V提高小孔深孔接触件电镀中孔内镀层质量的方法Word文件下载.docx
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TG178;
TQ153文献标识码:
B
文章编号:
1004–227X(2007)03–0024–05
1前言
在接插件电镀过程中,由于受到电流密度分布不均以及其它因素的影响,接插件中的一些针、孔类接触件的孔内镀层质量总是达不到理想的状况,常见的质量问题是孔内镀层较薄、结合力差和易变色等,尤其是当镀件的孔径较小和孔深度较深时,要想使孔内镀进镀层都很困难。
因此,各类小孔和深孔接触件的孔内镀层质量一直是接插件电镀生产厂关注的重点。
随着电子电器向小型化发展,接插件体积也趋于小型化,不少接触件的孔径已降至1mm以下,最小的接触件孔径已达0.4mm,其孔深度也大多在孔径的2~3倍(见图1)。
对于这类小型接触件的电镀,其接触件的孔内镀层质量问题较过去更加突出。
加上现在受市场竞争的影响,用户对镀层的质量要求也越来越高。
如何提高小孔和深孔接触件孔内镀层质量是接插件生产厂需要共同面对和急待解决的问题。
2影响孔内镀层质量的因素
一般说来,影响接触件孔内电镀质量的主要因素除了受电镀工艺局限影响外,还与镀件基体质量存在缺陷、镀液维护工作不到位、镀前处理和镀后处理工艺不完善以及所用电镀设备的能力不足等因素有关。
2.1基体质量缺陷
2.1.1孔底留有钻屑
在接触件的基体机加工钻孔工序时,部分镀件的孔底会留下一些钻屑,如:
使用的钻头磨损变钝后孔底往往会留下一节未切断的钻屑;
在加工小型接触件和深孔接触件时,由于工件的孔径较小或较深,机加工序打孔时钻屑不能及时排除到孔外。
这些残留的钻屑如未在镀前及时清除,将直接影响镀件的孔内镀层质量。
2.1.2孔内油污干涸
在接触件的基体机加工过程中,工件的车制成型、钻孔、铣弧和劈槽工序都会与机油或冷却液接触,若接触件在机加工序完毕后存放时间较长,孔内油污就会干涸。
如果镀件再经过线切割或高温回火处理,还会在孔内留下难以去除的氧化皮,这样就会给镀前处理带来麻烦,最终影响镀件的孔内镀层质量。
2.1.3产品设计缺陷
在产品设计时由于个别设计人员对电镀工艺缺乏了解,在设计时未充分考虑到电镀方式和电镀工艺局限对镀层质量带来的影响,在电镀时部分镀件会出现以下3种现象[1]。
(1)对插:
当接触件的插孔开口缝隙宽于孔壁时,在电镀过程中由于镀件不断翻动,部分插孔会互
相插在一起,如图2所示。
(2)首尾相接:
接触件前部的外径尺寸略小于焊线孔的孔径尺寸,在电镀过程中部分镀件就会形成
首尾相接结合在一起,如图3所示。
(3)孔底未设计工艺通孔:
当接触件孔径较小和孔深度较深时,如果在孔底未设计工艺通孔,在电镀时由于空气堵塞镀液流进孔内相当困难;
即使部分镀件孔内有镀液流进,由于毛细现象作用又很难流出孔外进行交换。
以上3种现象都会对接触体的孔内镀层质量造成影响。
2.2电镀工序质量影响
2.2.1电镀管理工作不完善
在各类小孔和深孔接触件的电镀时,镀件的镀前清洗、活化以及工序间的清洗工序是比较容易出现问题的地方。
如果未强化对这些工序的质量管理或对其中某一个工序未引起操作者重视,出现孔内镀不上镀层或镀上镀层但结合力不好等故障的几率较高。
2.2.2电镀方式选择不恰当
当镀件的镀前处理工作结束后,应比较各种电镀方式的优点,慎重选择镀件的电镀方式。
小孔和深孔接触件在电镀时由于受电力线分布不均和镀液浓差极化的影响较大,对电镀方式的选择尤其重要。
如果是电镀方式选择不当,孔内镀层质量很难保证,同时,因基体设计问题导致的镀件对插和首尾相接现象会更加严重。
2.2.3镀液的维护工作不到位[2]
2.2.3.1镀液参数超出工艺范围
镀液的工艺参数不在工艺范围时将直接影响镀液的性能。
其中镀液的浓度、温度和pH是影响镀液分散能力的重要参数,生产中出现镀层质量问题也大多是这几项参数偏离了工艺的规定范围。
实践中可以发现:
在电镀镍时,镀液温度、镍浓度或pH过低会导致镀件孔内镀层太薄甚至镀不上镀层。
2.3.2镀液被杂质污染
当镀液被杂质污染时,镀层质量问题最先表现在镀件的低电流密度部位。
所以,只要镀液一旦被杂质污染,接触件的孔内镀层质量就会出现问题。
通常,溶液中杂质的来源一方面是由于加入的化工材料不纯引起,另一方面是由于掉落在镀槽中的镀件未及时捞出溶解在镀液中造成。
对于小孔和深孔接触件,还有一个需要注意的因素就是:
如果电镀时不重视工序间的清洗,很容易发生溶液之间交叉污染。
.2.3电镀设备不能满足要求
.2.3.1无超声波清洗设备
在小孔和深孔接触件的电镀过程中,超声波清洗设备是必须配置的关键设备。
特别是镀前和镀后的清洗工序中,超声波设备的作用尤为明显。
如果没有这项设备,孔内出现质量问题的几率较大。
.2.3.2设备老化
使用常规电镀设备时,由于阳极缺损或电镀电源老化,将会严重影响镀液的深镀能力,小孔和深孔接触件电镀时往往会出现孔内镀不上镀层的现象。
2.4镀后处理方式不妥
2.4.1清洗不净
由于小孔和深孔接触件在镀后孔内容易残留溶液,所以镀后的清洗工作尤为重要。
常见的质量问题中孔内镀层变色问题多与镀后孔内清洗不干净有关。
2.4.2烘干不彻底
对于小孔和深孔接触件的镀后烘干处理,如采用一般的烘床烘干或离心甩干机甩干,对于烘烤的温度和时间较难掌握。
如果烘烤温度过高、时间过长,对于镀金镀银零件会导致镀层亮度下降或使孔内直接变
色;
但若烘烤温度过低、时间过短,孔内就会残留部分水分,最终也会导致孔内镀层较快变色。
2.4.3包装方式不当
常见的包装方面的问题有:
镀件未完全冷却就包装(包装袋内产生水汽凝结);
包装材料不合要求(不防潮、易破损或释放有害气体);
包装袋内未放置干燥剂以及包装后长时间敞口放置。
这些因素都将会引起小型接触件孔内镀层较快变色。
2.5现有电镀工艺能力不足
对于一些孔深度太深而用户对孔内要求较高的小孔和深孔接触件,采用现有的常规电镀技术暂时还无法满足用户要求。
3解决方法
3.1消除基体质量缺陷
3.1.1提高机加工质量
对于小孔和深孔接触件,机加工完毕后除了要求孔内不能残留钻屑外,还应安排一道振光和除毛刺
的工序。
3.1.2机加工序完毕后及时除油清洗
小孔和深孔接触件机加工序完毕后应立即进行超声波除油清洗,清洗后烘干等待电镀。
对于来不及
进行超声波除油又不能及时安排电镀的镀件,要浸泡在机油或煤油中以避免油污在孔内干涸影响电镀前
处理效果。
对于孔内油污已经干涸的镀件,要用溶剂汽油或丙酮、三氯乙烯等溶剂以较长时间浸泡使其
孔内油污溶解,不要采用酸洗或化学抛光的方法来处理。
3.1.3减少产品设计缺陷的影响
对于出现产品设计缺陷的接触件品种,首先应及时与产品设计人员沟通,争取尽早修改基体相关尺
寸和设计工艺通孔。
对于来不及修改尺寸的接触件,在
电镀时可采用与其它相似镀件混镀的方式来减少产品设计缺陷所带来的影响。
如:
采用增加或减小焊线
孔内径尺寸的方法避免镀件电镀时出现首尾相接现象,如图4所示;
采用斜向劈槽或镀前收口的方法
避免镀件电镀时出现互相对插现象,如图5所示;
采用孔底设计横向工艺孔的方法变盲孔为通孔使镀
液在孔内畅通,如图6所示。
3.2完善电镀工艺
3.2.1在镀前和镀后处理工序设立质量控制点
电镀操作者通常把电镀过程关心的重点放在几个主要的电镀工序,忽视了对镀前、镀后工序的管理。
为了减少小孔和深孔接触件孔内镀层质量发生问题,应强调操作者注重对基体镀前、镀后质量的检查,特别是镀前处理工序,操作者要对镀件每一道工序后的基体质量状况完全了解,对镀前处理的溶液浓度和使用时间严格管理,在规定的期限内及时更换。
除此以外,现场工作人员还应在镀前处理工序和镀后处理工序设立质量控制点,对其中的主要参数例如除油溶液温度、除油时间、活化液使用周期以及镀后烘干的温度、时间等作专项控制。
3.2.2选择最佳的电镀方式
对于电接插件中的针孔类接触件,目前可选择的电镀方式主要有滚镀、振镀和挂镀等。
在小孔和深孔接触件电镀时一定要通过比较选择最适合这类镀件的电镀方式进行电镀。
在选择电镀方式时要遵循先满足电镀质量再兼顾生产效率的原则。
一般说来,小孔和深孔接触件电镀时,选择振动电镀方式比较适合,但是要特别注意对于前面提到的有设计缺陷的接触件,因为振动电镀方式出现相关质量故障的比率要大于滚镀和挂镀。
另外,在采用同样的电镀方式时,如果所使用的设备(镀槽、滚筒、振筛、电源)不同,或者采用的工艺不同,镀层效果会大不一样。
根据生产经验可知:
(1)选择振动电镀方式时,最好选择振幅和振动频率能分开调节的振动装置;
同时要选择镀件翻动混合效果较好的振筛,相比之下,带有镀件分流板的振筛(见图7)比平底的振筛镀件的翻动效果要好一些。
在使用同一个镀槽时,尽可能选择直径小一点的振筛(装载量较低),以满足充足的阳极面积和
较大的镀槽容积(对镀液的深镀能力和分散能力有利),若能够同时配置换向脉冲电镀电源效果较佳。
(2)选择滚镀方式时,要选择阴极导电方式较好和镀液交换能力较强(便于消除镀液的浓差极化)
的滚筒。
常见的滚筒中有5种阴极导电方式:
中轴导电、中轴上增加金属支杆导电、两端留导电辫、端面金
属板导电(见图8)及滚筒内棱边嵌入导电钉(见图9)。
常见的滚筒中有4种镀液交换方式:
滚筒壁上打孔、滚筒壁上安装滤网、滚筒圆形支架上绷有尼龙
网作筒壁以及在前2种类型滚筒的中轴上钻孔直接将新鲜镀液注入滚筒(见图10)。
相比之下,导电方式和溶液交换方式中最后1种方式使用效果较好。
同样,滚镀时也需要保证充足
的阳极面积和较大的镀槽容积。
(3)如果只有挂镀装置,在电镀小孔和深孔接触件时,最好能配置可以随镀件挂篮一起移动的壁挂
式超声波发生装置,同时,在电镀过程中每间隔一段较短的时间要将挂篮提出镀槽翻动镀件。
3.2.3加强镀液的维护和管理
生产中,镀液应经常分析,各种主要成分特别是主盐和导电盐的含量要及时补充调整,贵金属电镀
要保证镀液在最佳工艺范围运行。
由于小孔、深孔接触件在电镀过程中容易携带各种溶液,所以,要采
用比较有效的清洗方法进行各工序间的清洗以防止各种溶液的交叉污染。
同时,要坚持按使用周期更换
镀槽过滤装置的过滤芯或过滤布(纸),必要时,要使用活性炭处理镀液中的有机杂质,对于镍槽的镀
液,除了定期采用活性炭处理镀液外,还要抽出时间进行通电处理。
生产任务紧迫时,更应重视对镀液
的处理。
3.3及时更新电镀设备
为了保证小孔、深孔接触件的电镀质量,电镀生产厂要尽早更新旧有的传统电镀设备。
如果受经济
能力所限一时承受不了购置太多的新设备,也要制定出分步配置的计划。
首先,应尽快配置超声波清洗
设备,用来保证镀前、镀后和工序间的清洗质量;
其次,应配置具有连续过滤装置和自动控温(最好还
有自动添加装置)的电镀槽,以保证镀液清洁和主要工作参数始终维持在最佳工艺范围;
再次,将直流
电镀电源更换为换向脉冲电镀电源,以减少孔内外的镀层厚度差;
最后,在现有电镀生产线上合理地配
置新型的滚筒或振镀机配备(见图11)。
3.4采用实际有效的镀后处理方法
在镀后处理方法中要根据小孔、深孔
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