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镀层的结合力(下)

放大字体  缩小字体发布日期:2013-03-20  浏览次数:1470
核心提示:即使试验表明覆盖层附着强度好,也不破坏试样,但仍然不能认为试样未受损伤。例如摩擦抛光试验可能使试样变形,热震试验可能使试样的金相组织发生不能容许的变化。

7.拉伸剥离试验

(1)焊接拉伸刺离试验。将一根75mm×10mm×0.5mm的镀锡低碳钢或镀锡黄铜试片,在距一端10mm处弯成直角,将较短一边的平面焊到试样镀层表面上,对长边施加一垂直于焊接面的拉力。如果覆盖层的附着强度小于焊接点的强度,覆盖层将与基体分离;若覆盖层的附着强度大于焊接点的强度,则在焊接处或在覆盖层内部发生断裂。试验方法如图10—1—3。

 

拉伸剥离试验

 

图10—1—2试样喷丸时的夹具

 

试样喷丸时的夹具

 

图10—1—3焊接拉伸刺离试验(a)俯视图;(b)侧视图。

该方法的缺点:在焊接过程中焊点的温度可能会改变镀层的附着强度。因此可以用有足够抗拉强度的固化合成树脂胶黏剂,代替焊接进行剥离试验。

本试验适用于检验厚度小于l25μm的镀层。

(2)粘胶带拉伸剥离试验。将一种纤维粘胶带(粘胶带的附着强度值大约是每25mm的宽度为8N)粘附在镀层上,用一定质量的橡皮滚筒在上面滚压,以除去粘接面内的空气泡。间隔10s后,用垂直于镀层的拉力使胶带剥离,若镀层无剥离现象说明结合强度好。

本试验适用于检验印制电路板中导体和触点上镀层的附着强度,试验面积至少应有30mm2。

8.磨、锯、凿子试验

磨、锯、凿子试验是将带有镀层的试样或零件分别用磨削、钢锯或者凿子进行机械冲击,观察镀层是否出现与基体脱落、起皮等现象。

磨是用一砂轮,磨削镀件的边缘,磨削的方向是从基体至覆盖层,如果附着强度差,覆盖层会从基体上剁离。也可以用钢锯代替砂轮,但要注意对钢锯所施加的力的方向,应力图使覆盖层与基体分离。磨、锯试验对镍和铬这些较硬的金属镀层特别有效。凿子试验适用于厚的覆盖层(大于125μm)。方法之一是将一锐利的凿子,置于镀层突出部位的背面,并给予一猛烈的锤击。如果结合强度好,即使镀层可能破裂或凿穿,镀层也不与基体分离。另一种方法是与“锯子试验”结合进行的。试验时,先垂直于覆盖层锯下一块试样,如果附着强度不好,覆盖层会剥落;如果断口处覆盖层无剥落现象,则用一锐利的凿子在断口边缘尽量撬起镀层,若镀层能够剥下相当一段,则表明镀层的附着强度差。每次试验前,凿子刃口应磨锋利。对于较薄的覆盖层可以用刀子代替凿子进行试验,并且可以用一个锤子轻轻敲击。凿子试验对于锌、镉等软金属覆盖层不太适用。

9.缠绕试验

试验是将试样(通常为带状或线状镀件)沿一心缠绕,试验的每一部分都能标准化,包括试验带的长度和宽度、弯曲速率、弯曲动作的均匀性及缠绕试样所用圆棒的直径。试验中出现任何剥离、碎裂、片状剥落的迹象均认为是镀层附着强度不好。

试样弯曲时,覆盖层可以在试样的里侧,也可以在试样的外侧。一般只需检查试样的外侧,就可以判断镀层的覆盖强度如何。但是在有些情况下,检查试样的里侧有可能使判断更全面。

10.深引试验

深引试验常常用来检验薄板金属镀件的附着强度,常用的方法是“埃里克森杯突试验”和“罗曼诺夫凸缘帽试验”。是用某种冲头把覆盖层和基体金属冲压成杯状和凸缘帽状。

在埃里克森杯突试验中,采用了一种适当的液压装置,将一直径为20mm球形冲头,以0.2mm/s~6mm/s的速度压入试样中至要求的深度,附着强度差的覆盖层只要经过几毫米的变形就会起皮或脱落。当附着强度好时,即使冲头穿透基体金属,覆盖层也不会起皮。

罗曼诺夫凸缘帽试验装置由普通压力试验机组成,并配有一套用来冲压凸缘帽的可调式模具。凸缘直径为63.5mm,帽的直径为38mm,帽的深度可在0mm~12.7mm之间调整。一般将试样试验到帽破裂时为止。深引后的未损伤部分将表明深引如何影响覆盖层的结构。

在所有情况下,都必须谨慎的处理试验结果,因为试验过程涉及到覆盖层和基体金属两者的延展性。这些方法特别适用于较硬的镀层(如镀镍镀铬)。

11.阴极试验

把已经镀覆的试件放在溶液中作阴极,阴极上只有氢析出。通电时由于析出的氢气通过某些覆盖层扩散,并且在覆盖层和基体金属之间任何不连续的部位积累,所产生的压力将会使覆盖层起泡。试验是将试样放在90℃的5%的氢氧化钠(d=1.054g/mL)溶液中,通过电流密度为10A/dm2的电流处理2min,在附着强度差的地方会形成许多小泡。如果经过处理l5min镀层仍未起泡,可以认为附着强度好。也可以用5%(质量分数)的硫酸溶液在60%下,以l0A/dm2的电流密度进行电解处理,附着强度差的镀层就会在5min~15min内起泡。

本方法只限于用在使阴极上析出氢气能渗透的覆盖层。如镍或镍+铬覆盖层附着强度差时,用此试验方法比较有效,而对铅、镉、锌、锡或铜等覆盖层不太适用。

12.拉力试验

使电镀试样在拉力试验机上承受张应力直至断裂,观察断口处镀层与基体的结合情况,必要时可用小刀剥离检查。试样的规格、尺寸和其他要求按照力学性能试验中拉力试验的试棒设计,拉力试棒应在和制件完全相同的条件下电镀后再进行结合强度试验,最好使拉力试棒的材料和热处理工艺等与镀件相同。此试验适用于镀层较厚的镀件。

(二)镀层结合强度定量检测方法

1.胶黏剂拉伸剥离试验

试验方法原理如图l0—1—4所示。准备两个与镀件基体相同的圆柱形试件,试件的直径30mm左右,长l00mm左右,试件一端的端面一定要磨光滑平整。取其一个试件,圆柱面用绝缘漆绝缘,在光滑平整的端面电镀。镀好后用粘接强度好的环氧树脂胶黏剂与另一试件的平滑端面粘接,待胶黏剂固化好后,放在拉力试验机上进行拉伸试验。直至两个试件分开,如果是在胶黏剂与镀层处分开说明镀层的结合强度大于胶黏剂的抗拉强度,如果在镀层和基体处分开,记录拉力值F,镀层的结合强度可按下式计算。

P=F/S

式中:P为镀层结合强度(N/mm2);F为镀层与基体剥离所需要的力(N);S为镀层与基体结合的面积(mm2)。

2.塑料基体电镀层剥离试验

一般取试样为75mm×100mm的塑料板,并镀上厚度为(40士4)μm的酸性铜层。用锋利的刀子切割铜镀层至基体成25mm宽的铜条,并小心地从试样任一端剥起铜层约l5mm长,然后用夹具将剥离的铜层端头夹牢,用垂直于表面900±50的力进行剥离(见图l0—1—5)。剥离速度为25mm/min,且不间断地记录剥离力,直到铜镀层与塑料分离为止。剥离强度可按下式计算。

Fr=10Fp/h

式中:Fr为剥离强度(N/cm2);Fp为剥离力(N);h为切割铜层宽度(mm)。

3.塑料基体电镀层拉力试验

取截面积为1cm2的铜柱(或铝柱)和预制的酸性镀铜试样(镀层厚度为30μm~40μm)进行黏合(见图l0—1—6)。在室温下加压固化24h,然后用刀子除去铜柱周围的胶黏剂,并切断四周镀层(切至塑料基体)待用。

 

胶黏剂拉伸剥离试验

 

图10—1—4胶黏剂拉伸剥离试验

 

测定塑料基体上镀层的剥离强度

 

图10—1—5测定塑料基体上镀层的剥离强度

 

测定塑料基体镀层拉脱强度

 

图10—1—6测定塑料基体镀层拉脱强度

然后将试样装在拉力机上,用垂直于镀件表面的力进行拉脱试验,直到铜层与塑料基体分离,记下拉力值即可求得塑料镀层的拉脱强度Fh。几个试样的拉脱强度的平均值作为测定结果。

拉脱强度与剥离强度之间的关系按下式计算。

 

拉脱强度与剥离强度之间的关系按下式

 

式中:FH为拉脱强度(N/cm2);Fr为剥离强度(N/cm2);为被剥离金属层的厚度(cm)。3.镀层强度试验方法的选择

 

上述不同的试验方法适用于检查不同种类金属覆盖层的附着强度,选择方法见表10—1—3。其中,大多数试验对覆盖层及试样都有破坏作用,而某些试验仅破坏覆盖层。即使试验表明覆盖层附着强度好,也不破坏试样,但仍然不能认为试样未受损伤。例如摩擦抛光试验可能使试样变形,热震试验可能使试样的金相组织发生不能容许的变化。

表10—1—3各种覆盖层金属所适合的附着强度试验方法

 

各种覆盖层金属所适合的附着强度试验方法
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