雷達(dá)刷絲導(dǎo)電環(huán)鈀鎳合金鍍膜技術(shù)研究

吳曉霞

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第38研究所工程技術(shù)部，安徽合肥 230031)

由于黃金本身的優(yōu)良性能，作為表面鍍層，在電子工業(yè)中占有重要的地位。但黃金價(jià)格昂貴，硬度較軟。因此，在某些特殊領(lǐng)域需要能代替黃金并且耐磨的高硬度金屬。

鈀鎳合金由于其良好的導(dǎo)電、耐蝕、耐磨性能和較低的接觸電阻而成為有前途的代金鍍層［1－2］。

電鍍鈀鎳合金鍍層(質(zhì)量分?jǐn)?shù)比80%∶20%)具有高延展性以及類似硬金鍍層的接觸電阻，與薄金作面層的組合鈀鎳合金鍍層同樣展現(xiàn)良好的耐蝕性和耐磨性，并大幅降低生產(chǎn)成本。

為滿足雷達(dá)刷絲匯流環(huán)劃環(huán)長(zhǎng)期耐磨要求，提高耐磨性能。本試驗(yàn)采用Ni20%/Pd80%與薄金作面層組合以獲得良好的耐磨性能［3－4］。

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.1 實(shí)驗(yàn)步驟及材料選擇

為保證實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的可應(yīng)用性，按照與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)所用相同材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以確保后期應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符。實(shí)驗(yàn)選用鋁青銅規(guī)格為 R=50 mm，r=45 mm，厚度2 mm。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)參數(shù)

為能獲得有效的鈀鎳合金鍍層，鋁青銅材料的前處理至關(guān)重要。只有獲得表面光潔的鋁青銅底材，才能保證鈀鎳合金鍍層的有效性。因此實(shí)驗(yàn)采用NaOH等堿性溶液進(jìn)行前處理。

預(yù)鍍層的選擇對(duì)鈀鎳合金鍍層的結(jié)合力有重要的影響。鋁青銅上無(wú)法直接獲得良好的鈀鎳合金鍍層。因此實(shí)驗(yàn)前期采用兩種方案，鍍銅加鍍鎳或鍍銅。最后對(duì)兩種鍍層進(jìn)行鍍層質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.3 鍍層質(zhì)量評(píng)價(jià)

對(duì)最終獲得的鍍層分別進(jìn)行厚度、硬度、附著力、耐蝕性能及電性能等方面的測(cè)試。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 鈀鎳合金參數(shù)關(guān)系

溶液中離子濃度與鍍層Pd含量的關(guān)系，如表1所示。在厚度一定的條件下，溶液中Pd2+越高，鍍層中Pd的含量也就越高。根據(jù)數(shù)據(jù)的觀察，溶液中Pd2+的濃度在1013 g/l為所需要的范圍。

表1 溶液中離子濃度與鍍層Pd百份含量

2.2 鈀鎳合金鍍層質(zhì)量

按試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行，鈀鎳厚度為57μm，鍍層鈀鎳百分比為Ni/Pd=20/80。采用銼刀法，看鍍層是否有脫落的現(xiàn)象。10件樣件，預(yù)鍍層為鍍銅加鍍鎳其鈀鎳合金鍍層有脫落現(xiàn)象。而預(yù)鍍層為鍍銅的鈀鎳合金鍍層均無(wú)脫落現(xiàn)象。

其鈀鎳合金鍍層硬度由安美特化學(xué)有限公司廣州技術(shù)中心檢測(cè)。滿足產(chǎn)品＞200的硬度要求。硬度測(cè)試采用ISO4516:2002/WI－TC－MS－026。硬度測(cè)試結(jié)果，如表2所示。

表2 硬度測(cè)試結(jié)果

鍍層耐蝕性能的檢測(cè)按GJB150.11A規(guī)定進(jìn)行96 h中性鹽霧實(shí)驗(yàn)，零件的工作部位不生銹、無(wú)腐蝕。2.3 鈀鎳合金鍍層與薄金做面層組合

(1)對(duì)于應(yīng)用在雷達(dá)刷絲導(dǎo)電環(huán)上，其鍍層需要有良好的導(dǎo)電性，采用100件樣件，分4種鍍層結(jié)構(gòu)，進(jìn)行導(dǎo)電環(huán)跑合試驗(yàn)如圖2所示，對(duì)電阻率變化值測(cè)定。如表3所示(匯流環(huán)跑合共約110天，跑合轉(zhuǎn)速10 r/min，累計(jì)跑合1.58×106轉(zhuǎn))。

圖2 導(dǎo)電環(huán)跑合試驗(yàn)(上為鈀鎳合金，下為鈀鎳合金+鍍金)

表3 跑合實(shí)驗(yàn)接觸電阻對(duì)比

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以看出，前3種鍍層前期跑合均能滿足電阻率＜500 mΩ的要求，后期有個(gè)別點(diǎn)不能滿足。第4種接觸面為鈀鎳合金鍍層的所有指標(biāo)均符合要求。

(2)雷達(dá)刷絲－導(dǎo)電環(huán)電接觸副的耐磨性能決定了刷絲匯流環(huán)的壽命，是電接觸副的主要指標(biāo)之一。通過(guò)(1)中的試驗(yàn)，得到結(jié)果如表4所示。

表4 導(dǎo)電環(huán)刷絲觸點(diǎn)磨損對(duì)比

結(jié)合上述數(shù)據(jù)可以得出，表面直接為鈀鎳合金鍍層電阻率變化值較好，但對(duì)刷絲點(diǎn)的磨損較大，而鍍金層前期電阻率變化值較好，刷絲點(diǎn)的磨損也較小。在選擇鍍種上可以根據(jù)產(chǎn)品性能和壽命的要求來(lái)確定。

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)鈀鎳合金鍍層具有良好的導(dǎo)電、耐蝕、耐磨性能，在刷絲－導(dǎo)電環(huán)上可以作為鍍金層的代替，降低成本。

(2)要獲得有效的鈀鎳合金鍍層，其百分比Pd為80%85%，必須嚴(yán)格控制溶液中Pd2+的濃度，并且進(jìn)行預(yù)鍍銅過(guò)程，以保證鍍層無(wú)脫落現(xiàn)象。

(3)結(jié)合刷絲－導(dǎo)電環(huán)對(duì)電阻率變化值＜500 mΩ，指標(biāo)穩(wěn)定的要求，鈀鎳合金鍍層是理想的鍍層。同時(shí)考慮刷絲－導(dǎo)電環(huán)壽命的要求，可以采用鈀鎳合金+鍍金層的方式。

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