Η διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης σκληρού χρυσού χρησιμοποιείται ευρέως σε βασικά μέρη πλακών τυπωμένου κυκλώματος, όπως χρυσά δάχτυλα και ηλεκτρονικές υποδοχές λόγω της εξαιρετικής αντοχής στη φθορά, της καλής αγωγιμότητας και της αντοχής στη διάβρωση. Αυτά τα εξαρτήματα συχνά υπόκεινται σε συχνές μηχανικές επιδράσεις όπως εισαγωγή και εξαγωγή, τριβή κ.λπ. κατά τη χρήση του προϊόντος, επομένως υπάρχουν εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις για την αντοχή στη φθορά του επιμεταλλωμένου στρώματος σκληρού χρυσού. Προκειμένου να διασφαλιστεί η ποιότητα και η αξιοπιστία του προϊόντος, είναι ιδιαίτερα σημαντικό να αναπτυχθούν επιστημονικά και εύλογα πρότυπα δοκιμών για την αντοχή στη φθορά του ηλεκτρολυμένου σκληρού χρυσού.
1, Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την αντοχή στη φθορά του ηλεκτρολυμένου σκληρού χρυσού
(1) Πάχος επίστρωσης
Το πάχος της επίστρωσης είναι ο θεμελιώδης παράγοντας που επηρεάζει την αντοχή στη φθορά. Σε γενικές γραμμές, οι παχύτερες επικαλύψεις σκληρού χρυσού μπορούν να αντέξουν περισσότερη τριβή και να έχουν καλύτερη αντοχή στη φθορά. Για παράδειγμα, σε κάποιο ηλεκτρονικό εξοπλισμό αεροδιαστημικής που απαιτεί εξαιρετικά υψηλή αντοχή στη φθορά, το πάχος του επιμεταλλωμένου στρώματος σκληρού χρυσού συνήθως ελέγχεται σε σχετικά υψηλό επίπεδο. Ωστόσο, το πάχος της επίστρωσης δεν είναι απεριόριστο. Οι υπερβολικά παχιές επιστρώσεις όχι μόνο αυξάνουν σημαντικά το κόστος παραγωγής, αλλά μπορεί επίσης να οδηγήσουν σε μείωση της πρόσφυσης μεταξύ της επικάλυψης και του υποστρώματος, με αποτέλεσμα προβλήματα όπως ξεφλούδισμα και απολέπιση. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να ελέγχεται εύλογα το πάχος της επίστρωσης ενώ πληρούνται οι απαιτήσεις για αντοχή στη φθορά.
(2) Σκληρότητα επίστρωσης
Η σκληρότητα της επίστρωσης σκληρού χρυσού εξαρτάται κυρίως από τη σύνθεση του κράματος και τις παραμέτρους της διαδικασίας ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης. Με την προσθήκη στοιχείων κράματος όπως το κοβάλτιο και το νικέλιο σε καθαρό χρυσό, μπορεί να σχηματιστεί μια σκληρότερη επίστρωση κράματος. Για παράδειγμα, οι επικαλύψεις σκληρού χρυσού που περιέχουν κοβάλτιο μπορούν να επιτύχουν σκληρότητα 150-200 HV, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την αντοχή τους στη φθορά σε σύγκριση με επιστρώσεις καθαρού χρυσού με σκληρότητα 50-90 HV. Επιπλέον, παράμετροι όπως η πυκνότητα ρεύματος, η θερμοκρασία του διαλύματος επιμετάλλωσης και η τιμή του pH κατά τη διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης μπορούν επίσης να επηρεάσουν την κρυσταλλική δομή και τη σκληρότητα της επικάλυψης. Οι κατάλληλες παράμετροι διαδικασίας μπορούν να κάνουν την επίστρωση να κρυσταλλωθεί λεπτή και σφιχτά, βελτιώνοντας έτσι τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά.
(3) Επιφανειακή κατάσταση του υποστρώματος
Η επιπεδότητα, η τραχύτητα και η καθαρότητα της επιφάνειας του υποστρώματος έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην αντίσταση στη φθορά του επιμεταλλωμένου στρώματος σκληρού χρυσού. Εάν υπάρχουν εμφανείς γρατσουνιές, κοιλώματα και άλλα ελαττώματα στην επιφάνεια του υποστρώματος ή εάν η τραχύτητα είναι υψηλή, είναι δύσκολο για την επίστρωση σκληρού χρυσού να καλυφθεί ομοιόμορφα κατά την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση. Αυτές οι αδύναμες περιοχές είναι επιρρεπείς να καταστραφούν πρώτα κατά τη διάρκεια της τριβής, με αποτέλεσμα τη μείωση της συνολικής αντοχής στη φθορά της επίστρωσης. Εν τω μεταξύ, εάν υπάρχουν υπολειμματικά λεκέδες λαδιού, ακαθαρσίες κ.λπ. στην επιφάνεια του υποστρώματος, θα επηρεαστεί η πρόσφυση μεταξύ της επικάλυψης και του υποστρώματος, μειώνοντας έτσι την αντίσταση στη φθορά της επίστρωσης. Επομένως, η αυστηρή προεπεξεργασία της επιφάνειας του υποστρώματος πριν από την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, όπως λείανση, στίλβωση, καθαρισμός κ.λπ., αποτελεί βασικό βήμα για τη διασφάλιση της ποιότητας και της αντοχής στη φθορά της επίστρωσης.
(4) Περιβάλλον χρήσης
Πολλοί παράγοντες στα πραγματικά περιβάλλοντα χρήσης, όπως η θερμοκρασία, η υγρασία, τα διαβρωτικά αέρια, τα σωματίδια σκόνης κ.λπ., μπορούν να επηρεάσουν την αντοχή στη φθορά των επιμεταλλωμένων στρωμάτων σκληρού χρυσού. Σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας, η σκληρότητα της επίστρωσης μπορεί να μειωθεί, οδηγώντας σε μείωση της αντοχής στη φθορά. Τα περιβάλλοντα υψηλής υγρασίας μπορούν εύκολα να προκαλέσουν διάβρωση των επιστρώσεων, μειώνοντας την αντοχή τους στη φθορά. Διαβρωτικά αέρια όπως το διοξείδιο του θείου και το υδρόθειο μπορούν να αντιδράσουν χημικά με επιστρώσεις σκληρού χρυσού, καταστρέφοντας τη δομή της επικάλυψης. Τα σωματίδια σκόνης μπορεί να λειτουργήσουν ως λειαντικά κατά τη διάρκεια της τριβής, επιδεινώνοντας τη φθορά της επίστρωσης. Επομένως, κατά την αξιολόγηση της αντίστασης στη φθορά του ηλεκτρολυμένου σκληρού χρυσού, είναι απαραίτητο να λαμβάνονται πλήρως υπόψη τα χαρακτηριστικά του πραγματικού περιβάλλοντος χρήσης του προϊόντος.
2, Κοινές μέθοδοι και πρότυπα δοκιμής αντοχής στη φθορά
(1) Δοκιμή τριβής και φθοράς
Αρχή και Εξοπλισμός: Η δοκιμή τριβής και φθοράς είναι μια δοκιμή φθοράς που διεξάγεται σε δείγματα σκληρού χρυσού με ηλεκτρολυτική επίστρωση με προσομοίωση των συνθηκών τριβής στην πραγματική χρήση. Ο κοινός εξοπλισμός περιλαμβάνει τον ελεγκτή τριβής Taber. Αυτή η συσκευή προσομοιώνει την πραγματική διαδικασία τριβής και φθοράς εφαρμόζοντας μια συγκεκριμένη πίεση στην επιφάνεια του δείγματος και περιστρέφοντας τον τροχό λείανσης με συγκεκριμένη ταχύτητα για να δημιουργήσει τριβή με την επιφάνεια του δείγματος. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, το υλικό, η ταχύτητα, η πίεση φόρτωσης και ο χρόνος τριβής του τροχού λείανσης μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια.
Πρότυπα δοκιμών: Οι συγκεκριμένες παράμετροι και οι δείκτες αξιολόγησης για τις δοκιμές τριβής και φθοράς ορίζονται σαφώς στα σχετικά βιομηχανικά πρότυπα. Για παράδειγμα, ορισμένα πρότυπα απαιτούν τη χρήση συγκεκριμένων μοντέλων τροχών λείανσης, φορτωμένων με μια συγκεκριμένη πίεση (όπως 1000 g) και υποβάλλονται σε δοκιμές τριβής σε δείγματα με μια συγκεκριμένη ταχύτητα (όπως 60 r/min). Οι δείκτες αξιολόγησης περιλαμβάνουν συνήθως την ποσότητα φθοράς μετά από έναν καθορισμένο αριθμό κύκλων τριβής ή τον αριθμό των κύκλων τριβής όταν επιτυγχάνεται ένας ορισμένος βαθμός φθοράς. Σε ορισμένα πρότυπα δοκιμών για ηλεκτρονικές συνδέσεις, απαιτείται η φθορά της επικάλυψης στο δείγμα μετά από 5000-10000 κύκλους τριβής να μην υπερβαίνει την καθορισμένη τιμή και να μην υπάρχει φαινόμενο εκτεθειμένου υποστρώματος.
(2) Δοκιμή διάρκειας ζωής βύσματος και αποσύνδεσης
Αρχή και εξοπλισμός: Η δοκιμή βύσματος-στη διάρκεια ζωής στοχεύει κυρίως σε ηλεκτρονικές συνδέσεις και άλλα προϊόντα, προσομοίωση του βύσματός τους-σε διαδικασία πραγματικής χρήσης και δοκιμή της αντοχής στη φθορά του επιμεταλλωμένου στρώματος σκληρού χρυσού κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενων διεργασιών βύσματος-. Ο εξοπλισμός δοκιμών είναι συνήθως σε θέση να ελέγχει με ακρίβεια παραμέτρους όπως η ταχύτητα, η δύναμη, η γωνία και ο αριθμός των εισαγωγών και αφαιρέσεων. Για παράδειγμα, ορισμένες μηχανές δοκιμής ζωής υψηλής ακρίβειας -βύσματος και αποσύνδεσης μπορούν να ελέγξουν την ταχύτητα βουλώματος και αποσύνδεσης εντός 1-5 φορές ανά δευτερόλεπτο και το σφάλμα δύναμης βύσματος και αποσύνδεσης σε πολύ μικρό εύρος.
Πρότυπα δοκιμών: Τα σχετικά πρότυπα περιλαμβάνουν λεπτομερείς διατάξεις σχετικά με τις περιβαλλοντικές συνθήκες, τις μεθόδους δοκιμής και τα κριτήρια πιστοποίησης για δοκιμές βύσματος-. Για παράδειγμα, το πρότυπο MIL-STD-202 καθορίζει τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, την υγρασία και άλλες συνθήκες για τη δοκιμή διάρκειας ζωής του plug-in, που συνήθως απαιτούν τη διεξαγωγή δοκιμών σε κανονικό περιβάλλον θερμοκρασίας και υγρασίας. Όσον αφορά τις πειραματικές μεθόδους, καθορίζονται παράμετροι όπως η διαδρομή, η ταχύτητα και η γωνία εισαγωγής για κάθε εισαγωγή και εξαγωγή. Τα κριτήρια πιστοποίησης καθορίζονται γενικά με βάση τα συγκεκριμένα σενάρια εφαρμογής του προϊόντος. Για παράδειγμα, για συνδέσμους εξοπλισμού όπως διακομιστές που απαιτούν συχνή σύνδεση και αποσύνδεση, μπορεί να απαιτείται η αλλαγή αντίστασης επαφής να παραμένει εντός του επιτρεπόμενου εύρους μετά από δεκάδες χιλιάδες βύσματα και αποσυνδέσεις και η επίστρωση δεν έχει εμφανές φαινόμενο φθοράς ή ξεφλούδισμα. Για τους συνδέσμους ηλεκτρονικών προϊόντων ευρείας κατανάλωσης, ο απαιτούμενος αριθμός εισαγωγών και αφαιρέσεων μπορεί να είναι σχετικά χαμηλός, αλλά πρέπει επίσης να πληρούν ορισμένες απαιτήσεις αξιοπιστίας.
(3) Δοκιμή ξυσίματος
Αρχή και Εξοπλισμός: Η δοκιμή γρατσουνιάς διεξάγεται με την εφαρμογή σταδιακά αυξανόμενων φορτίων στην επιφάνεια των δειγμάτων επιμεταλλωμένου σκληρού χρυσού, χρησιμοποιώντας μια διαμαντένια βελόνα γρατσουνιάς για να χαράξει την επιφάνεια του δείγματος, παρατηρώντας την κατάσταση γρατσουνιάς της επίστρωσης υπό διαφορετικά φορτία και αξιολογώντας την αντοχή στη φθορά και την πρόσφυση της επίστρωσης. Ο εξοπλισμός δοκιμών αποτελείται κυρίως από ένα σύστημα φόρτωσης, μια συσκευή σήμανσης βελόνας και ένα σύστημα παρατήρησης και μέτρησης. Το σύστημα φόρτωσης μπορεί να ελέγξει με ακρίβεια το φορτίο που εφαρμόζεται στη βελόνα γρατσουνιάς και η συσκευή γρατσουνιάς διασφαλίζει ότι η βελόνα γρατσουνιάς περνά πάνω από την επιφάνεια του δείγματος με σταθερή ταχύτητα και γωνία. Το σύστημα παρατήρησης και μέτρησης χρησιμοποιείται για την καταγραφή της μορφολογίας, του πλάτους, του βάθους και άλλων πληροφοριών της γρατσουνιάς.
Πρότυπα δοκιμών: Τα πρότυπα για τις δοκιμές γρατσουνίσματος διαφέρουν μεταξύ διαφορετικών βιομηχανιών και τομέων εφαρμογής. Σε γενικές γραμμές, τα πρότυπα καθορίζουν το υλικό, το σχήμα και το μέγεθος της βελόνας σήμανσης, όπως η συνήθως χρησιμοποιούμενη βελόνα σήμανσης με διαμάντια, η οποία έχει αυστηρές απαιτήσεις για την ακτίνα και τη γωνία του άκρου της. Η μέθοδος φόρτωσης συνήθως υιοθετεί συνεχή φόρτωση ή βαθμονομημένη φόρτιση και καταγράφει το κρίσιμο φορτίο όταν η επίστρωση αντιμετωπίζει φαινόμενα αστοχίας όπως ρωγμές και ξεφλούδισμα. Για παράδειγμα, σε ορισμένα πρότυπα δοκιμών για ηλεκτρονικά εξαρτήματα αεροδιαστημικής, το κρίσιμο φορτίο για τη δοκιμή γρατσουνιών απαιτείται να είναι πάνω από μια ορισμένη τιμή για να διασφαλιστεί ότι η επίστρωση έχει καλή αντοχή στη φθορά και απόδοση συγκόλλησης σε πολύπλοκα περιβάλλοντα καταπόνησης.