電鍍硬金工藝憑借其出色的耐磨性、良好的導電性和抗腐蝕性,被廣泛應用于PCB的金手指、電子連接器等關鍵部位。這些部位在產品的使用過程中,往往會經受頻繁的插拔、摩擦等機械作用,因此對電鍍硬金層的耐磨性有著極高的要求。為了確保產品質量和可靠性,制定科學合理的電鍍硬金耐磨性測試標準顯得尤為重要。
鍍層厚度是影響耐磨性的基礎因素。一般而言,較厚的硬金鍍層能夠承受更多次數的摩擦,具備更好的耐磨性能。例如,在一些對耐磨性要求極高的航空航天電子設備中,電鍍硬金層的厚度通常會控制在較高水平。然而,鍍層厚度并非無限制增加,過厚的鍍層不僅會顯著提高生產成本,還可能導致鍍層與基體之間的結合力下降,出現起皮、剝落等問題。因此,需要在滿足耐磨性需求的前提下,合理控制鍍層厚度。
硬金鍍層的硬度主要取決于其合金成分和電鍍工藝參數。通過在純金中添加鈷、鎳等合金元素,可以形成硬度更高的合金鍍層。例如,含鈷的硬金鍍層硬度可達到150-200HV,相比純金鍍層的50-90HV,其耐磨性有顯著提升。此外,電鍍過程中的電流密度、鍍液溫度、pH值等參數,也會對鍍層的結晶結構和硬度產生影響。合適的工藝參數能夠使鍍層結晶細致、緊密,從而提高硬度和耐磨性。
基材表面的平整度、粗糙度以及清潔度等狀態,對電鍍硬金層的耐磨性有著重要影響。若基材表面存在明顯的劃痕、凹坑等缺陷,或者粗糙度較高,在電鍍時硬金鍍層難以均勻覆蓋,這些薄弱部位在摩擦過程中容易率先受損,導致鍍層整體耐磨性下降。同時,基材表面若殘留油污、雜質等,會影響鍍層與基材的結合力,進而降低鍍層的耐磨性能。所以,在電鍍前對基材進行嚴格的表面預處理,如打磨、拋光、清洗等,是保證鍍層質量和耐磨性的關鍵步驟。
實際使用環境中的諸多因素,如溫度、濕度、腐蝕性氣體、塵埃顆粒等,都會對電鍍硬金層的耐磨性產生影響。在高溫環境下,鍍層的硬度可能會降低,導致耐磨性下降;高濕度環境容易引發鍍層的腐蝕,削弱其耐磨性能;腐蝕性氣體,如二氧化硫、硫化氫等,會與硬金鍍層發生化學反應,破壞鍍層結構;塵埃顆粒在摩擦過程中可能充當磨粒,加劇鍍層的磨損。因此,在評估電鍍硬金耐磨性時,需要充分考慮產品實際使用環境的特點。
原理與設備:摩擦磨損測試是通過模擬實際使用中的摩擦工況,對電鍍硬金樣品進行磨損試驗。常用的設備有泰伯磨耗試驗機等。該設備通過在樣品表面施加一定壓力,并使磨輪以特定速度旋轉,與樣品表面產生摩擦,從而模擬實際的摩擦磨損過程。在試驗過程中,可以精確控制磨輪的材質、轉速、加載壓力以及摩擦時間等參數。
測試標準:在相關行業標準中,對摩擦磨損測試的具體參數和評價指標有明確規定。例如,某些標準要求使用特定型號的磨輪,加載一定的壓力(如1000g),以一定的轉速(如60r/min)對樣品進行摩擦試驗。評價指標通常包括規定摩擦次數后的磨損量或達到一定磨損程度時的摩擦次數。如在一些電子連接器的測試標準中,要求樣品在經過5000-10000次摩擦循環后,鍍層磨損量不得超過規定值,且不能出現露底現象。
原理與設備:插拔壽命測試主要針對電子連接器等產品,模擬其在實際使用中的插拔過程,檢測電鍍硬金層在反復插拔過程中的耐磨性能。測試設備通常能夠精確控制插拔的速度、力度、角度以及插拔次數等參數。例如,一些高精度的插拔壽命測試機可以將插拔速度控制在每秒1-5次,插拔力度誤差控制在極小范圍內。
測試標準:相關標準對插拔壽命測試的環境條件、試驗方法和合格判定準則有詳細規定。例如,MIL-STD-202標準對插拔壽命測試的環境溫度、濕度等條件作出了明確要求,通常要求在常溫常濕環境下進行測試。試驗方法方面,規定了每次插拔的行程、速度以及插拔角度等參數。合格判定準則一般根據產品的具體應用場景確定,如對于服務器等需要頻繁插拔的設備連接器,可能要求其在經過數萬次插拔后,接觸電阻變化仍在允許范圍內,且鍍層無明顯磨損、脫落現象;而對于消費電子產品的連接器,插拔次數要求可能相對較低,但也需滿足一定的可靠性要求。
原理與設備:劃痕測試是通過在電鍍硬金樣品表面施加逐漸增加的載荷,用金剛石劃針在樣品表面進行劃痕,觀察鍍層在不同載荷下的劃痕情況,以此評估鍍層的耐磨性和結合力。測試設備主要由加載系統、劃針裝置和觀察測量系統組成。加載系統能夠精確控制施加在劃針上的載荷,劃針裝置保證劃針以穩定的速度和角度在樣品表面劃過,觀察測量系統用于記錄劃痕的形貌、寬度、深度等信息。
測試標準:不同行業和應用領域對劃痕測試的標準有所差異。一般來說,標準中會規定劃針的材質、形狀和尺寸,如常用的金剛石劃針,其尖端半徑和角度有嚴格要求。加載方式通常采用連續加載或分級加載,記錄鍍層出現開裂、剝落等失效現象時的臨界載荷。例如,在一些航空航天用電子元器件的測試標準中,要求劃痕測試的臨界載荷達到一定數值以上,以確保鍍層在復雜應力環境下具有良好的耐磨和結合性能。
電鍍硬金耐磨性測試標準在電子制造行業中起著至關重要的作用。通過明確影響耐磨性的因素,采用科學合理的測試方法和標準,并準確評估測試結果,能夠有效保障電鍍硬金產品的質量和可靠性,推動電子設備向更高性能、更穩定運行的方向發展。
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