电镀层物理性能测试省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,电镀层物理性能,测量介绍,第1页,电镀层厚度,镀层成份 镀层结协力 镀层硬度 镀层镍封颗粒数及应力 镀层延展性,第2页,测量电镀层厚度意义,电镀层厚度是衡量镀层质量主要指标。,很大程度影响着产品可靠性和使用寿命。,是镀层物理性能测试中一个主要项目。,第3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4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,.,在被测镀层表面已知面积上,以恒定电流密度在对应试液中镀件作为阳极来溶解镀层,.,当镀层金属溶解完成,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,.,依据库仑定律,以溶解镀层金属消耗电量、溶解镀层面积、镀层金属电化当量、密度以及阳极溶解电流效率计算镀层局部厚度。,应用,1,、测定各种金属镀层厚度。,2,、测定多层金属镍之间电位差,。,依据标准：,ASTM B504,，,ISO2177,，,ASTM B764,第5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6页,四层镍电位差及厚度图示,第7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8页,电 位 差,镍层含硫量,愈,高,电位,愈,负,愈,轻易被腐蚀。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9页,金相法,(cross-section),原理,利用光学原理，对物体进行,放大，能够观察到物体表面,或断面金相显微结构。,应用,经过对电镀用底材、电镀层横截面和表面结构放大观察，可分析电镀品品质和找出缺点（如气孔、裂纹、夹杂物、剥皮等）产生原因及测量镀层厚度。,依据标准：,ASTM B487,，,ISO1463,，,GB/T6462,第10页,切片测量厚度条件,镀层厚度应大于,.8um,无需知基材及镀层合金百分比,普通可自主表面上之一处或几处切取试样除另有要求外，应在镀层有代表性厚度和易出现疵病之处切割,因为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仲裁方法,第11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,How to make a better cross-section?,怎样做一个更加好切片,You can do it better,if you think it is an art.,当它是艺术品去做,第12页,铝轮毂经典镀层结构,第13页,铝合金氧化膜厚度,第14页,塑料工件漆膜厚度,第15页,ABS,基材工件产生麻点,第16页,ABS,基材工件产生裂纹,第17页,ABS,基材工件表面腐蚀点,第18页,铝轮毂工件,CASS,后表面起泡,第19页,锌合金工件产生针孔,第20页,X-ray,测厚,什么是,X,射线,?,RADIO,MICRO,IR,VISIBLE,UV,X-RAY,GAMMA-RAY,X,射线是一个能量形态，是电磁波谱中特定一段区域。,第21页,探测器,X,射线管,样品,Primary X-Ray,Fluorescent X-Ray,X,射线产生,第22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，依据,荧光谱线出现能量位置,及其强度能够得到镀层,组成及厚度信息。,应用,用于各种金属镀层厚度,测量和成份分析。,依据标准：,ASTM B568,，,ISO3497,，,GB/T16921,第23页,牛津制造：微焦,X,射线管,牛津微焦,X,射线管在更小束斑下,激发更高荧光,X,射线强度,高计数率，改进分析精度,抵达更小激发,X,射线束斑,第24页,控制激发束斑：多准直器程控交换,对不一样形状、尺寸样品，获取最高荧光,X,射线强度。,各种规格圆形、矩形准直器可供选择。,最多可安装,6,种准直器,第25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）,不一样基材上电镀各金属镀层。,注：不包含清漆、涂层等非金属膜层。,第26页,测量厚度范围,普通电镀件最多可测三层,三层总厚度不要超出,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27页,Range,1um,10um,100um,1000um,Ti,Cr,Ni,Zn,Rb,Sr,Zr,Nb,Rh,Pd,Ag,Cd,In,Sn,Sb,Hf,W,Pt,Au,Pb,Bi,Elements,膜厚度测定范围,(,单层,),第28页,I,VIIIb,IIIb,II,IVb,Vb,VIb,VIIb,Ib,IIb,III,IV,V,VI,VII,VIII,1,H,2,He,3,Li,4,Be,5,B,6,C,7,N,8,O,9,F,10,Ne,11,Na,12,Mg,13,Al,14,Si,15,P,16,S,17,Cl,18,Ar,19,K,20,Ca,21,Sc,22,Ti,23,V,24,Cr,25,Mn,26,Fe,27,Co,28,Ni,29,Cu,30,Zn,31,Ga,32,Ge,33,As,34,Se,35,Br,36,Kr,37,Rb,38,Sr,39,Y,40,Zr,41,Nb,42,Mo,43,Tc,44,Ru,45,Rh,46,Pd,47,Ag,48,Cd,49,In,50,Sn,51,Sb,52,Te,53,I,54,Xe,55,Cs,56,Ba,57,La,72,Hf,73,Ta,74,W,87,Fr,88,Ra,89,Ac,104,Rf,Lanthanides,Actinides,58,Ce,90,Th,75,Re,76,Os,77,Ir,78,Pt,79,Au,80,Hg,81,Tl,82,Pb,83,Bi,84,Po,85,At,86,Rn,59,Pr,60,Nd,61,Pm,62,Sm,63,Eu,64,Gd,65,Tb,66,Dy,67,Ho,68,Er,69,Tm,70,Yb,71,Lu,91,Pa,92,U,93,Np,94,Pu,95,Am,96,Cm,97,Bk,98,Cf,99,Es,100,Fr,101,Md,102,Nc,103,Lw,Nonmetals,非金属,Semimetals,半金属,Metals for Plating,电镀金属,Metals,金属,105,Db,106,Sg,107,Bh,108,Hs,第29页,对样品要求,说明电镀层金属次序（包含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百分比,如：仿金中,Cu.Zn,百分比,黑镍中,Ni.Zn,百分比,枪色中,Ni.Sn,百分比等。,第30页,磁性法及涡流法测厚,磁性法,:,利用磁通量随,涂,膜非磁性层在磁体和底材之间厚度改变而改变原理来测定磁性金属（铁,基）底材上,涂,膜厚度,涡流法,:,利用感应涡流大小随仪器探头线圈与基础金属间,涂,膜厚度大小改变,而改变原理来测定非磁性金属（非铁基）底材上膜厚,无损、方便、快捷,第31页,电镀层厚度,镀层成份,镀层结协力 镀层硬度 镀层镍封颗粒数及应力 镀层延展性,第32页,电镀层成份测定 （,扫描电镜,-,能谱系统,）,原理,经过接收与处理由高能电子束作用于试样所激发出二次电子、背散射电子、特征,X-,射线等信号，分别能够取得材料形貌、结构、成份及含量等信息,第33页,扫描电镜,-,能谱系统,应用,用于材料表面形貌、晶体结构观察和化学成份分析,镍腐蚀,铜晶结构,第34页,扫描电子显微镜,(SEM),成像方式,扫描电子显微镜有各种成像方法最惯用有,:,二次电子成像,（,Secondary electron imaging,SE),背散射电子成像,（,Back-scattering electron imaging,BSE),电流成像,第35页,二次电子成像（,SE,）,高能入射电子束轰击样品时，入射电子束会把样品中电子“轰”出来，产生大量“二次电子”。“二次电子”成像 就是搜集这些“二次电子”而成图像。因为能被搜集二次电子与表面形貎强烈相关，所以，二次电子成像只反应表面形貎。,第36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。只搜集这部分被“弹性”反射回来电子成像（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，但与样品原子质量相关。电子与越重元素碰撞，反射回来电子也越多。反之，反射回来电子就越少。所以，,BSE,图像能够用来做“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,BSE,像,白色为铅,因铅重过锡,第37页,电子能谱（,EDX,）,EDX,是利用检测被测物质（元素）特征,X,射线，来对微区进行元素判定（定性分析）或定量分析。,特征,X,射线是每种元素所固有一套谱线，就象每个人“指纹”和,DNA,一样，利用些“指纹”就能够确定对应元素存在是否。,第38页,20KeV,高能电子能够将样品中原子内层电子轰击出来,称之为电离,当内层有空位时,原子外层电子会填充内层空位,同时放出,(,发射,),同等能量特征,X(,射线,),光子,(E=hn).,每一个元素有一组特征,X,射线,其,X,光子能量是,一定,和,固有,EDX,就是利用半导体探测器,将被测元素特征,X,光子能量和数量,(,产额,),准确地测量出来,.,来对微区进行元素判定,(,经过比较,X,射线能量,),或定性分析,也能够经过测量某一元素某一,X,射线产额,与已知含量样品,(,标样,),进行比较,进行定量分析,.,因为特征,X,光子数量,(,产额,),与该元素含量成正比,.,第39页,电镀层厚度,镀层成份,镀层结协力,镀层硬度 镀层镍封颗粒数及应力 镀层延展性,第40页,镀层结协力试验,定义：,镀层结协力是指镀层与基体金属（或中间镀层）,结合强度，即单位表面积镀层从基体金属,（或中间镀层）上剥离所需要力,原因：,镀层结协力不好，多数原因是镀前处理不良所致,另外，镀液成份和工艺规范不妥或基体金属与,镀层金属热膨胀系数悬殊，均对镀层结协力有显著影响,第41页,检测方法,评定镀层与基体金属结协力方法很多大多数为定性方法：,弯曲试验,锉刀试验,划痕试验,热震试验,反向锯刀试验,第42页,试验方法,弯曲试验,在外力作用下使试样弯曲或拐折，因为镀层与基体金属（或中间镀层）受力程度不一样，二者间产生分力，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、片状剥落迹象均认为是结协力不好,。,锉刀试验,将镀件夹在台钳上，用一个粗齿扁锉锉其锯断面，锉动方向是从基体金属向镀层，锉刀与镀层表面大约成度，结协力好镀层，试验中不应出现剥离。,第43页,划痕试验,用一刃口磨成度锐角硬质划刀，划两条相距为,mm,平行线。划线时，应施以足够压力，使划刀一次就能划破镀层到达基体金属。假如两条划线之间镀层有任何部分脱离基体金属，则认为结协力不好。,本试验另一方法是：划边长为,mm,正方形格子，观察格子内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，便能够测定许多镀层结协力，这是基于镀层金属与基体金属（或中间镀层）热膨胀系数不一样而发生变形差异。检验镀层是否起泡或脱落。,第44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,34,毫米，观察底材与镀层或镀层与镀层之间有没有结协力不良。任何结协力不良都被认为不经过此次测试,第45页,电镀层厚度,镀层成份 镀层结协力,镀层硬度,镀层镍封颗粒数及应力 镀层延展性,第46页,硬度测试,显微维氏硬度（,HV,）,第47页,压头：正四菱锥金刚石压头,第48页,测量过程,第49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50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.,最少,15um,2.,试样厚度最少为压痕直径,1.4,倍,第51页,金属镀层硬度比较,4000,6000,8000,10000,Pb,Sn,Zn,Ag,Cu,Fe,Ni,Cr,Hardness HV kp/mm,Elektrolytically Deposited,Metallurgically Manufactured,第52页,电镀层厚度,镀层成份 镀层结协力 镀层硬度,镀层镍封颗粒数及应力,镀层延展性,第53页,镍封作用,光亮镍镀液中加入,不,导电微粒,在光亮镍镀层上镀上,該,层具均,勻,分布微粒薄镍镀层,再镀上铬,形成微孔铬,当,工件受,腐蚀,時,因为微孔作用,使腐蚀,分,散,而向橫,向发展。,第54页,Pore Counts,镍封颗粒数,第55页,内应力（,Inner Tension,）影响,镀层应力较高时，会造成细薄柔软被镀制件,(,或电铸件本身,),变形；而对粗厚不易变形制件，则会造成镀层裂纹、起泡、剥落等现象。当外力作用时，镀层应力还会降低制件抗疲劳强度和加速应力腐蚀断裂，这些都直接影响产品质量。,第56页,内应力分类,宏观内应力,微观内应力,前者是指作用于镀层宏观面积上内应力，后者是指作用于晶粒或更小范围内应力。宏观内应力通常是用基体金属变形量来测定，而微观内应力只能用,X,射线衍射仪或电子衍射仪测量，在此只能介绍前者。宏观内应力测定方法较多，有刚性平带法、应力仪法、幻灯投影法和,螺旋伸缩法,等。而早期应用较多是幻灯投影法，现在却普遍采取螺旋伸缩法了。这种方法操作简便，测量快速，准确度较高。,第57页,螺旋伸缩法原理,其工作原理是利用特种钢材和专门工艺制成专用螺旋管，螺旋管一端固定，另一端,(,自由端,),与带刻度机构活动轴相联。当对螺旋管进行单面电镀时，因为镀层应力，使螺旋管产生扭曲，其扭曲力矩借助自由端经过放大机构，而使指针偏转。依据偏转角度，即可计算出镀层应力值,。,第58页,内应力测试仪,第59页,内应力表示法,第60页,电镀层厚度,镀层成份 镀层结协力 镀层硬度 镀层镍封颗粒数及应力,镀层延展性,第61页,镀层延展性,测试仪器,第62页,Ratio=t/2r,Percentage=100t/(2r-t),T=25 microns(1 mil),延展性表示法,第63页,