周期换向脉冲电镀的基本原理与电流波形

周期换向脉冲电镀的基本原理与电流波形：周期换向脉冲电镀又称双向脉冲电镀。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。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。

   周期换向脉冲电流的波形一般有以下几种:

   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。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。

   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。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. 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。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，脉动脉冲换向同时具有改善镀层厚度分布和改善镀层结晶状况的双重效果。

   4. 多组脉冲换向

   多组脉冲换向简称多脉冲。它是在脉动脉冲换向的基础上增加可编程序功能，在每一个程序或时段内采用的脉冲参数可各不相同。而普通的脉动脉冲换向，其各项参数调节好后，直到电镀过程结束，便不再改变。

   多组脉冲换向的优点如下:

   (1)各层间应力相互抵消，镀层脆性下降，抗疲劳强度增强;

   (2)各层间多次重叠，则镀层孔隙率降低，致密性、耐蚀性提高;

   (3)各层间组分不同，有可能产生奇异的效果。
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