电镀知识及信赖性测试知识概述

1、电镀知识与电镀知识与信赖性测试知识概述信赖性测试知识概述主讲：主讲：Beer Beer 电镀知识电镀知识概述概述l塑料金属化是指在塑料基体的表面，采用特定的加工方法，获得一层金塑料金属化是指在塑料基体的表面，采用特定的加工方法，获得一层金属层，使之具有塑料和金属两者优点的独特性能的全过程。属层，使之具有塑料和金属两者优点的独特性能的全过程。l塑料金属化的方法很多，一般分为干法和湿法两类塑料金属化的方法很多，一般分为干法和湿法两类。塑料电镀工艺流程塑料电镀工艺流程 化学镀前表面处理化学镀前表面处理化学镀前表面处理化学镀前表面处理 指在塑料表面上，用一定的加工方法，指在塑料表面上，用一定的加工方法

2、，使之密布一层具有催化活性金属微粒并进使之密布一层具有催化活性金属微粒并进行化学镀的全过程。行化学镀的全过程。去应力去应力作用作用：防止塑料产生裂痕。：防止塑料产生裂痕。检视方法检视方法： ABSABS冰醋酸冰醋酸内浸内浸1 12 2分钟，如有发白之处（有轻微裂纹），或拉时分钟，如有发白之处（有轻微裂纹），或拉时塑料折断，便是应力存在的地方。塑料折断，便是应力存在的地方。 PCPC生产后让产品冷却二小时以上，然后加四氯化碳于怀疑有应力生产后让产品冷却二小时以上，然后加四氯化碳于怀疑有应力的位置，的位置，3 3分钟内如有裂纹便显示有高内应力。分钟内如有裂纹便显示有高内应力。应力消除方法应力消除方

3、法： ABSABS可于可于7070（65-7565-75）烘）烘2 24 4小时，或用小时，或用1 1：3 3丙酮水溶液室温丙酮水溶液室温下浸泡下浸泡20203030分钟。分钟。 PCPC可于可于8585（75-9575-95）烘至少）烘至少1 1小时。小时。注意注意：消除内应力应在抛光后进行，因为抛光会增加应力。：消除内应力应在抛光后进行，因为抛光会增加应力。NOKIAResidual Stress Test除油、除蜡除油、除蜡 作用：作用： 清除塑料表面的抛光油污、乳酸，脱膜机清除塑料表面的抛光油污、乳酸，脱膜机中的硅油，增加亲水性，保护粗化液。中的硅油，增加亲水性，保护粗化液。粗化粗化

4、粗化是塑料电镀最关键的工序之一，它对粗化是塑料电镀最关键的工序之一，它对镀层与塑料之间结合力的影响最为显著。镀层与塑料之间结合力的影响最为显著。目的目的： 一方面使塑料制件表面具有微观粗槽，从一方面使塑料制件表面具有微观粗槽，从而增大了镀层与塑料的接触面，以增加它和金而增大了镀层与塑料的接触面，以增加它和金属的粘接力；另一方面使塑料制件表面具有亲属的粘接力；另一方面使塑料制件表面具有亲水性，以便制件表面进行均匀吸附。水性，以便制件表面进行均匀吸附。化学粗化化学粗化l铬酸铬酸是强氧化剂，可将部分塑料的化学键拆散溶解，是强氧化剂，可将部分塑料的化学键拆散溶解，达到粗化目的。达到粗化目的。硫酸硫酸可

5、将塑料侵蚀甚至发生磺化。可将塑料侵蚀甚至发生磺化。l粗化后的工件应是无光亮，湿润（否则易露塑、结合粗化后的工件应是无光亮，湿润（否则易露塑、结合力不良），并无白色霜状。力不良），并无白色霜状。l不同形状及不同材质的工件，其粗不同形状及不同材质的工件，其粗化时间是不同的，且相差较大，某化时间是不同的，且相差较大，某些工件粗化时间可能要些工件粗化时间可能要20min20min或更长，或更长，工件才能粗化适度。工件才能粗化适度。l在塑胶表面蚀刻大约在塑胶表面蚀刻大约0.5um0.5um深的孔。深的孔。over-pickledunder-pickeldcorrectly pickled粗化效果图粗化效

6、果图中和（六价铬还原）中和（六价铬还原）作用作用: : 将残留化学粗化液将残留化学粗化液( (六价铬六价铬) )中和中和, ,以以减少带入其后处理溶液的机会。减少带入其后处理溶液的机会。预浸预浸作用作用: : 保护活化剂不被稀释或受污染保护活化剂不被稀释或受污染, ,使胶体使胶体钯活化液趋于稳定。钯活化液趋于稳定。钯活化钯活化 在塑胶表面产生有催化活性的贵金属薄层在塑胶表面产生有催化活性的贵金属薄层（PdPd、AgAg），作为化学镀时氧化还原反应的催），作为化学镀时氧化还原反应的催化中心。化中心。钯胶体示意结构钯胶体示意结构Cl-Cl-S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn

7、n2 2+ +S Sn n2 2+ +P Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dP Pd dS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nSnS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nS Sn nP Pd dS S

8、n n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +S Sn n2 2+ +C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C

9、 C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -C C l l- -胶体直径胶体直径 : :一般一般 2 10 nm 2 10 nm 最大最大 100 nm100 nm0.181 nm0.128 nm0.093 nmPdCl-Sn2+解胶（还原）解胶（还原） 在胶体钯活化后的工件，其表面吸附了一层在胶体钯活化后的工件，其表面吸附了一层胶体钯微粒为核心的胶团。解胶就是为了除去胶体钯微粒为核心的胶团。解胶就是为了除去表面的胶团，使钯暴露出来，起到催化作用。表面的胶团，使钯暴露出来，起到催化

10、作用。化学镀（镍化学镀（镍/ /铜）铜）l以贵金属为催化中心，在塑料表面形成了一层薄金属以贵金属为催化中心，在塑料表面形成了一层薄金属膜，膜的厚度一般为膜，膜的厚度一般为0.050.050.8um0.8um。l化学铜含有甲醛，环境污染性强，且稳定性差，容易化学铜含有甲醛，环境污染性强，且稳定性差，容易分解，生产不好控制，一般只用于特殊要求的工艺，分解，生产不好控制，一般只用于特殊要求的工艺，如无镍工艺，有导电性能要求的工艺。如无镍工艺，有导电性能要求的工艺。l化学镍溶液污染小，稳定性较好，易于控制，运用较化学镍溶液污染小，稳定性较好，易于控制，运用较广。广。化学镍化学镍/铜铜 0,5 m预镀铜

11、预镀铜/ /镍镍塑料金属化后的电镀塑料金属化后的电镀预镀工艺的选择预镀工艺的选择 因为金属化的镀层一般都较薄因为金属化的镀层一般都较薄, ,其导电能其导电能力不是很强力不是很强, ,选择工艺要点选择工艺要点: :上电要快上电要快, ,电流效电流效率要高率要高, ,镀液没有很强的浸蚀作用。镀液没有很强的浸蚀作用。选择性电镀选择性电镀 装饰性（铜装饰性（铜/ /镍镍/ /铬体系）铬体系）常规电镀示意图常规电镀示意图焦铜/瓦特镍 2 m 增厚化学镀金属层 光铜 光亮、整平；柔软，起到缓冲作用化学镍 0,5 m 塑料金属化总镍 三层镍：抗腐蚀；珍珠镍；满足外观需要 光铬 0.18 0.6 m 增强表层

12、硬度，提供抗腐蚀能力信赖性测试知识信赖性测试知识测试能力介绍测试能力介绍常规测试知识常规测试知识 微孔数测试微孔数测试l单位面积上微孔数含量在一定程度上反映了镀层单位面积上微孔数含量在一定程度上反映了镀层腐蚀测试时活性点的数量。腐蚀测试时活性点的数量。l检测方法检测方法 铜沉积法（ASTM B456 X4） 2. Fuhrmann测试法（铜沉积法的演变） 3. CASS后退铬法（ASTM B456 X5, TSH6504G-C2 ）1.1.铜沉积法铜沉积法l原理原理 铜只是沉积在不导电镍封边缘暴露出的镍层上，而非沉积于铬层，要适当调整电流控制，以避免活化了钝化之铬镀层。l操作步骤操作步骤槽的配

13、制槽的配制l硫酸铜：250g/Ll硫酸：26ml/Ll温度：25l阳极：磷铜注：槽液浓度没有严格标准； 阴阳极之间距离约8-11cm。2.Fuhrmann2.Fuhrmann测试测试电流设置电流设置l反向通电：1000mV，30Sl间歇：30Sl正向通电：400mV，30S3.CASS3.CASS后退铬法后退铬法测试方法测试方法 * * 将产品进行标准中规定时间的将产品进行标准中规定时间的CASSCASS测试；测试； * * 清洗；清洗； * * 退铬；退铬； * * 在在100X100X的镜头下观察并计算微孔数。的镜头下观察并计算微孔数。* * 活性点计算方法：活性点计算方法：点的平均直径不

14、超过点的平均直径不超过32um;32um;单个点的最大直径不超过单个点的最大直径不超过63.5um;63.5um;直径小于最大直径点直径的直径小于最大直径点直径的1/101/10的点不能计算在内。的点不能计算在内。厚度测试厚度测试 金相测试金相测试l原理原理 用金相测量镀层厚度是一种破坏性的测厚方法。用金相测量镀层厚度是一种破坏性的测厚方法。 这种方法是应用显微镜观察所制备的金相试样的横断面，这种方法是应用显微镜观察所制备的金相试样的横断面，以测量金属镀层的局部厚度与平均厚度。该方法精确度高，重以测量金属镀层的局部厚度与平均厚度。该方法精确度高，重现性好，适用于测量现性好，适用于测量2m2m以

15、上以上的各种金属镀层和化学保护层厚的各种金属镀层和化学保护层厚度。度。 厚度厚度大于大于8m8m时，可作为各种厚度法中的仲裁方法。时，可作为各种厚度法中的仲裁方法。操作步骤：操作步骤：样品剪切样品剪切镶埋镶埋磨制磨制浸蚀及抛光浸蚀及抛光测测 量量 （最好在被测镀层外加镀保护层）（尽可能延长冷凝时间） （经过一系列砂纸磨削）（选择合适的浸蚀剂和合适的浸蚀时间）厚度测试厚度测试 库仑测试库仑测试l原理原理 库仑法测厚又称电量法或阳极溶解法测厚。库仑法测厚又称电量法或阳极溶解法测厚。原理是基于法拉第定律：每原理是基于法拉第定律：每96500C96500C的电量通过电的电量通过电解槽时，就有一克当量的

16、金属从阳极上剥离下来。解槽时，就有一克当量的金属从阳极上剥离下来。 自动化库伦仪自动化库伦仪是通过检查基体暴是通过检查基体暴露时的电压变化来露时的电压变化来测出终点，它是用测出终点，它是用适当的阳极电解液适当的阳极电解液溶解精确限定面积溶解精确限定面积的覆镀层，以电解的覆镀层，以电解池电压的急剧变化池电压的急剧变化表明覆镀层实质上表明覆镀层实质上完全溶解，通过所完全溶解，通过所消耗的电量计算出消耗的电量计算出覆镀层的厚度。覆镀层的厚度。STEP Test STEP Test Fischer Fischer库仑测厚仪还有另外一个功能库仑测厚仪还有另外一个功能2002503003504004505

17、000510152025303540E mVThickness m封口镍封口镍光光 镍镍半光半光 镍镍人工加速腐蚀测试人工加速腐蚀测试 金属镀层的人工加速腐蚀试验，主要是为了快金属镀层的人工加速腐蚀试验，主要是为了快速鉴定金属镀层的质量，如微孔数、厚度是否达到速鉴定金属镀层的质量，如微孔数、厚度是否达到要求，镀层是否有缺陷，镀前预处理和镀后处理的要求，镀层是否有缺陷，镀前预处理和镀后处理的质量等；同时也用来比较不同镀层抗大气腐蚀的性质量等；同时也用来比较不同镀层抗大气腐蚀的性能（但不能反映大气条件下的使用寿命）。能（但不能反映大气条件下的使用寿命）。 影响腐蚀速度的因素：影响腐蚀速度的因素：l

18、温度温度l溶液成分溶液成分l溶液浓度溶液浓度lPHPH值值l金属状态（电位差、金属状态（电位差、厚度、比例、晶体结厚度、比例、晶体结构构）- - 人工加速腐蚀试验的种类很多，常用的有：人工加速腐蚀试验的种类很多，常用的有：中性盐雾试验中性盐雾试验（NSSNSS）、醋酸盐雾试验（、醋酸盐雾试验（ASSASS）、）、铜加速醋酸盐雾试验（铜加速醋酸盐雾试验（CASSCASS）、腐、腐蚀膏腐蚀试验（蚀膏腐蚀试验（COSRRCOSRR）、二氧化硫腐蚀试验等。）、二氧化硫腐蚀试验等。中性盐雾试验（中性盐雾试验（NSSNSS）l目前应用最广泛的一种人工加速腐蚀试验。目前应用最广泛的一种人工加速腐蚀试验。l一

19、般试验条件一般试验条件 盐水：盐水：cp-NaClcp-NaCl（50505 5）g/Lg/L PH PH值：值：6.5-7.26.5-7.2 试验温度试验温度：（：（35352 2） 降雾量：降雾量：1-2ml/h/80cm1-2ml/h/80cm2 2 相对湿度：相对湿度：95%95% 喷雾时间：根据不同标准而定喷雾时间：根据不同标准而定* *测试方法可参考测试方法可参考ASTM B117ASTM B117。醋酸盐雾试验（醋酸盐雾试验（ASSASS）l一般试验条件 盐水：cp-NaCl（505）g/L PH值：用冰醋酸调至3.1-3.3 试验温度：（352） 降雾量：1-2ml/h/80c

20、m2 相对湿度：95% 喷雾时间：根据不同标准而定 *测试方法可参考ASTM B117。铜加速醋酸盐雾试验（铜加速醋酸盐雾试验（CASSCASS） 铜盐加速醋酸盐雾试验是一种新发展起来的快速盐雾腐蚀试验。铜盐加速醋酸盐雾试验是一种新发展起来的快速盐雾腐蚀试验。它利用铜盐与镍镀层之间具有较大的电极电位差的特点，使镀层腐蚀它利用铜盐与镍镀层之间具有较大的电极电位差的特点，使镀层腐蚀加速。加速。l试验条件（参照试验条件（参照ASTM B368ASTM B368） 盐水：盐水：cp-NaClcp-NaCl（50505 5）g/Lg/L；cp-CuClcp-CuCl2 22H2H2 2O O 0.25g

21、/L0.25g/L PH PH值：值：用冰醋酸调至用冰醋酸调至3.1-3.33.1-3.3 试验温度试验温度：（49491 1） 降雾量：降雾量：1-2ml/h/80cm1-2ml/h/80cm2 2 喷雾时间：根据不同标准而定喷雾时间：根据不同标准而定*测试方法可参考 ASTM B368 或DIN EN ISO 9227-2007。 测试结果的评定视不同标准要求的不同而不同。测试结果的评定视不同标准要求的不同而不同。 铜盐加速醋酸盐雾试验与中性盐雾试验相比，铜盐加速醋酸盐雾试验与中性盐雾试验相比，由于试验温度从由于试验温度从3535提高到提高到5050。再加上铜盐对腐。再加上铜盐对腐蚀的加速

22、作用，使其腐蚀速度提高了蚀的加速作用，使其腐蚀速度提高了7-87-8倍，它比醋倍，它比醋酸盐雾试验也快酸盐雾试验也快2-32-3倍。因而用铜盐加速醋酸盐雾试倍。因而用铜盐加速醋酸盐雾试验对产品镀层考核抗盐雾腐蚀质量，可在较短的时验对产品镀层考核抗盐雾腐蚀质量，可在较短的时间里得到结果。间里得到结果。附：附：ASTM B368ASTM B368 和和 DIN EN ISO 9227-2007DIN EN ISO 9227-2007测试方法的差异测试方法的差异DIN EN ISO 9227 -2007ASTM B 368Volume test chamber400lNo limitationTem

23、perature test chamber50+/-2C49+/-1CTest solutionpH 3,0-3,1 (pH 3,1-3,3 in collectors)c= 50+/-5g/lpH 3,1-3,3c= 50+/-5g/lCuCl2.2H2O0,26+/-0,02 g/l0,25g/lDI Water20S/cm 25CAcc. To D1193 Type IVPressure nozzle0,07-0,17 MPa0,08-0,12 MPaAir temperature Dependent of pressure 61-69C60-65CCollected solution

24、1,0-2,0ml/h1,0-2,0ml/h续下表续下表DIN EN ISO 9227 -2007ASTM B 368Test duration24h22hChemical Cleaning / removing of corrosion productsISO 8407 50 Vol% HCl + 3,5 g/l Hexamethylene-tetramine, 10minWater rinsingEthanolDryingDiping in DI Water20Vol% HCl 2minRinse I DI WaterRinse II 38C flowing waterDrying 100

25、C 10minDetermination of mass+/- 1mgNot specifiedWeight loss limits55+/-15 g/m0,45-0,85 mg/cm续上表续上表腐蚀膏腐蚀试验（腐蚀膏腐蚀试验（COSRRCOSRR） 腐蚀膏腐蚀试验是将含有腐蚀性盐类的泥膏涂腐蚀膏腐蚀试验是将含有腐蚀性盐类的泥膏涂敷在试样上，待泥膏干燥后，将试样放在相对湿度敷在试样上，待泥膏干燥后，将试样放在相对湿度一定的潮湿箱中，按规定时间周期进行暴露，试验一定的潮湿箱中，按规定时间周期进行暴露，试验完毕后取出试样进行检查和评价。完毕后取出试样进行检查和评价。 * *测试方法可参考测试方法可

26、参考 ASTM B380ASTM B380和和DIN 50958DIN 50958（见下表）。（见下表）。DIN 50958ASTM B 380-97Corrodcote Slurry 1g FeCl36H20 0,2g Cu(NO3)2 3H2O 6g NH4Cl Dissolve in 50ml H2O Add 180g Kaolin and 250ml H2O and mix0,165g FeCl36H20 0,035g Cu(NO3)2 3H2O 1g NH4Cl Dissolve in 50ml H2O Stir 30g Kaolin and after 2 min mixClean

27、ingRemove all dirt with organic solventsRemove all dirt with organic solventsApplication Corrodcote SlurryWith a paint brushWith a paint brushDrying 1h room temperature1h room temperatureConditioning16h 100% rel. Humidity 40C+/-2C20h conditioning (1cycle) 80-90% humidity 38+/-2C no condensationClean

28、ing With water and a non abrasive towelWith water and a non abrasive towelConditioningHumidity cabinet 38C 100% - make corrosion visable 24hHumidity cabinet 38C 100% - make corrosion visable 24hVisual assessmentVisual assessment二氧化硫腐蚀测试二氧化硫腐蚀测试 金属的二氧化硫腐蚀是电化学腐蚀的一种特殊形式，是金属的二氧化硫腐蚀是电化学腐蚀的一种特殊形式，是镀件金属表面处

29、在薄层电介质液膜下的电化学腐蚀过程。镀件金属表面处在薄层电介质液膜下的电化学腐蚀过程。SOSO2 2溶解在镀层表面的凝结水中产生的氢离子，导致了样品表面酸溶解在镀层表面的凝结水中产生的氢离子，导致了样品表面酸性介质环境的产生，酸性介质与镀层金属结合在一起形成了一性介质环境的产生，酸性介质与镀层金属结合在一起形成了一个腐蚀电池，破坏金属镀层。个腐蚀电池，破坏金属镀层。 * *测试方法可参考测试方法可参考 DIN 50018DIN 50018。耐化学品接触腐蚀测试耐化学品接触腐蚀测试 前面提及的几种人工加速测试是在模仿大气条件下进行前面提及的几种人工加速测试是在模仿大气条件下进行的，另外还有一些试验是在模仿产品实际使用条件下进行的，另外还有一些试验是在模仿产品实际使用条件下进行的的与化学品直接接触的耐腐蚀测试。与化学品直接接触的耐腐蚀测试。l耐化妆品、洗涤剂耐化妆品、洗涤剂l耐有机溶剂（酒精）擦拭耐有机溶剂（酒精）擦拭l耐人工汗耐人工汗l耐酸性缓冲溶液耐酸性缓冲溶液l * *具体要求视客户而定。具