فرآیند آبکاری طلای سخت به دلیل مقاومت در برابر سایش عالی، رسانایی خوب و مقاومت در برابر خوردگی به طور گسترده در بخش های کلیدی بردهای مدار چاپی مانند انگشتان طلا و اتصالات الکترونیکی استفاده می شود. این قطعات اغلب در حین استفاده از محصول تحت تأثیرات مکانیکی مکرر مانند قرار دادن و استخراج، اصطکاک و غیره قرار می گیرند، بنابراین الزامات بسیار بالایی برای مقاومت در برابر سایش لایه طلای سخت آبکاری شده وجود دارد. به منظور اطمینان از کیفیت و قابلیت اطمینان محصول، توسعه استانداردهای آزمایش علمی و معقول برای مقاومت در برابر سایش طلای سخت آبکاری شده بسیار مهم است.
1، عوامل کلیدی موثر بر مقاومت در برابر سایش طلای سخت آبکاری شده
(1) ضخامت پوشش
ضخامت پوشش عامل اساسی موثر بر مقاومت در برابر سایش است. به طور کلی، پوششهای طلای سخت ضخیمتر میتوانند اصطکاک بیشتری را تحمل کنند و مقاومت سایش بهتری داشته باشند. به عنوان مثال، در برخی تجهیزات الکترونیکی هوافضا که به مقاومت در برابر سایش بسیار بالا نیاز دارند، ضخامت لایه طلای سخت آبکاری شده معمولاً در سطح نسبتاً بالایی کنترل می شود. با این حال، ضخامت پوشش نامحدود نیست. پوشش های بیش از حد ضخیم نه تنها هزینه های تولید را به طور قابل توجهی افزایش می دهند، بلکه ممکن است منجر به کاهش چسبندگی بین پوشش و بستر شوند و در نتیجه مشکلاتی مانند پوسته شدن و پوسته شدن را ایجاد کنند. بنابراین لازم است ضمن رعایت الزامات مقاومت در برابر سایش، ضخامت پوشش را بطور منطقی کنترل کرد.
(2) سختی پوشش
سختی پوشش طلای سخت عمدتاً به ترکیب آلیاژ آن و پارامترهای فرآیند آبکاری بستگی دارد. با افزودن عناصر آلیاژی مانند کبالت و نیکل به طلای خالص می توان پوشش آلیاژی سخت تری ایجاد کرد. به عنوان مثال، پوشش های طلای سخت حاوی کبالت می توانند به سختی 150-200HV دست یابند که به طور قابل توجهی مقاومت سایشی آنها را در مقایسه با پوشش های طلای خالص با سختی 50-90HV بهبود می بخشد. علاوه بر این، پارامترهایی مانند چگالی جریان، دمای محلول آبکاری و مقدار pH در طول فرآیند آبکاری نیز می توانند بر ساختار کریستالی و سختی پوشش تأثیر بگذارند. پارامترهای فرآیند مناسب می تواند باعث شود که پوشش به صورت ریز و محکم کریستالی شود و در نتیجه سختی و مقاومت در برابر سایش را بهبود بخشد.
(3) وضعیت سطح بستر
صافی، زبری و تمیزی سطح زیرلایه تأثیر قابل توجهی بر مقاومت در برابر سایش لایه طلای سخت آبکاری شده دارد. در صورت وجود خراش ها، گودال ها و سایر عیوب آشکار روی سطح زیرلایه، یا اگر زبری زیاد باشد، پوشش یکنواخت روکش طلای سخت در حین آبکاری الکتریکی دشوار است. این نواحی ضعیف ابتدا در طول اصطکاک آسیب می بینند و در نتیجه مقاومت سایشی کلی پوشش کاهش می یابد. در ضمن اگر لکه های روغنی، ناخالصی ها و غیره باقیمانده روی سطح زیرلایه وجود داشته باشد، چسبندگی بین پوشش و زیرلایه را تحت تأثیر قرار می دهد و در نتیجه مقاومت سایشی پوشش را کاهش می دهد. بنابراین، پیش تصفیه دقیق سطح زیرلایه قبل از آبکاری الکتریکی، مانند سنگ زنی، پرداخت، تمیز کردن و غیره، یک مرحله کلیدی برای اطمینان از کیفیت و مقاومت در برابر سایش پوشش است.
(4) محیط استفاده
بسیاری از عوامل در محیطهای استفاده واقعی، مانند دما، رطوبت، گازهای خورنده، ذرات گرد و غبار و غیره میتوانند بر مقاومت سایشی لایههای طلای سخت آبکاری شده تأثیر بگذارند. در محیط های با دمای بالا، سختی پوشش ممکن است کاهش یابد و منجر به کاهش مقاومت در برابر سایش شود. محیط های با رطوبت بالا به راحتی می توانند باعث خوردگی پوشش ها شوند و مقاومت در برابر سایش آنها را ضعیف کنند. گازهای خورنده مانند دی اکسید گوگرد و سولفید هیدروژن می توانند با پوشش های طلای سخت واکنش شیمیایی داده و به ساختار پوشش آسیب برسانند. ذرات گرد و غبار ممکن است در هنگام اصطکاک به عنوان مواد ساینده عمل کنند و سایش پوشش را تشدید کنند. بنابراین، هنگام ارزیابی مقاومت به سایش طلای سخت آبکاری شده، لازم است به طور کامل ویژگی های محیط استفاده واقعی محصول را در نظر بگیرید.
2، روش ها و استانداردهای آزمایش مقاومت در برابر سایش
(1) تست اصطکاک و سایش
اصل و تجهیزات: تست اصطکاک و سایش یک آزمایش سایش است که بر روی نمونه های طلای سخت آبکاری شده با شبیه سازی شرایط اصطکاک در استفاده واقعی انجام می شود. تجهیزات متداول شامل تستر سایش Taber است. این دستگاه فرآیند اصطکاک و سایش واقعی را با اعمال فشار معینی بر سطح نمونه و چرخاندن چرخ سنگ زنی با سرعت مشخص برای ایجاد اصطکاک با سطح نمونه شبیه سازی می کند. در طول آزمایش، می توان مواد، سرعت، فشار بارگذاری و زمان اصطکاک چرخ سنگ زنی را دقیقاً کنترل کرد.
استانداردهای تست: پارامترهای خاص و شاخص های ارزیابی برای تست اصطکاک و سایش به وضوح در استانداردهای صنعت مربوطه تعریف شده است. برای مثال، استانداردهای خاصی نیاز به استفاده از مدلهای خاصی از چرخهای سنگزنی دارند که با فشار معینی (مانند 1000 گرم) بارگذاری میشوند و تحت آزمایشهای اصطکاک روی نمونهها با سرعت معین (مانند 60r/min) قرار میگیرند. شاخصهای ارزیابی معمولاً شامل مقدار سایش پس از تعداد مشخصی از چرخههای اصطکاک یا تعداد سیکلهای اصطکاک در صورت رسیدن به درجه خاصی از سایش است. در برخی از استانداردهای تست اتصالات الکترونیکی، لازم است که سایش پوشش روی نمونه پس از 5000-10000 سیکل اصطکاک، از مقدار مشخص شده تجاوز نکند و پدیده زیرلایه در معرض دید قرار نگیرد.
(2) دوشاخه و دوشاخه تست طول عمر
اصل و تجهیزات: آزمایش دوشاخه{0}}عمدتاً برای اتصالات الکترونیکی و سایر محصولات، شبیهسازی دوشاخه{1}}در حال استفاده واقعی، و آزمایش مقاومت سایشی لایه طلای سخت آبکاری شده در طول فرآیندهای مکرر در اتصال-. تجهیزات تست معمولاً قادر به کنترل دقیق پارامترهایی مانند سرعت، نیرو، زاویه و تعداد درجها و حذفها هستند. به عنوان مثال، برخی از دستگاههای آزمایش عمر وصل و جدا کردن پریز با دقت بالا میتوانند سرعت وصل و قطع برق را در عرض 1 تا 5 بار در ثانیه و خطای نیروی وصل و قطع برق را در محدوده بسیار کمی کنترل کنند.
استانداردهای آزمایش: استانداردهای مربوطه دارای مقررات دقیقی در مورد شرایط محیطی، روشهای آزمایش و معیارهای صلاحیت برای آزمایشهای دوشاخه-در طول عمر هستند. به عنوان مثال، استاندارد MIL-STD-202 دمای محیط، رطوبت، و سایر شرایط را برای آزمایش عمر پلاگین مشخص میکند، که معمولاً نیاز به انجام آزمایش در یک محیط معمولی دما و رطوبت دارد. از نظر روش های تجربی، پارامترهایی مانند ضربه، سرعت و زاویه درج برای هر درج و استخراج مشخص شده است. معیارهای صلاحیت عموماً بر اساس سناریوهای کاربردی خاص محصول تعیین می شوند. به عنوان مثال، برای اتصال دهنده های تجهیزاتی مانند سرورهایی که نیاز به وصل و جدا کردن مکرر دارند، ممکن است لازم باشد که تغییر مقاومت تماس پس از ده ها هزار وصل و قطع در محدوده مجاز باقی بماند و پوشش هیچ پدیده سایش یا لایه برداری آشکاری نداشته باشد. برای کانکتورهای محصولات الکترونیکی مصرفی، تعداد مورد نیاز درج و برداشتن ممکن است نسبتاً کم باشد، اما آنها همچنین باید الزامات قابلیت اطمینان خاصی را برآورده کنند.
(3) تست خراش
اصل و تجهیزات: آزمایش خراش با اعمال بارهای افزایش تدریجی بر روی سطح نمونه های طلای سخت آبکاری شده، استفاده از سوزن خراش الماسی برای خراش دادن سطح نمونه، مشاهده وضعیت خراش پوشش تحت بارهای مختلف و ارزیابی مقاومت به سایش و چسبندگی پوشش انجام می شود. تجهیزات آزمایش عمدتاً از یک سیستم بارگیری، یک دستگاه علامت گذاری سوزنی و یک سیستم مشاهده و اندازه گیری تشکیل شده است. سیستم بارگذاری می تواند بار وارد شده به سوزن خراش را به طور دقیق کنترل کند و دستگاه سوزن خراش اطمینان حاصل می کند که سوزن خراش از سطح نمونه با سرعت و زاویه ثابت عبور می کند. سیستم مشاهده و اندازه گیری برای ثبت مورفولوژی، عرض، عمق و سایر اطلاعات خراش استفاده می شود.
استانداردهای تست: استانداردهای تست خراش در صنایع مختلف و حوزه های کاربردی متفاوت است. به طور کلی، استانداردها مواد، شکل و اندازه سوزن مارک را مشخص می کنند، مانند سوزن علامت گذاری الماسی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد، که برای شعاع و زاویه نوک آن شرایط سختی دارد. روش بارگذاری معمولاً بارگذاری مداوم یا بارگذاری درجه بندی شده را اتخاذ می کند و زمانی که پوشش با پدیده های شکست مانند ترک خوردگی و لایه برداری مواجه می شود، بار بحرانی را ثبت می کند. به عنوان مثال، در برخی از استانداردهای آزمایش قطعات الکترونیکی هوافضا، بار بحرانی برای آزمایش خراش باید بالاتر از مقدار معینی باشد تا اطمینان حاصل شود که پوشش دارای مقاومت سایش و عملکرد اتصال خوب در محیطهای تنش پیچیده است.