Proces galwanizacji twardym złotem jest szeroko stosowany w kluczowych częściach płytek drukowanych, takich jak złote palce i złącza elektroniczne, ze względu na doskonałą odporność na zużycie, dobrą przewodność i odporność na korozję. Części te są często poddawane częstym wpływom mechanicznym, takim jak wkładanie i wyciąganie, tarcie itp. podczas użytkowania produktu, dlatego istnieją niezwykle wysokie wymagania dotyczące odporności na zużycie warstwy twardego złota galwanizowanego. Aby zapewnić jakość i niezawodność produktu, szczególnie ważne jest opracowanie naukowych i rozsądnych standardów testowania odporności na zużycie twardego złota galwanicznego.
1, Kluczowe czynniki wpływające na odporność na zużycie twardego złota galwanicznego
(1) Grubość powłoki
Grubość powłoki jest podstawowym czynnikiem wpływającym na odporność na zużycie. Ogólnie rzecz biorąc, grubsze powłoki z twardego złota mogą wytrzymać większe tarcie i mają lepszą odporność na zużycie. Na przykład w niektórych urządzeniach elektronicznych stosowanych w lotnictwie i kosmonautyce, które wymagają wyjątkowo dużej odporności na zużycie, grubość warstwy twardego złota galwanizowanego jest zwykle kontrolowana na stosunkowo wysokim poziomie. Jednakże grubość powłoki nie jest nieograniczona. Zbyt grube powłoki nie tylko znacznie zwiększają koszty produkcji, ale mogą również prowadzić do zmniejszenia przyczepności powłoki do podłoża, co skutkuje problemami takimi jak łuszczenie się i łuszczenie się. Dlatego konieczne jest rozsądne kontrolowanie grubości powłoki przy jednoczesnym spełnieniu wymagań dotyczących odporności na zużycie.
(2) Twardość powłoki
Twardość twardej powłoki złota zależy głównie od składu stopu i parametrów procesu galwanicznego. Dodając do czystego złota pierwiastki stopowe, takie jak kobalt i nikiel, można utworzyć twardszą powłokę stopową. Przykładowo powłoki z twardego złota zawierające kobalt mogą osiągnąć twardość 150-200HV, co znacznie poprawia ich odporność na zużycie w porównaniu do powłok z czystego złota o twardości 50-90HV. Ponadto parametry takie jak gęstość prądu, temperatura roztworu galwanicznego i wartość pH podczas procesu galwanizacji mogą również wpływać na strukturę krystaliczną i twardość powłoki. Odpowiednie parametry procesu mogą sprawić, że powłoka krystalizuje drobno i szczelnie, poprawiając tym samym twardość i odporność na zużycie.
(3) Stan powierzchni podłoża
Płaskość, chropowatość i czystość powierzchni podłoża mają istotny wpływ na odporność na zużycie warstwy twardego złota galwanizowanego. Jeżeli na powierzchni podłoża znajdują się widoczne rysy, wgłębienia i inne defekty lub jeśli chropowatość jest duża, trudno jest równomiernie pokryć twardą powłokę złota podczas galwanizacji. Te słabe obszary są podatne na uszkodzenie w pierwszej kolejności podczas tarcia, co powoduje zmniejszenie ogólnej odporności powłoki na zużycie. Tymczasem, jeśli na powierzchni podłoża pozostaną resztki plam olejowych, zanieczyszczeń itp., wpłynie to na przyczepność pomiędzy powłoką a podłożem, zmniejszając w ten sposób odporność powłoki na zużycie. Dlatego też dokładna obróbka wstępna powierzchni podłoża przed galwanizacją, taka jak szlifowanie, polerowanie, czyszczenie itp., jest kluczowym krokiem w celu zapewnienia jakości i odporności powłoki na zużycie.
(4) Środowisko użytkowania
Wiele czynników występujących w rzeczywistych warunkach użytkowania, takich jak temperatura, wilgotność, gazy korozyjne, cząstki kurzu itp., może wpływać na odporność na zużycie warstw twardego złota galwanicznego. W środowiskach o wysokiej temperaturze twardość powłoki może spaść, co prowadzi do zmniejszenia odporności na zużycie; Środowiska o wysokiej wilgotności mogą łatwo powodować korozję powłok, osłabiając ich odporność na zużycie; Gazy korozyjne, takie jak dwutlenek siarki i siarkowodór, mogą reagować chemicznie z twardymi powłokami ze złota, uszkadzając strukturę powłoki; Cząsteczki pyłu mogą podczas tarcia działać jak materiał ścierny, zwiększając zużycie powłoki. Dlatego też, oceniając odporność na zużycie twardego złota galwanicznego, konieczne jest pełne uwzględnienie charakterystyki rzeczywistego środowiska użytkowania produktu.
2, Powszechne metody i standardy badania odporności na zużycie
(1) Test tarcia i zużycia
Zasada i wyposażenie: Badanie tarcia i zużycia to badanie zużycia przeprowadzane na galwanizowanych próbkach twardego złota poprzez symulację warunków tarcia w rzeczywistym użyciu. Typowe wyposażenie obejmuje tester ścieralności Tabera. Urządzenie to symuluje rzeczywisty proces tarcia i zużycia, przykładając określony nacisk na powierzchnię próbki i obracając ściernicę z określoną prędkością, aby wytworzyć tarcie z powierzchnią próbki. Podczas eksperymentu można precyzyjnie kontrolować materiał, prędkość, ciśnienie obciążenia i czas tarcia ściernicy.
Standardy testowania: Konkretne parametry i wskaźniki oceny do badania tarcia i zużycia są jasno określone w odpowiednich normach branżowych. Na przykład niektóre normy wymagają stosowania określonych modeli ściernic, obciążanych określonym ciśnieniem (np. 1000 g) i poddawanych testom tarcia na próbkach przy określonej prędkości (np. 60 obr/min). Do wskaźników oceny zalicza się zazwyczaj wielkość zużycia po określonej liczbie cykli tarcia lub liczbę cykli tarcia po osiągnięciu określonego stopnia zużycia. Niektóre normy badawcze złączy elektronicznych wymagają, aby zużycie powłoki na próbce po 5000-10000 cyklach tarcia nie przekraczało określonej wartości oraz aby nie występowało zjawisko odsłonięcia podłoża.
(2) Test żywotności podłączania i odłączania
Zasada i wyposażenie: Test-życia wtyczki jest przeznaczony głównie dla złączy elektronicznych i innych produktów, symuluje proces ich podłączania-w rzeczywistym użyciu oraz testuje odporność na zużycie warstwy twardego złota galwanizowanego podczas powtarzających się-procesów podłączania. Sprzęt testujący jest zwykle w stanie precyzyjnie kontrolować parametry, takie jak prędkość, siła, kąt oraz liczba wkładań i wyjęć. Na przykład niektóre-precyzyjne maszyny do testowania żywotności podczas podłączania i odłączania mogą kontrolować prędkość podłączania i odłączania w zakresie 1–5 razy na sekundę, a błąd siły podłączania i odłączania w bardzo małym zakresie.
Normy testowania: odpowiednie normy zawierają szczegółowe postanowienia dotyczące warunków środowiskowych, metod testowania i kryteriów kwalifikacji do testowania-życia wtyczki. Na przykład norma MIL-STD-202 określa temperaturę otoczenia, wilgotność i inne warunki testowania żywotności wtyczki, co zazwyczaj wymaga przeprowadzenia testów w środowisku o normalnej temperaturze i wilgotności. Jeśli chodzi o metody eksperymentalne, określono parametry takie jak skok, prędkość i kąt włożenia dla każdego wprowadzenia i wyciągnięcia. Kryteria kwalifikacji są zazwyczaj ustalane na podstawie konkretnych scenariuszy zastosowań produktu. Na przykład w przypadku złączy sprzętu, takich jak serwery, które wymagają częstego podłączania i odłączania, może być wymagane, aby zmiana rezystancji styku pozostawała w dopuszczalnym zakresie po dziesiątkach tysięcy podłączania i odłączania, a powłoka nie wykazywała widocznego zjawiska zużycia lub łuszczenia; W przypadku złączy produktów elektroniki użytkowej wymagana liczba włożeń i wyjęć może być stosunkowo niewielka, ale muszą one również spełniać określone wymagania dotyczące niezawodności.
(3) Próba zarysowania
Zasada i wyposażenie: Badanie zarysowania przeprowadza się poprzez przykładanie stopniowo rosnących obciążeń na powierzchnię próbek galwanizowanych twardego złota, za pomocą diamentowej igły do zarysowania zarysowania powierzchni próbki, obserwację stanu zarysowania powłoki pod różnymi obciążeniami oraz ocenę odporności na zużycie i przyczepności powłoki. Sprzęt badawczy składa się głównie z układu załadowczego, urządzenia do znakowania igieł oraz systemu obserwacyjno-pomiarowego. System ładowania może dokładnie kontrolować obciążenie przykładane do igły zdrapującej, a urządzenie z igłą zdrapującą zapewnia, że igła zdrapująca przechodzi nad powierzchnią próbki ze stabilną prędkością i kątem. System obserwacji i pomiarów służy do rejestrowania morfologii, szerokości, głębokości i innych informacji o zadrapaniu.
Standardy testowania: Standardy testów zarysowania różnią się w zależności od branż i obszarów zastosowań. Ogólnie rzecz biorąc, normy określają materiał, kształt i rozmiar igły do znakowania, takiej jak powszechnie używana igła do znakowania diamentowego, która ma rygorystyczne wymagania dotyczące promienia i kąta końcówki. Metoda obciążania zwykle przyjmuje obciążenie ciągłe lub obciążenie stopniowane i rejestruje obciążenie krytyczne, gdy powłoka doświadcza zjawisk zniszczenia, takich jak pękanie i łuszczenie się. Na przykład w niektórych normach dotyczących testowania komponentów elektronicznych dla lotnictwa i kosmonautyki obciążenie krytyczne w przypadku testów zarysowania musi przekraczać pewną wartość, aby zapewnić dobrą odporność powłoki na zużycie i dobre właściwości wiązania w złożonych środowiskach naprężeniowych.