目前，國內的著色工藝仍主要生產從淺香檳色到黑色的顏色，色系單一。而國外已有成熟的多彩著色應用。多彩著色工藝的最大特點是可生產出多種耐光及耐熱的顏色。但該種工藝難度大，不確定性多，若購買國外設備或技術合作成本無法承受。因而，我司順應市場需求，根據多彩著色對電源的特殊要求，并結合目前著色市場的應用情況，設計一款全新的可任意波形著色的設備。

 

 

    在建筑鋁型材陽極氧化生產線中，電解著色總是處于技術核心的地位。我司順應市場需要，于09年研制了一批輸出電流達15KA，適應大型立式陽極氧化生產線電解工藝，可輸出直流-交流、交流、不對稱交流三種波形的大功率全密閉水冷電解著色電源。這批電源在近幾年得到市場的廣泛認可，它們主要有以下幾種：

 

 

交流著色電源是淺田法工藝中使用最廣的著色電源，在我國已應用了20余年。這種著色電源輸出波形是50Hz（或60 Hz）的交流電，與電網的波形一致，因此較容易得到。進入我國大陸鋁材著色行業的比較早的交流著色電源，這類著色電源實現特點是單相動力電輸入，輸出低壓交流電。

 

 

圖1 交流著色電源輸出波形

 

 

    直流-交流著色電源是一種即可以輸出直流電，又可以輸出交流電的著色電源。在著色過程中，一般是先施加直流電壓一段時間，再換成正弦交流電壓，如圖2所示。該種電源在歐洲應用較為廣泛，我國也從意大利ELCA公司、日本SANREN、德國和西班牙等國引進過此種類型的著色電源。該著色電源一般是輸入單相動力電源，采用調壓器進行調壓，副邊使用晶閘管來控制直流和交流輸出，如圖2所示。

 

 

圖2 直流-交流著色電源輸出波形

 

 

    住化法是日本研究出的一種電解著色方法，其著色電源工作時首先輸出正向具有軟起動的直流電壓一段時間，然后輸出反向具有軟起動的直流電壓一段時間，接著再輸出正向具有軟起動的直流電壓，以此類推，交替輸出，如圖3所示。

 

 

圖3 住化法著色電源輸出波形

 

 

    均勻化著色電源工作過程是：首先輸出正向直流電流（稱為P處理）一段時間，然后輸出頻率為1～30Hz范圍內特定值，正負方波占寬比為0.005～0.30內特定值的脈沖電流（稱為C處理），如圖4所示。C處理常用的頻率為5Hz，正負方波占寬比為1:9。

 

均勻化著色方法可在較短的時間里得到效果好、均勻的著色氧化膜。

 

 

圖4 均勻著色電源輸出波形

 

 

     雖然電解著色已經廣泛使用，但是顏色比較單一（香檳色、古銅色、黑色）。粉末噴涂雖然能得到許多豐富的顏色，但金屬質感差，耐光耐熱性等也不如電解方法生成的產品，因而國外研究了一種多彩著色工藝。

 

所謂多彩著色，即是在一個電解著色槽中實現“紅橙黃綠青藍紫”發出的色系。它主要依據干涉光效應，通過控制阻擋層及孔底的形狀來實現。多彩著色要求電解液成分和工藝參數控制非常精細，濃度的細微偏差或者著色時間一點的偏差都將導致顏色的變化，因而，多彩著色在著色液的配置以及電源的控制上都提出了更高要求。

 

為配合多彩著色工藝，我司根據其需求專門研制了一套全數字化的多波形著色電源。該電源采用數字控制系統，使用靈活，能對輸出波形進行任意編程并進行精確控制，能很好滿足多彩著色的需求，自然地，他也能替換現有所有著色電源，真正實現一機多用。

 

 

進線：三相交流380V

 

輸出電壓：30V（RMS）

 

輸出電流：2000A（RMS）

 

穩壓穩流精度：≤1%

 

波形畸變率：≤1%

 

預浸時間、軟起時間、工作時間、軟關時間、波形轉換時間：均0~9999s可設

 

波形帶寬：正弦0~100Hz，方波0~1KHz;

 

最大效率：≥85%；

 

用戶可對系統存在的基本波形進行任意順序組合；

 

基本波形：直流、交流、不對稱交流、方波、不對稱方波；

 

具備基本的保護功能；

 

更加直觀方便的操作界面；

 

水冷

 

雖然基本波形只有5種，但只要工藝需要，設備可實現0~100Hz內電壓-30V至30V的任意波形。下圖展示了部分波形。

 

 

圖5  不對稱交流，正頻率15Hz，有效值10V，負頻率10Hz，有效值15V

 

 

圖6  不對稱交流，正頻率80Hz，有效值16V，負頻率27Hz，有效值16V

 

 

圖7  不對稱交流方波，正頻率15Hz，有效值10V，負頻率10Hz，有效值15V

 

 

多彩著色利用用干涉光效應，在著色過程中不斷進行擴孔和調節阻擋層。這要求電源具有極快的響應速度和電壓精度。因此，傳統的著色電源根本無法滿足需求。我們根據該電源的需求，設計多彩著色電源，相比傳統著色電源（包括柱化法、山樹法、均勻著色法等），該電源除了可以滿足多彩著色的要求，在替換傳統著色電源時還具有以下特性及優勢。

 

1）采用交流三相進線，無配電不對稱等問題；

 

2）正弦波畸變較小，更有利于著色；

 

3）不對稱交流可根據工藝加快著色速度，提高著色質量；

 

4）不對稱交流正負半波電壓電流完全連續，比以脈沖等效的不對稱交流著色質量及效率更高；

 

5）軟起時間、軟關時間、波形過渡時間都可以在1s內完成，傳統電源無法實現，這也是多彩著色工藝最看重的指標之一；

 

6）電源可實現帶寬內任意波形，兼容目前所有著色電源，同時高度的波形靈活性可以讓客戶研制出有獨立核心技術的工藝；

 

7）電源采用電力電子器件實現，除主回路開關外，無調壓器、變頻器等一切機械式元件，可靠性大為增加；

 

8）體積大為縮小，一個主柜即可，節省客戶用地；

 

本文主要介紹了多彩鋁電解著色電源，并對比分析了它相對傳統著色電源的優勢。最后簡要分析了多彩著色電源的應用前景。目前，在多彩著色領域，無論是工藝過程、生產線，還是電源，國外都處于壟斷位置。高端的多彩著色鋁型材產品不是靠進口，就是通過購買昂貴的生產線及其配套設備按其規定生產產品，卻無法掌握核心技術。

 

我司研制的多彩著色電源首先在電源產品這一重要環節上打破了國外壟斷，同時，一機多用的新特性還將引領國內著色電源的一次變革。

 

如今，我司與某鋁型材廠配合攻克多彩著色這一國內技術難題，已取得良好效果。