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电镀层性质、用途及电镀层检测标准

发布时间:2021年12月13日 浏览数:22 文章出自:北测可靠性实验室

一、电镀层的作用是什么?

1、提高金属零件在使用环境中的抗蚀性能;

2、装饰零件的外表,使其光亮美观;

3、提高零件的工作性能,如硬度、耐磨性、导电性、电磁性、耐热性等等。

电镀层检测.jpg

二、对电镀层有哪些要求?

1、镀层的外观

镀层的外观是任一零件、任一镀种都必须检查的项目之一,常规检测内容包括锻层的宏观均匀性、颜色、光亮度、结晶状况和宏观结合力等。一般来说,镀层除应有其特有的颜色和光泽外,还应均匀、细致、结合力好,不允许有针孔、条纹、起泡、起皮、毛刺、结瘤、麻点、烧焦、开裂、剥离、脱落、不正常色泽或漏镀等。但对于挂镀件,一般允许挂钩处有轻微缺陷。

2、镀层的厚度

要保证零件的使用性能,零件表面的镀层必须达到一定的厚度。常用的镀层厚度测量方法包括破坏性和非破坏性两大类。破坏性测厚法包括阳极溶解库仑法、金相法、溶解称重法、液流法、点滴法等;非破坏性测厚法包括机械量具法、磁性法、涡流法、β射线反向散射法、x射线分光法等。

部分检测方法标准如下:

GB/T 11378-2005 金属覆盖层覆盖层厚度测量轮廓仪法

GB/T 15717-1995 真空金属镀层厚度测试方法 电阻法

GB/T 16921-2005 金属覆盖层 覆盖层厚度测量 X射线光谱方法

GB/T 17722-1999 金覆盖层厚度的扫描电镜测量方法

GB/T 20018-2005 金属与非金属覆盖层 覆盖层厚度测量 β射线背散射法

GB/T 31554-2015 金属和非金属基体上非磁性金属覆盖层 覆盖层厚度测量 相敏涡流法

GB/T 31563-2015 金属覆盖层 厚度测量 扫描电镜法

GB/T 38783-2020 贵金属复合材料覆层厚度的扫描电镜测定方法

GB/T 4955-2005 金属覆盖层 覆盖层厚度测量 阳极溶解库仑法

GB/T 6462-2005‍ 金属和氧化物覆盖层厚度测量显微镜法

3、镀层的耐蚀性

镀层的耐蚀测试方法有户外暴晒腐蚀试验和人工加速腐蚀试验。户外暴晒腐蚀试验对鉴定户外使用的镀层性能和电镀工艺特别有用,其试验结果通常可作为制定厚度标准的依据,但缺点是周期太长。

人工加速腐蚀试验主要是为了加速鉴定电镀层的质量。但任何一种加速腐蚀试验都无法表征和代替镀层的实际腐蚀环境和腐蚀状态,实验结果具有相对性。

人工加速腐蚀试验方法中有中性盐雾试验(nss)、乙酸盐雾试验、铜加速乙酸盐雾试验、醋酸铜加速试验(cass)、腐蚀膏试验(CORR试验)、电解腐蚀试验、二氧化硫腐蚀试验、硫化氢腐蚀试验、湿热试验等。

所有耐蚀性试验都有相应的国家标准,其规定了试验的条件和评价方法,部分标准如下:

NSS - QBT 3826-1999 电镀中性盐雾试验(NSS)法

ASS - QBT 3827-1999 电镀乙酸盐雾试验(ASS)法

CASS - QBT 3828-1999 电镀铜盐加速乙酸盐雾试验(CASS)法

ISO 3768-1976 金属覆盖层 中性盐雾试验(NSS试验)

盐雾试验.jpg

4、镀层的结合力

电镀层与基体金属的结合力(也称结合强度)的检验方法有很多,但都是定性的测试。常见的镀层结合力的测试方法有摩擦抛光试验、剥离试验、锉刀试验、划格划线试验、弯曲试验、热振试验、深引试验等。不同的方法适用于不同的镀层,也有不同的评定标准,具体使用时可査阅相应的国家标准。

5、镀层的硬度

镀层检测.jpg

镀层硬度的测量方法有很多,下面按施加试验力(也叫负荷或载荷)的方法分为静载压入法(维氏硬度、显微维氏硬度、努氏硬度、洛氏硬度、表面洛氏硬度、布氏硬度)和动载压入法(肖氏硬度、里氏硬度)。部分标准如下:

QB/T 3822-1999 轻工产品金属镀层的硬度测试方法.显微硬度法

NF T37-001-4-2014 镀层盘材金属.试验方法.第4部分:铅笔硬度

KS D 8515-2009 金属和有关镀层.维氏硬度计和努氏显微硬度试验

KS D 8515-2009 金属和有关镀层.维氏硬度计和努氏显微硬度试验

NF A91-118-2002 金属和其它无机物镀层.维氏硬度计和努氏显微硬度试验

DIN EN ISO 4516-2002 金属和其他无机镀层.维氏硬度和努氏显微硬度试验 (ISO 4516:2002); 德文版本 EN ISO 4516:2002

BS EN ISO 4516-2002 金属和其他无机镀层.维氏硬度计和努氏显微硬度试验机

EN ISO 4516-2002 金属和其他无机镀层.维氏硬度计和努氏显微硬度试验机 ISO 4516-2002

SAE AMS 2451/7-2000 镀层,涂刷,镍低应力.中等硬度沉积

QB/T 3822-1999 轻工产品金属镀层的硬度测试方法.显微硬度法

DS/ISO 4516-1983 金属和有关镀层. 维氏硬度计和努氏显微硬度试验

ISO 4516-1980 金属和有关镀层.维氏硬度计和努氏显微硬度试验

6、镀层的孔隙率

孔隙率是检验镀层质量的重要指标之一。对于防渗碳、氮、氰的镀层,这一指标的测定更显得重要。

测定镀层孔隙率的方法有腐蚀法(常用的腐蚀方法有:湿润滤纸贴置法、浇浸法(浸渍法、灌注法)、气体腐蚀法等)、电图象法、气体渗透法、照相法等。

7、镀层的化学分析

根据产品的特性,电镀层会要求检测某些物质的含量,如RoHS会要求检测镀层的六价铬含量;有的产品会要求检测镀层中某些物质的释放量,如首饰品中会要求检测镍的释放量。

三、什么是阴极性镀层和阳极性镀层?

阴极性镀层是指在一定条件下,镀层的电位正于基体金属的电位的一种镀层,反之则为阳极性镀层。确定镀层为何种镀层,应由该镀层在所处介质条件下的电位与基体金属的电位之差来决定。

四、按镀层用途选择所需镀种

1、防护性镀层

该镀层主要用于防止金属制品或组合件的锈蚀,应根据制品材料,使用环境及工作条件的具体情况,选择不同的金属镀层来防止制品腐蚀。如黑色金属制品在一般大气条件下可以用镀锌层来保护,在海洋性气候条件下可以用镀镉层保护。当要求镀层薄而且抗腐蚀性能又强是,可以选用镉锡合金来代替单一的锌或镉镀层,特别对一些紧固件的防护采用这种镀层是较理想的。

2、防护-装饰性镀层

它要求镀层不但能防止制品腐蚀,而且还能赋予制品某种经久不变的光泽外观。这类镀层的使用量很大,而且多为多次电镀,即首先在基体上镀上“底”层,而后再镀“表”层,有时甚至还有“中间”层。为何这么做,是因为很难找到一个单一的金属镀层能同时满足防护-装饰的双重要求。某些金属层虽然防腐能力强,但它在使用条件下不能经久保持光泽,而且往往质软,易磨损,另一些金属镀层虽然防腐能力较差,但它能赋予制品外观可以经久不变。

3、耐磨和减摩镀层

前者是借高制品表面硬度以增加它的抗磨损能力,在工业上多采用镀硬铬,如一些大型直轴和曲轴的轴颈、印花辊的辊面、发动机的气缸和活塞环、冲压模具的内腔等。后者多用于滑动接触面,在这些接触面上镀上能起到固定润滑剂作用的韧性金属(减摩合金)就可以减少滑动摩擦。

4、热加工用镀层

不少机械零件为了改善它的表面物理性能,常常要进行热处理。但对一个部件来讲,某些部件不允许改变它原来的性能,那就要把它局部保护起来。如防止局部渗碳要镀以铜,防止局部渗氮要镀以锡。另外有些无线电零件在组装时要进行钎焊,为此目的要镀以锡、铜或银。

5、导电性镀层

在无线电及通讯技术中大量使用提高表面导电性能的镀层。用于一般情况的有镀铜、镀银,同时要求耐磨的就镀以银金合金。另外在高频波导生产中大都采用镜面光泽的镀银层。

6、磁性镀层

在录音机及电子计算机等设备中的录音带、磁环线、磁鼓储存系统均使用磁性材料。目前多采用电镀法来满足这方面的要求,而且当电镀工艺参数改变是,镀层的磁性能参数可以调整。

7、高温抗氧化镀层

不少先进技术部门中,需使用高熔点的金属材料制造特殊用途的零件,但这些零件在高温下容易氧化(高温腐蚀)而损坏。比如转子发动机内腔就需要用镀铬来防护,喷气发动机转子叶片也可以采用铬合金镀层。

8、修复性镀层

一些重要的机械零部件磨损以后,可以采用电镀法给予修复,如汽车拖拉机的曲轴、齿轮和花键等都可以进行电镀修复,使其重新为社会主义建设服务。用于修复性的镀层有铜、铁、铬等。

9、其他镀层

为了增加钢丝和橡胶热压时的粘合性,可给钢丝镀以黄铜。为了抵抗硫酸和铬酸的腐蚀而镀以铅。为了增加发光能力而镀以铬、银等。

五、常见电镀层的性质与用途?

1.锌镀层

锌镀层在大气条件下对钢铁零件为阳极性镀层,经彩色钝化后,明显地提高了镀层的保护性能并改善了外观。主要用于防止钢铁零件的腐蚀,其镀层价格低廉,耐腐蚀性能优良,应用量大面广。

2.镉镀层

镉镀层在海洋和高温大气的环境中,对钢铁零件为阳极性镀层,镀层比较稳定,耐腐蚀性强,润滑性能好,在航空及电子工业中应用较多。

3.锡镀层

锡镀层对钢铁件为阴极性镀层。因此,只有当镀层无孔隙时才能机械地保护钢铁零件不被腐蚀。它具有较高的化学稳定性,与硫及硫化物几乎不起作用,焊接性能良好,对渗氮有屏蔽作用。

4.铜镀层

铜镀层对锌、铁等金属为阴极性镀层,常常用于钢铁或某些塑料上作为镀铜/镍防护-装饰性镀层的底层或中间层,也可用于印刷电路、电铸模等方面。

5.镍镀层

镍镀层对钢铁零件为阴极性镀层,它具有较高的硬度,抗蚀性比铜高,能耐碱,也比较能耐酸。常用于钢铁零件的镀铜/镍/铬防护-装饰性镀层的中间层及酸性镀铜前的预镀。

6.铬镀层

铬镀层对钢铁零件为阴极性镀层。它具有较高的耐热性,常温下硬度好,耐磨性好,光反射性强,被广泛用于提高零件的耐磨性、光反射性以及修复尺寸和装饰等方面。

7.银镀层

银镀层对于常用金属为阴极镀层,其导电、焊钎性能优良,化学性质稳定,主要用于电器工业中的导电部件及其焊接部位,还用于防护-装饰性镀层,如乐器、餐具、光学仪器。

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