《镀层腐蚀与防护》PPT课件.ppt

1,天至 TANTZ Environmental Technologies,镀层腐蚀与防护探讨,主讲人：吴小明 广州天至环保科技有限公司,天至 TANTZ Environmental Technologies,镀层腐蚀与防护,一、关于腐蚀 二、封孔剂与镀层防护 三、造成镀层腐蚀的其它因素 四、微生物除油技术,3,1、什么是腐蚀 2、镀层腐蚀 3、镀层微孔 4、腐蚀原因,天至 TANTZ Environmental Technologies,一、关于腐蚀,4,天至 TANTZ Environmental Technologies,一、腐蚀,1、金属腐蚀 金属受其周围环境的作用,发生变质或退化，丧失或减退其原有的性能,称为金属腐蚀。 2、非金属腐蚀 非金属材料亦可遭受腐蚀,如混凝土，木材，陶瓷和塑胶，这些材料的腐蚀,可能没有金属腐蚀的外观象征和重量变化，只有性质的变化。,5,天至 TANTZ Environmental Technologies,造成腐蚀的介质： 1)空气 2)水份 3)土壤 4)酸类 5)碱类 6)盐类 7)氧化剂 8)不同金属接触面间 9)微生物,6,天至 TANTZ Environmental Technologies,手纹氧化,沾污后氧化,镀层常见腐蚀现象,氧化变色,1、面腐蚀,7,天至 TANTZ Environmental Technologies,穿孔型的颜色一般为白色/黑色/绿色,有时有腐蚀产物凸显,穿孔腐蚀,穿孔腐蚀扩散晶须,2、点腐蚀,8,天至 TANTZ Environmental Technologies,切片图放大,镀金层,镀镍层,铜基材,腐蚀产物？ 异物？,皮膜,？,点腐蚀切片,9,天至 TANTZ Environmental Technologies,100u镀镍层放大1000倍图片,160u镀镍层放大5000倍图片,镀层表面微观状况,10,天至 TANTZ Environmental Technologies,6u（0.15um)电镀金层的一组简单统计数据：,为什么说微孔率在1200018000个/cm2的镀层是品质优异的？ 1 cm2 =1cmx1cm=10000umx10000um=400000ux400000u =1600亿（u2） 上述微孔率1200018000个/cm2的数据中，为方便计算我们取中间值16000个/cm2： 16000个/cm2=1个/10000000 u2,11,天至 TANTZ Environmental Technologies,若镀金厚度薄(30u”), 镀层很容易产生针孔,环境中的湿气或微量腐蚀气体就容易透过此针孔对底层金属产生腐蚀,形成一般常见的铜绿，镍绿等外观缺陷. 同时亦会形成氧化层，造成导通问题,最后导致产品NG.,基底金属,镀金层,封孔劑,镀层孔隙,12,天至 TANTZ Environmental Technologies,金属镀层表面存在大量的微孔（成晶缺陷）。 成晶缺陷处于“亚稳态” 或 “活性态”， 容易被侵蚀，成为腐蚀的活性点。 镀层微孔内残留物促进腐蚀。,13,天至 TANTZ Environmental Technologies,微孔产生机理,孔隙,残留物,Au,底材,Ni,孔隙,残留物,Au,底材,Ni,镀层表面由于金属特性及电镀制程的关系, 产生不连续的金属层,此即为孔隙形成的原因.,镀层孔隙形态A,镀层孔隙形态B,14,天至 TANTZ Environmental Technologies,微孔对镀层腐蚀的影响,Au,针孔,Ni,底材,Au,Ni,腐蚀介质,Au,镀金部分断面图.,通过针孔的Galvanic型腐蚀，镀 金层与镀镍层相接触的关系,产 生电位差,发生腐蚀.,15,电化学腐蚀机理(Galvanic Corrosion) (a) 两不相同金属,会形成电位差(potential difference) (b) 若周围有可导电溶液(空气中湿气跑入Au孔隙中), 三者会形成 局部电池 (c) 还原电位较低的金属(Ni)会迅速被氧化(即腐蚀) (d) Au本身不参与反应,但表面上水分子产生气体,天至 TANTZ Environmental Technologies,Ni,Au,SO2,O2,H2O,Ni Ni2+ + 2e- Ni + O2 NiO,2H+ + 2e- H2,1 若沒有Au的存在,腐蚀仅是单纯的化学反应,类似放镍块在一般环境中,2 若沒有导电溶液, Au/Ni只是单纯的不同金属的物理扩散(溫度,压力) 3 当三位一体时, Galvanic effect属电化学反应,腐蚀动作是持续直到腐蚀完为止,16,天至 TANTZ Environmental Technologies,常见元素的电化反应与电位表(25),注:表列金属 元素之活性愈 大,其负电位 愈大, 金属易于氧化, 易于失去电子, 亦即易 于腐蚀.,17,天至 TANTZ Environmental Technologies,常见金属在海水中的电化顺序(Galvanic Series),注:表 中非 活性或钝化 (passivity)的意义: 有些金属如铝,铁,铬,钛, 镍等在氧化环境中,会生 成一层氧化层,可增加 金属的耐蚀性,此时的 金属,称为在钝化状态 (passive states) 铁的钝化性很弱,如添 加铬,其钝化性会大增, 如铬含量增 加到11%,在大气中 或淡水中(fresh water), 即不再生锈(rust), 所以不锈钢的 最低铬含量 定为11%.,18,天至 TANTZ Environmental Technologies,孔隙,1.底材的平整度影响孔隙率。 2.镀层结晶颗粒大小影响孔隙率。 3. 镀层厚度增加，孔隙率降低。 4. 封孔剂可将孔隙填满, 减缓腐蚀速度。,19,天至 TANTZ Environmental Technologies,二、封孔剂与镀层防护,1、封孔剂的发展历程 2、天至水相封孔剂的作用机理,20,天至 TANTZ Environmental Technologies,封孔剂的发展历程, 六价铬化合物钝化剂 (Cr6+ & its compounds) 油相封孔剂 (Oil-based Passivator) 水相封孔剂 (Water-based Passivator),21,天至 TANTZ Environmental Technologies,六价铬封孔剂： 六价铬化合物是一类无机强氧化剂，它将被处理金属氧化为相应的氧化物，同时自身被还原成惰性的三氧化二铬，夹杂于被处理金属的金属氧化物之间，覆盖在整个金属表面，从而达到全面性防腐蚀效果。 严格说来，它不应该被称为“封孔剂”，而应叫作“钝化剂”。 六价铬的强致癌作用，这一类物质已在全球被严禁使用。,22,天至 TANTZ Environmental Technologies,有机油性封孔剂： 主要由有机溶剂、蜡类、酯类、弱极性油溶性缓蚀剂等组成。 它主要通过物理吸附作用覆盖于金属表面。 油性封孔剂的出现在电子电镀的发展过程中起到过很重要的作用。 油性封孔剂在镀层表面残留、沾污吸附、高温老化和安全环保方面存在隐患。,23,天至 TANTZ Environmental Technologies,天至水相封孔剂：,广州天至环保科技有限公司是一家以先进微生物技术为核心的高新技术企业。 天至公司在金属表面处理行业首家提出“利用微生物技术进行金属表面处理”这一革命性理念。积极开发具有自主知识产权的技术和产品，先后成功研发了环保型水相封孔剂和生物除油剂。,24,天至 TANTZ Environmental Technologies,天至水性封孔剂的作用机理,渗透交换清洗：清除镀层微孔里的残留物质，从镀层内部消除腐蚀隐患。 逐层螯合钝化：对微孔处存在的金属成晶缺陷通过螯合作用消除其反应活性，从镀层表面避免腐蚀反应的发生。 表面氢健成膜：加强金属表面的疏水性，强化其防蚀作用。,25,不同表面活性剂的表面张力数据,天至 TANTZ Environmental Technologies,一、渗透交换清洗： 天至水相封孔剂在配方中独家引入了能提供超低表面张力的生物表面活性剂，让整个工作液体系具有超强的渗透性与润湿性，能深入到镀层微孔内部进行作用。,26,天至 TANTZ Environmental Technologies,多环生物表面活性剂结构示意图,由驯养的微生物所生产，保证深层快速渗透与高效清洗的生物表面活性剂。,27,二、逐层螯合钝化：,天至 TANTZ Environmental Technologies,鳌合机理(一),配方中的活性官能团与电镀表面缺陷处的金属形成 双齿或多齿螯合 结构，钝化金属的反应活性，消除腐蚀隐患。,多齿螯合结构,28,天至 TANTZ Environmental Technologies,鳌合机理(二),多活性官能团的链状功能组份将 双齿或多齿结构连接在一起，在金属表面形成 网状多配位结构的经、纬线，扩展点配位至线配位 直至全方位的 面配位，强化对金属的保护力度。,网状多配位结构示意图,29,三、表面氢健成膜：,天至 TANTZ Environmental Technologies,独有的多环生物表面活性剂通过极性官能团与“网状多配位结构”生成氢键，在金属表面形成520个分子层厚度的疏水膜，从而将对金属的保护程度最大化。,30,天至水相封孔剂作用机理,天至 TANTZ Environmental Technologies,氢健膜对镀件的孔隙有一定修复作用。 表面膜层不会对镀层产生污染。,31,天至 TANTZ Environmental Technologies,封孔就能解决所有的问题吗？,剥金前,剥金后,32,天至 TANTZ Environmental Technologies,三、造成镀层腐蚀的其它因素,1、素材的影响 2、包装材料和储存环境 3、组装的影响,33,天至 TANTZ Environmental Technologies,冲压截断的三个过程： 切：刀具纵向运动，垂直切入金属素材使之分离。 割：刀具横向运动，同时施加纵向向下的作用力， “割入”金属素材使之分离。 撕：出于保护模具和刀具的目的，金属素材最后一部分的分离是靠撕裂来实现的。,切断区,割断区,撕裂区,1、素材影响,34,天至 TANTZ Environmental Technologies,素材比较,35,天至 TANTZ Environmental Technologies,2、包装材料和储存环境,直接接触性污染：如纸带含氯、硫、磷等有害元素。 非直接接触性污染：如水汽、腐蚀性气体等。,36,天至 TANTZ Environmental Technologies,3、组装的影响,接触性污染问题 迁移性污染问题 挥发性污染问题,37,天至 TANTZ Environmental Technologies,接触性污染问题,手工组装时的污染：手指、指套、金属工件、塑胶、工具之间的交叉污染； 注塑组装时的污染：脱模剂和塑胶粉尘对金属工件的污染； 胶粘剂类物质的污染：胶纸测试、电子粘结剂。 接触性污染会导致镀层腐蚀或导通不良。,38,天至 TANTZ Environmental Technologies,迁移性污染,这一类污染基本上是由塑胶所造成，一样会导致腐蚀或导通不良。它可能在组装过程中也可能在组装完成后 经过一定时间的储存或使用才缓慢地表现出来。 塑胶成型加工时需要使用众多的助剂，如抗氧剂、防老剂、阻燃剂、润滑剂、脱模剂等。 这些助剂在塑胶中的溶解度有限，随着时间的推移，会缓慢地迁移到工件的表面并转移到与它相邻的物体上。其中，脱模剂和部分润滑剂本身就是在塑胶的表面发挥作用。 环境温度的升高会加快这种迁移作用。,39,天至 TANTZ Environmental Technologies,挥发性污染,主要由助焊剂所导致，有两种类型： 卤素离子污染： 强活性的助焊剂很多时候采用盐