有几种方法在接触镀层中得以运用。主要有三种技术:
.电镀(electrodeposition)
.喷镀(cladding)
.热浸(hot dipping)
连接器技术之 3.1 镀层方法
3.1.1 电镀
电镀是在连接器制造中,在接触弹片上加以镀层有*为广泛的使用方法。这里仅对其基本过程作一简要描述。更为详细的讨论可见于urney 和Reid 以及 Goldie 的论述中。
典型的电镀单元如图3.1 所描述。电镀是电镀液中的金属离子沉积到阴极(本图中是接触弹片),其中金属离子可来自电镀液中的可溶性阳极,以补充沉积到阴极上的金属离子。在这个简单的单元中,沉积电镀过程主要是由溶液的化学作用和阴极表面的电流分布来控制。
原则上电镀过程的现象描述是非常简单的。镀层材料如金,沉积在底层基本金属不同的点上并且在电镀过程中在镀层的表面渐渐加厚。达到一定厚度时,镀层“完全地”覆盖在底层金属的表面上。围绕“完全”这个词的引证都是为了揭示这样一个事实,即镀层覆盖的程度由基材金属的表面特性和清洁程度以及电镀过程而定。电镀过程中*普通的缺点是在镀层上有很多孔隙(pores)。这种多孔性(porosity)和它对接触性能的影响将在后面的章节中讨论。
大多数电连接器接触镀层是在不断循环往复(reel-to-reel)的过程进行以充分利用这个过程的成本效用。在本世纪七十年代和八十年代初期,大量的努力都是为了减少电连接器镀层中金的使用量,因为当时其价格高达800 美元。减少金镀层的厚度(如后面章节中将讨论的,利用镍底层是可能达到的)和控制金的数量及其在接触处的位置取得了极大成功。
接触镀层电镀通常有三种类型: 完全电镀( overall ), 局部电镀(selective),双重电镀(duplex)。上述例子可见图3.2 所示。正如所预料的,完全电镀(overall)是镀层完全覆盖在接触表面上。锡接触通常是完全镀层。对贵金属接触而言,出于对成本的考虑一般采用局部电镀(selective )或双重电镀(duplex)。在这两种情况下,贵金属是有选择性的运用于可分离性接触的末端,而此运用不同于在长久性连接或其末端中镀层的运用。选择性接触镀层有用在长久性连接上的金镀层,但镀层厚度在每一末端可能不同。双重电镀(Duplex)通常都是镀在长久性连接末端的锡或锡合金。
应当注意到电镀材料的性能,尤其是贵金属,它与相同的锻造性材料(wrought form)有很大的不同。一般来说,电镀材料更硬而延展性较差,且比锻造性材料的密度小。其变动范围与材料本身和电镀过程均有关系。
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3.1.2 喷镀
喷镀是指在高压作用下以机械结合的方法将两金属接触面结合到一起。通常有三种方式:完全喷镀(overlays) ,选择喷镀(toplays) 和镶嵌喷镀(inlays)。其中完全喷镀(overlays)完全覆盖底层金属。选择喷镀(Toplays)仅仅有选择的覆盖底层金属表面的一部分。镶嵌喷镀(Inlays)是包覆金属的一种特殊情况,其接触镀层材料是有选择性的喷镀在开有沟槽的底层金属上。所开镶嵌喷镀沟槽可提供清洁的接触表面以促进结合的可靠性。连续不
断的减少是为了得到条状金属以达到*终需要的厚度从而增强金属结合的压力。此外结合增强因为相互扩散过程而发生在热处理过程中。更多关于喷镀(cladding)方面的数据可见于Harlan。
镶嵌喷镀(inlay)和电镀接触镀层之间有两个主要的不同点。**:镶嵌喷镀使用锻造材料,这样使得其接触镀层的材料性能与电镀材料的性能不一样。**,与电镀相比其可用的材料范围更广。特别是贵金属合金如WE1(其中金69 ﹪-银25%-钯6%)以及钯60%-银40%合金作为镶嵌喷镀(inlay)材料是不能用在电镀过程中的。锡和喷镀层或镶嵌层同样用在电连接器中,但并不总是用作接触界面。这些覆盖材料通常是在接触末端提供可焊接的表面。
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3.1.3 热浸
在电连接器运用中,热浸仅用于锡和锡合金。在下面的讨论中锡包括锡合金—在大多数情况下,指锡60%-铅40%或 易熔的锡-铅合金。热浸包括将条形金属通过熔融的锡溶液使其表面镀上一层锡。其厚度控制是由不同的过程包括空气刀(air knives)及空气刷(air wipers)。典型的厚度,和厚度控制因此也由加工过程而定。
从一接触界面的透视图可以看出,热浸和镶嵌喷镀或电镀锡镀层之间*大的区别是在热浸过程中形成金属间化合物。甚至在室温下,铜-锡金属间化合物形成的同时,如果不小心热浸能产生大量金属间化合物。过多的金属间化合物不能提供可接受的接触性能且对接触的可焊接性能产生负面影响。
在热浸的时候将会产生金属间的厚度,为确保接触表面是事实上是锡而非金属间化合物,必须小心控制热浸过程中金属间化合物产生的厚度。
连接器技术之 3.1 镀层方法
3.1.4 总结
采用三种方法将会在接触镀层的性能上产生不同的特性。电镀镀层通常比喷镀镀层更硬而延展性更差,很接近锻造材料的性能。热浸镀层**用于锡和锡合金。
连接器技术之 3.1 镀层方法