如何正确选择电镀电源

如何正确选择电镀电源

发布日期：2015-11-20 来源：中国电镀网浏览次数：535 关注：加关注

核心提示：中国电镀网：在电镀生产的过程中，正确的选择一款适合自己的电源产品，才是提升工作效率的基本。以下便是小编整理的选择电镀电源

中国电镀网：在电镀生产的过程中，正确的选择一款适合自己的电源产品，才是提升工作效率的基本。以下便是小编整理的选择电镀电源的要求。

选择电镀电源有三个要求：

第一，要符合电镀工艺所要求的规范，包括电源的功率大小、波形指标、电流电压值可调范围等。

第二，是电源本身的可靠性能，这主要是指结构的合理性、安全性以及线路特点、冷却方式等。

第三，要考虑其价格的性价比。

确定一个镀种及其所有的镀槽要配置多大的和什么样的电源是实施电镀生产首要的重要工作。实际生产当中确定确定电镀电源有两种方法：一种要根据镀液容量来确定的体积电流密度法;另一种是按受镀面积来计算的单位面积电流密度法。

所谓体积电流密度，就是根据每升镀液镀液允许通过的最大电流来调整整个镀槽需要通过的电流强度，从而确定所要用的电源最大和常规输出的功率。镀铜一般是0.2～0.3A /L，镀镍是0.1～2.5A/L，光亮镀镍是0.3～0.35A/L，酸性镀锌是0.5～0.6A/L，碱性镀锌可达1.2A/L，镀铬是2～3A/L。以镀亮镍为例，600L的镀液最大工艺电流可达0.3 A/L×600L=180A，这样选用200A的电源即可。

根据受镀面积也可以计算出最大电流。以镀铬为例，如果是600L的镀液，在60℃

时，允许的最大电流密度为100A/dm2，设镀槽满载时可以镀10dm2，则所需要的电源最大输出电流为100A/dm2×10dm2=1000A，也就是要配置1000A、18V的整流电源。

在确定了电源的功率大小以后。还要根据电镀工艺的需要和电镀现场的条件来选择电镀电源的波形、冷却方式、体积大小和防腐蚀能力等，包括成本因素综合仅以平衡。

稳流/稳压单脉冲电镀电源及其贵金属电镀应用

发布日期：2015-03-08 来源：中国电镀网浏览次数：482 关注：加关注

核心提示：稳流/稳压单脉冲电镀电源及其贵金属电镀应用梁坚（中科院广州电子技术有限公司）摘要：在贵金属价格不断上

稳流/稳压单脉冲电镀电源及其贵金属电镀应用

梁坚

（中科院广州电子技术有限公司）

摘要：在贵金属价格不断上升的今天，贵金属电镀行业使用脉冲电镀电源成为必然的选择。本文通过对脉冲电镀的分析，引入脉冲电镀电源的研制方案，根据实际应用，提供部分贵金属电镀的应用参考。

关键词：脉冲电镀；矩形波；频率；脉冲宽度；工作比；斩波电路

0·引言

在贵金属价格不断上升的今天，贵金属电镀行业面临非常大的成本压力，为了达到节约贵金属和获得更好的电镀效果，贵金属电镀行业使用脉冲电镀电源成为必然的选择。随着电力电子技术的不断更新，脉冲电镀电源具有广阔的开发和应用前景。本文提出的稳流/稳压单脉冲电镀电源广泛应用于贵金属电镀行业，并取得很好的效果。

1·脉冲电镀的原理及其参数

目前，普遍采用的电镀电源按波形可分为脉动直流电源、平滑直流电源、周期换向电源、单向脉冲电源、换向脉冲电源、直流叠加脉冲及智能化多波形电源等，以满足不同电镀工艺需要。

1.1脉冲电镀的原理

电镀是用电化学方法使金属离子还原为金属，并在固体表面形成一层金属或合金的过程，该金属层即是电镀层。对于电镀层，要求其结构致密，平滑均匀。脉冲电镀是在含有某种金属离子的电解质溶液中，根据电化学原理，通过一定波形的低压脉冲电流，使金属离子在阴极上脉冲式的沉积，形成金属层的加工过程。在脉冲电镀时，由于关断时间的存在，被消耗的金属离子利用这段时间扩散、补充到阴极附近。当下一个导通时间到来时，阴极附近的金属离子浓度得以恢复，故可以使用较高的电流密度。因此，脉冲电镀时的传质过程与直流电镀时的传质过程的差异，造成了峰值电流可以高于平均电流，促使晶种形成的速度远远高于晶体长大的速度，使镀层结晶细化，排列紧密，孔隙减小，电阻率低[1]。脉冲电镀所用的电流波形有多种形式，其中矩形波应用较为广泛，贵金属电镀大多数采用矩形波单脉冲电镀。脉冲电镀与传统的直流电镀比较，具有如下优点：

(1)镀件质量高：具有镀层孔隙率低，可得到光亮均匀致密的镀层，提高镀层的抗腐蚀性；较好的结合力和分散力，能增加镀层的密度及硬度，提高延展性和耐磨性，改进了镀层的物理性能。

(2)镀层厚度薄：在相同的镀层性能指标前提下，可使镀层厚度减薄1/3~1/2，节省原材料（如黄金、白银、锡、锗、镍等贵金属）10%~20%的使用量，具有重大的经济意义。(3)生产效率高：脉冲电镀大幅度提高了瞬时电流密度，使其平均电流密度有可能大于直流电镀的实际电流密度。因而，加速了电沉积速度，提高生产效率。一般可减少1/3~1/2的受镀时间。

(4)改进常规的电镀溶液配方和工艺：在直流电镀中，为了实现合金共沉积、增加镀层的光亮度或者是改善镀层的物理性能，通常要加入络合剂、光亮剂等添加剂，而这些添加剂通常都是毒性很强的溶液，所以对生产和环保非常不利。使用脉冲电镀，可以通过调节脉冲参数

来获得高质量的镀层，无需使用任何的添加剂。

1.2脉冲参数

矩形波脉冲电压波形参数图如图1所示。

脉冲宽度Ton：电流从接通到断开的时间，即电镀的工作时间；

脉冲间隙Toff：电流从断开到接通的时间，即电镀的不工作时间；

脉冲周期T：T=Ton+Toff；

脉冲频率F：F=1/(Ton+Toff)；

工作比D：D=Ton/T=Ton/(Ton+Toff)×100%（一般情况下，D≤50%）；

峰值电压VP和平均电压Vm的关系：Vm=VP×D；

峰值电流IP和平均电流Im的关系：Im=IP×D。

2·产品电路设计

整机电路原理图如图2所示，包括稳流/稳压控制电路、脉冲信号发生器电路、过流过压保护电路、功率场效应管脉冲斩波电路、功率场效应管驱动电路等。

2.1整机电路原理图

(1)市电220V/380V：根据功率要求选择220V/380V供电输入模式；

(2)稳流/稳压控制电路：输出线性可调的平滑电流/电压，根据输出反馈实现稳流/稳压两种控制模式；

(3)过流过压保护电路：根据输出反馈控制稳流/稳压控制电路，实现过流过压保护功能；

(4)脉冲信号发生器电路：产生频率（周期）、脉宽独立可调的矩形波脉冲信号；

(5)功率场效应管驱动电路：将频率（周期）、脉宽分别可调的矩形波脉冲信号进行隔离耦合，从而驱动控制功率场效应管脉冲斩波电路；

(6)功率场效应管脉冲斩波电路：将隔离耦合后的频率（周期）、脉宽分别可调的矩形波脉冲信号进行功率放大。

2.2主要电路分析

(1)脉冲信号发生器电路

脉冲信号发生器电路如图3所示。传统的直流电镀只有一个参数—直流电流（电压）可供调节，而脉冲电镀则有脉冲平均电流Im（脉冲平均电压Vm）、脉冲频率F和脉冲宽度Ton 三个独立的参数。由脉冲频率F和脉冲宽度Ton可以引出一个重要的参数—工作比D。因此，设计一个产生频率（周期）、脉冲宽度分别独立可调的矩形波脉冲信号发生器是脉冲电源必不可少的环节。根据贵金属电镀工艺和实际生产经验，脉冲频率范围为500Hz～2000Hz，工作比在10%～50%之间，电镀效果十分明显。

IC1及其外围元件构成频率（周期）可调的矩形波脉冲电路，该电路由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成[2]，当电容反复进行充放电时，在电路的输出端就产生了正负交替的矩形波。同理，IC2及其外围元件构成脉冲宽度可调的矩形波脉冲电路，工作比D≤50%；T=T1+T2=2RC；F=1/(2RC)；C＞10PF；R：10kΩ～10MΩ。

(2)功率场效应管驱动电路

频率（周期）和脉冲宽度独立可调的矩形波脉冲信号经过反相器后，进行光电耦合驱动隔离。光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高[3]。(3)功率场效应管脉冲斩波电路

功率场效应管脉冲斩波电路如图4所示。