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添加剂对镀层性能的影响:添加剂对镀层力学性能的影响—常见镀层的力学性能

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-27  浏览次数:758

常见镀层的力学性能

力学性能通常指强度(strength)、韧性(toughness)、硬度(hardness)、耐磨损性(wear resistance)和延展性(ductibility)。其中强度又随所加外力种类的不同而分为拉伸强度、压缩强度、变曲强度、扭曲强度、剥离强度、冲击强度和疲劳强度等。这些性能受镀液的pH值、电流密度、镀液温度和添加剂的影响。以瓦茨镀金回收液为例,镀层的硬度、抗拉强度、伸长率、内应力随电流密度和温度的变化曲线如图4-12和图4-13所示。表4-2和表4-3列出了电极单金属和合金的抗拉强度和伸长率。

 

图4-12硬度、抗拉强度和内应力随电流密度的变化曲线

(瓦茨镀镍液,pH=3.0,54℃)

 

图4-13硬度、抗拉强度、伸长率和随温度的变化曲线

(瓦茨镀镍液,pH=3.0,4.6A/dm2)

由此可见电沉积金属的抗拉强度范围很宽,这与电沉积的作业条件有关。电沉积金属的这些性质不同于可锻的或铸造的金属。电沉积金属的结晶情况(如晶粒粗大或细小)也会影响镀层的力学性能。良好的防蚀装饰镀层一般都具有高密度和少孔隙,这就要求晶粒细化和高密度的电镀作业,而加入添加剂是使晶粒细化的主要手段。含硫添加剂是镀镍层中硫的来源,镍层的含硫量会显著影响镍层的力学性能。镍基复合镀层,不管是存在钨纤维、硼纤维或碳化硅都会明显增强镍层的抗拉强度。

表4-2单金属镀层的抗拉强度和伸长率

 

①退过火的压延金属;

②含l.5 Pb0颗粒制成的粉胚;

③不包括含硫大于0.005%的镍层数据。

表4-3钴和镍合金的抗拉强度和伸长率(20℃)

 

①硫化镍是由于镀液中加入含硫添加剂(如糖精)时形成的。

②含有24%~42%(体积)和0.1μm的硼纤维复合层。

③含有3.2%~3.6%(体积)和直径1μm的碳化硅晶须。

④含有35%~50%(体积)和0.025~0.1μm的钨纤维。

电镀层的硬度也同样取决于电镀液的组成和条件。从图4-14可见硬度值与镀层的强度之间有近似的对应关系。如图4-14所示为电极金属层的显微硬度值,硬度的测定是采用压入金刚石的锥击法(erichsentest),这表示金属表面抵抗另一种物体压入时所引起的塑性变形的能力。

 

图4-14 电析合金和单金属镀层的硬度值

在有些情况下,添加剂的加入并不能明显提高镀层的硬度。表4-4为某些镀铜作业得到的铜层的显微硬度和锥击深度。

由表4-4可见,除焦磷酸盐镀铜层的显微硬度较高和锥击深度较浅外,其他镀铜层的结果基本相近。

表4-4不同作业所得铜层的显微硬度和锥击深度

 

①M为甲基盐,S为聚硫化合物,H为2一巯基噻唑,0为OP乳化剂,D为甲基萘二磺酸钠,B为乙基硫脲,P为聚乙二醇。

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