多段可编程双脉冲电镀电源

脉冲电镀技术参数介绍信丰正天伟研发部胡青华脉冲电镀定义：脉冲电镀广泛定义为间断电流电镀。

间断电流是指正向电流在某一时间出现而在另一时间出现反向电流（或无电流）。

自50年代开始已有人从事脉冲电镀的研究，因脉冲电流能使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，使镀层有优良的物理化学性能。

70年代脉冲电镀在PCB行业中电镀金上使用，在90年代随着大电流脉冲技术上的突破脉冲电镀应用在PCB电镀铜上。

PCB的电镀铜的发展历程：普通直流电镀→PPR周期反向脉冲电镀→新型直流电镀，新型直流电镀不同于普通直流电镀的区别在于在槽液中加入了新型的作用特殊的添加剂来调整通孔和盲孔孔内外的镀层厚度的分布。

常见的脉冲波形有方波、三角波、阶梯波、锯齿波，根据确定脉冲波形的原则（实镀效果、偏于分析和研究、易于获得和控制、便于推广），方波是最符合要求的波形。

目前，脉冲电镀中使用的波形多为方波。

其波形有单向脉冲和双向脉冲（周期反向脉冲）1.单向脉冲：实际是就是有关断时间的直流电镀。

波形如下所示：2.双向脉冲：即周期换向脉冲（PPR）。

有以下几种：a)有关断时间的单个脉冲换向,一个正向脉冲经过关断时间后接一个反向脉冲，这种波形在实际中极小使用，波形如下图：b)无关断时间单个脉冲换向，一个无关断时间的正向脉冲紧接着一个无关断时间的反向脉冲，这种波形也称为方波交流电。

这种波形能改善镀层的厚度分布，但对镀层的结构改善无作用。

c)脉动脉冲换向，一组正向脉冲接一组反向脉冲，这种波形是典型的周期换向波形，在功能性电镀中应用最为广泛，既能改善镀层的厚度分布又能改善镀层结晶结构。

d)多组脉冲换向：简称多脉冲，在脉动脉冲基础上增加可编程功能，在每一个程序或每一个时间段采用的脉冲参数各不一样。

多脉冲电镀在适当的参数下能形成不同结构和组成的多层镀层，各层间的应力能相互抵消，镀层脆性下降，抗疲劳强度提高。

PCB上所使用的脉冲电镀严格的说应称为周期脉冲反向电镀(Periodic Pulse Reverse Plating)。

SMD 型数控双脉冲电镀电源使用说明书邯郸市大舜电镀设备有限公司使用本机前请详细阅读此说明书一、概述：脉冲电镀所依据的电化学原理是：当电流导通时，电化学极化增大，阴极区附近金属离子充分被沉积，镀层结晶细致、光亮；当电流关断时，阴极区附近放电离子又恢复到初始浓度，浓差极化消除。

SMD双脉冲电镀电源，即周期换向脉冲电镀电源（这里的“双”的含义指“双向”），它是在输出一组正向脉冲电流之后引入一组反向脉冲电流，正向脉冲持续时间长反向脉冲持续时间短，大幅度、短时间的反向脉冲所引起的高度不均匀阳极电流分布会使镀层凸处被强烈溶解而整平。

与单脉冲电镀相比，双脉冲的突出优点表现在：1、反向脉冲电流明显改善了镀层的厚度分布而使镀层厚度均匀，并因溶解了阴极镀层上的毛刺而整平2、反向脉冲电流的阳极溶解使阴极表面金属离子浓度迅速回升，这有利于随后的阴极周期使用高的脉冲电流密度，而高的脉冲电流密度又使得晶核的形成速度大于晶体的生长速度，因而可以得到更加致密、光亮、孔隙率低的镀层3、反向脉冲电流的阳极剥离作用使镀层中有机杂质（含光亮剂）的夹附大大减少，因而镀层纯度高，抗变色能力强，这一点在氰化镀银中尤为突出4、反向脉冲电流使镀层中夹杂的氢发生氧化，从而可消除氢脆（如电沉积钯时反向脉冲可除去共沉积的氢）或减小内应力5、周期性的反向脉冲电流使镀件表面一直处于活化状态，因而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，因而合适的脉冲参数会使镀层沉积速度进一步加快7、在不允许或少量允许有添加剂的电镀体系中，双脉冲电镀可得到细致、平整、光洁度好的镀层所以，镀层的耐温、耐磨、焊接、韧性、防腐、导电率、抗变色、光洁度等性能指标成倍提高，并可大幅度节约稀贵金属（约20-50%），节约添加剂（如光亮氰化镀银约50-80%）。

二、用途可用于镀金、银、稀有金属、镍、铜、锌、锡、铬及合金等；铜、镍等的电铸；电解电容的敷能；铝、钛等制品的阳极氧化；精密零件的电解抛光；蓄电池的充电等。

脉冲电镀的优势随着表面处理工艺要求的不断提高，脉冲电镀被越来越多的人所关注，特别是科研院所、精密电子领域的技术工作者们，进行了长期的技术探索，发现或验证了脉冲电镀对比直流电镀的诸多优点，本文将脉冲电镀的优点和欧潽达新型脉冲电源的优点结合起来，做如下简单的汇总，以期以更简单的方式帮助大家理解认识脉冲电镀的优势。

（MX系列单脉冲、双脉冲电源）新型脉冲电镀的优势有：1、精密电路+数字控制，输出精度高；2、触摸屏+人性化界面，操作简单；3、频率、占空比可调，适用范围广；4、允许更大峰值电流密度，提升镀层结合力，提高电镀效率；5、间歇式输出，利于溶液离子恢复，减少镀层孔隙，增强镀层的抗蚀性能；6、致密均匀的镀层，能够增强电导率；7、消除氢脆，改善镀层物理性能；8、减少镀层中的杂质含量，提高镀层纯度；9、降低镀层内应力，提高镀层的韧性；10、免除或减少添加剂的需要；11、反向脉冲可减少镀层表面的尖峰和毛刺；12、较薄的镀层即能实现规定的技术指标，故可节省15-20%的贵金属。

13、工艺曲线可编程，利于工艺精准控制；14、媲美欧美进口电源的品质，价格却极其亲民；15、单脉冲、双脉冲、正反脉冲可选择；16、专属电源可定制；长期以来，人们认为脉冲电镀仅适合镀金镀银，事实上脉冲电镀几乎适用于所以电镀工艺，包括如：镀金、镀银、镀铜、镀锌、镀镍、镀铬、镀铼、镀铂、镀钯以及电镀铜锌合金、镍铁合金、锌镍合金、镍铬合金等众多电镀工艺。

（脉冲镀金、镀银工艺）造成人们对脉冲电镀认识局限的原因，是由于之前国内脉冲电源技术水平有限，进口脉冲电源动辄数十万的高昂价格限制了人们的购买，制约了人们对脉冲电镀工艺的研究。

现在，欧潽达通过开拓创新，能够提供品质优良、价格却十分亲民的脉冲电源供一般用户使用，亲民的定价旨在通过降低电源购买成本，让更多的人研究和使用脉冲电镀工艺，达到促进整个脉冲电镀工艺的推广与提升的目的。

正品的脉冲电源具备电流（平均电流、峰值电流）可调、电压可调、频率可调、占空比可调，4个主要参数，掌握这几个要素，就能够避免买到假的脉冲电源。

一种1000A/30V电镀用脉冲电源的研制作者：张福成1 引言在我国,电镀行业发展较快,随着市场对电镀产品质量要求的提高,电镀工艺对电镀电源的要求也越来越高。

开关电源产品由于其具有体积小,重量轻,节能节材,调节精度高,易于控制等诸多优点,正逐渐被广大用户所采用。

脉冲开关电源作为开关电源衍生产品,其应用于电镀与直流电镀相比有如下特点:脉冲电源可通过控制输出电压的波形、频率和占空比及平均电流密度等参数,改变金属离子的电沉积过程，使电沉积过程在很宽的范围内变化,从而在某种镀液中获得具有一定特性的镀层。

脉冲镀镍代替直流镀镍可获得结晶细致的镀层,能使镍层的孔隙率与内应力降低,硬度增高，杂质含量降低,并可采用更高的电流密度,提高镀覆速度〖1〗。

根据脉冲镀镍的工艺,我们研制了最大峰值电流1000A，最大峰值电压30V的脉冲镀镍开关电源。

其工艺如下:硫酸镍(NiSO4·7H2O)：180～240g/L硫酸镁(MgSO4·7H2O)：20～30g/L氯化钠（NaCl）：10～20g/L硼酸：30～40PH值：5.4温度：室温波形：矩形波频率：500～1500Hz占空比：5％～12％平均电流密度(A/dm2)：0.72 电源的基本方案三相380V/50Hz交流电经过EMI电磁兼容装置，进行桥式整流，再经过逆变和变压，然后再整流、滤波、储能，最后进行电压斩波，输出单向脉冲电压。

本电源设计分两部分：前级的开关电源和后级的斩波。

脉冲电源电路工作原理框图如图1所示。

3 开关电源部分的设计要点3.1开关电源部分原理主电路由EMI电磁兼容装置、整流电路、逆变电路、高频变压器、高频整流及高频滤波电路组成;控制电路由电流、电压双闭环组成，电流环为内环，电压环为外环；保护电路设置有初级最大电流限制，输出过流、短路保护，最高输出电压限制。

3.2基本要求脉冲开关电源除应具有一般电源的要求外,还要求短时输出功率大，动态特性好,效率高,并在大功率脉冲输出情况下能稳定可靠地工作。

脉冲电镀技术参数介绍信丰正天伟研发部胡青华脉冲电镀定义：脉冲电镀广泛定义为间断电流电镀。

间断电流是指正向电流在某一时间出现而在另一时间出现反向电流（或无电流）。

自50年代开始已有人从事脉冲电镀的研究，因脉冲电流能使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，使镀层有优良的物理化学性能。

70年代脉冲电镀在PCB行业中电镀金上使用，在90年代随着大电流脉冲技术上的突破脉冲电镀应用在PCB电镀铜上。

PCB的电镀铜的发展历程：普通直流电镀→PPR周期反向脉冲电镀→新型直流电镀，新型直流电镀不同于普通直流电镀的区别在于在槽液中加入了新型的作用特殊的添加剂来调整通孔和盲孔孔内外的镀层厚度的分布。

常见的脉冲波形有方波、三角波、阶梯波、锯齿波，根据确定脉冲波形的原则（实镀效果、偏于分析和研究、易于获得和控制、便于推广），方波是最符合要求的波形。

目前，脉冲电镀中使用的波形多为方波。

其波形有单向脉冲和双向脉冲（周期反向脉冲）1.单向脉冲：实际是就是有关断时间的直流电镀。

波形如下所示：2.双向脉冲：即周期换向脉冲（PPR）。

有以下几种：a)有关断时间的单个脉冲换向,一个正向脉冲经过关断时间后接一个反向脉冲，这种波形在实际中极小使用，波形如下图：b)无关断时间单个脉冲换向，一个无关断时间的正向脉冲紧接着一个无关断时间的反向脉冲，这种波形也称为方波交流电。

这种波形能改善镀层的厚度分布，但对镀层的结构改善无作用。

c)脉动脉冲换向，一组正向脉冲接一组反向脉冲，这种波形是典型的周期换向波形，在功能性电镀中应用最为广泛，既能改善镀层的厚度分布又能改善镀层结晶结构。

d)多组脉冲换向：简称多脉冲，在脉动脉冲基础上增加可编程功能，在每一个程序或每一个时间段采用的脉冲参数各不一样。

多脉冲电镀在适当的参数下能形成不同结构和组成的多层镀层，各层间的应力能相互抵消，镀层脆性下降，抗疲劳强度提高。

PCB上所使用的脉冲电镀严格的说应称为周期脉冲反向电镀(Periodic Pulse Reverse Plating)。

双脉冲电镀计算
双脉冲电镀是一种电镀工艺，通常用于改善电镀层的均匀性和光亮度。

在双脉冲电镀中，电镀过程分为两个阶段：沉积阶段和熔化阶段。

沉积阶段用于在基材上沉积金属，而熔化阶段则有助于使电镀层更加均匀和致密。

要进行双脉冲电镀计算，需要考虑以下几个参数：
1. 沉积时间（t1）：沉积阶段的持续时间，通常以秒为单位。

2. 熔化时间（t2）：熔化阶段的持续时间，也以秒为单位。

3. 沉积电流密度（i1）：沉积阶段的电流密度，通常以安培/平方厘米（A/cm²）为单位。

4. 熔化电流密度（i2）：熔化阶段的电流密度，同样以安培/平方厘米为单位。

5. 沉积效率（η1）：沉积阶段的电镀效率，表示电流被用于金属沉积的比例，通常以百分比表示。

6. 熔化效率（η2）：熔化阶段的电镀效率，表示电流被用于熔化电镀层的比例，同样以百分比表示。

根据以上参数，可以进行一些基本的计算：
1. 沉积量（m1）：沉积阶段的金属沉积量，可以通过以下公式计算：
m1 = i1 * t1 * η1
2. 熔化量（m2）：熔化阶段的金属熔化量，可以通过以下公式计算：
m2 = i2 * t2 * η2
3. 总沉积量（m_total）：沉积阶段和熔化阶段的总金属沉积量，可以通过以下公式计算：
m_total = m1 + m2
需要注意的是，以上计算只是基于一些简化的假设和模型，实际的双脉冲电镀过程可能会受到许多其他因素的影响，例如溶液组成、电极形状和电镀设备的特性等。

因此，在实际应用中，最好参考具体的电镀工艺参数和经验数据，或者进行实验验证。

双向脉冲电镀纳米级镍镀层耐腐蚀性能研究葛文;肖修锋;王颜【摘要】用直流电沉积法制备了普通光亮镍镀层,同时用双向脉冲电镀制备了纳米级镍镀层.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法研究了镀层的晶粒尺寸、组织结构和表面形貌,通过孔隙率测定、盐雾试验、静态浸泡腐蚀失重试验和电化学方法等测试了镀层的耐蚀性能.结果表明,采用双向脉冲电流制备的纳米级镍镀层的耐蚀性明显优于普通直流镍镀层.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2010(029)008【总页数】4页(P8-11)【关键词】双向脉冲电沉积;直流电沉积;镍镀层;耐蚀性能;电化学阻抗谱【作者】葛文;肖修锋;王颜【作者单位】中国地质大学,湖北,武汉,430074;中国地质大学,湖北,武汉,430074;中国地质大学,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TQ153.12本文采用直流电沉积法制备了普通光亮镍镀层，同时用双向脉冲电沉积法制备了纳米级镍镀层。

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)测试了镍镀层的晶粒尺寸、组织结构和表面形貌，通过孔隙率测定、盐雾腐蚀试验、静态浸泡腐蚀失重试验和电化学方法等研究了镍镀层的耐蚀性能，用电化学方法比较评价了镍镀层的耐蚀性参数。

2. 1 材料及工艺条件试验所用试剂均为分析纯，用蒸馏水配制，用D-840W电动搅拌器(天津华兴)搅拌。

脉冲电源为邯郸市大舜电镀设备有限公司的SMD-30数控双向脉冲电镀电源。

阳极为纯度99.99%的可溶性镍板，阴极为表面处理后的铁片，规格为80 mm × 60 mm × 0.3 mm，阴阳两极板间距6 cm。

脉冲电沉积纳米晶Ni镀层工艺条件如下[4]：六水合硫酸镍 280 ～ 320 g/L氯化钠 10 ～ 14 g/L硼酸 38 ～ 42 g/L十二烷基硫酸钠 0.1 ～ 0.3 g/L丁炔二醇 0.4 ～ 0.6 g/L糖精 1.4 ～ 1.6 g/LpH 4.6 ～ 4.8θ (50 ± 4) °CJ(正向脉冲) 28 ～ 32 A/dm2正向占空比 50%正向周期 10 msJ(正向平均) 14 ～ 16 A/dm2反向占空比 30%J(反向脉冲) 6 ～ 10 A/dm2J(反向平均) 1.8 ～ 3.0 A/dm2反向周期 1 mst(电镀) 20 min镀层厚度15 μm普通镍镀层工艺条件为：六水合硫酸镍 280 ～ 320 g/L氯化钠 10 ～ 14 g/L硼酸 38 ～ 42 g/Lt(电镀) 20 min镀层厚度15 μm2. 2 镀层晶粒尺寸采用荷兰帕纳科公司的X’ Pert PRO DY-2198型X射线衍射仪(XRD)测定镍镀层的晶粒尺寸。

双脉冲电源的应用场景咱今儿就来唠唠这双脉冲电源的应用场景啊。

你想啊，咱先得搞清楚这双脉冲电源是个啥玩意儿。

它呀，就像是一个电力界的“魔法师”，能整出好多奇妙的事儿来。

这东西外表看着吧，普普通通的，就一铁疙瘩似的设备搁在那儿，上面可能还有些按钮、显示屏啥的。

但可别小瞧了它，它的能耐大着呢。

先说这电镀行业吧。

我有个老铁，就在电镀厂干活。

有一回我去他那儿溜达，一进去，好家伙，那味儿啊，有点刺鼻。

车间里嗡嗡响，工人师傅们都忙活着呢。

我就瞅见他们用的就是这双脉冲电源。

我那老铁就跟我讲啊，“你瞧瞧，这双脉冲电源可真是个好东西。

用它来电镀，那镀出来的东西啊，表面又光滑又均匀，质量那是杠杠的。

不像以前用的那些电源，镀出来的东西总有一些小毛病，不是这儿不平，就是那儿有气泡。

现在有了这双脉冲电源，咱这活儿干起来可省心多了。

”我一听，嘿，还真不错。

再说说这表面处理行业。

有次我去参加一个行业展会，那里面人山人海的，各种新奇的玩意儿都有。

我就专门去找跟这双脉冲电源有关的摊位。

走到一个摊位前，有个专家模样的人在那儿讲解呢。

他指着一台设备说：“大家看啊，这就是双脉冲电源在表面处理上的应用。

它能根据不同的材料和要求，调整脉冲的参数，让处理出来的表面效果达到最佳。

比如说，对于一些金属零件，用了这双脉冲电源处理后，不仅能提高它们的耐磨性，还能让它们看起来更有光泽，就跟新的一样。

”我在旁边听着，心里就琢磨，这玩意儿还真厉害啊。

还有啊，这双脉冲电源在污水处理上也有大用场。

我有个亲戚，在污水处理厂当技术员。

有一回我去他家吃饭，就跟他聊起这事儿了。

他跟我讲：“你知道不，这双脉冲电源在污水处理里就像是一个‘清洁小卫士’。

它能通过产生特定的脉冲电流，把污水里的一些有害物质给分解掉，让水变得更干净。

以前处理污水可麻烦了，用的那些老方法效果也不太好。

现在有了这双脉冲电源，处理效率提高了不少，咱这环境也能变得更好啊。

”这双脉冲电源的应用场景啊，真是五花八门的。