電鍍層物理性能測試.ppt

1、電鍍層物理性能 測量簡介,電鍍層厚度 鍍層成份 鍍層結(jié)合力 鍍層硬度 鍍層鎳封顆粒數(shù)及應(yīng)力 鍍層延展性,測量電鍍層厚度意義,電鍍層厚度是衡量鍍層質(zhì)量的重要指標(biāo)。 很大程度影響著產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。 是鍍層物理性能測試中的一個重要項(xiàng)目。,檢測方法分類,破壞性檢測 點(diǎn)滴法、液流法、溶解法、電量法（庫侖法）和金相法 非破壞性檢測 磁性法、渦流法、X射線法,鍍層厚度和電位差同時測定 （庫侖儀）,原理 庫侖法又稱電量法. 在被測鍍層表面的已知面積上,以恒定電流密度在相應(yīng)試液中鍍件作為陽極來溶解鍍層.當(dāng)鍍層金屬溶解完畢,裸露出基體或中間鍍層時,電解池電壓發(fā)生突變,以此作為測量終點(diǎn).根據(jù)庫侖定律,以溶解

2、鍍層金屬消耗的電量、溶解鍍層面積、鍍層金屬的電化當(dāng)量、密度以及陽極溶解的電流效率計(jì)算鍍層的局部厚度。 應(yīng)用 1、測定各種金屬鍍層的厚度。 2、測定多層金屬鎳之間的電位差。 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：ASTM B504，ISO2177，ASTM B764,測 試 槽 cell,去膜電解液,電解槽,測試槽,銀/氯化銀參比電極,攪拌,墊圈,試樣,四層鎳電位差及厚度圖示,多 層 鎳 電 鍍,雙層鎳:半光亮鎳、光亮鎳 三層鎳:半光亮鎳、高硫鎳、光亮鎳 半光亮鎳、光亮鎳、鎳封 四層鎳: 半光亮鎳、高硫鎳、光亮鎳、鎳封,電 位 差,鎳層含硫量愈高, 電位愈負(fù), 愈容易被腐蝕。 鎳層含硫量愈低, 電位愈正, 愈難被腐蝕。,金

3、相法(cross-section),原理 利用光學(xué)原理，對物體進(jìn)行 放大，可以觀察到物體表面 或斷面的金相顯微結(jié)構(gòu)。 應(yīng)用 通過對電鍍用的底材、電鍍層的橫截面和表面的結(jié)構(gòu)放大觀察，可分析電鍍品的品質(zhì)和找出缺陷（如氣孔、裂紋、夾雜物、剝皮等）產(chǎn)生的原因及測量鍍層厚度。 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：ASTM B487，ISO1463，GB/T6462,切片測量厚度條件,鍍層厚度應(yīng)大于.8um 無需知基材及鍍層合金的比例 一般可自主表面上之一處或幾處切取試樣除另有規(guī)定外，應(yīng)在鍍層有代表性厚度和易出現(xiàn)疵病之處切割 由于能直接觀察判斷測試結(jié)果，所以通常作為鍍層和化學(xué)保護(hù)層測厚方法的仲裁方法,操作過程,How to mak

4、e a better cross-section? 怎樣做一個更好的切片,You can do it better, if you think it is an art. 當(dāng)它是藝術(shù)品去做,鋁輪轂典型鍍層結(jié)構(gòu),鋁合金氧化膜厚度,塑料工件的漆膜厚度,ABS基材工件產(chǎn)生麻點(diǎn),ABS基材工件產(chǎn)生裂紋,ABS基材工件表面腐蝕點(diǎn),鋁輪轂工件CASS后表面起泡,鋅合金工件產(chǎn)生針孔,X-ray 測厚,什么是X射線?,Primary X-Ray,Fluorescent X-Ray,X射線的產(chǎn)生,X-ray測厚原理及其應(yīng)用,原理 X射線射到電鍍層表面， 產(chǎn)生X射線熒光，根據(jù) 熒光譜線出現(xiàn)能量位置 及其強(qiáng)度可以得

5、到鍍層 組成及厚度的信息。 應(yīng)用 用于各種金屬鍍層厚度 的測量和成份的分析。 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：ASTM B568， ISO3497，GB/T16921,牛津制造：微焦X射線管,牛津微焦X射線管在更小的束斑下 激發(fā)更高的熒光X射線強(qiáng)度 高計(jì)數(shù)率，改善分析精度 到達(dá)更小的激發(fā)X射線束斑,控制激發(fā)束斑：多準(zhǔn)直器程控交換,對不同形狀、尺寸的樣品，獲取最高的熒光X射線強(qiáng)度。 多種規(guī)格圓形、矩形準(zhǔn)直器可供選擇。 最多可安裝6種準(zhǔn)直器,應(yīng)用領(lǐng)域,PCB（電子線路板） 表面處理-Cu上沉鎳金及Cu上沉錫等。 GMF（普通五金電鍍） 不同基材上電鍍的各金屬鍍層。 注：不包括清漆、涂層等非金屬膜層。,測量厚度范圍,一般

6、電鍍件最多可測三層 三層總厚度不要超過30um 對于薄鍍件也可測四層，但精度會達(dá)不到要求，準(zhǔn)確度也不高，測量意義不大。,Range,膜厚度測定范圍(單層),I,VIIIb,IIIb,II,IVb,Vb,VIb,VIIb,Ib,IIb,III,IV,V,VI,VII,VIII,1H,2He,3Li,4Be,5B,6C,7N,8O,9F,10Ne,11Na,12Mg,13Al,14Si,15P,16S,17Cl,18Ar,19K,20Ca,21Sc,22Ti,23V,24Cr,25Mn,26Fe,27Co,28Ni,29Cu,30Zn,31Ga,32Ge,33As,34Se,35Br,36Kr,3

7、7Rb,38Sr,39Y,40Zr,41Nb,42Mo,43Tc,44Ru,45Rh,46Pd,47Ag,48Cd,49In,50Sn,51Sb,52Te,53I,54Xe,55Cs,56Ba,57La,72Hf,73Ta,74W,87Fr,88Ra,89Ac,104Rf,Lanthanides,Actinides,58Ce,90Th,75Re,76Os,77Ir,78Pt,79Au,80Hg,81Tl,82Pb,83Bi,84Po,85At,86Rn,59Pr,60Nd,61Pm,62Sm,63Eu,64Gd,65Tb,66Dy,67Ho,68Er,69Tm,70Yb,71Lu,91Pa,9

8、2U,93Np,94Pu,95Am,96Cm,97Bk,98Cf,99Es,100Fr,101Md,102Nc,103Lw,Nonmetals非金屬,Semimetals半金屬,Metals for Plating電鍍金屬,Metals金屬,105Db,106Sg,107Bh,108Hs,對樣品要求,說明電鍍層金屬順序（包括基材是何金屬或非金屬） 測試點(diǎn)位置 對于合金鍍層說明各成份比例 如：仿金中Cu.Zn比例 黑鎳中Ni.Zn比例 槍色中Ni.Sn比例等。,磁性法及渦流法測厚,磁性法: 利用磁通量隨涂膜的非磁性層在磁體和底材之間厚度的變化而變化的原理來測定磁性金屬（鐵基）底材上的涂膜厚度 渦

9、流法: 利用感應(yīng)渦流的大小隨儀器探頭線圈與基礎(chǔ)金屬間涂膜厚度的大小變化 而變化的原理來測定非磁性金屬（非鐵基）底材上的膜厚 無損、方便、快捷,電鍍層厚度 鍍層成份 鍍層結(jié)合力 鍍層硬度 鍍層鎳封顆粒數(shù)及應(yīng)力 鍍層延展性,電鍍層成份測定 （掃描電鏡-能譜系統(tǒng)）,原理 通過接收與處理由高能電子束作用于試樣所激發(fā)出的二次電子、背散射電子、特征X-射線等信號，分別可以獲得材料的形貌、結(jié)構(gòu)、成分及含量等信息,掃描電鏡-能譜系統(tǒng),應(yīng)用 用于材料表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)的觀察和化學(xué)成份的分析,鎳腐蝕,銅晶結(jié)構(gòu),掃描電子顯微鏡(SEM)的成像方式,掃描電子顯微鏡有多種成像方法最常用的有: 二次電子成像（Second

10、ary electron imaging, SE) 背散射電子成像（ Back-scattering electron imaging, BSE) 電流成像,二次電子成像（SE）,高能入射電子束轟擊樣品時，入射的電子束會把樣品中的電子“轟”出來，產(chǎn)生大量的“二次電子”?！岸坞娮印背上?就是收集這些“二次電子”而成的圖像。由于能被收集的二次電子與表面的形貎強(qiáng)烈有關(guān)，因此，二次電子成像只反應(yīng)表面的形貎。,背散射電子成像（BSE）,入射電子束中有一部分會被“彈性”反射回來。只收集這部分被“彈性”反射回來的電子成像（檢測器與SE檢測器不一樣)，叫做BSE像，與SE像不一樣，BSE像與形貎關(guān)系較小，但

11、與樣品的原子質(zhì)量有關(guān)。電子與越重的元素碰撞，反射回來的電子也越多。反之，反射回來的電子就越少。因此， BSE圖像可以用來做“元素成像”。,金/化學(xué)鎳層, 金 層脫落后, 露出鎳層, 顯黑色, 因鎳比金輕,錫鉛合金的BSE像, 白色為鉛, 因鉛重過錫,電子能譜（EDX）,EDX是利用檢測被測物質(zhì)（元素）特征 X 射線，來對微區(qū)進(jìn)行元素的鑒定（定性分析）或定量分析。 特征 X 射線是每種元素所固有的一套譜線，就象每個人的“指紋”和DNA一樣，利用些“指紋”就可以確定對應(yīng)的元素的存在與否。,20KeV的高能電子能夠?qū)悠分性拥膬?nèi)層電子轟擊出來, 稱之為電離, 當(dāng)內(nèi)層有空位時, 原子的外層電子會填充

12、內(nèi)層空位, 同時放出(發(fā)射)同等能量的特征X(射線)光子(E=hn). 每一種元素有一組特征X射線, 其X光子的能量是一定的和固有的, EDX就是利用半導(dǎo)體探測器, 將被測元素特征X光子的能量和數(shù)量(產(chǎn)額)準(zhǔn)確地測量出來. 來對微區(qū)進(jìn)行元素的鑒定(通過比較X射線的能量)或定性分析, 也可以通過測量某一元素的某一X射線的產(chǎn)額, 與已知含量的樣品(標(biāo)樣)進(jìn)行比較, 進(jìn)行定量分析. 因?yàn)樘卣鱔光子的數(shù)量(產(chǎn)額)與該元素的含量成正比.,電鍍層厚度 鍍層成份 鍍層結(jié)合力 鍍層硬度 鍍層鎳封顆粒數(shù)及應(yīng)力 鍍層延展性,鍍層結(jié)合力試驗(yàn),定義： 鍍層結(jié)合力是指鍍層與基體金屬（或中間鍍層） 的結(jié)合強(qiáng)度，即單位表面

13、積的鍍層從基體金屬 （或中間鍍層）上剝離所需要的力 原因： 鍍層結(jié)合力不好，多數(shù)原因是鍍前處理不良所致 此外，鍍液成分和工藝規(guī)范不當(dāng)或基體金屬與 鍍層金屬的熱膨脹系數(shù)懸殊，均對鍍層結(jié)合力有明顯影響,檢測方法 評定鍍層與基體金屬結(jié)合力的方法很多大多數(shù)為定性方法： 彎曲試驗(yàn) 銼刀試驗(yàn) 劃痕試驗(yàn) 熱震試驗(yàn) 反向鋸刀試驗(yàn),試驗(yàn)方法,彎曲試驗(yàn) 在外力作用下使試樣彎曲或拐折，由于鍍層與基體金屬（或中間鍍層）受力程度不同，兩者間產(chǎn)生分力，當(dāng)該分力大于其結(jié)合強(qiáng)度時，鍍層即從基體（或中間鍍層）上剝離。任何剝離、碎裂、片狀剝落的跡象均認(rèn)為是結(jié)合力不好。 銼刀試驗(yàn) 將鍍件夾在臺鉗上，用一種粗齒扁銼銼其鋸斷面，銼動的

14、方向是從基體金屬向鍍層，銼刀與鍍層表面大約成度，結(jié)合力好的鍍層，試驗(yàn)中不應(yīng)出現(xiàn)剝離。,劃痕試驗(yàn) 用一刃口磨成度銳角的硬質(zhì)劃刀，劃兩條相距為mm的平行線。劃線時，應(yīng)施以足夠的壓力，使劃刀一次就能劃破鍍層達(dá)到基體金屬。如果兩條劃線之間的鍍層有任何部分脫離基體金屬，則認(rèn)為結(jié)合力不好。 本試驗(yàn)的另一方法是：劃邊長為mm的正方形格子，觀察格子內(nèi)的鍍層是否從基體上剝落。 熱震試驗(yàn) 將受檢試樣在一定溫度下進(jìn)行加熱，然后驟然冷卻，便可以測定許多鍍層的結(jié)合力，這是基于鍍層金屬與基體金屬（或中間鍍層）的熱膨脹系數(shù)不同而發(fā)生變形差異。檢查鍍層是否起泡或脫落。,反向鋸刀試驗(yàn) 擺放樣本作測試，鋸齒由基體面向鍍層。 作3

15、或4次切割，相互之測試距離約34毫米，觀察底材與鍍層或鍍層與鍍層之間有沒有結(jié)合力不良。任何結(jié)合力不良都被認(rèn)為不通過此次測試,電鍍層厚度 鍍層成份 鍍層結(jié)合力 鍍層硬度 鍍層鎳封顆粒數(shù)及應(yīng)力 鍍層延展性,硬度測試,顯微維氏硬度（HV）,壓頭：正四菱錐金剛石壓頭,測量過程,顯微維氏硬度,顯微維氏：HV0.01,0.015,0.02,0.025,0.05,0.1,0.2,0.3,0.5,1,金屬鍍層硬度大小,鉻鉑銠鎳鈀鈷鐵銅銀鋅 鎘錫鉛 鍍層厚度條件：1.至少15um 2.試樣厚度至少為壓痕直徑的 1.4倍,金屬鍍層硬度比較,2000,4000,6000,8000,10000,Pb,Sn,Zn,Ag

16、,Cu,Fe,Ni,Cr,Hardness HV kp/mm,Elektrolytically Deposited,Metallurgically Manufactured,電鍍層厚度 鍍層成份 鍍層結(jié)合力 鍍層硬度 鍍層鎳封顆粒數(shù)及應(yīng)力 鍍層延展性,鎳封的作用,光亮鎳鍍液中加入不導(dǎo)電的微粒, 在光亮鎳鍍層上鍍上該層具均勻分布微粒的薄鎳鍍層, 再鍍上鉻, 形成微孔鉻, 當(dāng)工件受腐蝕時, 由于微孔的作用, 使腐蝕分散而向橫向發(fā)展。,Pore Counts 鎳封顆粒數(shù),內(nèi)應(yīng)力（Inner Tension）的影響,鍍層應(yīng)力較高時，會導(dǎo)致細(xì)薄柔軟的被鍍制件(或電鑄件本身)變形；而對粗厚不易變形的制件，則會造成鍍層裂紋、起泡、剝落等現(xiàn)象。當(dāng)外力作用時，鍍層的應(yīng)力還會降低制件的抗疲勞強(qiáng)度和加速應(yīng)力腐蝕斷裂，這些都直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。,內(nèi)應(yīng)力的分類,宏觀內(nèi)應(yīng)力 微觀內(nèi)應(yīng)力 前者是指作用于鍍層宏觀面積上的內(nèi)應(yīng)力，后者是指作用于晶粒或更小范圍的內(nèi)應(yīng)力。宏觀內(nèi)應(yīng)力通常是用基體金屬的變形量來測定，而微觀內(nèi)應(yīng)力只能用X射線衍射儀或電子衍射儀測量，在此只能介紹前者。宏觀內(nèi)應(yīng)力的測定方法較多，有剛性平帶法、應(yīng)力儀法、幻燈投影法和螺旋伸縮法等。而早期應(yīng)用較多的是幻燈投影法，現(xiàn)在卻普遍采用螺旋伸縮法了。這種方法操作簡便，測量迅速，精確度較高。,螺旋伸