双脉冲电源说明书样本.doc

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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进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, 因而能够得到更加致密、 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
因此, 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。
三、 特点
1、 设备兼有脉冲和换向的双重功能, 为提高产品质量、 节约原材料提供了强有力的手段
2、 机内装有同样性能的两组单脉冲电源, 正、 反向脉冲电流的参数均可单独调节, 互不影响
3、 设备可同时做为两台单脉冲电源使用
4、 设备主要功能为输出毫秒级周期换向脉冲( 简称双脉冲) 电流, 另外, 还可输出同等参数的两组脉冲, 两组直流, 直流叠加脉冲, 直流与脉冲换向, 间断脉冲, 对称或不对称方波交流电等多种波形
5、 设备具有峰值电流保护和操作故障保护功能
四、 技术参数及规格

SMD-10
SMD-30
SMD-60
SMD-120
SMD-200
SMD-300
SMD-500
SMD-1000
输出波形
方波
方波
方波
方波
方波
方波
方波
方波
输出频率( Hz)
5-5000
5-5000
5-5000
5-5000
5-5000
5-5000
5-5000
5-5000
占空比( %)
0-100
0-100
0-100
0-100
0-100
0-100
0-100
0-100
换向时间( ms)
1-9999
1-9999
1-9999
1-9999
1-9999
1-9999
1-9999
1-9999
最大输
峰值(A)
10
30
60
120
200
300
500
1000
出电流
平均(A)
1
10
20
40
60
100
150
300
交流输入( V)
220
220
220
220
220
220
380
380
五、 使用说明
1、 双脉冲( 即周期换向脉冲) 功能的使用( 参见面板示意图)
( 1) 、 电流波形:
双脉冲电流波形示意图如下:

说明: a、 +jp正向脉冲( 或称正脉冲) 峰值电流, -jp反向脉冲( 或称负脉冲) 峰值电流
b、 ton峰值电流导通时间,toff峰值电流关断时间
c、 T是一个脉冲通断周期, T=ton+toff
d、 TF是一组正向脉冲工作时间, TF=nT(n≥1);TR是一组反向脉冲工作时间, TR=-nT(n≥1)
e、 TF+TR是正、 反向脉冲换向的一个周期( 一般TF>TR)
(2)、 设备连接
参见面板示意图, 从面板方向看, 左边一组为正向脉冲, 右边一组为反向脉冲。左边一组红、 黑接线柱分别与右边一组黑、 红接线柱相连( 此连接在设备出厂时已完成, 接线柱在机箱背面) 。左边一组红、 黑接线柱分别接镀槽的阳、 阴极, 即完成设备的连接。注意: 此时两台单脉冲电源串联, 属短路接法。
( 3) 、 正、 反向脉冲通断时间的设置
正、 反向脉冲的导通时间ton和关断时间toff均为1×0.1ms,2×0.1ms,3×0.1ms,……,999×0.1ms,拨”＋”号加1,拨”—”号去1。例如: 设置ton为0.2ms,则选择ton的拨码开关数值为2,则ton=2×0.1ms=0.2ms;设置toff为0.8ms,则选择toff的拨码开关数值为8,则toff=8×0.1ms=0.8ms。当Ton、 Toff均设置一定数值时, 为脉冲状态; 当Ton、 Toff均设置零时, 为直流状态。
( 4) 、 正、 反向脉冲工作时间的设置
正、 反向脉冲的工作时间TF和TR均为1,2,3,……, 9999ms自然数调节, 拨”＋”号加1,拨”—”号去1。例如: 设置TF为100ms,则选择TF的拨码开关数值为100;设置TR为10ms,则选择TR的拨码开关数值为10。注意: TF和TR均不得设置零, 否则”操作故障”指示灯亮, 设备将不能正常运行。
( 5) 、 使用
开机前将面板上电流调节旋钮逆时针方向拧到底。打开电源开关, 面板上正、 反向脉冲的数字表显示零, 表明设备已接通交流电源。
将阴极接上负载, 调整电流试镀。数字表上显示的数字为平均电流, 单位A。当电流调节过大导致峰值电流超过最大值时, ”峰值保护”指示灯亮, 设备无电流输出。此时应先将电流调节旋钮逆时针方向拧到底, 然后按下”复位”按钮, ”峰值保护”指示灯灭, 则可重新调整电流试镀。注意: 任何情况下( 即使直流) , 数字表上数值均不得超过设备最大输出平均电流。
( 6) 、 有关计算
a、 正、 反向脉冲频率的计算
正、 反向脉冲频率f的计算方法相同, 均由各自的脉冲通断周期T决定, 即f=1/T=1/(ton+toff), T的单位S。例如: ton=0.2ms,toff=0.8ms,则f=1/(0.2+0.8)×10﹣³=1000Hz。
b、 正、 反向脉冲占空比的计算
正、 反向脉冲占空比的计算方法相同, 均为各自的脉冲导通时间ton占整个脉冲通断周期的百分比, 即γ=ton/T×100%=ton/(ton+toff)×100%。例如: ton=0.2ms,toff=0.8ms, 则占空比γ=0.2/( 0.2+0.8) ×100%=20%。
c、 正、 反向脉冲峰值电流的计算
单脉冲的峰值电流jp,平均电流jm和占空比γ三者之间存在如下关系: jp=jm÷γ。例如: 数字表上显示的平均电流jm为3A,占空比γ设置为10%, 则峰值电流jp=3÷10%=30A。
而双脉冲的正、 反向脉冲峰值电流jp除与各自的平均电流jm和占空比γ有关外, 还与各自的工作时间占整个正、 反向脉冲工作周期的百分比有关, 即与TF/(TF+TR)或TR/(TF+TR)有关。计算公式如下:
＋jp=+jm÷γ+÷TF/(TF+TR)
-jp=-jm÷γ_÷TR/(TF+TR)
式中: +jp、 -jp分别为正、 反向脉冲峰值电流
＋jm、 -jm分别为正、 反向脉冲平均电流
γ＋、 γ_分别为正、 反向脉冲占空比
TF、 TR分别为正、 反向脉冲工作时间
例如: γ＋=20%, γ_=10%, TF=100ms,TR=10ms,正、 反向脉冲数字表显示10和1(即+jm=10,-jm=1),则+jp和-jp计算方法如下:
＋jp=10÷20%÷100/(100+10)=55A
-jp=1÷10%÷10/(100+10)=110A
(7)、 正、 反向脉冲参数的选择( 因此项多为经验, 故仅供参考)
在应用双脉冲功能时, 正、 反向脉冲参数的合理选择至关重要, 因为它直接影响到镀层金属的结晶度、 沉积速度、 厚度分布、 杂质含量等。
a、 脉冲占空比的选择
关于正向脉冲, 在平均电流恒定的情况下, 一般随着占空比的减小, 沉积层晶粒尺寸变小, 杂质( 不含离子杂质) 含量降低, 但设备输出的最大平均电流减小, 设备利用率降低。例如: 峰值电流30A的脉冲电源, 使用20%占空比较使用30%占空比结晶细致, 但使用20%占空比最大平均电流约6A,而使用30%占空比最大平均电流为9A。
关于反向脉冲, 一般认为随着占空比的增加, 镀层厚度分布改进, 但沉积速度变慢。
综合比较占空比对电沉积的影响, 正、 反向脉冲占空比一般选择10-30%较为合适。关于脉冲频率, 应用中选择1000Hz左右的较多。
b、 脉冲工作时间的选择
选择正向脉冲工作时间TF应大于反向脉冲工作时间TR,一般选择TF是TR的5-10倍。TR时间长, 镀层厚度分布改进, 但沉积速度变慢。关于TF和TR交替工作的频率应用较多的为10Hz左右。
c、 平均电流和峰值电流的选择
电镀槽上阴极脉冲平均电流是正向、 反向两块数字表上显示出数字的代数和。
正向脉冲平均电流按工艺要求, 若工艺没有给出, 可选择与使用直流电源时电流相当或稍大。此时, 根据已设定的γ＋、 TF、 TR等参数计算出正向脉冲峰值电流(计算方法见”( 6) c”)。而反向脉冲的峰值电流一般选择大于或等于正向脉冲峰值电流, 根据此原则确定反向脉冲峰值电流数值, 然后与已设定的γ_、 TF、 TR共同计算出反向脉冲平均电流( 计算方法见”( 6) c”) 。可是, 当γ、 TF、 TR等参数重新设定或改变反向脉冲峰值电流时, 正向脉冲平均电流选择方法不变, 而反向脉冲平均电流须重新计算。
由于双脉冲参数较多, 计算较复杂, 因此提供一个较常使用的双脉冲电镀参数, 以求方便、 快捷地操作SMD电源设备:

导通时间( ms)
关断时间( ms)
工作时间( ms)
正向脉冲
0.2
0.8
100
反向脉冲
0.1
0.9
10
当使用表中参数时, 正向脉冲平均电流可选择与使用直流电源时电流相当或稍大, 反向脉冲平均电流可选择正向的1/10～1/20。

2、 直流与脉冲换向功能的使用
使用此功能, 设备连接与使用双脉冲功能时相同。然后, 将正向一组设置直流状态, 反向一组设置脉冲状态( 参见”1( 3) ”) , 即形成直流与脉冲换向, 其电流波形如下:

注意: 此时TF和TR同样不得设置零, 否则”操作故障”指示灯亮, 设备将不能正常运行。
3、 间断脉冲功能的使用
使用此功能, 设备连接与使用双脉冲功能时相同。然后, 将正向一组设置脉冲状态( 参见”1( 3) ”) , 反向一组电流调至零, 即形成间断脉冲, 其电流波形如下:

注意: 此时TF和TR同样不得设置零, 否则”操作故障”指示灯亮, 设备将不能正常运行。
4、 方波交流电功能的使用
使用此功能, 设备连接与使用双脉冲功能时相同。然后, 将正、 反向一组均设置为直流状态( 参见”1( 3) ”) , 则形成方波交流电。当TF=TR, 且两块数字表电流相同时, 为对称方波交流电; 当改变TF和TR任一值, 或改变数字表上任一值, 则为不对称方波交流电。其电流波形如下:

注意: 此时TF和TR同样不得设置零, 否则”操作故障”指示灯亮, 设备将不能正常运行。
另外, 从图中不难看出, 方波交流电实质上是一种毫秒级的直流周期换向。
5、 两组单脉冲或直流功能的使用
断开机箱背面左边一组红、 黑接线柱与右边一组黑、 红接线柱连线, 将TF和TR均设置零, 则设备成为两台独立的单脉冲电镀电源。两台单脉冲电源均为脉冲/直流两用, 当Ton、 Toff均设置一定数值时, 做脉冲用; 当Ton、 Toff均设置零时, 做直流用。单脉冲电流波形如下:

注意: 要恢复双脉冲功能的使用, 应先将TF和TR设置一定的数值, 再将机箱背面左面一组红、 黑接线柱与右边一组黑、 红接线柱相连。
6、 直流叠加脉冲功能的使用
将机箱背面左边一组红、 黑接线柱与右边一组红、 黑接线柱相连( 此时两台电源并联) , TF和TR均设置零, 正向一组设置直流状态, 反向一组保持脉冲状态( 参见”1( 3) ”) , 则形成直流叠加脉冲, 电流波形如下:

注意: 脉冲电流应不小于直流电流, 而且, 要恢复双脉冲功能的使用, 同样应先将TF和TR设置一定的数值, 再将机箱背面左面一组红、 黑接线柱与右边一组黑、 红接线柱相连。
六、 使用注意事项
1、 设备安装时应尽量与镀槽隔离, 防止腐蚀气体侵入。
2、 设备到镀槽阴、 阳极的引线要粗而短( 最好不超过2米) , 用多股铜线, 正、 负极相绞而用( 即拧成”麻花状”到镀槽边时分开) , 这样可减小脉冲波形失真度, 提高镀层质量。
3、 任何情况下( 即使直流) , 使用的平均电流均不得超过设备的最大输出平均电流。
4、 设备空载时不要调动电流调节旋钮, 保持它逆时针方向拧到底的位置。
5、 设备须由专人负责, 其它人严禁随便改动面板上各按钮开关。负责人应经常注意观察面板上各按钮开关是否被动过, 如有与使用说明书或工艺要求不符, 应及时改正。