V.提高小孔.深孔接触件电镀中孔内镀层质量的方法

1、提高小孔、深孔接触件电镀中孔内镀层质量的方法沈涪（华丰企业集团公司，四川绵阳 621000）摘要：分析了基体质量、电镀工序、电镀设备、镀后处理方式等对小孔、深孔接触件孔内电镀质量的影响，并从消除基体质量缺陷、完善电镀工艺、更新电镀设备、选择镀后处理方法、改变镀覆方式等方面提出了一些解决方法。介绍了3 种常见的产品设计缺陷，并给出了相应的解决方案。关键词：接触件电镀；小孔；深孔；孔内镀层质量；产品设计缺陷；解决方法中图分类号：TG178; TQ153 文献标识码：B文章编号：1004 227X (2007) 03 0024 051 前言在接插件电镀过程中，由于受到电流密度分布不均以及其它因素的影

2、响，接插件中的一些针、孔类接触件的孔内镀层质量总是达不到理想的状况，常见的质量问题是孔内镀层较薄、结合力差和易变色等，尤其是当镀件的孔径较小和孔深度较深时，要想使孔内镀进镀层都很困难。因此，各类小孔和深孔接触件的孔内镀层质量一直是接插件电镀生产厂关注的重点。随着电子电器向小型化发展，接插件体积也趋于小型化，不少接触件的孔径已降至1 mm 以下，最小的接触件孔径已达0.4 mm，其孔深度也大多在孔径的2 3倍（见图 1）。对于这类小型接触件的电镀，其接触件的孔内镀层质量问题较过去更加突出。加上现在受市场竞争的影响，用户对镀层的质量要求也越来越高。如何提高小孔和深孔接触件孔内镀层质量是接插件生产厂

3、需要共同面对和急待解决的问题。2 影响孔内镀层质量的因素一般说来，影响接触件孔内电镀质量的主要因素除了受电镀工艺局限影响外，还与镀件基体质量存在缺陷、镀液维护工作不到位、镀前处理和镀后处理工艺不完善以及所用电镀设备的能力不足等因素有关。2. 1 基体质量缺陷2. 1. 1 孔底留有钻屑在接触件的基体机加工钻孔工序时，部分镀件的孔底会留下一些钻屑，如：使用的钻头磨损变钝后孔底往往会留下一节未切断的钻屑；在加工小型接触件和深孔接触件时，由于工件的孔径较小或较深，机加工序打孔时钻屑不能及时排除到孔外。这些残留的钻屑如未在镀前及时清除，将直接影响镀件的孔内镀层质量。2. 1. 2 孔内油污干涸在接触件

4、的基体机加工过程中，工件的车制成型、钻孔、铣弧和劈槽工序都会与机油或冷却液接触，若接触件在机加工序完毕后存放时间较长，孔内油污就会干涸。如果镀件再经过线切割或高温回火处理，还会在孔内留下难以去除的氧化皮，这样就会给镀前处理带来麻烦，最终影响镀件的孔内镀层质量。2. 1. 3 产品设计缺陷在产品设计时由于个别设计人员对电镀工艺缺乏了解，在设计时未充分考虑到电镀方式和电镀工艺局限对镀层质量带来的影响，在电镀时部分镀件会出现以下3 种现象1。(1) 对插：当接触件的插孔开口缝隙宽于孔壁时，在电镀过程中由于镀件不断翻动，部分插孔会互相插在一起，如图2 所示。(2) 首尾相接：接触件前部的外径尺寸略小于

5、焊线孔的孔径尺寸，在电镀过程中部分镀件就会形成首尾相接结合在一起，如图3 所示。(3) 孔底未设计工艺通孔：当接触件孔径较小和孔深度较深时，如果在孔底未设计工艺通孔，在电镀时由于空气堵塞镀液流进孔内相当困难；即使部分镀件孔内有镀液流进，由于毛细现象作用又很难流出孔外进行交换。以上3 种现象都会对接触体的孔内镀层质量造成影响。2. 2 电镀工序质量影响2. 2. 1 电镀管理工作不完善在各类小孔和深孔接触件的电镀时，镀件的镀前清洗、活化以及工序间的清洗工序是比较容易出现问题的地方。如果未强化对这些工序的质量管理或对其中某一个工序未引起操作者重视，出现孔内镀不上镀层或镀上镀层但结合力不好等故障的几

6、率较高。2. 2. 2 电镀方式选择不恰当当镀件的镀前处理工作结束后，应比较各种电镀方式的优点，慎重选择镀件的电镀方式。小孔和深孔接触件在电镀时由于受电力线分布不均和镀液浓差极化的影响较大，对电镀方式的选择尤其重要。如果是电镀方式选择不当，孔内镀层质量很难保证，同时，因基体设计问题导致的镀件对插和首尾相接现象会更加严重。2. 2. 3 镀液的维护工作不到位22. 2. 3. 1镀液参数超出工艺范围镀液的工艺参数不在工艺范围时将直接影响镀液的性能。其中镀液的浓度、温度和pH 是影响镀液分散能力的重要参数，生产中出现镀层质量问题也大多是这几项参数偏离了工艺的规定范围。实践中可以发现：在电镀镍时，镀

7、液温度、镍浓度或pH 过低会导致镀件孔内镀层太薄甚至镀不上镀层。2. 3. 2镀液被杂质污染当镀液被杂质污染时，镀层质量问题最先表现在镀件的低电流密度部位。所以，只要镀液一旦被杂质污染，接触件的孔内镀层质量就会出现问题。通常，溶液中杂质的来源一方面是由于加入的化工材料不纯引起，另一方面是由于掉落在镀槽中的镀件未及时捞出溶解在镀液中造成。对于小孔和深孔接触件，还有一个需要注意的因素就是：如果电镀时不重视工序间的清洗，很容易发生溶液之间交叉污染。. 2.3 电镀设备不能满足要求. 2.3.1 无超声波清洗设备在小孔和深孔接触件的电镀过程中，超声波清洗设备是必须配置的关键设备。特别是镀前和镀后的清洗

8、工序中，超声波设备的作用尤为明显。如果没有这项设备，孔内出现质量问题的几率较大。. 2.3. 2 设备老化使用常规电镀设备时，由于阳极缺损或电镀电源老化，将会严重影响镀液的深镀能力，小孔和深孔接触件电镀时往往会出现孔内镀不上镀层的现象。2. 4 镀后处理方式不妥2. 4. 1 清洗不净由于小孔和深孔接触件在镀后孔内容易残留溶液，所以镀后的清洗工作尤为重要。常见的质量问题中孔内镀层变色问题多与镀后孔内清洗不干净有关。2. 4. 2 烘干不彻底对于小孔和深孔接触件的镀后烘干处理，如采用一般的烘床烘干或离心甩干机甩干，对于烘烤的温度和时间较难掌握。如果烘烤温度过高、时间过长，对于镀金镀银零件会导致镀

9、层亮度下降或使孔内直接变色；但若烘烤温度过低、时间过短，孔内就会残留部分水分，最终也会导致孔内镀层较快变色。2. 4. 3 包装方式不当常见的包装方面的问题有：镀件未完全冷却就包装（包装袋内产生水汽凝结）；包装材料不合要求（不防潮、易破损或释放有害气体）；包装袋内未放置干燥剂以及包装后长时间敞口放置。这些因素都将会引起小型接触件孔内镀层较快变色。2. 5 现有电镀工艺能力不足对于一些孔深度太深而用户对孔内要求较高的小孔和深孔接触件，采用现有的常规电镀技术暂时还无法满足用户要求。3 解决方法3. 1 消除基体质量缺陷3. 1. 1 提高机加工质量对于小孔和深孔接触件，机加工完毕后除了要求孔内不能

10、残留钻屑外，还应安排一道振光和除毛刺的工序。3. 1. 2 机加工序完毕后及时除油清洗小孔和深孔接触件机加工序完毕后应立即进行超声波除油清洗，清洗后烘干等待电镀。对于来不及进行超声波除油又不能及时安排电镀的镀件，要浸泡在机油或煤油中以避免油污在孔内干涸影响电镀前处理效果。对于孔内油污已经干涸的镀件，要用溶剂汽油或丙酮、三氯乙烯等溶剂以较长时间浸泡使其孔内油污溶解，不要采用酸洗或化学抛光的方法来处理。3. 1. 3 减少产品设计缺陷的影响对于出现产品设计缺陷的接触件品种，首先应及时与产品设计人员沟通，争取尽早修改基体相关尺寸和设计工艺通孔。对于来不及修改尺寸的接触件，在电镀时可采用与其它相似镀件

11、混镀的方式来减少产品设计缺陷所带来的影响。如：采用增加或减小焊线孔内径尺寸的方法避免镀件电镀时出现首尾相接现象，如图4 所示；采用斜向劈槽或镀前收口的方法避免镀件电镀时出现互相对插现象，如图5 所示；采用孔底设计横向工艺孔的方法变盲孔为通孔使镀液在孔内畅通，如图6 所示。3. 2 完善电镀工艺3. 2. 1 在镀前和镀后处理工序设立质量控制点电镀操作者通常把电镀过程关心的重点放在几个主要的电镀工序，忽视了对镀前、镀后工序的管理。为了减少小孔和深孔接触件孔内镀层质量发生问题，应强调操作者注重对基体镀前、镀后质量的检查，特别是镀前处理工序，操作者要对镀件每一道工序后的基体质量状况完全了解，对镀前处

12、理的溶液浓度和使用时间严格管理，在规定的期限内及时更换。除此以外，现场工作人员还应在镀前处理工序和镀后处理工序设立质量控制点，对其中的主要参数例如除油溶液温度、除油时间、活化液使用周期以及镀后烘干的温度、时间等作专项控制。3. 2. 2 选择最佳的电镀方式对于电接插件中的针孔类接触件，目前可选择的电镀方式主要有滚镀、振镀和挂镀等。在小孔和深孔接触件电镀时一定要通过比较选择最适合这类镀件的电镀方式进行电镀。在选择电镀方式时要遵循先满足电镀质量再兼顾生产效率的原则。一般说来，小孔和深孔接触件电镀时，选择振动电镀方式比较适合，但是要特别注意对于前面提到的有设计缺陷的接触件，因为振动电镀方式出现相关质

13、量故障的比率要大于滚镀和挂镀。另外，在采用同样的电镀方式时，如果所使用的设备（镀槽、滚筒、振筛、电源）不同，或者采用的工艺不同，镀层效果会大不一样。根据生产经验可知：(1) 选择振动电镀方式时，最好选择振幅和振动频率能分开调节的振动装置；同时要选择镀件翻动混合效果较好的振筛，相比之下，带有镀件分流板的振筛（见图 7）比平底的振筛镀件的翻动效果要好一些。在使用同一个镀槽时，尽可能选择直径小一点的振筛（装载量较低），以满足充足的阳极面积和较大的镀槽容积（对镀液的深镀能力和分散能力有利），若能够同时配置换向脉冲电镀电源效果较佳。(2) 选择滚镀方式时，要选择阴极导电方式较好和镀液交换能力较强（便于消

14、除镀液的浓差极化）的滚筒。常见的滚筒中有5 种阴极导电方式：中轴导电、中轴上增加金属支杆导电、两端留导电辫、端面金属板导电（见图 8）及滚筒内棱边嵌入导电钉（见图 9）。常见的滚筒中有4 种镀液交换方式：滚筒壁上打孔、滚筒壁上安装滤网、滚筒圆形支架上绷有尼龙网作筒壁以及在前2 种类型滚筒的中轴上钻孔直接将新鲜镀液注入滚筒（见图10）。相比之下，导电方式和溶液交换方式中最后1 种方式使用效果较好。同样，滚镀时也需要保证充足的阳极面积和较大的镀槽容积。(3) 如果只有挂镀装置，在电镀小孔和深孔接触件时，最好能配置可以随镀件挂篮一起移动的壁挂式超声波发生装置，同时，在电镀过程中每间隔一段较短的时间要

15、将挂篮提出镀槽翻动镀件。3. 2. 3 加强镀液的维护和管理生产中，镀液应经常分析，各种主要成分特别是主盐和导电盐的含量要及时补充调整，贵金属电镀要保证镀液在最佳工艺范围运行。由于小孔、深孔接触件在电镀过程中容易携带各种溶液，所以，要采用比较有效的清洗方法进行各工序间的清洗以防止各种溶液的交叉污染。同时，要坚持按使用周期更换镀槽过滤装置的过滤芯或过滤布（纸），必要时，要使用活性炭处理镀液中的有机杂质，对于镍槽的镀液，除了定期采用活性炭处理镀液外，还要抽出时间进行通电处理。生产任务紧迫时，更应重视对镀液的处理。3. 3 及时更新电镀设备为了保证小孔、深孔接触件的电镀质量，电镀生产厂要尽早更新旧有

16、的传统电镀设备。如果受经济能力所限一时承受不了购置太多的新设备，也要制定出分步配置的计划。首先，应尽快配置超声波清洗设备，用来保证镀前、镀后和工序间的清洗质量；其次，应配置具有连续过滤装置和自动控温（最好还有自动添加装置）的电镀槽，以保证镀液清洁和主要工作参数始终维持在最佳工艺范围；再次，将直流电镀电源更换为换向脉冲电镀电源，以减少孔内外的镀层厚度差；最后，在现有电镀生产线上合理地配置新型的滚筒或振镀机配备（见图11）。3. 4 采用实际有效的镀后处理方法在镀后处理方法中要根据小孔、深孔件的结构特征，采用实际有效的镀后处理方法。(1) 振动电镀装置采用浸洗加淋洗的方式，先浸洗再反复淋洗；滚镀和

17、挂镀装置采用逆流漂洗加超声波清洗的方式，清洗槽若无超声波装置至少应配置有空气搅拌。不管采用哪一种方式，都是先用自来水清洗，再用纯水清洗，最后采用热纯水清洗。在有条件的情况下，对于电镀贵金属的接触件，镀后的纯水清洗尽可能采用纯度较高的纯水。(2) 由于该类接触件的孔较小、较深，镀后烘干宜采用先在离心烘干机中（预先用白色干净涤纶布包裹好镀件）甩干，再采用60振动烘干的方法。对于无振动烘干装置的电镀厂，可在甩干后将镀件放在烘箱中采用130（有可焊性要求的镀件采用110）恒温烘30min，以确保镀件孔内干燥。(3) 镀件镀后一经检验合格应立即包装（确认完全冷却），特别是镀银件应尽量减少镀件暴露在电镀生

18、产环境中的时间。镀金镀银接触件的包装要采用厚度不低于0.12 mm 厚度的带自封口的塑料袋（不含氯）封装；镀镍和镀锡接触件可采用同样厚度、同种材料的塑料袋包装后用热合机热压封口。包装时需要注意的是，如果该批镀件下工序不是急待装配，应在包装袋内放入适量干燥剂。3. 5 改变镀覆方式对于一些孔深度太深而用户对孔内镀层质量要求较高的小孔和深孔接触件，在采用电镀无法解决问题时可以考虑采用化学镀方式解决。4 结论小孔、深孔接触件孔内电镀质量的主要影响因素是电镀时孔内电流密度较低和镀液在镀件孔内交换困难，除此以外，还有镀件的基体质量缺陷、镀液维护较差、镀前处理和镀后处理工艺不完善以及所用电镀设备的能力不足等。为解决小孔、深孔接触件的孔内电镀质量问题，应从以下方面着手：(1) 加强镀前基体质量控制，把有质量缺陷的镀件挡在电镀工序之前