[发明专利]一种脉冲电镀电源脉冲电流的校准装置及校准方法

说明书

本发明公开了一种脉冲电镀电源脉冲电流的校准装置及校准方法，它包括：分流器和波形记录仪，分流器的电压端S和Y分别连到波形记录仪的电压测量通道1即CH1输入端；分流器的电流端M和N分别连接到脉冲电镀电源的正极和电镀槽的阳极端；解决了现有技术对脉冲电镀电源脉冲电流校准存在的测量精度不高，不能满足校准要求等技术难题，而实现对脉冲电镀电源脉冲电流量的校准。

技术领域

本发明属于测量仪器校准技术，尤其涉及一种脉冲电镀电源脉冲电流的校准装置及校准方法。

背景技术

脉冲电镀电源主要由脉冲电流的产生及测量单元、脉冲电压的产生及测量单元、时间控制及测量单元等部分组成。

脉冲电镀装置由脉冲电镀电源、传输线、阳极、阴极、电镀液和电镀槽等部分组成，如图1所示。工作原理是：用被镀的零件作阴极，与电源的负极相连。电镀液为含有欲镀金属离子的溶液。阳极与电源的正极相连，若为可溶性阳极，则为欲镀金属制成；若为不可溶性阳极，则为白金，氧化铱等贵金属制成。阳极与阴极均浸入电镀液中，当在阴阳两极间施加一定电位时，从镀液内部扩散到阴极和镀液界面的金属阳离子Mn+从阴极上获得n个电子，还原成金属，沉积到金属的表面，形成镀层。而阳极界面上发生金属的溶解，释放n个电子生成金属阳离子Mn+溶入电镀液中。

脉冲电镀与直流电镀相比较主要有以下优点：对电镀液要求不高，可广泛采用无氰电镀，从而减少对环境的污染。镀层细致、光亮、孔隙率低、接触电阻小、硬度高、延展性和耐磨性好。大幅度提高了瞬间电流密度，提高了电沉积速度，一般可减少电镀时间30％～50％，因而提高了生产效率。在满足相同的镀层质量的前题下，可使镀层厚度减薄30％～50％，从而可节约金属材料10％～20％，这对金、银、镉、钴、钯、铑、镍等贵金属来说，具有重大的经济意义，因此脉冲电镀广泛应用于国民经济各领域。

脉冲电镀电源的负载是纯电阻时，输出理想的矩形脉冲电流波形，如图2所示。上升时间和下降时间与周期T相比很小忽略不计，此时周期平均电流I按下式计算：

式中：—周期平均电流，单位：A；I_p—峰值电流,单位：A；T_w—脉冲宽度,单位：s；T—脉冲周期，单位：s，而T_w/T称为占空比。因此，只要测出I_p、T_w和T，就能计算出周期平均电流

目前，各厂家生产的脉冲电镀电源产生的脉冲电流指的是平均电流，有2种形式：第一种指的是导通期间即abcd间的平均电流，如为矩形脉冲，abcd间的平均电流就是峰值电流I_p；第二种指的是周期T即abcde间的平均电流，如为矩形脉冲，按公式计算出周期平均电流。

由于传输线、阳极、阴极和电镀液并非纯电阻，有电感、电容或存在分布电感和电容，因此脉冲电流从脉冲电镀电源的正极经传输线、阳极、电镀液、阴极、传输线流回到脉冲电镀电源的负极时，会产生畸变，脉冲电流波形为如图3所示的阶跃脉冲。脉冲电流频率越高，传输线越长，畸变越严重，因而产生上升时间、下降时间和上冲。此时，脉冲电镀电源产生的脉冲电流指的是平均电流，有2种形式：第一种指的是导通期间即fghij间的平均电流；第二种指的是周期T即fghijk间的平均电流。由于脉冲电流波形发生畸变，公式不成立，因而不能用测出的I_p、T_w和T计算出周期平均电流

目前，典型的脉冲电镀电源的主要技术指标为：脉冲电流输出范围：0A～2kA，最大允许误差：±1.0％；脉冲电压输出范围：0V～300V，最大允许误差：±1.0％；脉冲频率范围：0Hz～5kHz。

根据量值传递要求，校准仪器的精度应比被校仪器精度高3倍以上，脉冲电镀电源产生的脉冲电流最大允许误差为±1.0％，则校准仪器的最大允许误差应优于±0.33％，才能满足要求。