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工艺技术│脉冲电镀原理及参数介绍

作者:幸运28 日期:2019-04-19 15:36 人气:

  慧聪表面处理网讯:脉冲电镀是通过使用脉冲电源的方法来改善镀层质量的一种手段,相比于普通的直流电源形成电镀镀层,其具有更优异的性能(例如极好的分散和深镀能力、耐蚀、耐磨、纯度高、导电、焊接及抗变色性能好等),且可大幅节约稀贵金属,因此,在功能性和有特需要求的电镀中得到较好的应用,目前脉冲电镀中所使用的多为方波脉冲。

  脉冲电镀电源能产生方波脉冲电流,它在用于电镀时并不能得到理想的正方波,而是一种近似于梯形的波形,脉冲频率对镀层结晶也会产生较大影响。脉冲电镀电源的正确使用(如设备安装、设备选型、参数选择等)对脉冲波形、设备可靠性、脉冲电镀优越性的正常发挥等均产生重要影响。

  1.脉冲电镀的基本参数传统的直流电镀只有电流或电压可供调节,而脉冲电镀有脉冲电流密度(或峰值电流密度)Jp、脉冲导通时间ton和脉冲关断时间toff3个独立的参数。由ton和toff可以引出脉冲占空比γ,脉冲占空比γ指脉冲导通时间ton占整个脉冲周期(ton+toff)的百分比.在一个脉冲周期内,由于电流只在部分时间(ton)导通,而其他时间(toff)为零,因此,脉冲电镀的电流密度有平均电流密度和峰值电流密度之分。平均电流密度Jm等于峰值电流密度Jp与脉冲占空比γ的乘积.

  2.脉冲电镀过程在脉冲导通期ton内:峰值电流相当于普通直流电流(或Dk)的几倍甚至十几倍。高的电流密度所导致的高过电位使阴极表面吸附的原子的总数高于直流电沉积的,从而形成具有较细晶粒结构的沉积层,同时会大大增加镀液深镀能力。在脉冲关断期toff内,电沉积过程进入关断期。此时金属离子向阴极附近传递从而使扩散层中金属离子的质量浓度得以回升,并有利于在下一个脉冲周期使用较高的峰值电流密度,此构成了脉冲电镀的最基本原理。

  3.改善镀液分散能力在脉冲关断期内,阴极区域溶液中导电离子的质量浓度会得到不同程度的回升,溶液电阻率减小,则分散能力改善。这不仅有利于功能性电镀,对于某些高要求的装饰性电镀也非常重要(如大尺寸工件的装饰性镀金、银等),可使工件表面镀层的颜色均匀一致、质量稳定。

  5.镀层沉积速率加快脉冲关断期内金属离子的质量浓度的回升降低了浓差极化,有利于提高阴极电流效率和阴极电流密度,从而提高镀速。

  6.消除或减轻镀层氢脆脉冲导通期内阴极表面吸附的氢在关断期内从阴极表面脱附,镀层氢脆消除或减轻,物理性能得到改善结束,便不再改变。

  7.脉冲电镀电源它一般先由基础直流电源产生低纹波直流电流,然后再通过功率器件斩波形成脉冲电流。用于电镀的脉冲电源多属于在500~5000Hz之间中频类型。

  8.脉冲电镀电源使用连线m采用短、粗、根数多的电缆线,且阴、阳极电缆线相绞而用,可尽量抵消电感效应,减小脉冲波形失真度,这使得脉冲电镀电源距离镀槽较近,从而增加了电源受腐蚀的几率,应将脉冲电源与镀槽隔墙放置。一般选择脉冲平均电流与使用直流电流时一样或稍大,若实际需要的最大电流为500A,使用的最大占空比为20%,则选择最大峰值电流为100A/20%=1000A的一般单脉冲电镀电源即可。

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