电流波形对系统的影响

电流波形可分为连续波形和不连续波形两大类。前者常见的有：平滑直流电、单相全波、三相半波、三相全波、六相半波和六相双反星形等；后者常见的有：单相半波、控制角不等于零的可控硅整流器的输出电流和脉冲电流等，如图2-6所示。

电流波形对镀层性能的影响早已被人们所了解。例如，在装饰性电镀铬中，电流脉动系数越小，则光亮电流密度范围越宽，镀层光亮度越好。所以采用平滑直流、三相全波、三相半波等电流最好，若采用单相全波，对新配制的镀液问题不大，但对老化后的镀液，即Cr³⁺浓度较高的镀液，高电流密度区光亮度降低，即光亮电流密度范围缩小。若采用脉动系数更大的单相半波，则得不到光亮镀层。与此相反，在焦磷酸盐电镀铜时，采用单相半波或单相全波时，却可以提高镀层的光亮度和允许电流密度的上限。

除常用的电流外，目前在电镀生产中已使用的电流还有：换向电流、脉冲电流、不对称交流和交直流叠加等，现分述如下：

（1）换向电流 所谓换向电流就是周期性地改变直流电的方向。电流为正向时，镀件作为阴极；电流为反向时，镀件作为阳极。正向时间t_k和反向时间t_a之和称为换向周期（t），即t=t_k+t_a。t_k/t_a的大小影响镀层质量，一般取7为好。生产实践证明，在氰化物电镀铜、黄铜和银中，采用周期换向电流，镀层质量较好；而且允许电流密度的上限较高，并可获得厚镀层。

周期换向电流的良好作用可以这样来解释：当镀件为阳极时，表面尖端及不良的镀层优先溶解，使镀层周期地被整平；当电流反向时，阴极、阳极的浓差极化都减小，提高了允许电流密度的上限。

不难理解，换向时电流效率比非换向电流时低。因为反向时，电流效率为负值，故总的电流效率降低。

图2-6 各种整流方式及其输出电压的波形

a）平滑直流脉动率ω=0 b）单相半波整流ω=121% c）单相全波整流ω=48% d）三相半波整流ω=18% e）三相全波整流ω=4.5% f）可控硅相控整流ω＞0 g）交直流叠加0＜ω＜∞

应该指出，换向电流不是在任何情况下都适用的。例如，在短时间内镀覆形状复杂的零件时，尤其是在酸性镀液中，镀件作为阳极时，深凹处的基体表面会溶解，镀液将受污染。有时，镀件作为阳极时，镀层会发生钝化，严重影响镀层的结合力。(www.xing528.com)

（2）脉冲电流 脉冲电镀早在1931年就已被开发，但直到20世纪70年代才得到广泛的应用。

脉冲电流通常由周期性的方波或正弦波脉冲组成。与直流电流相比，脉冲电流可以调整的参数比较多，如脉冲波形、脉冲幅值、通断比和脉冲频率等。通过这些参数的改变，再与适当的镀液配合，就能获得质量比较好的镀层。因为脉冲电流很大，增加了阴极的电化学极化，在断电时又降低了浓差极化，所以镀层结晶细致。

用脉冲电流进行电镀，可以提高镀层的致密性和耐磨性，降低镀层的孔隙率和电阻率。目前，脉冲电镀已广泛用于电镀金、电镀银等贵金属的电镀生产，在普通金属电镀中也有应用。

（3）交直流叠加 在电镀厚银及磁性合金（Co-Ni合金）时，采用叠加交流的直流电，能改善镀层外观和提高电流密度。根据叠加交流值的大小，交直流电流的波形有如下3种：

1）若叠加的交流值小于直流值，则为脉动直流。

2）若叠加的交流最大值等于直流值，则为间歇直流。

3）若叠加交流最大值大于直流值，则相当于不对称交流。

叠加交流时应注意降低电压，否则易发生危险。交流电的频率不能太高，否则物质的扩散与迁移不能与频率相适应，效果不明显。随着频率降低，效果逐步提高。交流电的频率应小于50Hz。