (диаграмма а) с плавной регулировкой в широком диапазоне (от 3 Гц до сотен кГц), Зти импульсы пост пают на KONHstyTaTop 4, который в свою очередь пЪслёдоа тельно распределяет их по п-канальным блокам 5, уменьшая таким образом частоту следования им пульсов в каждом канальном блоке 5 с целью облегчения условий работы кон дёйсатОров и тиристоров. диаграммы б, виг (фиг. 3) соот 1етст1вШйЙВ Хар актериэуют работу трех каналов. рассмотрим работу одного из кана ; -лШТДбпУстйм, для последовательности отпирающих импульсов диаграммы г. Г- По поступлении отпирающего импуль са г на управляющий электрод зарядного тиристора 6 (при условии, что разрядный тиристор 9 и короткозамыкающий тиристор 8 закрыты) происходит заряд емкостного неисопителя 7 от регулируемого заряда конденсаторов, зарядный ток становится равным нулю и зарядный тиристор б закрывается. Задержка 10, задерживая отпирающий сигнал г с коммутатора 4 на время, определяемое поЪтоянной заряднойцепи т. е. величина ми емкости емкостного накопителя 7 индуктивности токоограничитёльного элемента 2, времени восстановления запирающих свойств тиристора 6 (диаграмма д), управляет открытием разрядного тиристора 9. , Предварительно заряженный емкостной накопитель 7 начинает разряжаться на гальваническую ванну 13, формируя рабочий поляризующий импульс 3 Гфиг.. З}.. Через задаваемый задержкой 11 (регулируемый от 0,001 до 5 мс) промежуток времени подается отпирающий сигнал ж на короткозамыкающий тиристор 8, который шунтирует емкостной накопитель 7 и формирует задный фронт поляризующего импульса U (фиг. 3). Кривая е - временная диаграмма напряжения на емкостном накопителе 7. Ниже приведен вариант работы устройства, позволяющий регулировать содё1ржание коКшонентов в сплаве. На фиг. 4 представлен ряд возможных импульсов перенапряжений на катоде, реализуемых устройством. потенциал восстановления ио нов одного металла, Т AVSg- потенциал восстановления ионов другого металла. Причем в значительно отличается от Meg. В течение времени t катодные перенапряжения выше потенциала вьшеления ионов обоих металлов. Поэтому за время t идет равновероятное осаждение как Mg, так и (при условий отсутствия диффузионных ограничителей для любого из них). В течение времени t катодные перенапряжения выше потенциала восстановления Мё.( , нО ниже потенциала выделения Мед.. Следовательно, за время t идет осаждение ме. Таким образом время осазгдения металлов на катоде на 1 импульс состоит из двух фаз: ,t - выделение обоих металлов tfl - выделение одного из них (более электроположительного). Регулируя длительность импульса (задержку включения короткозамыкающего тиристора по отношению к разрядному) изменяется время t выделения более электроположительного металла Мв т. е. варьируется его процентное содержание в осадке (фиг. 4а, б). Изменением (дискретно) величины разрядной ёг кости Е)егулируется кривизна экспоненциальной линии разряда. что в свою очередь приводит к изменению соотношений t и tj и в конечном счете определяет содержание компонентов в сплаве (фиг. 4в) . Если же ионы одного из металла (например Мв) обладают диффузионными ограничениями, т. е, за время t будут восстанавливаться на предельном токе, то регулированием амплитуды поляризующего тока изменяется количество осевшего Мвз при постоянном значении количества М в. Таким образом, задав определенное значение временной задержки подачи.от пирающего импульса ж на короткозамыкающий тиристор 8 по отношению к последовательности импульсов д , подаваемой на разрядный тиристор 9, мож но поддерживать неизменным эффективные значения длительности рабочего импульса при любом сопротивлении нагрузки (т. е. для любых площадей загрузки гальванических ванн). Использование дискретно-коммутируемого емкостного накопители, дополнительно позволяет изменять формы рабочих импульсов (регулирует крутизну спада и амплитуду заднего фронта поля ризующего импульса), Выходы всех п каналов подключены на гальваническую ванну 13 и поэтому результиру1С1щая частота поляризующих импульсов тока И будет равна частоте, задаваемой генератором 3. Число кансшов п выбирается из требований максимально требуемой частоты и части но определяются временем заряда емкос ного накопителя 7. Таким образом, генератором 3 отпирающих -импульсов регулируется частота следования поляризующих импульсов тока. Длительность импульса и скважность регулируется згщержкой 11. Форма импульса регулируется как задержкой 11, так и емкостью дискретно-переключаемого емкостного накопителя 4 энергии. Амплитуда импульсов тока управляется регулируемым выпрямителем 1. Формула изобретения Устройство для питания гальванических ванн импульсным током, содержащее источник переменного тока, регулируемый вьтрямитель, токоограничительный элемент, генератор отпирающих импульсов и коммутатор, отличающееся тем, что, с целью расширения возможности варьировать процентным содержанием примесей в осаждаемых покрытиях и компонентовв сплавах и интенсификации процесса осаждения путем регулирования амплитуды и длительности импульсов, оно снабжено-п-канальными блоками, каждый из которых выполнен в виде параллельных ветвей, одна из которых содержит последовательно включенные зарядный тиристор, емкостной накопитель и разрядный тиристор, а вторая - две последовательно соединенные задержки, средняя точка котор ых подключена к разрядному тиристору, причем между последней задержкой и емкостным накопителем включен короткозамыкающий тиристор, а входы каждого канального блока подключены к выходам токоограничительного элемента и коммутатора. Источники информации, принятые во внимание Ьри экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 596664, кл. С 25 D 21/12, 1976.

И JZ(C,

У

Фае. 2

N К К К К К К К К К К

Ъренязодержки Ю Время задержки II

L