电镀是一种方法,其中工件浸入含有待沉积金属离子的溶液中,并在施加电流时,薄金属膜沉淀到工件的表面。电镀可以赋予各种金属和非金属组件优良的外观、良好的耐腐蚀性和耐磨性。它还使组件的表面获得各种特殊功能,将其转变为新型功能材料,甚至可以作为形成某些金属基复合材料的一种手段。因此,电镀在各个工业领域得到了广泛应用。那么,电镀的性能如何评估呢?下面,我们将解读电镀的十大性能测试。
I. 外观检查
金属组件电镀层的外观检查是最基本和最常用的测试。外观不合格的工件不需要进行其他项目的测试。在检查过程中,使用目视观察将工件分为三类:合格、缺陷和废品。外观缺陷包括针孔、凹坑、结节、剥落、起泡、脱落、表面不平整、斑点、烧灼、阴影、树枝状和海绵状沉积物,以及应该镀层但未镀层的区域。
表面粗糙度测量属于微观长度测量,目前采用的方法有比较法、光学法和探针法。探针法中的轮廓法因其体积小、重量轻、高放大倍数和快速测量速度等优点而被广泛使用。
涂层亮度是针对具有高装饰要求的电镀组件测量的指标。亮度是指在一定的照度和角度下,涂层表面反射的光的比率和强度。通常使用目视检查和样品比较方法来评估电镀组件的亮度。对于平面电镀组件,光度计可以获得良好的结果。
II. 粘附强度测试
涂层附着力,也称为涂层粘结强度,是指涂层与基材或中间涂层之间的结合质量。涂层的附着力直接影响装饰性能和保护效果,因此它是金属涂层的重要质量检验指标。
金属涂层附着力强度测试方法的选择
III. 厚度测量
电镀层的厚度和均匀性是涂层质量的重要指标,显著影响产品的可靠性和使用寿命。电镀层的厚度测量方法分为两类:破坏性和非破坏性。破坏性测量方法包括计时液流法、滴厚度测量法、库仑法和金相法等。非破坏性测量方法包括磁法、涡流法、β射线反向散射法和X射线光谱法等。
厚度测试方法及相应标准
IV. 孔隙度测试
涂层中的孔隙率是指从涂层表面延伸到基材的细小通道或孔洞,影响涂层的保护能力。测量孔隙率的方法包括滤纸补丁法、浸泡法、电泳涂装法和气体渗透法等。
涂层孔隙率测试方法
V. 微硬度测试
硬度是涂层的重要机械性能。涂层的硬度取决于沉积金属的晶体结构。为了消除基材材料的影响以及由于涂层厚度对压痕尺寸的限制,通常使用显微硬度法。
维氏/努普硬度测试仪
维氏硬度压痕(左)和克努普硬度压痕(右)
- 维氏硬度计算公式
- P - 测试力,kg;
- d - 两条对角线的平均长度,毫米。
- Knoop 硬度计算公式
- F - 测试力,N;
- d - 凹陷的长对角线长度,毫米。
VI. 内部压力测试
涂层中的内部应力是指在没有外部负载的情况下涂层内的平衡应力。该应力是由电镀过程中影响沉积的因素引起的,导致金属晶格缺陷。电镀溶液中的某些金属离子、阴离子和有机添加剂可以显著增加涂层的内部应力。涂层中的内部应力可能导致存储和使用过程中出现起泡、开裂和剥落等现象,以及在外部力作用下的应力腐蚀和疲劳强度降低。测量涂层内部应力的方法包括弯曲阴极法、刚性平条法和螺旋收缩计法等。测试方法可以参考 ASTM B636。
VII. 氢脆性和延展性测试
典型氢脆断裂
涂层脆性是涂层物理性能的重要指标。脆性常常导致涂层开裂、粘结强度降低,甚至直接影响其使用价值。涂层脆性测试通常涉及在外力作用下对样品进行变形,直到涂层开裂,然后使用涂层开裂时的变形程度或偏转值作为评估涂层脆性的依据。测试可以参考标准 ASTM F519。
涂层延展性是指涂层在外力作用下,抵抗断裂或开裂的能力,无论是经历塑性变形、弹性变形,还是两者同时发生。测量涂层脆性的测试方法包括延迟断裂测试、慢弯曲测试和应力环测试等。测量涂层韧性的测试方法包括拉伸测试和弯曲测试,参考标准如GB/T 15821、ASTM B489和ASTM B490。
VIII. 焊接性测试
涂层可焊性是指焊料在待焊金属表面流动的容易程度,即涂层表面被熔融焊料润湿的能力。不同的涂层对相同熔融焊料的润湿能力各不相同;即使是相同的涂层,由于杂质含量和涂层结构的差异,也可能具有不同的可焊性。因此,测试涂层的可焊性可以更好地理解涂层与焊料之间的匹配,从而能够有针对性地选择焊料,以满足电子工艺的可焊性要求。可焊性测试方法主要包括槽焊、球焊和润湿称重法,参考标准如GB/T 16745和ASTM B678。
IX. 耐腐蚀性测试
盐雾测试箱
耐腐蚀性是指电镀产品抵御环境侵蚀的能力,是涂层的重要性能指标。无论是用于保护、装饰还是功能性涂层,在特定环境条件下对涂层的耐腐蚀性都有严格要求。一旦涂层被腐蚀,产品将无法发挥其预期功能。耐腐蚀性测试是评估涂层性能和产品使用寿命的重要手段,在确保产品安全使用方面发挥着重要作用。
涂层耐腐蚀性测试方法
X. 耐磨性
磨损测试仪
某些涂层用于摩擦受力的区域,并且需要良好的耐磨性。一般认为,硬度高的涂层具有相应良好的耐磨性。因此,有时人们会比较涂层的硬度来评估其耐磨性。然而,这种方法并不是很科学,因为涂层的耐磨性不仅取决于硬度,还取决于接触物体的材料和表面、摩擦过程中的负载、润滑条件和温度等因素。因此,涂层的耐磨性测试主要涉及模拟实际使用条件并进行磨损测试。测试设备是磨损测试仪,参考标准如GB/T 12967和ASTM F1978。