Il processo di galvanizzazione dell'oro duro è ampiamente utilizzato in parti chiave dei circuiti stampati come dita d'oro e connettori elettronici grazie alla sua eccellente resistenza all'usura, buona conduttività e resistenza alla corrosione. Queste parti sono spesso soggette a frequenti effetti meccanici come inserimento ed estrazione, attrito, ecc. durante l'uso del prodotto, quindi ci sono requisiti estremamente elevati per la resistenza all'usura dello strato di oro duro galvanizzato. Al fine di garantire la qualità e l'affidabilità del prodotto, è particolarmente importante sviluppare standard di prova scientifici e ragionevoli per la resistenza all'usura dell'oro duro elettrolitico.
1, Fattori chiave che influenzano la resistenza all'usura dell'oro duro elettrolitico
(1) Spessore del rivestimento
Lo spessore del rivestimento è il fattore fondamentale che influenza la resistenza all'usura. In generale, i rivestimenti in oro duro più spessi possono sopportare un maggiore attrito e avere una migliore resistenza all’usura. Ad esempio, in alcune apparecchiature elettroniche aerospaziali che richiedono una resistenza all'usura estremamente elevata, lo spessore dello strato di oro duro elettrolitico è solitamente controllato a un livello relativamente elevato. Tuttavia, lo spessore del rivestimento non è illimitato. Rivestimenti eccessivamente spessi non solo aumentano significativamente i costi di produzione, ma possono anche portare ad una diminuzione dell'adesione tra il rivestimento e il substrato, con conseguenti problemi quali peeling e sfaldamento. Pertanto, è necessario controllare ragionevolmente lo spessore del rivestimento soddisfacendo al tempo stesso i requisiti di resistenza all'usura.
(2) Durezza del rivestimento
La durezza del rivestimento in oro duro dipende principalmente dalla composizione della lega e dai parametri del processo di galvanica. Aggiungendo elementi di lega come cobalto e nichel all'oro puro, è possibile formare un rivestimento di lega più duro. Ad esempio, i rivestimenti in oro duro contenenti cobalto possono raggiungere una durezza di 150-200 HV, il che migliora significativamente la loro resistenza all'usura rispetto ai rivestimenti in oro puro con una durezza di 50-90 HV. Inoltre, parametri come la densità di corrente, la temperatura della soluzione di placcatura e il valore del pH durante il processo di galvanica possono influenzare anche la struttura cristallina e la durezza del rivestimento. Parametri di processo appropriati possono far cristallizzare finemente e saldamente il rivestimento, migliorando così la durezza e la resistenza all'usura.
(3) Condizioni superficiali del substrato
La planarità, la ruvidità e la pulizia della superficie del substrato hanno un impatto significativo sulla resistenza all'usura dello strato di oro duro galvanizzato. Se sono presenti graffi evidenti, cavità e altri difetti sulla superficie del substrato, o se la ruvidità è elevata, è difficile che il rivestimento in oro duro venga coperto in modo uniforme durante la galvanica. Queste aree deboli tendono a essere danneggiate per prime durante l'attrito, con conseguente diminuzione della resistenza all'usura complessiva del rivestimento. Nel frattempo, se sulla superficie del substrato sono presenti macchie residue di olio, impurità, ecc., ciò influenzerà l'adesione tra il rivestimento e il substrato, riducendo così la resistenza all'usura del rivestimento. Pertanto, un rigoroso pretrattamento superficiale del substrato prima della galvanizzazione, come molatura, lucidatura, pulizia, ecc., è un passaggio fondamentale per garantire la qualità e la resistenza all'usura del rivestimento.
(4) Ambiente di utilizzo
Molti fattori negli ambienti di utilizzo reali, come temperatura, umidità, gas corrosivi, particelle di polvere, ecc., possono influenzare la resistenza all'usura degli strati di oro duro galvanizzati. In ambienti ad alta temperatura, la durezza del rivestimento può diminuire, portando ad una diminuzione della resistenza all'usura; Ambienti ad elevata umidità possono facilmente causare la corrosione dei rivestimenti, indebolendone la resistenza all’usura; Gas corrosivi come il biossido di zolfo e l'idrogeno solforato possono reagire chimicamente con i rivestimenti in oro duro, danneggiando la struttura del rivestimento; Le particelle di polvere possono agire come abrasivi durante l'attrito, esacerbando l'usura del rivestimento. Pertanto, quando si valuta la resistenza all'usura dell'oro duro galvanizzato, è necessario considerare pienamente le caratteristiche dell'effettivo ambiente di utilizzo del prodotto.
2, metodi e standard comuni di prova di resistenza all'usura
(1) Test di attrito e usura
Principio e attrezzatura: il test di attrito e usura è un test di usura condotto su campioni di oro duro elettroplaccato simulando le condizioni di attrito nell'uso reale. L'attrezzatura comune include il tester di abrasione Taber. Questo dispositivo simula l'effettivo processo di attrito e usura applicando una certa pressione sulla superficie del campione e ruotando la mola a una velocità specifica per generare attrito con la superficie del campione. Durante l'esperimento è possibile controllare con precisione il materiale, la velocità, la pressione di carico e il tempo di attrito della mola.
Standard di test: parametri specifici e indicatori di valutazione per i test di attrito e usura sono chiaramente definiti negli standard di settore pertinenti. Ad esempio, alcuni standard richiedono l'utilizzo di modelli specifici di mole, caricate con una certa pressione (come 1000 g), e sottoposte a prove di attrito su campioni ad una certa velocità (come 60 giri/min). Gli indicatori di valutazione includono solitamente l'entità dell'usura dopo un determinato numero di cicli di attrito o il numero di cicli di attrito quando viene raggiunto un certo grado di usura. In alcuni standard di test per connettori elettronici, è richiesto che l'usura del rivestimento sul campione dopo 5.000-10.000 cicli di attrito non superi il valore specificato e non si verifichino fenomeni di substrato esposto.
(2) Test di durata della connessione e scollegamento
Principio e attrezzatura: il test di plug{0}}vita è rivolto principalmente ai connettori elettronici e ad altri prodotti, simulando il relativo processo di plug{1}}nell'uso reale e testando la resistenza all'usura dello strato di oro duro elettrolitico durante ripetuti processi di plug{2}}in. Le apparecchiature di prova sono generalmente in grado di controllare con precisione parametri quali velocità, forza, angolo e numero di inserimenti e rimozioni. Ad esempio, alcune macchine per test di collegamento e scollegamento ad alta precisione- possono controllare la velocità di collegamento e scollegamento entro 1-5 volte al secondo e l'errore di forza di collegamento e scollegamento entro un intervallo molto ridotto.
Standard di test: gli standard pertinenti contengono disposizioni dettagliate sulle condizioni ambientali, sui metodi di test e sui criteri di qualificazione per i test di durata del plug-in. Ad esempio, lo standard MIL-STD-202 specifica la temperatura ambientale, l'umidità e altre condizioni per i test sulla durata dei plug-in, richiedendo in genere che i test vengano condotti in un ambiente con temperatura e umidità normali. In termini di metodi sperimentali, vengono specificati parametri quali corsa, velocità e angolo di inserimento per ogni inserimento ed estrazione. I criteri di qualificazione sono generalmente determinati in base agli scenari applicativi specifici del prodotto. Ad esempio, per connettori di apparecchiature come server che richiedono collegamenti e scollegamenti frequenti, potrebbe essere necessario che la variazione della resistenza di contatto rimanga entro l'intervallo consentito dopo decine di migliaia di collegamenti e scollegamenti e che il rivestimento non presenti evidenti fenomeni di usura o distacco; Per i connettori dei prodotti elettronici di consumo, il numero richiesto di inserimenti e rimozioni può essere relativamente basso, ma devono anche soddisfare determinati requisiti di affidabilità.
(3) Prova di graffio
Principio e attrezzatura: il test di graffiatura viene condotto applicando carichi gradualmente crescenti sulla superficie di campioni di oro duro galvanizzato, utilizzando un ago diamantato per graffiare la superficie del campione, osservando le condizioni di graffiatura del rivestimento sotto carichi diversi e valutando la resistenza all'usura e l'adesione del rivestimento. L'apparecchiatura di prova è costituita principalmente da un sistema di caricamento, un dispositivo di marcatura ad ago e un sistema di osservazione e misurazione. Il sistema di caricamento può controllare accuratamente il carico applicato all'ago antigraffio e il dispositivo dell'ago antigraffio garantisce che l'ago antigraffio passi sulla superficie del campione a una velocità e un angolo stabili. Il sistema di osservazione e misurazione viene utilizzato per registrare la morfologia, la larghezza, la profondità e altre informazioni del graffio.
Standard di test: gli standard per i test di graffiatura variano a seconda dei diversi settori e aree di applicazione. In generale, gli standard specificano il materiale, la forma e le dimensioni dell'ago da marcatura, come l'ago da marcatura diamantato comunemente usato, che ha requisiti severi per il raggio e l'angolo della punta. Il metodo di caricamento adotta solitamente il carico continuo o il carico graduale e registra il carico critico quando il rivestimento presenta fenomeni di cedimento quali fessurazioni e distacchi. Ad esempio, in alcuni standard di test per componenti elettronici aerospaziali, il carico critico per il test di graffiatura deve essere superiore a un determinato valore per garantire che il rivestimento abbia una buona resistenza all'usura e prestazioni di adesione in ambienti di stress complessi.