高官榮,侯海昌,龍 安
(四川華豐科技股份有限公司,四川綿陽(yáng),621000)
錫鍍層為銀白色或淺灰白色,無(wú)光澤的錫鍍層經(jīng)熱熔后呈光亮外觀(guān)。錫的密度為7.3g/cm3;熔點(diǎn)232℃;硬度12HB~20HB;電阻率為11.3μΩ·cm。在干燥的大氣條件下具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性,并能抗多數(shù)有機(jī)酸的作用;在加熱的堿或濃酸的作用下會(huì)遭到破壞。只有在鍍層無(wú)針孔的條件下,才會(huì)保護(hù)鋼件在大氣條件下不受腐蝕。錫鍍層對(duì)鋼為陰極鍍層,對(duì)銅及銅合金為陽(yáng)極鍍層,可以保護(hù)銅及其合金不受硫化物的有害影響。錫鍍層較軟,能承受彎曲、延展,具有良好的焊接性能和導(dǎo)電性能,并能防止?jié)B氮。新的錫鍍層易釬焊,但鍍層隨時(shí)間的增長(zhǎng),特別在潮濕的大氣中易氧化,變?yōu)椴灰租F焊。錫鍍層無(wú)毒,因此常用于食品工業(yè)和氧氣系統(tǒng)的防護(hù)。電鍍法所獲得的錫層,不如熱浸法所得錫層的化學(xué)穩(wěn)定性和防護(hù)性能高。當(dāng)溫度低于13℃時(shí),錫鍍層開(kāi)始從白錫轉(zhuǎn)變?yōu)榛义a而粉化(稱(chēng)之為錫疫),電鍍含少量(小于1%)的鉍、銻或鉛的錫合金可阻止這種情況的發(fā)生。
2000年后,ROHS等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求,目前基本在電子電鍍領(lǐng)域應(yīng)用為電鍍純錫,主要利用鍍錫層具有的良好導(dǎo)電性及可焊性特性,其中焊接性可用于包括波峰焊、回流焊、二次回流焊等場(chǎng)景,系低成本高可焊性鍍種。其主要包括電鍍霧錫、半光亮錫、亮錫三種鍍層外觀(guān)狀態(tài),主要使用PH值為強(qiáng)酸性的甲基磺酸體系鍍錫,也有少量使用硫酸體系鍍錫,包括高速卷對(duì)卷電鍍、中速掛鍍、低速振、滾鍍,這些電鍍方式加工的零件,三種鍍層外觀(guān)狀態(tài)均有。而對(duì)于特殊玻璃封裝、高活性陶瓷為基料的片式電阻、電容和多層片式瓷介的端頭可焊性鍍錫以及金屬零件滾鍍時(shí)存在易粘貼現(xiàn)象時(shí),宜選擇PH值為弱酸性的“中性”的鍍錫溶液體系,其主要為霧錫、半光亮錫外觀(guān)狀態(tài)?,F(xiàn)將影響純錫鍍層應(yīng)用的常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及解決措施詳述如下。
錫鍍層鍍后經(jīng)一段時(shí)間(可從數(shù)周至數(shù)年)后,有可能生長(zhǎng)出長(zhǎng)而又導(dǎo)電的錫須,錫須的直徑可以是0.3~10μm,其長(zhǎng)度可以是1μm~1mm,從而引起電氣系統(tǒng)的電路短路,鍍含鉛3%以上的錫合金,可避免這種現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)于純錫,王群勇等人關(guān)于宇航用元器件錫晶須生長(zhǎng)研究[1]、賀巖峰等人關(guān)于無(wú)鉛純錫電鍍添加劑的研究[2]做了詳細(xì)闡述。從表現(xiàn)上來(lái)說(shuō)錫須是由錫鍍層中的壓應(yīng)力引起,但從本質(zhì)上說(shuō)錫的遷移是產(chǎn)生錫須的根源。錫須問(wèn)題解決原則為消除鍍層具備的應(yīng)力。具體較成熟的主要保障措施包括:
① 銅基材鍍錫,使用電鍍鎳作阻擋層非常有效,可避免銅直接和錫經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成Cu5Sn6介面金屬合金IMC,減小應(yīng)力;
② 優(yōu)選電鍍霧錫,其中霧錫晶粒約5μm(一般采用2~5μm晶粒尺寸),亮錫晶粒約0.2μm,可通過(guò)改變其結(jié)晶結(jié)構(gòu),減小應(yīng)力;
③ 鍍錫后在150℃下烘烤2h退火(實(shí)驗(yàn)證明,在溫度90℃以上,錫須將停止生長(zhǎng)),退火目的及效果有消除加工應(yīng)力、使IMC厚度變均勻;
④ 鍍較厚的錫層,如8-12μm,此時(shí)表面的錫受到下方因錫銅反應(yīng)傳送而來(lái)的應(yīng)力相對(duì)會(huì)變??;
⑤ 控制鍍層厚度的均勻性,壓應(yīng)力可能會(huì)在鍍層薄處集中,通過(guò)對(duì)添加劑組分及工藝的調(diào)整控制鍍層的厚度均一;
⑥ 通過(guò)鍍液添加劑引入不同的組分增加對(duì)鍍層中錫的作用并對(duì)其擴(kuò)散進(jìn)行限制;
⑦ 使用電鍍錫銅等合金替代鍍純錫。
另外,錫須生長(zhǎng)加速試驗(yàn)方法包括以下三個(gè)試驗(yàn):
1)高溫濕度試驗(yàn)(方法依據(jù):J-STD-020A,即雙85試驗(yàn),),一般采高低溫濕熱箱取在85℃,相對(duì)濕度85%,貯存1000h后,使用掃描電鏡(SEM)觀(guān)察錫須情況;
2)恒溫試驗(yàn),50℃保存3個(gè)月后,使用掃描電鏡(SEM)觀(guān)察錫須情況;
3)冷熱沖擊循環(huán)試驗(yàn)(方法依據(jù):Mil-Std 883E方法1010.7)
肖鑫關(guān)于錫鍍層變色的原因分析及解決[3]、孫紅旗等關(guān)于高速純錫鍍層回流焊變色原因和控制對(duì)策[4]做了詳細(xì)闡述。具體較成熟的主要保障措施包括:
①選擇質(zhì)量好的基材,避免基材表面的缺陷和雜質(zhì)的影響;
②通過(guò)調(diào)整工藝條件(主要是Sn2+濃度、電流密度等),如改善鍍層的結(jié)晶性能,減少鍍層缺陷、孔隙等弊??;
③平時(shí)做好電鍍槽的維護(hù)工作,防止鍍液渾濁。如果鍍液發(fā)生渾濁,要及時(shí)進(jìn)行絮凝處理;
④加強(qiáng)電鍍后清洗,保證鍍層清洗干凈;
⑤高溫鎳方案,即鎳磷做鍍錫中間鍍層,其中若采用化學(xué)鍍鎳打底工藝,鍍層中的磷含量必須在質(zhì)量百分比5~9%之間,避免出現(xiàn)后續(xù)多次焊接使用時(shí),出現(xiàn)磷富集現(xiàn)象,影響焊接強(qiáng)度;也有用電鍍中低磷方案,該措施對(duì)高溫回流焊、波峰焊后鍍錫層結(jié)合力改善效果最佳;
⑥霧錫或半光亮錫+酸性磷酸類(lèi)體系后處理,對(duì)通過(guò)260℃、3次高溫回流焊有利;其中霧錫或半光亮錫,因其較大的錫晶粒且錫晶體排列緊密可有效減緩氧化反應(yīng)的速度;酸性后處理后,能形成均勻穩(wěn)定的表面結(jié)構(gòu),并使表面形成酸性保護(hù)膜,加強(qiáng)表層抗氧化效果;
①~⑥措施運(yùn)用,可達(dá)到抗高溫變色性能,滿(mǎn)足將試樣放在恒溫箱中,使其在225±3℃下保持 15min(從工件表面達(dá)到規(guī)定溫度值時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)),然后打開(kāi)溫箱自然冷卻,達(dá)到鍍層無(wú)嚴(yán)重變色、或起泡現(xiàn)象,允許鍍層輕微變色、不允許出現(xiàn)嚴(yán)重的變色的行業(yè)質(zhì)量判定指標(biāo),如圖1所示:
A、不合格 B、合格
⑦黃銅零件鍍錫后存放時(shí),基體中的鋅會(huì)向表面擴(kuò)散,使鍍層變黑,從而降低其釬焊性能,需預(yù)鍍不小于3μm的銅或鎳做中間層;
⑧堿性磷酸三鈉后處理體系對(duì)預(yù)防長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存,避免潮濕環(huán)境導(dǎo)致鍍錫變色黑點(diǎn)問(wèn)題改善非常有利;
⑨使用不易吸潮的包裝紙帶,如淋膜紙帶等包裹帶料類(lèi)鍍錫零件,對(duì)避免長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ),紙帶吸潮等導(dǎo)致零件變色非常有利。
⑦~⑨措施的運(yùn)用對(duì)在長(zhǎng)期儲(chǔ)存后錫層的變色、發(fā)黑現(xiàn)象改善明顯。
奚兵關(guān)于鍍錫層可焊性下降的原因及對(duì)策[5]做了詳細(xì)闡述,具體較成熟的主要保障措施包括:
① 定期沉降處理四價(jià)錫,避免鍍層中雜質(zhì)的沉積,保障可焊性意義重大。目前國(guó)外已推出專(zhuān)用過(guò)濾棉,通過(guò)有效保障過(guò)濾面積和過(guò)濾量,實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)時(shí)連續(xù)過(guò)濾,避免使用化學(xué)法沉降四價(jià)錫存在的繁瑣操作及停產(chǎn)問(wèn)題,保障有效過(guò)濾出四價(jià)錫沉淀物,這對(duì)于帶料點(diǎn)、線(xiàn)鍍錫類(lèi)零件為避免四價(jià)錫對(duì)點(diǎn)鍍陽(yáng)極的堵塞,保障點(diǎn)鍍質(zhì)量尤為重要;
② 定期安培小時(shí)活性炭處理光亮劑雜質(zhì),并將光亮劑控制在中下限濃度范圍,可有效降低鍍層中碳含量,該措施對(duì)光亮鍍錫可焊性保障尤為重要;而對(duì)于光亮鍍錫體系,為保障達(dá)到光亮鍍錫層外觀(guān),實(shí)際操作中,可采用先小電流密度鍍錫至所需鍍層厚度,再用正常電流密度電鍍幾分鐘,提升鍍錫層亮度,達(dá)到外觀(guān)和可焊性兼顧目的。
③ 對(duì)鍍錫層沒(méi)有光亮外觀(guān)要求時(shí),宜選用啞錫或半光亮錫體系,其中某些商用的半光亮錫體系具備外觀(guān)和可焊性均良好的效果,對(duì)于可焊性質(zhì)量要求較高的鍍層應(yīng)優(yōu)先選用。
對(duì)于一些薄片金屬結(jié)構(gòu)、陶瓷電容類(lèi)滾鍍小零件,常規(guī)酸性鍍錫體系易引起薄片零件滾鍍時(shí)粘貼出現(xiàn)鍍層漏鍍、鍍層厚度不均勻問(wèn)題,而對(duì)于電容陶瓷零件易引起基材腐蝕、金屬化層脫落問(wèn)題,通過(guò)選用弱酸性(也叫“中性”鍍錫)體系為解決此類(lèi)問(wèn)題的有效辦法。
除上述問(wèn)題外,鍍錫層最為關(guān)鍵的基本性能指標(biāo)——鍍錫層結(jié)合力,少有文獻(xiàn)分析、討論。而我司在近年來(lái)生產(chǎn)中,連續(xù)卷對(duì)卷電鍍零件出現(xiàn)過(guò)典型鍍錫層結(jié)合力不良問(wèn)題?,F(xiàn)就具體案例分析、討論,供電鍍同仁遇到相關(guān)問(wèn)題時(shí)分析、解決參考,如圖2所示。
圖2 連續(xù)卷對(duì)卷電鍍零件鍍錫層結(jié)合力不良現(xiàn)象
案例現(xiàn)象介紹:某磷青銅基材卷對(duì)卷電鍍零件,涂覆為整體電鍍鎳2μm——局部鍍金1.27μm——再局部鍍錫5μm,該零件在鍍錫與鍍金交界部位附近的鍍錫層,使用折彎法或3M 600#膠帶檢驗(yàn)鍍層結(jié)合力時(shí),鍍錫層出現(xiàn)局部明顯脫落問(wèn)題,如圖3所示。
圖3 3M 600#膠帶檢驗(yàn)鍍錫區(qū)域局部鍍層脫落
相關(guān)結(jié)合力不良可能原因:
① 鍍鎳底層鈍化,導(dǎo)致后續(xù)鍍錫層結(jié)合力不良;
② 鍍鎳與鍍金層置換,導(dǎo)致后續(xù)鍍錫層結(jié)合力不良。
該零件電鍍生產(chǎn)線(xiàn)硬件條件所限,只有一個(gè)長(zhǎng)約80cm鍍金子槽,走帶速度只能控制在約1m/min,在鍍金槽中需電鍍近50S,才能達(dá)到鍍金1.27μm要求,存在鍍鎳層鈍化,導(dǎo)致后續(xù)鍍錫結(jié)合力不良風(fēng)險(xiǎn)。
對(duì)失效樣品分析,發(fā)現(xiàn)鍍錫層脫離區(qū)域只在鍍金與鍍錫交界區(qū)域及附近,而對(duì)絕大部分鍍錫區(qū)域并未出現(xiàn)鍍錫層結(jié)合力不良。即“離鍍金區(qū)域最遠(yuǎn)部位鍍錫結(jié)合力良好,褪錫后呈現(xiàn)鍍鎳層外觀(guān)(下圖區(qū)域③);稍遠(yuǎn)離鍍金區(qū)域的鍍錫結(jié)合力不良,鍍錫層褪除呈外觀(guān)暗啞狀態(tài)(下圖區(qū)域②)、緊鄰鍍金區(qū)域鍍錫結(jié)合力不良,褪錫處理后錫層外觀(guān)無(wú)變化(見(jiàn)圖4區(qū)域①)。
圖4 對(duì)鍍錫掉皮零件長(zhǎng)時(shí)間褪鍍錫層后外觀(guān)
根據(jù)上述現(xiàn)象,進(jìn)一步對(duì)鍍錫層結(jié)合力不良原因分析見(jiàn)下表1。
表1 鍍錫層結(jié)合力不良表現(xiàn)情況及原因分析
樣品區(qū)域①結(jié)合力不良詳細(xì)分析:當(dāng)鍍金溶液老化、鍍金溶液溫度高、PH值低時(shí),加之在鍍金溶液水位線(xiàn)區(qū)域的鍍鎳層,而此部位鍍金的陰極電流密度很低,容易發(fā)生鍍金溶液與鍍鎳層的置換反應(yīng),導(dǎo)致金層結(jié)合力變差,在該種金層上再鍍錫,最后暴露出鍍錫層結(jié)合力不良現(xiàn)象。
樣品區(qū)域②結(jié)合力不良詳細(xì)分析:在鍍金子槽中,存在該部位開(kāi)始一段時(shí)間未鍍上金層,由于零件扇形、在子槽中受進(jìn)出子槽的風(fēng)刀吹動(dòng)、鍍金溶液水位波動(dòng)等因素作用,后續(xù)才鍍上金層。在此之前,樣品區(qū)域②部位的鎳層受鍍金溶液的高溫蒸汽、較長(zhǎng)時(shí)間在空氣中暴露氧化,使該部位鎳層加速鈍化,而弱酸性、弱氰化物的鍍金溶液不具備活化鎳層作用,此時(shí)所鍍金層結(jié)合力偏弱,對(duì)應(yīng)的鍍金層上再鍍錫,鍍錫層結(jié)合力也將受到影響。
而對(duì)上述兩種情況的鎳層上局部鍍金再局部鍍錫,鍍錫后未烘干,只吹干處理時(shí),采用折彎法和膠帶法檢驗(yàn)鍍錫層結(jié)合力,并不會(huì)暴露出結(jié)合力不良現(xiàn)象,而烘干后再檢驗(yàn),將暴露出明顯結(jié)合力不良現(xiàn)象。
對(duì)該現(xiàn)象機(jī)理分析為:在上述兩種情況引起的鍍金層結(jié)合力不足的表面鍍錫后,受溫度增加和時(shí)間延長(zhǎng),金層和錫層之間形成AuSn,AuSn2,AuSn4三種金屬間脆性化合物速度很快,故脆性大[6],該化合物層改變了錫層自身的柔軟、延展性能,在鍍層內(nèi)部形成具有一定脆性的界面層,使得柔軟錫層所具有的減緩檢驗(yàn)結(jié)合力的作用力能力得到大幅削弱,此時(shí)對(duì)鍍錫層結(jié)合力檢驗(yàn),則會(huì)使結(jié)合力差部位暴露出不良。這與航天領(lǐng)域中鍍金錫焊應(yīng)用時(shí),當(dāng)焊點(diǎn)金含量超過(guò)3%時(shí),將形成金脆現(xiàn)象問(wèn)題原理類(lèi)似。高溫烘烤和存儲(chǔ)一段時(shí)間暴露出鍍錫層結(jié)合力問(wèn)題,其中高溫烘烤是主因。
為復(fù)現(xiàn)該分析,對(duì)零件鍍金局部鍍錫后零件不烘干和120℃、1min烘干處理。對(duì)兩種狀態(tài)零件褪鍍錫層,發(fā)現(xiàn)未烘干的錫層完全可正常褪除,呈現(xiàn)出錫層下的鎳層或金層;而烘干的錫層在底層有金層部位,無(wú)法褪除錫層。(見(jiàn)圖5)該現(xiàn)象解釋了金底層上鍍錫后,經(jīng)過(guò)高溫烘干處理,將形成金錫金屬間脆性化合物層,誘導(dǎo)鍍錫層結(jié)合力不良暴露。
圖5 對(duì)存在結(jié)合力不良批次零件烘烤/不烘烤后結(jié)合力檢驗(yàn)及褪除鍍錫層后外觀(guān)情況
針對(duì)本典型案列的產(chǎn)生原因,提出如下改善方案:
1)為降低鎳層鈍化現(xiàn)象發(fā)生,采取增加鍍金工位提高連續(xù)電鍍走帶速度;降低鍍金溶液溫度等。
2)為降低鎳層置換金現(xiàn)象發(fā)生,采取當(dāng)鍍金溶液老化時(shí),可在鍍金溶液中加入約0.5g/L氰化鉀,提高對(duì)金離子的絡(luò)合能力;若老化問(wèn)題未明顯改善,則更換、回收鍍金溶液;適當(dāng)提高鍍金溶液PH;另外商用的防置換劑可適當(dāng)運(yùn)用等。
3)鍍金后增加剝金工序,可達(dá)到將置換、鎳層鈍化所電鍍上的結(jié)合力較弱的金層褪除,同時(shí)剝金工位可對(duì)被置換或不需要電鍍上的薄金層褪鍍回收,減少貴金屬浪費(fèi),因此剝金工位應(yīng)該作為卷對(duì)卷電鍍的標(biāo)準(zhǔn)工位配置。
上述措施經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證確認(rèn),可有效改善此類(lèi)鍍錫層結(jié)合力問(wèn)題的發(fā)生。
針對(duì)該案例,往往在成品裝配環(huán)節(jié)零件折彎工序才暴露出錫層結(jié)合力不良現(xiàn)象,其流出原因?yàn)椋簩?duì)帶料局部鍍錫零件,原檢驗(yàn)方法僅采取折彎法檢驗(yàn)鍍錫層結(jié)合力,折彎區(qū)域相對(duì)固定在零件鍍錫區(qū)域中部,對(duì)于鍍錫與鍍金交接附近區(qū)域,折彎?rùn)z驗(yàn)區(qū)域未覆蓋到,導(dǎo)致漏檢。
為尋找合適的鍍錫層檢驗(yàn)方法,參考相關(guān)鍍錫層結(jié)合力檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)SJ20130-1992《金屬鍍層附著強(qiáng)度結(jié)合力試驗(yàn)方法》。(見(jiàn)圖6)
圖6 SJ20130-1992《金屬鍍層附著強(qiáng)度結(jié)合力試驗(yàn)方法》
標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)鍍錫和錫合金層推薦:熱震、纏繞、熱熔、摩擦、剝離五種方法,其中纏繞、熱熔、摩擦、剝離法均存在有特定的適用性,且操作較復(fù)雜,在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中作為日常結(jié)合力檢驗(yàn)并不適合。
而標(biāo)準(zhǔn)中并未將彎曲法(折彎法)列為鍍錫和錫合金鍍層的結(jié)合力檢驗(yàn)方法,可能是考慮鍍錫層具備柔軟、延展性大的特性,使用折彎法無(wú)法有效檢出,而日常生產(chǎn)環(huán)節(jié)確對(duì)某些特殊鍍錫層結(jié)合力問(wèn)題可通過(guò)折彎法檢出,(如圖7)但必須認(rèn)識(shí)到,彎曲法存在檢測(cè)的折彎區(qū)域是否為結(jié)合力不良區(qū),對(duì)局部鍍錫層結(jié)合力不良問(wèn)題,存在漏檢出的風(fēng)險(xiǎn)。
圖7 彎曲法暴露出的鍍錫層結(jié)合力不良現(xiàn)象
另外,針對(duì)鍍錫層,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:黑色金屬、有色金屬基材鍍錫,均采取對(duì)零件加溫至150℃,保溫0.5小時(shí)后放入室溫水中驟冷,試驗(yàn)后目測(cè)檢查,未見(jiàn)鍍層起泡、片狀剝離,鍍層結(jié)合力判定合格。而對(duì)于膨脹系數(shù)與鍍錫層相近的塑料件金屬化層鍍錫,無(wú)法有效通過(guò)該方法檢出鍍錫層結(jié)合力不良現(xiàn)象(如圖8),反而只用3M膠帶粘貼后即可有效檢出。
圖8 熱震法無(wú)法有效檢出塑料件金屬化后鍍錫層結(jié)合力不良 3M膠帶法可有效檢出此種結(jié)合力不良案例
為何膠帶法可有效檢出鍍錫層結(jié)合力不良?查閱相關(guān)資料,其依據(jù)為:
膠帶法主要源于線(xiàn)路板化學(xué)沉鎳/金鍍層結(jié)合力的檢驗(yàn),劃格膠帶法用于噴涂層結(jié)合力的檢驗(yàn)。IPC-TM-650方法2.4.1鍍層附著力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),在印制板行業(yè)中,因3M 600#膠帶(牌號(hào)Scotch)具備粘貼強(qiáng)度大(附著強(qiáng)度值約8N/25mm寬度)、不殘膠特性,行業(yè)中普遍采用非破壞性方式測(cè)試電鍍層、絲印層、噴漆層附著力。其具體檢驗(yàn)結(jié)合力的方法為:使用3M 600#膠帶,緊密貼合在零件被檢測(cè)表面,用手套趕平膠帶下氣泡,然后膠帶垂直被檢測(cè)表面90度反向快速拉起,出現(xiàn)鍍層或涂層脫落為不合格。這在SJ20130-1992《金屬鍍層附著強(qiáng)度結(jié)合力試驗(yàn)方法》中的劃格試驗(yàn)(如圖9)可作為膠帶法的出處,其中,只是劃格+膠帶法更為嚴(yán)苛。
圖9 劃格法檢驗(yàn)鍍層結(jié)合力標(biāo)準(zhǔn)(適用于鍍錫層)
為解決上述暴露出的因結(jié)合力檢驗(yàn)方法不合理、不適用導(dǎo)致的漏檢問(wèn)題,通過(guò)尋找行業(yè)方法和驗(yàn)證,找到如下便于操作、可有效檢出鍍錫層結(jié)合力問(wèn)題的檢驗(yàn)方法:
①、對(duì)純錫鍍層結(jié)合力檢驗(yàn):將試樣放在恒溫箱中,使其在220±5℃下保持 15min(若基材是鋅合金壓鑄件,則溫度為120±5℃),然后自然冷卻。隨后在鍍層上貼緊標(biāo)準(zhǔn)膠帶,5min后迅速拉扯膠帶,要求鍍層無(wú)剝落、起皮或起泡現(xiàn)象。
②、對(duì)“高溫錫”鍍層結(jié)合力檢驗(yàn):將試樣放在恒溫箱中,使其在260±5℃下保持 15min,然后自然冷卻。然后在鍍層上貼緊標(biāo)準(zhǔn)膠帶,5min后迅速拉扯膠帶,要求鍍層無(wú)剝落、起皮或起泡現(xiàn)象。(“高溫錫”為一種特殊的錫合金電鍍層,鍍層金屬成分以CuNiSnZn為主,金屬元素中CuNiSnZn四種元素總含量不低于99%。其主要特點(diǎn)是可以在高達(dá)260℃的焊接溫度下不發(fā)生鍍層金屬的熔化、起皮、起泡等現(xiàn)象)
上述高溫法+3M膠帶法檢驗(yàn)鍍錫層結(jié)合力,雖效果好,但因操作過(guò)程需加溫,作為檢驗(yàn)人員的例行出貨檢驗(yàn)使用適用。但對(duì)于如大批量加工的卷對(duì)卷電鍍零件的操作人員即時(shí)在線(xiàn)對(duì)鍍錫層結(jié)合力檢測(cè),因需頻繁抽樣檢驗(yàn),而該方法需加溫,導(dǎo)致檢驗(yàn)的時(shí)效性、可操作性變差。
因此,建議可采取類(lèi)似標(biāo)準(zhǔn)中的劃格法或劃痕法+3M膠帶法檢驗(yàn)鍍錫層結(jié)合力,即對(duì)鍍錫層正常烘干后零件,使用大頭針對(duì)整個(gè)鍍錫區(qū)斜劃45°至基底金屬,再用對(duì)應(yīng)寬度的3M 600#膠帶對(duì)鍍錫表面區(qū)域按3M膠帶檢驗(yàn)結(jié)合力方法檢驗(yàn)。該方法經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證,簡(jiǎn)單、可行。
1)本文對(duì)電子電鍍純錫常見(jiàn)的鍍錫晶須、鍍錫變色、鍍錫可焊性及特殊零件鍍錫結(jié)合理論及特殊零件鍍錫層結(jié)合力問(wèn)題的原因及解決措施進(jìn)行分析總結(jié);
2)對(duì)卷對(duì)卷電鍍件出現(xiàn)的典型鍍錫層結(jié)合力問(wèn)題,認(rèn)為其與鍍鎳層鈍化導(dǎo)致后續(xù)鍍金結(jié)合力不良、鍍鎳底層與鍍金溶液置換導(dǎo)致鍍金結(jié)合力較差為影響因素,在此種結(jié)合力較差的鍍金層上鍍錫,經(jīng)高溫烘烤后金錫兩種金屬生成脆性的金屬間化合物,最終暴露出鍍錫層結(jié)合力不良;
3)針對(duì)此類(lèi)鍍錫層結(jié)合力不良產(chǎn)生原因,從防止鎳層鈍化、防止金層置換方面提出可行解決措施;
4)針對(duì)此類(lèi)鍍錫層結(jié)合力不良流出原因,提出采取高溫法+3M膠帶法和劃痕法+3M膠帶法檢驗(yàn)此類(lèi)鍍錫層結(jié)合力均可有效檢出不良,其中,劃痕法+3M膠帶法最為簡(jiǎn)單可行。