一、概述
脈沖電鍍是一項新的電鍍技術(shù)。它的特點是由脈沖電流對電極過程動力學(xué)的特效影響所決定的，其中最主要的是對傳質(zhì)過程中的影響。在直流電鍍時，鍍液中被鍍出的金屬離子在陰極表面附近溶液中逐漸被消耗．造成了該處被鍍金屬離子與溶液中該離子的濃度出現(xiàn)差別。這種差別隨著使用的電流密度增高而加大。當(dāng)陰極附近液層中的該離子的濃度降到0時，就達(dá)到了所謂的極限電流密度，傳質(zhì)過程完全受擴散控制。
在脈沖電鍍時，由于有關(guān)斷時間的存在，被消耗的金屬離子利用這段時間擴散、補充到陰極附近，當(dāng)下一個導(dǎo)通時間到來時，陰極附近的金屬離子濃度得以恢復(fù)．故可以使用較高的電流密度。因此，脈沖電鍍時的傳質(zhì)過程與直流電鍍時的傳質(zhì)過程的差異，造成了峰值電流可以高于平均電流，促使晶種形成的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于晶體長大的速度，使鍍層結(jié)晶細(xì)化，排列緊密。孔隙減小，電阻率低。
直流電鍍時的連續(xù)陰極極化電位下的各種物質(zhì)，在陰極表面的吸脫附過程與脈沖條件下的間斷高陰極極化電位下的吸脫附過程的機理有很大差異．造成了同樣的溶液配方及 添加劑 在電源波形不同時．表現(xiàn)的作用差別也很大。
二、脈沖電鍍原理
脈沖電鍍是使電鍍回路周期性地接通和斷開，或者在固定直流上再疊加某一波形脈沖的電鍍方法。與普通電鍍相比，這種方法具有鍍層平整致密、附著性好，電流效率高、環(huán)保性能好等優(yōu)點，在一般的研究和應(yīng)用中，脈沖電鍍所使用的脈沖方式可分為單向脈沖和雙向脈沖兩種。使用的脈沖波主要是矩形波和正弦波。
用直流電電鍍時，在陰極和溶液界面處形成較厚的擴散層，使陰極表面金屬離子濃度降低產(chǎn)生濃差極化，限制了電沉積的速度，使用較大的電流密度不但不能提高鍍速，反而使陰極上的氫氣析出量增加，電流效率降低，鍍層質(zhì)量變壞出現(xiàn)氫脆、針孔、麻點、燒焦和起泡等。脈沖電鍍由于有關(guān)斷時間，被消耗的金屬離子利用這段時間擴散補充到陰極附近、當(dāng)下一個導(dǎo)通時間到來時，陰極附近的金屬離子濃度得以恢復(fù)，故可以使用較高的電流密度。脈沖電鍍峰值電流可以大大高于平均電流，促使晶種的形成速度高于晶體長大的速度，使鍍層結(jié)晶細(xì)化，排列緊密，孔隙減少，硬度增加。
三、脈沖電鍍的優(yōu)點
脈沖電鍍與傳統(tǒng)的直流電鍍比較，有如下優(yōu)點 ：
1.鍍件質(zhì)量高主要表現(xiàn)為：具有鍍層孔隙率低，可得到光亮均勻致密的鍍層，提高鍍層的抗腐蝕性能；較好的結(jié)合力，較好的分散力，能增加鍍層的密度，增加硬度，提高延展性和耐磨性，改進(jìn)了鍍層的物理性能。
2.鍍層厚度薄在相同的鍍層性能指標(biāo)的前提下，可使鍍層厚度減薄1/3—1/2，進(jìn)而可節(jié)約原材料(如黃金、白銀等)10%-20%，這對金、銀、錫、鍺、鎳等貴金屬來說，具有十分重大的經(jīng)濟意義。
3.生產(chǎn)效率高。脈沖電鍍大幅度提高了瞬時電流密度，使其平均電流密度有可能大于直流電鍍的實際電流密度。因而，加速了電沉積速度，使生產(chǎn)效率增高，一般可減少受鍍時間1/3—1/2，或更多的時間。
4.改進(jìn)常規(guī)的電鍍?nèi)芤号浞胶凸に囋谥绷麟婂冎校瑸榱藢崿F(xiàn)合金共沉積、增加鍍層的光亮度或者是改善鍍層的物理性能，通常要加入絡(luò)合劑、光亮劑等添加劑，而這些添加劑通常都是毒性很強的溶液，所以對生產(chǎn)和環(huán)保非常不利。使用脈沖電鍍，可以通過調(diào)節(jié)6個電鍍參數(shù)(雙向脈沖)來獲得好質(zhì)量的鍍層，而又不使用任何的添加劑。
四、脈沖電源
晶體管 開關(guān)電源 即脈沖電源階段脈沖電鍍電源是當(dāng)今最為先進(jìn)的電鍍電源，它的出現(xiàn)是電鍍電源的一次革命。這種電源具有體積小、效率高、性能優(yōu)越、紋波系數(shù)穩(wěn)定．而且不易受輸出電流影響等特點。脈沖電鍍電源是發(fā)展的方向，現(xiàn)已開始在企業(yè)中使用罔。
脈沖電源分為數(shù)字脈沖電源和模擬脈沖電源。所謂數(shù)字脈沖電源，是采用微處理器及數(shù)字電路對脈沖電源中的直流斬波進(jìn)行控制，并實現(xiàn)數(shù)字顯示與數(shù)字調(diào)節(jié)的電源。它是當(dāng)今最為先進(jìn)的電鍍電源．由于與計算機技術(shù)相結(jié)合，使其控制更加方便和靈活。目前是電鍍電源發(fā)展的方向。數(shù)字脈沖電源的原理示意圖如圖2所示。
與傳統(tǒng)的模擬脈沖電源相比．?dāng)?shù)字脈沖電源具有如下優(yōu)點：
(1) 驅(qū)動波形規(guī)整，極大地改善了斬波后的輸出波形，對提高電鍍質(zhì)量十分有利；
(2) 采用數(shù)字調(diào)控，直觀簡單；
(3) 波形調(diào)節(jié)范圍寬，調(diào)節(jié)步進(jìn)可以至0．1 ms；
(4) 溫度漂移系數(shù)小，能長期穩(wěn)定連續(xù)運行。
在目前的應(yīng)用中．普遍采用大功率開關(guān)管IGBT對直流電源進(jìn)行斬波，達(dá)到脈沖輸出的目的。數(shù)字控制器發(fā)出的方波驅(qū)動信號控制IGBT的通斷。改變數(shù)字控制器的信號，可以實現(xiàn)對輸出脈寬及頻率的可調(diào)。
數(shù)字脈沖電鍍實質(zhì)上是一種通、斷直流電鍍。所不同的是數(shù)字脈沖電鍍有三個獨立的參數(shù)(脈沖平均電流密度I、導(dǎo)通時間及關(guān)斷時間BED Equation．DSMT4)可調(diào)；而一般直流電鍍只有一個參數(shù)(電流或電壓)可調(diào)。因此，采用數(shù)字脈沖電鍍就為槽外控制鍍層提供了有力的手段。大量的實踐證實，數(shù)字脈沖電鍍是一項既能提高鍍層質(zhì)量，又能提高沉積速率的經(jīng)濟效益很高的電鍍新技術(shù)。
頻率越低，峰值電流越大，即在脈沖寬度的時間內(nèi)．就會使靠近陰極處的金屬離子急劇減少。由于在較短的時間內(nèi)，基質(zhì)金屬的沉積速度較快，輸送到陰極并嵌入鍍層中的速度趕不上基質(zhì)金屬的沉積速度。因此，為了提高鍍層質(zhì)量和效率，可以根據(jù)不同的鍍層金屬溶液，對脈沖電源的頻率和脈寬進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。實現(xiàn)對峰值電流的改變。
國內(nèi)外電鍍工作者大量的實踐證實，數(shù)字脈沖電鍍是一項既能提高鍍層質(zhì)量，又能提高沉積速率的電鍍新技術(shù)。智能化脈沖電源是改善電鍍工藝的較好途徑。只要根據(jù)不同的鍍層金屬溶液要求，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)如脈寬、頻率、溫度等，智能化脈沖電源就能自動完成對工件的電鍍加工。
脈沖電鍍能改善鍍層均勻度。貴金屬電鍍時常常有最低厚度要求或抗蝕力指標(biāo)。這時，鍍層均勻度好，達(dá)到相同的最低厚度時要鍍的平均厚度就小，就可以節(jié)約貴金屬。同樣，由于脈沖電鍍可以改善鍍層均勻度、降低鍍層孔隙率。這樣，達(dá)到同樣的抗蝕力指標(biāo)時要鍍的平均厚度就小，也可以節(jié)約貴金屬。由于貴金屬價值高，節(jié)約貴金屬得到的效益就能抵消購買昂貴的脈沖電源的費用，甚至還有效益。貴金屬電鍍時用的電源也比較小，價格更容易為人們接受，就更有利于推廣。反過來，這又促進(jìn)了貴金屬脈沖電鍍的研究。相反，鍍鋅用脈沖電源，設(shè)備投資何時能收回就很成問題。
所以，脈沖電鍍在鍍貴金屬時使用得多。
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