Процес гальванічного нанесення твердого золота широко використовується в ключових частинах друкованих плат, таких як золоті пальці та електронні роз’єми, завдяки чудовій зносостійкості, хорошій провідності та стійкості до корозії. Ці деталі часто піддаються частим механічним впливам, таким як вставляння та витягування, тертя тощо під час використання виробу, тому існують надзвичайно високі вимоги до зносостійкості гальванічного шару твердого золота. Для забезпечення якості та надійності продукції особливо важливо розробити наукові та обґрунтовані стандарти тестування зносостійкості гальванічного твердого золота.
1, Ключові фактори, що впливають на зносостійкість гальванічного твердого золота
(1) Товщина покриття
Основним фактором, що впливає на зносостійкість, є товщина покриття. Загалом, більш товсті покриття з твердого золота можуть витримувати більше тертя та мають кращу зносостійкість. Наприклад, у деякому аерокосмічному електронному обладнанні, яке вимагає надзвичайно високої зносостійкості, товщина гальванічного шару твердого золота зазвичай контролюється на відносно високому рівні. Однак товщина покриття не безмежна. Надмірно товсті покриття не тільки значно збільшують витрати на виробництво, але також можуть призвести до зниження адгезії між покриттям і основою, що призводить до таких проблем, як відшарування та відшарування. Тому необхідно розумно контролювати товщину покриття при дотриманні вимог щодо зносостійкості.
(2) Твердість покриття
Твердість твердого золотого покриття в основному залежить від складу його сплаву та параметрів процесу гальванічного покриття. Додаючи до чистого золота такі легуючі елементи, як кобальт і нікель, можна сформувати більш тверде покриття зі сплаву. Наприклад, тверді золоті покриття, що містять кобальт, можуть досягати твердості 150-200HV, що значно покращує їх зносостійкість порівняно з чистими золотими покриттями з твердістю 50-90HV. Крім того, такі параметри, як щільність струму, температура розчину для нанесення покриття та значення рН під час процесу гальванічного нанесення також можуть впливати на кристалічну структуру та твердість покриття. Відповідні параметри процесу можуть змусити покриття дрібно та щільно кристалізуватися, тим самим підвищуючи твердість і зносостійкість.
(3) Стан поверхні підкладки
Рівність, шорсткість і чистота поверхні підкладки мають значний вплив на зносостійкість гальванічного шару твердого золота. Якщо на поверхні підкладки є явні подряпини, ямки та інші дефекти, або якщо шорсткість висока, під час гальванічного покриття тверде золоте покриття важко рівномірно покрити. Ці слабкі ділянки схильні спочатку пошкоджуватися під час тертя, що призводить до зниження загальної зносостійкості покриття. Тим часом, якщо на поверхні підкладки є залишкові масляні плями, домішки тощо, це вплине на адгезію між покриттям і підкладкою, тим самим зменшуючи зносостійкість покриття. Таким чином, сувора попередня обробка поверхні підкладки перед нанесенням гальванічного покриття, така як шліфування, полірування, очищення тощо, є ключовим кроком для забезпечення якості та зносостійкості покриття.
(4) Середовище використання
Багато факторів у фактичному середовищі використання, наприклад температура, вологість, корозійні гази, частинки пилу тощо, можуть впливати на зносостійкість гальванічних шарів твердого золота. У високотемпературному середовищі твердість покриття може знизитися, що призведе до зниження зносостійкості; Середовища з високою вологістю можуть легко викликати корозію покриттів, послаблюючи їх зносостійкість; Корозійні гази, такі як діоксид сірки та сірководень, можуть вступати в хімічну реакцію з твердим золотим покриттям, пошкоджуючи структуру покриття; Частинки пилу можуть діяти як абразиви під час тертя, посилюючи знос покриття. Тому, оцінюючи зносостійкість гальванічного твердого золота, необхідно повністю враховувати характеристики фактичного середовища використання виробу.
2, Загальні методи та стандарти тестування на зносостійкість
(1) Тест на тертя та знос
Принцип і обладнання: Випробування на тертя та знос — це випробування на знос, яке проводиться на гальванічних зразках твердого золота шляхом імітації умов тертя під час фактичного використання. Загальне обладнання включає тестер Taber на стирання. Цей пристрій імітує фактичний процес тертя та зношування, застосовуючи певний тиск до поверхні зразка та обертаючи шліфувальний круг із певною швидкістю для створення тертя об поверхню зразка. Під час експерименту можна точно контролювати матеріал, швидкість, тиск навантаження та час тертя шліфувального круга.
Стандарти випробувань: Конкретні параметри та показники оцінки для випробувань на тертя та знос чітко визначені у відповідних галузевих стандартах. Наприклад, певні стандарти вимагають використання конкретних моделей шліфувальних кругів, навантажених певним тиском (наприклад, 1000 г) і підданих випробуванням тертям на зразках із певною швидкістю (наприклад, 60 об/хв). Показники оцінки зазвичай включають величину зносу після заданої кількості циклів тертя або кількість циклів тертя при досягненні певного ступеня зносу. У деяких стандартах тестування електронних з’єднувачів вимагається, щоб знос покриття на зразку після 5000-10000 циклів тертя не перевищував зазначеного значення, і не повинно бути оголеного явища підкладки.
(2) Випробування терміну служби підключення та відключення
Принцип і обладнання. Тест-на довговічність в основному призначений для електронних з’єднувачів та інших продуктів, імітуючи процес під’єднання-під час фактичного використання та перевіряючи зносостійкість гальванічного шару твердого золота під час повторних під’єднань. Тестове обладнання зазвичай здатне точно контролювати такі параметри, як швидкість, сила, кут і кількість вставок і видалень. Наприклад, деякі-високоточні машини для випробування терміну експлуатації підключення та від’єднання можуть контролювати швидкість увімкнення та від’єднання в межах 1–5 разів на секунду, а похибку сили підключення та від’єднання – у дуже малому діапазоні.
Стандарти тестування: відповідні стандарти містять детальні положення щодо умов навколишнього середовища, методів тестування та кваліфікаційних критеріїв для тестування терміну служби розетки. Наприклад, стандарт MIL-STD-202 визначає температуру навколишнього середовища, вологість та інші умови для перевірки терміну служби плагінів, зазвичай вимагаючи проведення тестування в середовищі з нормальною температурою та вологістю. З точки зору експериментальних методів, такі параметри, як хід, швидкість і кут введення, вказуються для кожного введення та вилучення. Кваліфікаційні критерії зазвичай визначаються на основі конкретних сценаріїв застосування продукту. Наприклад, для роз’ємів обладнання, таких як сервери, які вимагають частого підключення та від’єднання, може знадобитися, щоб зміна контактного опору залишалася в межах допустимого діапазону після десятків тисяч підключень і від’єднань, а покриття не мало явного зносу чи відшаровування; Для роз’ємів побутової електроніки необхідна кількість вставок і видалень може бути відносно низькою, але вони також повинні відповідати певним вимогам надійності.
(3) Тест на подряпини
Принцип і обладнання. Випробування на подряпини проводиться шляхом застосування поступово зростаючих навантажень до поверхні гальванічних зразків твердого золота, використання алмазної голки для подряпин на поверхні зразка, спостереження за станом подряпин на покритті під різними навантаженнями та оцінювання зносостійкості та адгезії покриття. Тестове обладнання в основному складається з системи завантаження, пристрою для маркування голки та системи спостереження та вимірювання. Система завантаження може точно контролювати навантаження, прикладене до голки, а пристрій голки забезпечує проходження голки над поверхнею зразка зі стабільною швидкістю та кутом. Система спостереження та вимірювання використовується для запису морфології, ширини, глибини та іншої інформації подряпини.
Стандарти тестування. Стандарти скретч-тестування відрізняються в різних галузях промисловості та сферах застосування. Загалом, стандарти вказують на матеріал, форму та розмір голки для маркування, як-от широко використовувана алмазна голка для маркування, яка має суворі вимоги до радіуса та кута наконечника. Метод навантаження зазвичай передбачає безперервне або градуйоване навантаження та реєструє критичне навантаження, коли покриття зазнає таких явищ руйнування, як розтріскування та відшарування. Наприклад, у деяких стандартах випробувань для аерокосмічних електронних компонентів критичне навантаження для випробування на подряпини має бути вище певного значення, щоб гарантувати, що покриття має гарну зносостійкість і ефективність зчеплення в складних середовищах навантаження.