利用精密的自动控制电源， 大幅提升电镀质量
发布时间：2013-2-21 15:54
发布者：绝对好文
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目前， 我们在使用顶尖品牌的手机、平板电脑等电子产品时， 在赞叹其性能的同时，也会感慨其精美的外观工艺水平。 这些产品的外观制作极其精细，而且经久耐用。除了材质和模具的工艺水平外，这与电镀水平的迅速提高是密不可分的。 我们去年就做了一个项目，旨在帮助用户在建立自动化精密控制的电镀电源系统， 使他们的产品通过世界上最苛刻用户的验收。在这里和分享。 电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。 
电镀的过程基本如下： 1. 把镀上去的金属接在阳极 2. 要被电镀的物件接在阴极 3. 阴阳极与镀上去的金属的正离子组成的电解质溶液相连 4. 通以直流电的电源后，阳极的金属会氧化（失去电子），溶液中的正离子则在阴极还原（得到电子）成原子并积聚在阴极表层。 5. 电镀后被电镀物件的美观性和电流大小有关系，电流越小，被电镀的物件便会越美观；反之则会出现一些不平整的形状。 电镀工作条件是指电镀时的操作变化因素，包括：电流密度、温度、搅拌和电源的波形等。而电流控制是电镀是否精密的重要因数 电镀的是否美观或精密，与电镀的电流有直接关系。 1. 大电流下，电镀速度快，但效果会比较粗糙； 2. 小电流下，电镀速度慢，但效果会比较美观； 3. 为了达到美观和速度相结合，需要按照时间动态的电压或电流控制。将电镀过程分为两个阶段，第一阶段：电流或电压逐渐增加或减小；第二阶段：电流或电压保持。如下图： 
以往，很多从事电镀工作的工程师们由于没有接触过测试测量行业的高性能和编程电源，多少情况下采用的人工干预的手段，及在电镀过程中，有操作员蹲班值守，用一块秒表计时，按照时间手动调整电流。但这样做，成品出来的一致性非常差。当然其中有人的因素，但更重要的是，在电镀行业用的电源精度和分辨率都不太理想，可控性差，导致产品无法满足高端用户的需求。 在我们的这个项目中，着重要为一些要求极高的用户解决电镀过程中的电源精密自动控制问题。 我们利用测试行业中使用的LXI标准系统电源重新构建了自动化的电源控制系统，用于电镀过程中电流的自动和精密控制，或得了空前的成功。估计现在你手里的那个最常用的电子产品，就可能出自这条电镀线。 因此在这里，我们希望和更多从事这方面工作的工程师分享这个经验， 让我们将来手中的电子产品更加美观。 什么是LXI标准的可编程系统电源？ LXI 标准的可编程电源是测试用的高稳定性、高可靠性、 高功率密度和小体积的可编程电源。 它具有高于0.1%的控制精度， 速度快，而且体积小。内置有电压和电流测量系统，能高精度测量输出的电流， 并对其进行自动控制。远端的感应能力能从负载端获得输入电压值，从而补偿传输线缆上的损耗。它利用LAN接口与计算机连接，可利用VB， C++ 等编程环境进行编程控制，而且可以构成网络。 在这个案例中，我们为用户配备的是20多台N8700系列的5KW的电源， 用于十多个电镀槽同时工作。 安捷伦N5700和N8700系列直流电源， 属于从750W-5000W的大功率输出可LXI标准可编程电源，只有1-2U的高度，输出的效率可高达89%。 而设置及测量精度， 电压精度可达0.05%, 电流精度可达0.1%；这个系列一共有45个型号，因此，我们非常容易地给用户选到了合适的型号。 
电镀自动控制软件，实现自动精密电镀 刚才提到过，我们曾经见到有些用户，为了动态实现电镀过程的电压或电流控制，使用手动电源，让操作员工按照一定的时间规律定期手动调节。每个员工只能操作1个或者几个电镀槽，效率非常低、而且员工非常的幸苦，还无法保持每次电镀的一致性！ 使用安捷伦系统就绪电源，配合 自动控制软件后，每个员工可以轻松操作多个电镀槽，并能够保证非常好的电镀重复性能。 以下是关于该软件的介绍及安装使用： 软件安装及硬件连接 - N8700支持GPIB，LAN，USB多种控制接口，在这里我们使用LAN， 用计算机同时控制十多台电源。在用网线和16端口的网络服务器连接后，在电脑中安装安捷伦连接I/O库，就可时间仪器和计算机之间的连接，之后就可以对仪器编程控制了。 
仪器的控制软件 为了方便用户的使用，我们为用户开发了一个非常简单的控制界面，就可进行自动的控制。这个用户界面如下： 
设置调整控制参数后（参数详细描述见下文）， 点击“连接状态查询”，如果成功会显示连接设备的信息。 随后，点击“开始”进行自动控制过程。 软件参数描述 
控制模式：电压Voltage或电流Current，及控制过程中是电压随时间变化，还是电流随时间变化。如设定电压随时间变化。 
Start Value初始值：电压或电流变化的初小值， 如0V； Stop Value终止值：电压或电流变化的最大值， 如10V； Const Value固定值： 电压或电流一直保持不变的参数值，如电压模式时，就是指电流的Limit值。 Change Time变化时间：从初始值变化到终止值设定的变化时间，如30分钟； Step 1变化调节个数：从初始值变化到终止值设定的变化个数，如10表示从0V到10V变化有10个台阶，每个台阶增加1V((10V -0V)/10)，持续3分钟（30分钟/10）。 Keeping Time持续时间：在终止值电压或电流设定值保持的时间，如45分钟。 Step 2变化调节个数：保持终止值电压，电流测量个数，如45。 即每1分钟（45分钟/45）测量一次电压和电流。 注意：变化时间/Step 1及持续时间/Step2均需要大于0.3秒； 测试完成后，会自动生成测试报告，包括设置电压/电流，测试电压及电流。 注: 正常退出情况下，会自动将设置参数保持到配置Systemconfig.cfg文件. 登陆优酷视频，收看N8700 可编程系统电源的视频 http://v.youku.com/v_show/id_XMzYxMjMzNzIw.html?f=17996506 查询更多N8700详细资料，可以访问：www.agilent.com.cn/find/n8700 |
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