脉冲电镀电源的工作原理及技术研究

电镀等，则没有必要采用脉冲电镀。

    2.3 提高镀层纯度

    在脉冲关断期内，会产生一些对沉积层有利的吸脱附现象。例如:脉冲导通期内吸附于阴极表面的不溶性杂质(含光亮剂)在关断期内脱附返回溶液中，从而可得到纯度高的镀层。镀层纯度高，可使镀层的某些功能性大大提高，如脉冲镀银可提高镀层的焊接、导电、自润滑、抗变色等性能，这在军工、电子、航空航天等领域的镀银生产中是难能可贵的。

    2.4 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。脉冲电镀的这种优越性，可用于某些对镀层沉积速率要求较快的电镀生产(如电子线材的卷至卷连续电镀)。但对于普通的电镀生产，若选择脉冲电镀的目的单纯是为了提高生产效率，则似乎有些不太合适。

    2.5 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。镀层氢脆小，工件的抗断裂强度提高，这对机械强度要求较高的产品有着重要的意义。

    3 周期换向脉冲电镀

    3.1 基本原理

    周期换向脉冲电镀又称双向脉冲电镀。典型的周期换向脉冲电流波形，如图2所示。在正向脉冲之后引入反向脉冲，正向脉冲比反向脉冲持续时间长，反向脉冲幅度通常大于正向脉冲的。大幅度、短时间的反向脉冲所引起的高度不均匀阳极电流密度分布可使镀层凸处被强烈溶解而整平。

    周期换向脉冲电镀与单脉冲电镀相比，具有以下优越性:

    (1)反向脉冲可有效改善镀层的厚度分布，镀层厚度更均匀，整平性更好;

    (2)反向脉冲的阳极溶解使阴极表面金属离子的质量浓度迅速回升，这有利于下一个阴极周期使用高的脉冲电流密度，又使得晶核的形成速率大于生长速率，镀层致密度进一步提高;

    (3)反向脉冲的阳极剥离使镀层中有机杂质(含光亮剂)的夹附大大减少，因而镀层纯度更高，抗变色能力更强，这一点在氰化镀银中尤为突出;

    (4)反向脉冲使镀层中夹杂的氢发生氧化，从而可消除氢脆或减小内应力;

    (5)周期性的反向脉冲使镀件表面一直处于活化状态，因此可得到结合力好的镀层;

    (6)反向脉冲有利于减薄扩散层的实际厚度，提高阴极电流效率，因此合适的脉冲参数会使镀层的沉积速率进一步加快。

    3.2 电流波形

    周期换向脉冲电流的波形一般有以下几种:

    3.2.1 有关断时间的单个脉冲换向

    一个正向脉冲之后紧接着一个反向脉冲，其波形，如图3所示。

    这种波形兼有脉冲和换向的优点，但缺点是调节参数时，正、反向脉冲的导通、关断时间选择与正、反向脉冲的持续时间选择发生冲突。因此，这种形式若作为槽外控制改善镀层质量的手段，其功能极不完善，在实际生产中极少应用。

    3.2.2 无关断时间的单个脉冲换向

    一个无关断时间的正向脉冲后紧接着一个无关断时间的反向脉冲，其波形，如图4所示。正、反向脉冲持续时间通常在ms级，(如正向20ms，反向1ms)，这种波形通常也称为方波交流电，与普通正弦波交流电波形相异，但频率大致相同，约50Hz左右。这种波形正向脉冲持续时间长、幅度小，反向脉冲持续时间短、幅度大，其反向脉冲的不均匀电流密度分布补偿作用较明显，改善镀层厚度分布的效果较明显。其适用于对镀层均匀性要求较高的电镀场合(如印刷线路板镀铜，可明显缩小孔内、外镀层厚度比)。但因其脉冲无关断时间，且频率较低，改善镀层结晶的效果尚不理想，因此不宜用于(尤其对镀层结晶要求较高的)贵金属电镀。

    3.2.3 脉动脉冲换向

    一组正向脉冲之后紧接着一组反向脉冲，即:正、反向脉冲均为群波而非单个波形，其波形，如图2所示。

    这种波形为典型的周期换向脉冲波形，在功能性电镀生产中应用最广泛。相对于有关断时间的单个脉冲换向，其克服了正、反向脉冲的导通、关断时间选择与正、反向脉冲的持续时间选择发生冲突的缺点。相对于无关断时间的单个脉冲换向，其克服了脉冲无关断时间、改善镀层结晶不理想的缺点。所以，脉动脉冲换向同