电镀层物理性能测试

电镀层物理性能测试第一页，共63页。

电镀层厚度

镀层成份

镀层结合力

镀层硬度

镀层镍封颗粒数及应力

镀层延展性

第一页第二页，共63页。测量电镀层厚度意义电镀层厚度是衡量镀层质量的重要指标。很大程度影响着产品的可靠性和使用寿命。是镀层物理性能测试中的一个重要项目。第二页第三页，共63页。

检测方法分类

破坏性检测点滴法、液流法、溶解法、电量法（库仑法）和金相法非破坏性检测磁性法、涡流法、X射线法第三页第四页，共63页。

镀层厚度和电位差同时测定

（库仑仪）

原理库仑法又称电量法.在被测镀层表面的已知面积上,以恒定电流密度在相应试液中镀件作为阳极来溶解镀层.当镀层金属溶解完毕,裸露出基体或中间镀层时,电解池电压发生突变,以此作为测量终点.根据库仑定律,以溶解镀层金属消耗的电量、溶解镀层面积、镀层金属的电化当量、密度以及阳极溶解的电流效率计算镀层的局部厚度。应用

1、测定各种金属镀层的厚度。

2、测定多层金属镍之间的电位差。依据标准：ASTMB504，ISO2177，ASTMB764第四页第五页，共63页。测试槽cell

去膜电解液

电解槽测试槽银/氯化银参比电极搅拌

垫圈试样第五页第六页，共63页。

四层镍电位差及厚度图示第六页第七页，共63页。

多層鎳電鍍

雙層鎳: 半光亮鎳、光亮鎳三層鎳: 半光亮鎳、高硫鎳、光亮鎳 半光亮鎳、光亮鎳、鎳封四層鎳:

半光亮鎳、高硫鎳、光亮鎳、鎳封第七页第八页，共63页。

电位差镍层含硫量愈高,电位愈负,愈容易被腐蚀。镍层含硫量愈低,电位愈正,愈难被腐蚀。光亮镍(含硫：0.04-0.08%)半光亮镍(含硫：<0.003%)高硫镍(含硫：0.15%)电位最负电位最正第八页第九页，共63页。金相法(cross-section)原理利用光学原理，对物体进行放大，可以观察到物体表面或断面的金相显微结构。应用通过对电镀用的底材、电镀层的横截面和表面的结构放大观察，可分析电镀品的品质和找出缺陷（如气孔、裂纹、夹杂物、剥皮等）产生的原因及测量镀层厚度。依据标准：ASTMB487，ISO1463，GB/T6462第九页第十页，共63页。

切片测量厚度条件镀层厚度应大于０.8um无需知基材及镀层合金的比例一般可自主表面上之一处或几处切取试样．除另有规定外，应在镀层有代表性厚度和易出现疵病之处切割．由于能直接观察判断测试结果，所以通常作为镀层和化学保护层测厚方法的仲裁方法．

第十页第十一页，共63页。操作过程Cutting切割

Mounting镶嵌

Photo拍照Grinding磨光

Polishing抛光

Etching微蚀

(Cleaning)清洗

Howtomakeabettercross-section?怎样做一个更好的切片

Youcandoitbetter,ifyouthinkitisanart.当它是艺术品去做

第十一页第十二页，共63页。铝轮毂典型镀层结构第十二页第十三页，共63页。铝合金氧化膜厚度第十三页第十四页，共63页。塑料工件的漆膜厚度第十四页第十五页，共63页。ABS基材工件产生麻点第十五页第十六页，共63页。ABS基材工件产生裂纹

第十六页第十七页，共63页。ABS基材工件表面腐蚀点第十七页第十八页，共63页。铝轮毂工件CASS后表面起泡第十八页第十九页，共63页。锌合金工件产生针孔第十九页第二十页，共63页。X-ray测厚什么是X射线?RADIO

MICRO

IR

VISIBLE

UV

‘X-RAY’GAMMA-RAYX射线是一种能量形态，是电磁波谱中特定一段区域。第二十页第二十一页，共63页。探测器X射线管样品PrimaryX-RayFluorescentX-RayX射线的产生第二十一页第二十二页，共63页。X-ray测厚原理及其应用原理X射线射到电镀层表面，产生X射线荧光，根据荧光谱线出现能量位置及其强度可以得到镀层组成及厚度的信息。应用用于各种金属镀层厚度的测量和成份的分析。依据标准：ASTMB568，ISO3497，GB/T16921第二十二页第二十三页，共63页。牛津制造：微焦X射线管牛津微焦X射线管在更小的束斑下激发更高的荧光X射线强度高计数率，改善分析精度到达更小的激发X射线束斑第二十三页第二十四页，共63页。

控制激发束斑：多准直器程控交换对不同形状、尺寸的样品，获取最高的荧光X射线强度。多种规格圆形、矩形准直器可供选择。最多可安装6种准直器第二十四页第二十五页，共63页。应用领域PCB（电子线路板）

表面处理---Cu上沉镍金及Cu上沉锡等。GMF（普通五金电镀）

不同基材上电镀的各金属镀层。注：不包括清漆、涂层等非金属膜层。

第二十五页第二十六页，共63页。测量厚度范围一般电镀件最多可测三层三层总厚度不要超过30um对于薄镀件也可测四层，但精度会达不到要求，准确度也不高，测量意义不大。

第二十六页第二十七页，共63页。Range1um10um100um1000umTiCrNiZnRbSrZrNbRhPdAgCdInSnSbHfWPtAuPbBiElements膜厚度测定范围(单层)第二十七页第二十八页，共63页。IVIIIbIIIbIIIVbVbVIbVIIbIbIIbIIIIVVVIVIIVIII1H2He3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W87Fr88Ra89Ac104RfLanthanidesActinides58Ce90Th75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd65Tb66Dy67Ho68Er69Tm70Yb71Lu91Pa92U93Np94Pu95Am96Cm97Bk98Cf99Es100Fr101Md102Nc103LwNonmetals非金属Semimetals半金属MetalsforPlating电镀金属Metals金属105Db106Sg107Bh108Hs第二十八页第二十九页，共63页。对样品要求说明电镀层金属顺序（包括基材是何金属或非金属）测试点位置对于合金镀层说明各成份比例如：仿金中Cu.Zn比例黑镍中Ni.Zn比例枪色中Ni.Sn比例等。第二十九页第三十页，共63页。磁性法及涡流法测厚磁性法:利用磁通量随涂膜的非磁性层在磁体和底材之间厚度的变化而变化的原理来测定磁性金属（铁基）底材上的涂膜厚度涡流法:利用感应涡流的大小随仪器探头线圈与基础金属间涂膜厚度的大小变化

而变化的原理来测定非磁性金属（非铁基）底材上的膜厚

无损、方便、快捷第三十页第三十一页，共63页。

电镀层厚度

镀层成份

镀层结合力

镀层硬度

镀层镍封颗粒数及应力

镀层延展性

第三十一页第三十二页，共63页。

电镀层成份测定

（扫描电镜-能谱系统）原理

通过接收与处理由高能电子束作用于试样所激发出的二次电子、背散射电子、特征X-射线等信号，分别可以获得材料的形貌、结构、成分及含量等信息第三十二页第三十三页，共63页。扫描电镜-能谱系统应用用于材料表面形貌、晶体结构的观察和化学成份的分析镍腐蚀铜晶结构第三十三页第三十四页，共63页。

扫描电子显微镜(SEM)的成像方式扫描电子显微镜有多种成像方法最常用的有:二次电子成像（Secondaryelectronimaging,SE)背散射电子成像（Back-scatteringelectronimaging,BSE)电流成像第三十四页第三十五页，共63页。

二次电子成像（SE）

高能入射电子束轰击样品时，入射的电子束会把样品中的电子“轰”出来，产生大量的“二次电子”。“二次电子”成像就是收集这些“二次电子”而成的图像。由于能被收集的二次电子与表面的形貎强烈有关，因此，二次电子成像只反应表面的形貎。第三十五页第三十六页，共63页。

背散射电子成像（BSE）

入射电子束中有一部分会被“弹性”反射回来。只收集这部分被“弹性”反射回来的电子成像（检测器与SE检测器不一样)，叫做BSE像，与SE像不一样，BSE像与形貎关系较小，但与样品的原子质量有关。电子与越重的元素碰撞，反射回来的电子也越多。反之，反射回来的电子就越少。因此，BSE图像可以用来做“元素成像”。金/化学镍层,金层脱落后,露出镍层,

显黑色,因镍比金轻锡铅合金的BSE像,白色为铅,因铅重过锡第三十六页第三十七页，共63页。

电子能谱（EDX）

EDX是利用检测被测物质（元素）特征X射线，来对微区进行元素的鉴定（定性分析）或定量分析。特征X射线是每种元素所固有的一套谱线，就象每个人的“指纹”和DNA一样，利用些“指纹”就可以确定对应的元素的存在与否。第三十七页第三十八页，共63页。

20KeV的高能电子能够将样品中原子的内层电子轰击出来,称之为电离,当内层有空位时,原子的外层电子会填充内层空位,同时放出(发射)同等能量的特征X(射线)光子(E=hn).每一种元素有一组特征X射线,其X光子的能量是一定的和固有的,EDX就是利用半导体探测器,将被测元素特征X光子的能量和数量(产额)准确地测量出来.来对微区进行元素的鉴定(通过比较X射线的能量)或定性分析,也可以通过测量某一元素的某一X射线的产额,与已知含量的样品(标样)进行比较,进行定量分析.因为特征X光子的数量(产额)与该元素的含量成正比.第三十八页第三十九页，共63页。

电镀层厚度

镀层成份

镀层结合力

镀层硬度

镀层镍封颗粒数及应力

镀层延展性

第三十九页第四十页，共63页。

镀层结合力试验定义：镀层结合力是指镀层与基体金属（或中间镀层）的结合强度，即单位表面积的镀层从基体金属（或中间镀层）上剥离所需要的力．原因：镀层结合力不好，多数原因是镀前处理不良所致．此外，镀液成分和工艺规范不当或基体金属与镀层金属的热膨胀系数悬殊，均对镀层结合力有明显影响．第四十页第四十一页，共63页。

检测方法

评定镀层与基体金属结合力的方法很多大多数为定性方法：１弯曲试验２锉刀试验３划痕试验４热震试验５反向锯刀试验第四十一页第四十二页，共63页。

试验方法弯曲试验

在外力作用下使试样弯曲或拐折，由于镀层与基体金属（或中间镀层）受力程度不同，两者间产生分力，当该分力大于其结合强度时，镀层即从基体（或中间镀层）上剥离。任何剥离、碎裂、片状剥落的迹象均认为是结合力不好。锉刀试验将镀件夹在台钳上，用一种粗齿扁锉锉其锯断面，锉动的方向是从基体金属向镀层，锉刀与镀层表面大约成４５度，结合力好的镀层，试验中不应出现剥离。第四十二页第四十三页，共63页。

划痕试验

用一刃口磨成３０度锐角的硬质划刀，划两条相距为２mm的平行线。划线时，应施以足够的压力，使划刀一次就能划破镀层达到基体金属。如果两条划线之间的镀层有任何部分脱离基体金属，则认为结合力不好。本试验的另一方法是：划边长为１mm的正方形格子，观察格子内的镀层是否从基体上剥落。热震试验将受检试样在一定温度下进行加热，然后骤然冷却，便可以测定许多镀层的结合力，这是基于镀层金属与基体金属（或中间镀层）的热膨胀系数不同而发生变形差异。检查镀层是否起泡或脱落。第四十三页第四十四页，共63页。

反向锯刀试验摆放样本作测试，锯齿由基体面向镀层。作3或4次切割，相互之测试距离约3—4毫米，观察底材与镀层或镀层与镀层之间有没有结合力不良。任何结合力不良都被认为不通过此次测试

第四十四页第四十五页，共63页。

电镀层厚度

镀层成份

镀层结合力

镀层硬度

镀层镍封颗粒数及应力

镀层延展性

第四十五页第四十六页，共63页。

硬度测试显微维氏硬度（HV）第四十六页第四十七页，共63页。压头：正四菱锥金刚石压头第四十七页第四十八页，共63页。测量过程第四十八页第四十九页，共63页。

显微维氏硬度

显微维氏：HV0.01,0.015,0.02,0.025,0.05,0.1,0.2,0.3,0.5,1第四十九页第五十页，共63页。金属镀层硬度大小铬—铂—铑—镍—钯—钴—铁—铜—银—锌——镉—锡—铅镀层厚度条件：1.至少15um2.试样厚度至少为压痕直径的

1.4倍第五十页第五十一页，共63页。金属镀层硬度比较

200040006000800010000PbSnZnAgCuFeNiCrHardnessHV[kp/mm²]ElektrolyticallyDepositedMetallurgicallyManufactured第五十一页第五十二页，共63页。

电镀层厚度

镀层成份

镀层结合力

镀层硬度

镀层镍封颗粒数及应力

镀层延展性

第五十二页第五十三页，共63页。镍封的作用光亮镍镀液中加入不导电的微粒,在光亮镍镀层上镀上該层具均勻分布微粒的薄镍镀层,再镀上铬,形成微孔铬,当工件受腐蚀時,由于微孔的作用,使腐蚀分散而向橫向发展。第五十三页第五十四页，共63页。PoreCo