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添加剂对镀层性能的影响:电镀层的内应力—内应力的特点

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-27  浏览次数:1920

内应力的特点

不管电镀层产生张应力还是压应力,一般都遵守下面的规律。

①在不含添加剂的电解液中电沉积镍、铁、钴、铬等高熔点金属时均产生张应力。电沉积锌、镉、锡、铅、铋等低熔点金属时,镀层的应力符号随电解条件的不同,可以产生张应力或压应力。如图4-2所示为电沉积高熔点金属的内应力范围。表4~1为某些电沉积镀层的内应力数据。在单金属层中应力最小的是铝,其应力值为5.89×105N/m2。

 

图4-2 电析高熔点金属的内应力值的范围

表4-1 某些电沉积镀层的内应力数据

合 金

应力/(N/mm2)

合 金

应力/(N/mm2)

磷一钴

铁(40%~45%)一铬

铁(1%~2%)一镍

磷一铁

钴一镍

49~378

187~422

137~333

98~118

69~383

—41~54

—2.7~2.0

15~25

铁一镍

硫化镍一镍

磷镍(化学镀金)

钯(25%)一镍

锡(35%)一镍

155~343

—103~890

 —105~384

196~393

—275~275

—3.4~一2.1

—6.9~88

0.59

②随电解条件的改变,镀层内应力常按不同的规律变化,某些镀层内应力值的范围很宽,从686N/mm2的张应力降至0,甚至为压应力。从60~70℃的铬酸电解液中析出大于2.5μm的铬层为高张应力,而从75~90℃的电解液中析出的铬层,则是小于41.1N/mm2的低张应力层,从20~40℃电解液中析出的一些铬层是压应力。如图4-3所示为不同温度时镀镍层应力的变化情况。随着镀液温度的升高,镍层的应力逐渐降低并趋于稳定。

 

图4-3镀镍层内应力随温度的变化

镀液组成:NiS04·6H20 240g/L KCl 20g/L、H3B03 30g/L

 

图4-4铜在铂底材上的平均应力对镀层平均厚度的关系

电流密度(A/dm2):1-14.1;2-15.5;3-9.7

③镀层内应力随镀层厚度和电流密度的变化如图4-4所示。由图可见,应力的极大值均出现在电沉积开始之时,即当晶粒生长到快形成连续镀层时的内应力最大。电流密度越高,单位面积表面上形成的晶粒数越多,镀层晶粒越细,应力值也越高。但应力极大值随电流密度的升高而向薄层移动。

④凡是高张应力的镀层都有裂纹,并且呈层状结构,几乎所有做耐磨用的铬层和大部分铑层都是有裂纹的,压应力的铬层所含的裂纹数要比张应力铬层的裂纹数多。

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