ВЛИЯНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ОБРАТНОГО ТОКА ПРИ НАНЕСЕНИИ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Гальваническое покрытие - надежный, проверенный десятилетиями, метод нанесения металлов на поверхность деталей. Некоторые разновидности этого процесса лучше подходят для достижения определенных целей. Одним из них является метод нанесения с периодическим изменением направления тока. Он помогает решить некоторые проблемы стандартного нанесения гальванических покрытий постоянным током и обеспечивает лучший результат при одновременном снижении потребности в улучшающих электролит добавках.
Мы подробнее рассмотрим этот метод нанесения гальванических покрытий, и узнаем, чем он отличается от гальванических покрытий постоянным током и как его используют в разных отраслях промышленности.

ЧТО ТАКОЕ ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ОБРАТНЫЙ ТОК ПРИ НАНЕСЕНИИ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Реверсивный блок питания

Импульсные токи могут быть униполярными и иметь один и тот же знак, или они могут быть биполярными и представлять собой смесь анодных и катодных импульсов. Периодический импульсный обратный ток (PRC)- это биполярный импульсный ток. На короткие периоды ток преобразуется с поступательного катодного тока на анодный. Общее движение по-прежнему происходит в одном направлении для обеспечения чистой электрохимической активности, но эти кратковременные изменения в обратном направлении влияют на то, как металл осаждается на поверхности.
Периодический обратный ток может перераспределять осаждаемое покрытие и создавать более гладкую пленку. Во время анодного импульса PRC осажденная поверхность частично повторно растворяется, особенно в областях с более высокой плотностью тока. Это действие помогает бороться с более толстыми отложениями катодной фазы и выравнивать выступы, что может привести к более однородному покрытию в целом.
Подобно импульсным токам, периодический обратный ток также может предотвращать образование толстых диффузионных слоев, которые препятствовали бы потоку ионов. Во время отключения или обратного импульса этот слой разряжается более эффективно, позволяя ионам легко перемещаться. В то время как методы импульсного тока могут снизить потребность в добавках, PRC может снизить потребление до незначительных значений. Сокращение использования добавок может помочь сэкономить затраты и обеспечить экологические преимущества.
Оба этих механизма помогают улучшить физические свойства металла. Обратный ток преимущественно удаляет дендриты — древовидные кристаллические структуры - и может уменьшить эффекты поляризации, такие как примеси в результате адсорбции. Во всех случаях периодический обратный ток усиливает воздействие униполярных импульсных токов, обеспечивая более эффективный процесс с меньшими затратами ресурсов.
В то время как импульсный ток обеспечивает больше преимуществ, чем покрытие постоянным током, периодическое обратное покрытие обеспечивает больше преимуществ, чем покрытие импульсным током. В дополнение к времени включения и выключения и пиковой плотности тока на катоде, для обратного тока также требуется расчет пиковой плотности тока на аноде и длительности катодного импульса. Эти дополнительные параметры позволяют более точно контролировать ток и результирующие характеристики нанесенного металла.

ПОСТОЯННЫЙ ТОК и ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ОБРАТНЫЙ ТОК (PRC)

Постоянный ток и покрытие PRC проходят в разных контекстах, но PRC, как правило, ряд преимуществ.

Скорость
Нанесение покрытия постоянным током предполагает преимущественное нанесение на участки с высокой плотностью тока. Достижение минимальной толщины может занять больше времени и потребовать больше материала, что в целом снижает эффективность. PRC может избежать этого результата и снизить требования к последующей обработке.
Гибкость процесса
Сложная геометрия, подобная той, что используется в печатных платах, может привести к проблемам с производительностью из-за несоответствия методов нанесения покрытий постоянным током. С помощью PRC вы можете настроить дополнительные параметры для обеспечения оптимальной производительности и предотвращения чрезмерных отложений в некоторых областях, таких как внешние поверхности отверстий.
Трудоемкость и затратность
PRC снижает потребность в добавках для гальванического процесса и ограничивает связанные с ними затраты и требования к утилизации. Более быстрое нанесение покрытий также позволяет производителям сократить трудозатраты и время производства.
Текстура поверхности
В некоторых случаях обратные импульсы обеспечивают высокоориентированную текстуру. Например, зернистость меди становится более утонченной для повышения микротвердости. Такая текстура может способствовать повышению коррозионной стойкости.

КАК ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ОБРАТНЫЙ ТОК ВЛИЯЕТ НА ПРОЦЕСС НАНЕСЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Периодический обратный ток может влиять на многие этапы процесса нанесения гальванических покрытий, поэтому выбор этого метода требует тщательного рассмотрения и понимания влияния, которое он оказывает на гальваническое покрытие. Некоторые из воздействий импульсных обратных токов включают:

РАССЕИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
Рассеивающая способность относится к способности электролита наносить покрытие одинаковой толщины на деталь неправильной формы. Как правило, рассеивающую способность высокочастотного импульсного обратного нанесения покрытия трудно предсказать из-за переходных процессов. В таких ситуациях могут потребоваться добавки, повышающие поляризационную стойкость раствора.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ПОВЕРХНОСТИ
Области высокой плотности тока на поверхности изделия оказываю влияние на количество металла, необходимого для нанесения покрытия нужной толщины и затрудняют его равномерное распределение по поверхности изделия. Если распределение по поверхности неравномерное, увеличенная толщина в определенных областях может увеличить затраты и повлиять на производительность. Возьмем, к примеру, печатные платы. Толстое покрытие может снизить эффективность передачи высокочастотного сигнала. Улучшая распределение металла по поверхности, производители могут обеспечить более равномерное распределение покрытия по всей печатной плате.
Сравнивая униполярное импульсное нанесение и нанесение постоянным током при одинаковой средней плотности тока, можно сказать, что технология нанесения постоянным током, как правило, обеспечивает лучшую рассеивающую способность. Однако импульсное обратное нанесение может обеспечить гораздо лучшую рассеивающую способность, чем постоянный ток, даже при более высоких средних плотностях тока. Частота и добавки практически не влияют на мощность импульсного метода обратного нанесения покрытий, поэтому он может помочь добиться равномерного распределения даже для металлов и растворов, требующих особой конфигурации.
СКВОЗНЫЕ ОТВЕРСТИЯ И ГЛУХИЕ ПЕРЕХОДЫ
Одно из наиболее популярных применений импульсного обратного нанесения покрытий - печатные платы, в которых точное соотношение толщины отверстия к тощине поверхности обеспечивает надежную работу. Достижение минимальной заданной толщины сквозных отверстий обычно является последним конструктивным параметром, выполняемым при нанесении покрытий. Для миниатюрных печатных плат также требуются глухие переходы во внешних слоях с высокой плотностью межсоединений. Перемешивание является важнейшим компонентом нанесения покрытия на эти глухие переходы. Например, струйное нанесение может помочь эффективно заполнить переходные отверстия.
Оптимизированный процесс импульсного обратного тока может улучшить рассеивающую способность в сквозных отверстиях и поверх панелей с рисунком. Определенные добавки также могут помочь улучшить пластичность покрытия по сравнению с методами нанесения постоянным током и снизить его внутреннее напряжение, в первую очередь за счет регулирования плотности анодного тока.
В целом, метод обратного импульсного нанесения покрытий может помочь решить распространенные проблемы с нанесением покрытий, связанные с правильным распределением покрытия вдоль сквозных отверстий и глухих переходов.
ВЫБОР ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА
Исследователи протестировали импульсное нанесение на широкий спектр сплавов, чтобы найти идеальные параметры для нанесения гальванических покрытий. Как правило, при самостоятельном нанесении сплава более благородный металл покрывается до тех пор, пока его поверхностная концентрация не достигнет нуля. Затем менее благородный металл разряжается. Различные параметры могут влиять на то, достигнет ли концентрация благородного металла нуля на поверхности электрода, и в процессе нанесения покрытия необходимо учитывать это изменение потенциала.
Для образования сплава поверхностная концентрация благородного металла должна достигать нуля, но низкие пиковые токи и высокие концентрации реагирующего компонента в растворе могут увеличить время, необходимое для достижения благородным металлом нуля. Поддерживая высокие пиковые токи, мы можем избежать чрезмерной градуировки в составе металлов. Скорость метода обратного импульса также помогает достичь надлежащей концентрации и обеспечить нанесение второго металла и формирование сплава.

ТИПЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ОБРАТНОГО ТОКА

Нанесение покрытий с использованием периодического обратного тока можно применять для тех же деталей, для которых применимы и другие методы нанесения покрытия. Например, использовать нанесение покрытия с обратным током, можно для нанесения металла из электролита с низкой рассеивающей способностью. Улучшенная пропускная способность метода обратного тока может компенсировать эти недостатки. Благодаря большему количеству параметров для контроля, импульсное обратное нанесение покрытий имеет большую гибкость и возможности для деталей с уникальными характеристиками.
Печатные платы и микроэлектромеханические системы - это два других применения периодических обратных токов. Этот процесс позволяет эффективно и с минимальными затратами преодолевать сложные геометрические формы и высокие эксплуатационные требования.
Хотя этот метод широко распространен в печатных платах и полупроводниках для различных потребительских товаров, он также обеспечивает специфичность и производительность, необходимые для удовлетворения строгих или сложных требований к определенным деталям.
Другие отрасли промышленности, в которых вы найдете компоненты, изготовленные с применением импульсного обратного тока, включают:

Несмотря на специфичность и наличие множества различных факторов, метод нанесения покрытий с использованием периодического обратного тока, является мощным, имеющим большое будущее, средством гальванической обработки деталей.

Периодический обратный ток в гальванических процессах