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1、电镀原理及不良分析(2)第1页，本讲稿共55页大大 綱綱一一.電鍍目的電鍍目的二二.電鍍原理電鍍原理三三.鍍層品質確認方法鍍層品質確認方法四四.電鍍設備分類電鍍設備分類五五.設備組成設備組成六六.端子連續電鍍流程介紹端子連續電鍍流程介紹七七.功能介紹功能介紹八八.電鍍外觀不良品介紹電鍍外觀不良品介紹九九.電鍍不良原因電鍍不良原因第2页，本讲稿共55页一.電鍍目的:在金屬表面披覆一層或多層金屬披膜,使金屬表面形成保護.並依據金屬披膜的不同,可以增加焊接性,導電性及降低金屬表面磨耗,延長產品使用壽命,降低成本.二.電鍍原理:利用直流電源的陰陽極反應,將電鍍槽液中的金屬離子披覆在被鍍物件的表面,形成
2、金屬披膜.整流器陽極(+)陰極(-)陽極板電鍍反應槽被鍍物金屬披膜電鍍槽液第3页，本讲稿共55页鍍層重要性 1.密著性:鍍層和素材金屬之間的結合力,鍍層剝離是 密著性不佳的代表 2.致密性:鍍層本身金屬晶体間的結合力.3.連續性:底材本身皆能被鍍層遮蔽,而不致發生孔隙,或連續隱約可見底材表面未鍍到的情況.4.均一性:高低電流區膜厚分布均勻.5.被覆力:對于凹處和難鍍到的地方鍍層能涵蓋的能力 6.應 力:鍍層內應力大易引起龜裂.起泡.剝離等不良 7.机械性:硬度.耐磨性.延展性等 8.化學安定性:鍍層不受環境影響之能力.9.電氣性:電接觸阻抗等.注:上述第79項直接受16項和鍍層金屬之特性所影響
3、 第4页，本讲稿共55页良好的電鍍鍍層需具備:1.密著性的確保 2.具備色澤、致密、連續性且美觀 3.均一電著性且被覆力優良 4.無殘留應力且机械強度高 5.化學性安定且耐葯品性高鍍層結晶連續性優良第5页，本讲稿共55页三.鍍層品質確認方法:連接器主要用於電訊信號的傳輸上,在運輸,使用中可能面臨外在溫度急劇變化,溫濕度循環改變或空氣中彌漫鹽霧等侵蝕,而使其外觀異常或者喪失功能;且在重複使用後,仍需保持原來特性,故鍍層需經過下述方法檢驗,以確保客戶使用無虞1.膜厚量測:依設計圖面2.硝酸試驗(鍍層孔隙度):確保鍍層的致密性,致密性不良,會導致接觸導通不良 在硝酸氣體中置放75min,觀察孔隙度的
4、產生.目前業界普遍 要求為0.1(在10個接觸區內,有一個孔隙);腐蝕孔的面積大 小不同,代表的孔隙值亦不同3.蒸氣老化試驗(鍍層壽命):在85C,85rh的環境中置放48Hr,觀察是否有腐蝕現象;經過 蒸汽老化試驗4-8hr,約等于零件或材料儲存在自然條件下六 個月一般,放置72小時後,仍沒有腐蝕時,可初步認定鍍層壽 命有7年以上第6页，本讲稿共55页三.鍍層品質確認方法:4.鹽霧試驗(鍍層壽命):在鹽霧的環境中置放12Hr,觀察是否有腐蝕,變色現象;一般 放置48小時後,仍沒有腐蝕變色時,可初步認定鍍層壽命有7 年以上5.密著性試驗(鍍層剝離):a.使用膠帶直接黏貼於鍍層表面,並迅速撕起
5、b.將端子折彎,查看鍍層是否剝離 c.熱衝擊試驗,在高溫,低溫的環境中,以衝擊的方式打擊鍍 層表面,驗證鍍層是否剝離6.鍍層耐插拔磨耗試驗7.鍍層阻抗(LLCR)8.焊錫性試驗:a.剪一截端子(約4CM)浸於245+5度之焊錫爐5秒,觀察其沾錫 面積是否達95%以上.(使用10倍顯微鏡觀察)b.沾錫天秤第7页，本讲稿共55页三.鍍層品質確認方法:9.電子顯微鏡觀察露銅,露鎳,錫鬚 目前全世界都要求使用無鉛及無鎘製程,但電鍍中只要有使 用到錫,就避免不了錫鬚的產生,當錫鬚大到會導致短路,基 本上那是後階段製程不良,不是電鍍造成;目前對於錫鬚的看 法是,定義一個可以接受的範圍(如錫鬚長,寬及厚度在
6、70”以下或更低)第8页，本讲稿共55页四.電鍍設備分類:因應不同的被鍍物,底材,不同的鍍層,不同的膜厚,不同的鍍層位置,及不同的藥水供應商,電鍍設備組成均不相同,設備功能及操作也會有很大的差異目前市面上有三種電鍍方式:1.水平連續式電鍍 2.滾鍍電鍍 3.掛鍍電鍍 無論是何種電鍍設備,均具備三種製程 1.前處理:將底材表面潔淨,活化,增進電鍍效率,防止鍍層與底材結合不良 2.電鍍:底材表面電鍍披膜 3.後處理:將電鍍殘留藥液去除,乾燥,防止鍍層變異,品質不良第9页，本讲稿共55页五.設備組成:電鍍設備主要由以下各項組合而成A.電控系統:包含了所有電動原件,及線上即時資料的監視及控制;如pum
7、p 溫控系統,整流器,伺服馬達等的控制,生產速率,生產數量,異常警報的即時資料,自動監視槽液狀態,即時補充消耗或損 失的槽液B.藥水系統:依據不同的電鍍處理需求,有:脫脂,微蝕,酸洗,拋光,銅,鎳,鈀鎳,金,錫,錫鉛等藥水.每一種藥水的玻美度,濃度,溫 度,pH值及光澤劑含量均需控制在使用範圍內,方能達到最佳 的反應速率.C.機構組件 包含機架,整流器,pump,子母槽,管路,溫控系統,陽極板(可 溶性及不可溶性),風水刀,空氣壓縮機或鼓風機,伺服馬達,導輪組,及各項因應生產用夾治具第10页，本讲稿共55页六.端子連續電鍍流程介紹:放料放料脫脂脫脂脫脂水洗脫脂水洗酸洗酸洗酸洗水洗酸洗水洗拋光拋
8、光水浸洗水浸洗鍍金鍍金鍍鎳鍍鎳拋光水洗拋光水洗鎳回收鎳回收金回收金回收1 1金回收金回收2 2翻轉翻轉錫鉛前噴洗錫鉛前噴洗水浸洗水浸洗鍍錫鉛鍍錫鉛錫鉛後噴洗錫鉛後噴洗熱水浸洗熱水浸洗輔助收料輔助收料風乾風乾烘乾烘乾收料收料前處理電鍍後處理第11页，本讲稿共55页七.功能介紹:1.電解脫脂:目的:去除基体表面的雜物及油污 原理:利用電極的極化作用,降低了油-溶液界面的表面張力,電極上所析出的氫和氧氣泡對油膜具強烈的撕裂作用,能使油膜迅速轉變成細小的油珠,氣泡上升時机械攪拌 作用,進一步強化了除油過程 電解脫脂有兩種方式:a.陰極脫脂:H+2e H2 速度快,生成的H2對基体表面具還原作用,溶液中
9、少量的Sn .Zn.Pb離子的存在會在料帶表面形成海綿狀析出,易形成 氫脆.b.陽極脫脂:4OH-4e 2H2O+O2 速度慢,對基体有腐蝕作用,可以除去基体表面的異金屬薄 膜,生成的O2使基体表面生成CuO薄膜.第12页，本讲稿共55页2.酸洗:目的:去除基体表面氧化膜,活化金屬基体.中和前工站帶入 的鹼 原理:把50%的硫酸稀釋到20%左右使用,用于去除基体表面的 氧化物CuO.Cu2O以及中和前面工站帶入的鹼:CuO+H2SO4 CuSO4+H2O CuO+3H2SO4 2CuSO4+3H2O+SO2濃度太低,效果不足;太高,則對基体具腐蝕作用.應定期更換,生成的CuSO4對Beo有貢獻
10、,但對去除CuO無貢獻,CuSO4含量若太高,溶液發藍,必須更換.前處理不良之影響:電鍍前處理不徹底,易導致電鍍后密著性欠佳,起泡等不良.會影響鍍層之結晶狀況.零件深凹區易藏污納垢,不易去除.第13页，本讲稿共55页3.鍍鎳:目的:1.打底,整平.2.延緩基体金屬向表層金屬層擴散.原理:Ni2+2e Nia.鎳層結晶細小,容易拋光.b.鎳硬度高,耐強鹼,易溶于硝酸.c.減少鍍層針孔,可采用多層電鍍法.d.鍍層表面存在一層鈍化膜,不易焊接鍍鎳不良之影響:造成鍍金層表面不平整,結晶粗糙,底材金屬擴散等不良,化學安定性&耐葯品性能差.易氧化腐蝕.第14页，本讲稿共55页4.鍍鈀/鎳:目的:增加端子的
11、耐磨性,抗氧化耐腐蝕性 原理:Pd2+2ePd Ni2+2eNi a.硬度高,內應力低,耐磨性比金好 b.化學穩定性高,溶于硝酸&王水.c.porosity(孔隙度)比金好5.鍍金:目的:增加接触點抗氧化腐蝕能力,穩定電接触性能.原理:Au+e Aua.具有美麗的金黃色外觀,可作裝飾性鍍層.b.化學穩定性高,僅溶于王水.c.鍍層延展性好,導電性優,易焊接.鍍金方式可分為:1.刷鍍2.皮帶遮蔽3.浸鍍4.輪鍍,點鍍第15页，本讲稿共55页6.鍍錫/鉛:目的:降低焊接溫度,增強焊接性 原理:Sn2+2e Sn Pb2+2e Pba.錫鉛層延展性&可焊性良好.b.具較高的化學穩定性.c.質軟,易划傷
12、 光亮劑對鍍層的影響有利亦有弊,因為參與陽極反應夾入C.N.S等元素,對鍍層的抗蝕性、內應力、和硬度等化學物理性能會產生明顯的影響,所以取舍之間,應衡量工藝間需求的程度而決定.初級光亮劑與次級光亮劑必須配合使用,否則應力高,延展性差.輔助劑的適量應用可提高次級光亮劑的效率,降低其消耗量第16页，本讲稿共55页7.水洗:分為冷水洗,熱水洗,自來水洗,循環水洗,純水洗,噴洗,浸洗 目的:去除零件表面殘餘藥水及不良雜質 冷水洗&熱水洗:熱水洗有助增加水洗活性及取得一定的封孔效果.自來水洗&循環水洗&純水洗:在前處理工站採用自來水洗,進入電鍍槽前用純水噴洗,避免水中的雜質帶入鍍槽中.為加強純水洗的效率
13、及成本考量,常在純水洗前加循環水洗工站.噴洗&浸洗:噴洗具衝擊力,易受遮蔽影響,受零件結構&水刀的結構和角度影響大;浸洗缺衝擊力,較全面第17页，本讲稿共55页8.風干:目的:a.以強風將零件表面之大部分水份去掉,減少烘干時間b.通過強風將零件表面之雜質去除.避免水漬.9.烘乾:目的:將殘留在零件表面及孔隙中的少量水份以熱風加熱變 為水蒸氣的方式去除 后處理不良之影響:易造成零件污髒,腐蝕,耐久性能差,甚至直接影響接觸 性能第18页，本讲稿共55页八.不良品介紹:A.衝壓來料不良:1.正常來料2.銅材氧化第19页，本讲稿共55页3.來料扇形,弧形八.不良品介紹:A.衝壓來料不良:第20页，本讲
14、稿共55页八.不良品介紹:A.衝壓來料不良:4.來料壓傷第21页，本讲稿共55页八.不良品介紹:A.衝壓來料不良:5.來料歪針,并針第22页，本讲稿共55页八.不良品介紹:B.電鍍不良:1.電鍍后正常端子第23页，本讲稿共55页八.不良品介紹:B.電鍍不良:2.鍍鎳層燒焦發生原因:1:電流過大2:光亮劑不足3:Cu污染4.槽液溫度低第24页，本讲稿共55页八.不良品介紹:B.電鍍不良:3.鍍金層燒焦發生原因:1:電流過大2:流量不足3.金含量過低4.溫度低5.添加劑含量低第25页，本讲稿共55页八.不良品介紹:B.電鍍不良:4.鍍金層白針發生原因:1.整流器未開2.導線松脫3.長金導通4.料帶
15、從導輪脫落5.鍍液未抽上來第26页，本讲稿共55页八.不良品介紹:B.電鍍不良:5.鍍金位置偏移或Sn覆蓋原因:1.皮帶開孔不夠或變形2.導輪高度發生變化3.料帶從導輪脫落第27页，本讲稿共55页八.不良品介紹:B.電鍍不良:6.錫鉛白霧原因:1.電流密度太低2.酸含量不足3.光亮劑不足4.陽極塊不足5.陽極鈍化第28页，本讲稿共55页八.不良品介紹:B.電鍍不良:7.錫鉛鍍層燒焦原因:1:電流過大2:光亮劑不足3:主鹽濃度低4:陽极塊不足5.錫鉛酸濃度過高6.液位下降第29页，本讲稿共55页八.不良品介紹:B.電鍍不良:8.錫鉛覆蓋原因:1.錫鉛液位過高2.pump流量不穩3.液面氣泡4.料
16、帶從導輪掉落5.金傳動或輔助馬 達扭力不穩第30页，本讲稿共55页九.電鍍異常原因:A.電鍍膜厚不足:1.電流密度過小2.主鹽濃度低3.電鍍位置偏移4.刷鍍時,導通5.多子槽浸鍍時,個別子槽液位掉下,泵未打開,或整流器 未打開,或控制開關跳閘6.走速過快第31页，本讲稿共55页九.電鍍異常原因:B.電鍍鍍層脫皮:1.導輪磨損,冒火花2.導電線松脫3.鍍液溫度偏低4.不純物含量超標5.前處理不良6.水洗水不干淨7.料帶從導輪脫落第32页，本讲稿共55页九.電鍍異常原因:C.電鍍歪針:1.導輪磨損,刮歪2.料帶從導輪脫落,刮歪3.風,水刀,子堰口刮歪4.羊毛氈長金刮歪5.包裝不良產生1.導輪不水平
17、2.料帶阻力過大D.端子扇形,弧形:第33页，本讲稿共55页九.電鍍異常原因:E.錫渣:1.鍍Sn/Pb段,被導輪刮下來的細小錫屑,積聚在導輪座上,未及 時清除,附著于料帶,產生錫渣 2.烘乾后一組導輪運轉不暢,導輪磨損,被刮下的錫鉛粉屑,因摩 擦生熱,導輪擠壓,熔貼于料帶,產生錫渣F.鍍錫鉛發黃 1.表面殘留酸 2.溫濕環境存放 3.錫鍍槽添加劑失調G.錫鉛拒焊 1.錫鉛比例錯誤 2.光澤劑含量過多第34页，本讲稿共55页第35页，本讲稿共55页第36页，本讲稿共55页第37页，本讲稿共55页超音波脫脂電解脫脂超音波震盪子子槽陽極桿陽極板(SUS304)子堰槽液擾流板電解脫脂工站第38页，本
18、讲稿共55页電解脫脂工站pump不鏽鋼陽極板脫脂母槽加熱器水洗母槽整流器溫控器子槽風刀水刀陽極桿機架第39页，本讲稿共55页子槽攪拌管擋板酸洗,拋光工站第40页，本讲稿共55页酸洗,拋光工站pump酸洗母槽水洗母槽子槽風刀水刀機架攪拌管第41页，本讲稿共55页鍍鎳工站陽極桿陽極鈦籃陽極鎳珠攪拌管子槽擋板第42页，本讲稿共55页鍍鎳工站槽外過濾PUMP機架Ni母槽加熱器Ni弱電解板及陽極籃Ni回收槽整流器風刀水刀溫控器Ni子槽陽極桿,鈦籃第43页，本讲稿共55页鍍金工站 A.刷鍍刷鍍五角罩頭機架料帶承載板壓帶輪氣囊刷鍍用羊毛氈藥水進水口藥水進水口陽極導線子槽流量控制閥第44页，本讲稿共55页鍍金
19、工站 A.刷鍍高低調整輪桿前後調整螺帽子槽第45页，本讲稿共55页鍍金工站 A.刷鍍端子壓帶輪刷鍍頭藥水進入口第46页，本讲稿共55页鍍金工站 B.皮帶遮蔽遮蔽皮帶子槽藥水進水管90Gear Box皮帶鬆緊惰輪藥水分流槽陽極鈦片第47页，本讲稿共55页鍍金工站 B.皮帶遮蔽藥水進水管90Gear Box第48页，本讲稿共55页鍍金工站 D.輪鍍,點鍍D&L 罩頭內部結構罩頭內部結構第49页，本讲稿共55页鍍金工站 D.輪鍍,點鍍D&L RingD&L Ring生產中狀況生產中狀況生產中狀況生產中狀況第50页，本讲稿共55页第51页，本讲稿共55页第52页，本讲稿共55页第53页，本讲稿共55页第54页，本讲稿共55页第55页，本讲稿共55页