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電鍍原理及不良狀況介紹 張生貴08 22 03 大綱 一 電鍍目的二 電鍍原理三 鍍層品質確認方法四 電鍍設備分類五 設備組成六 端子連續電鍍流程介紹七 功能介紹八 電鍍外觀不良品介紹九 電鍍不良原因 THEEND 一 電鍍目的 在金屬表面披覆一層或多層金屬披膜 使金屬表面形成保護 並依據金屬披膜的不同 可以增加焊接性 導電性及降低金屬表面磨耗 延長產品使用壽命 降低成本 二 電鍍原理 利用直流電源的陰陽極反應 將電鍍槽液中的金屬離子披覆在被鍍物件的表面 形成金屬披膜 整流器 陽極 陰極 陽極板 電鍍反應槽 被鍍物 金屬披膜 電鍍槽液 鍍層重要性1 密著性 鍍層和素材金屬之間的結合力 鍍層剝離是密著性不佳的代表2 致密性 鍍層本身金屬晶体間的結合力 3 連續性 底材本身皆能被鍍層遮蔽 而不致發生孔隙 或連續隱約可見底材表面未鍍到的情況 4 均一性 高低電流區膜厚分布均勻 5 被覆力 對于凹處和難鍍到的地方鍍層能涵蓋的能力6 應力 鍍層內應力大易引起龜裂 起泡 剝離等不良7 机械性 硬度 耐磨性 延展性等8 化學安定性 鍍層不受環境影響之能力 9 電氣性 電接觸阻抗等 注 上述第7 9項直接受1 6項和鍍層金屬之特性所影響 良好的電鍍鍍層需具備 1 密著性的確保2 具備色澤 致密 連續性且美觀3 均一電著性且被覆力優良4 無殘留應力且机械強度高5 化學性安定且耐葯品性高 鍍層結晶 連續性優良 三 鍍層品質確認方法 連接器主要用於電訊信號的傳輸上 在運輸 使用中可能面臨外在溫度急劇變化 溫濕度循環改變或空氣中彌漫鹽霧等侵蝕 而使其外觀異常或者喪失功能 且在重複使用後 仍需保持原來特性 故鍍層需經過下述方法檢驗 以確保客戶使用無虞1 膜厚量測 依設計圖面2 硝酸試驗 鍍層孔隙度 確保鍍層的致密性 致密性不良 會導致接觸導通不良在硝酸氣體中置放75min 觀察孔隙度的產生 目前業界普遍要求為0 1 在10個接觸區內 有一個孔隙 腐蝕孔的面積大小不同 代表的孔隙值亦不同3 蒸氣老化試驗 鍍層壽命 在85 C 85rh的環境中置放4 8Hr 觀察是否有腐蝕現象 經過蒸汽老化試驗4 8hr 約等于零件或材料儲存在自然條件下六個月一般 放置72小時後 仍沒有腐蝕時 可初步認定鍍層壽命有7年以上 三 鍍層品質確認方法 4 鹽霧試驗 鍍層壽命 在鹽霧的環境中置放12Hr 觀察是否有腐蝕 變色現象 一般放置48小時後 仍沒有腐蝕變色時 可初步認定鍍層壽命有7年以上5 密著性試驗 鍍層剝離 a 使用膠帶直接黏貼於鍍層表面 並迅速撕起b 將端子折彎 查看鍍層是否剝離c 熱衝擊試驗 在高溫 低溫的環境中 以衝擊的方式打擊鍍層表面 驗證鍍層是否剝離6 鍍層耐插拔磨耗試驗7 鍍層阻抗 LLCR 8 焊錫性試驗 a 剪一截端子 約4CM 浸於245 5度之焊錫爐5秒 觀察其沾錫面積是否達95 以上 使用10倍顯微鏡觀察 b 沾錫天秤 三 鍍層品質確認方法 9 電子顯微鏡觀察露銅 露鎳 錫鬚目前全世界都要求使用無鉛及無鎘製程 但電鍍中只要有使用到錫 就避免不了錫鬚的產生 當錫鬚大到會導致短路 基本上那是後階段製程不良 不是電鍍造成 目前對於錫鬚的看法是 定義一個可以接受的範圍 如錫鬚長 寬及厚度在70 以下或更低 四 電鍍設備分類 因應不同的被鍍物 底材 不同的鍍層 不同的膜厚 不同的鍍層位置 及不同的藥水供應商 電鍍設備組成均不相同 設備功能及操作也會有很大的差異目前市面上有三種電鍍方式 1 水平連續式電鍍2 滾鍍電鍍3 掛鍍電鍍無論是何種電鍍設備 均具備三種製程1 前處理 將底材表面潔淨 活化 增進電鍍效率 防止鍍層與底材結合不良2 電鍍 底材表面電鍍披膜3 後處理 將電鍍殘留藥液去除 乾燥 防止鍍層變異 品質不良 五 設備組成 電鍍設備主要由以下各項組合而成A 電控系統 包含了所有電動原件 及線上即時資料的監視及控制 如pump溫控系統 整流器 伺服馬達等的控制 生產速率 生產數量 異常警報的即時資料 自動監視槽液狀態 即時補充消耗或損失的槽液B 藥水系統 依據不同的電鍍處理需求 有 脫脂 微蝕 酸洗 拋光 銅 鎳 鈀鎳 金 錫 錫鉛等藥水 每一種藥水的玻美度 濃度 溫度 pH值及光澤劑含量均需控制在使用範圍內 方能達到最佳的反應速率 C 機構組件包含機架 整流器 pump 子母槽 管路 溫控系統 陽極板 可溶性及不可溶性 風水刀 空氣壓縮機或鼓風機 伺服馬達 導輪組 及各項因應生產用夾治具 六 端子連續電鍍流程介紹 放料 脫脂 脫脂水洗 酸洗 酸洗水洗 拋光 水浸洗 鍍金 鍍鎳 拋光水洗 鎳回收 金回收1 金回收2 翻轉 錫鉛前噴洗 水浸洗 鍍錫鉛 錫鉛後噴洗 熱水浸洗 輔助收料 風乾 烘乾 收料 前處理 電鍍 後處理 七 功能介紹 1 電解脫脂 目的 去除基体表面的雜物及油污原理 利用電極的極化作用 降低了油 溶液界面的表面張力 電極上所析出的氫和氧氣泡對油膜具強烈的撕裂作用 能使油膜迅速轉變成細小的油珠 氣泡上升時机械攪拌作用 進一步強化了除油過程電解脫脂有兩種方式 a 陰極脫脂 H 2e H2速度快 生成的H2對基体表面具還原作用 溶液中少量的Sn Zn Pb離子的存在會在料帶表面形成海綿狀析出 易形成氫脆 b 陽極脫脂 4OH 4e 2H2O O2速度慢 對基体有腐蝕作用 可以除去基体表面的異金屬薄膜 生成的O2使基体表面生成CuO薄膜 2 酸洗 目的 去除基体表面氧化膜 活化金屬基体 中和前工站帶入的鹼原理 把50 的硫酸稀釋到20 左右使用 用于去除基体表面的氧化物CuO Cu2O以及中和前面工站帶入的鹼 CuO H2SO4 CuSO4 H2OCuO 3H2SO4 2CuSO4 3H2O SO2 濃度太低 效果不足 太高 則對基体具腐蝕作用 應定期更換 生成的CuSO4對Beo有貢獻 但對去除CuO無貢獻 CuSO4含量若太高 溶液發藍 必須更換 前處理不良之影響 電鍍前處理不徹底 易導致電鍍后密著性欠佳 起泡等不良 會影響鍍層之結晶狀況 零件深凹區易藏污納垢 不易去除 3 鍍鎳 目的 1 打底 整平 2 延緩基体金屬向表層金屬層擴散 原理 Ni2 2e Nia 鎳層結晶細小 容易拋光 b 鎳硬度高 耐強鹼 易溶于硝酸 c 減少鍍層針孔 可采用多層電鍍法 d 鍍層表面存在一層鈍化膜 不易焊接鍍鎳不良之影響 造成鍍金層表面不平整 結晶粗糙 底材金屬擴散等不良 化學安定性 耐葯品性能差 易氧化腐蝕 4 鍍鈀 鎳 目的 增加端子的耐磨性 抗氧化耐腐蝕性原理 Pd2 2e PdNi2 2e Nia 硬度高 內應力低 耐磨性比金好b 化學穩定性高 溶于硝酸 王水 c porosity 孔隙度 比金好5 鍍金 目的 增加接触點抗氧化腐蝕能力 穩定電接触性能 原理 Au e Aua 具有美麗的金黃色外觀 可作裝飾性鍍層 b 化學穩定性高 僅溶于王水 c 鍍層延展性好 導電性優 易焊接 鍍金方式可分為 1 刷鍍2 皮帶遮蔽3 浸鍍4 輪鍍 點鍍 6 鍍錫 鉛 目的 降低焊接溫度 增強焊接性原理 Sn2 2e SnPb2 2e Pba 錫鉛層延展性 可焊性良好 b 具較高的化學穩定性 c 質軟 易划傷光亮劑對鍍層的影響有利亦有弊 因為參與陽極反應夾入C N S等元素 對鍍層的抗蝕性 內應力 和硬度等化學物理性能會產生明顯的影響 所以取舍之間 應衡量工藝間需求的程度而決定 初級光亮劑與次級光亮劑必須配合使用 否則應力高 延展性差 輔助劑的適量應用可提高次級光亮劑的效率 降低其消耗量 7 水洗 分為冷水洗 熱水洗 自來水洗 循環水洗 純水洗 噴洗 浸洗目的 去除零件表面殘餘藥水及不良雜質冷水洗浸洗缺衝擊力 較全面 8 風干 目的 a 以強風將零件表面之大部分水份去掉 減少烘干時間b 通過強風將零件表面之雜質去除 避免水漬 9 烘乾 目的 將殘留在零件表面及孔隙中的少量水份以熱風加熱變為水蒸氣的方式去除后處理不良之影響 易造成零件污髒 腐蝕 耐久性能差 甚至直接影響接觸性能 八 不良品介紹 A 衝壓來料不良 1 正常來料 2 銅材氧化 3 來料扇形 弧形 八 不良品介紹 A 衝壓來料不良 八 不良品介紹 A 衝壓來料不良 4 來料壓傷 八 不良品介紹 A 衝壓來料不良 5 來料歪針 并針 八 不良品介紹 B 電鍍不良 1 電鍍后正常端子 八 不良品介紹 B 電鍍不良 2 鍍鎳層燒焦 發生原因 1 電流過大2 光亮劑不足3 Cu污染4 槽液溫度低 八 不良品介紹 B 電鍍不良 3 鍍金層燒焦 發生原因 1 電流過大2 流量不足3 金含量過低4 溫度低5 添加劑含量低 八 不良品介紹 B 電鍍不良 4 鍍金層白針 發生原因 1 整流器未開2 導線松脫3 長金導通4 料帶從導輪脫落5 鍍液未抽上來 八 不良品介紹 B 電鍍不良 5 鍍金位置偏移或Sn覆蓋 原因 1 皮帶開孔不夠或變形2 導輪高度發生變化3 料帶從導輪脫落 八 不良品介紹 B 電鍍不良 6 錫鉛白霧 原因 1 電流密度太低2 酸含量不足3 光亮劑不足4 陽極塊不足5 陽極鈍化 八 不良品介紹 B 電鍍不良 7 錫鉛鍍層燒焦 原因 1 電流過大2 光亮劑不足3 主鹽濃度低4 陽极塊不足5 錫鉛酸濃度過高6 液位下降 八 不良品介紹 B 電鍍不良 8 錫鉛覆蓋 原因 1 錫鉛液位過高2 pump流量不穩3 液面氣泡4 料帶從導輪掉落5 金傳動或輔助馬達扭力不穩 九 電鍍異常原因 A 電鍍膜厚不足 1 電流密度過小2 主鹽濃度低3 電鍍位置偏移4 刷鍍時 導通5 多子槽浸鍍時 個別子槽液位掉下 泵未打開 或整流器未打開 或控制開關跳閘6 走速過快 九 電鍍異常原因 B 電鍍鍍層脫皮 1 導輪磨損 冒火花2 導電線松脫3 鍍液溫度偏低4 不純物含量超標5 前處理不良6 水洗水不干淨7 料帶從導輪脫落 九 電鍍異常原因 C 電鍍歪針 1 導輪磨損 刮歪2 料帶從導輪脫落 刮歪3 風 水刀 子堰口刮歪4 羊毛氈長金刮歪5 包裝不良產生 1 導輪不水平2 料帶阻力過大 D 端子扇形 弧形 九 電鍍異常原因 E 錫渣 1 鍍Sn Pb段 被導輪刮下來的細小錫屑 積聚在導輪座上 未及時清除 附著于料帶 產生錫渣2 烘乾后一組導輪運轉不暢 導輪磨損 被刮下的錫鉛粉屑 因摩擦生熱 導輪擠壓 熔貼于料帶 產生錫渣F 鍍錫鉛發黃1 表面殘留酸2 溫濕環境存放3 錫鍍槽添加劑失調G 錫鉛拒焊1 錫鉛比例錯誤2 光澤劑含量過多 超音波脫脂 電解脫脂 超音波震盪子 子槽 陽極桿 陽極板 SUS304 子堰 槽液擾流板 電解脫脂工站 電解脫脂工站 pump 不鏽鋼陽極板 脫脂母槽 加熱器 水洗母槽 整流器 溫控器 子槽 風刀 水刀 陽極桿 機架 子槽 攪拌管 擋板 酸洗 拋光工站 酸洗 拋光工站 pump 酸洗母槽 水洗母槽 子槽 風刀 水刀 機架 攪拌管 鍍鎳工站 陽極桿 陽極鈦籃 陽極鎳珠 攪拌管 子槽 擋板 鍍鎳工站 槽外過濾PUMP 機架 Ni母槽 加熱器 Ni弱電解板及陽極籃 Ni回收槽 整流器 風刀 水刀 溫控器 Ni子槽 陽極桿 鈦籃 鍍金工