适用范围:可用于镀金,金刚砂,银,铜,锌,镍,铬,锡等电镀中,也可用于氧化,电解,电泳,电铸等,以及充电,教学试验等各种领域。
电镀脉冲电源选择
一般高频脉冲定义为频率大于5000 Hz,低频为频率小于500Hz,中频则在500~5 000Hz之间。用于电镀的脉冲电源多属于中频类型。当使用频率较低的脉冲电源时,其改善镀层质量的效果会稍差。所以,低频脉冲电源多用于阳极氧化或其他工艺,而较少用于电镀,尤其是贵金属电镀。
当使用频率较高的脉冲电镀电源时,脉冲前、后沿极易对导通、关断时间造成严重影响,从而影响脉冲电镀瞬时高电位有利作用的充分发挥。例如:脉冲镀金,频率5000Hz(此时脉冲周期0.2 ms),占空比20%,则导通时间为40μs,此时,假设脉冲前沿为最小的20μs(实际可能更大),则其比例至少占到了导通时间的50%;若频率大于5000Hz,占空比小于20%(脉冲镀金时占空比很多时候选10%),则前沿占导通时间的比例会更大,甚至前沿会大于导通时间,如此,脉冲电镀改善镀层结晶的作用肯定会受严重影响。实际脉冲电镀贵金属生产中,频率多在1000Hz左右。
当使用频率更高的脉冲电源(上万或几万赫兹)时,其输出的电流多是如上图所示的电流波形,实质是一种直流电流,与能够改善镀层结晶的方波脉冲电流有本质的区别
特点:
节电:效率≥90%,比硅整流省电达40%左右或比可控硅电源省电达20%左右。
节料:由于它的工作原理与普通电源不一样,因此在达到相同表面要求的前提下,可节料达15%左右。
节时:由于采用高频脉冲工作方式,电镀*是在过电位下的电沉积,因此可节约时间达10%左右,提高工效。
高频脉冲电源采用N+1方式多个并联,(硅整流或可控硅电源不可以),大功率、大电流可任意并用,效率更高。
高频电源的稳定性:由于采用了现代半导体双极型器件(IGBT智能模块),其可靠性、安全性、稳固性和长时间工作寿命都大大加强和延长,这也是硅整流或可控硅电源的。
高频脉冲电源:其工作时,脉冲顶部非常之平,*是一条直线,纹波可小到0.5%,关断时可对被镀件进行瞬间退镀整平,因此克服了硅整流或可控硅电源的脉动波纹及被镀件表面的高低区,不会形成高的地方镀层厚,低的地方镀层薄的现象
脉冲参数
Q:周期 Ton:脉冲导通时间
Toff:脉冲关断时间
f:频率
Jp: 脉冲电流密度
Jm:平均电流密度
r%:占空比(导通时间与周期之比的百分数)
2.常用计算公式
①占空比:r%=(Ton/Q)×99%=[Ton/(Ton+Toff)]×99%
②平均电流密度:Jm=Jp×r% =Jp×[Ton/(Ton+Toff)]×99%
③频率:f=1/Q=1/×(Ton+Toff) ④平均电流密度:Jm=Jp×r%
3.脉冲参数的选择
⑴脉冲导通时间Ton选择:
脉冲导通时间Ton是由阴极脉动扩散层建立的速率或由金属离子在阴极表面消耗的速率Jp来确定。如果Jp大,金属离子在阴极表面消耗得快,那么,脉动扩散层也建立得快,则Ton可短些,反之则取长。但无论Ton取长或短,只要大于tc(电容效应产生的放电常数)即可。
⑵脉冲关断时间Toff选择:
脉冲关断时间Toff是受特定离子迁移率控制的阴极脉动扩散层的消失速率来确定。如果将扩散层向脉动扩散层补充金属离子使之消失得快,则Toff可取短些,反之则长,但Toff只要大于tcd(电容效应产生的时间常数)即可。
⑶脉冲电流密度Jp的选择:
脉冲电流密度Jp是脉冲电镀时金属离子在阴极表面的沉积速度,它的大小受Ton、Toff、Jm的制约,在选定Ton和Toff,并保持Jm/Jgg≤0.5这个比值,则希望Jp越大越好。
⑷脉冲占空比r%选择:
脉冲占空比是由Ton和Toff及Q决定的,一般脉冲电镀贵重金属时,占空比选取10~50%为,脉冲电镀普通金属时,占空比选取25~70%。占空比的真正选择要在实际试验后得到结果