淺談電鍍不良對高可靠產品的影響

滑國紅

摘 要：工業零件用電鍍件主要從生產工藝需要、防氧化保護、指標參數影響等方面，電鍍工藝的成熟度以及質量的好壞對使用影響非常大，通過國標的要求必要時還是要與實際應用相結合，將產品的可靠性不斷提升。

關鍵詞：工藝需要;工藝成熟度;與實際應用相結合

中圖分類號：TQ153 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）08-0077-02

0引言

隨著微波元器件產品可靠性要求的提高，人們對產品的裝配、焊接、外觀及長期可靠性隱患等方面對封裝外殼的質量提出了更高的要求。根據國家標準GB/T 4054-1985涂料涂覆標記》和GB/T 13911-1992《金屬鍍覆和化學處理表示方法》對外殼進行常規操作一般是滿足常規使用要求，對長期可靠性還應加嚴控制，本文主要從電鍍不良對產品后續應用帶來的問題及隱患圖文并茂地講解分析，希望可以對電鍍行業對器件級外殼的電鍍質量加以嚴控。

1外殼表面電鍍類型

（1）鋁合金外殼表面導電氧化;（2）可伐外殼表面鍍金;（3）鋁合金外殼表面局部鍍金;（4）鋁合金外殼表面鍍鎳;（5）鋁合金外殼表面鍍銀。

2 鋁合金外殼表面導電氧化不良影響

導電氧化的分類及特性。化學導電氧化從顏色來分，彩色導電氧化（彩虹色和淡黃色）、本色導電氧化。氧化膜本身不導電，主要是起到阻擋外部環境侵蝕，又因為很薄，金屬零件就具備了導電的特性。

（1）本色導電氧化膜透明無顏色，其氧化膜層非常薄，厚度約0.3～0.5um，導電性能良好，主要應用于加工后的鋁合金零件。

應用時考慮到外觀的一致性效果很好，有輕微碎紋對導電氧化的效果影響不大，但較大較深的劃傷將破壞氧化膜，影響導電性能。（如圖1所示）

檢驗措施：外殼進行溫度沖擊45℃～+85℃，3次，保持1h，轉換時間<5min。電老煉+60℃，48h，高溫存儲+85℃，72h，低溫存儲-45℃，48h，恒定濕熱溫度：35℃，濕度（95±3）%，時間48h。

（2）彩導導電氧化膜厚低于0.5um，呈彩虹色或淡黃色，抗腐蝕性好，適用于表面要求導電的鋁合金零件。應用高溫烘烤出現褪色現象較為明顯，影響產品外觀一致性。該現象被稱為“著色不穩定”。（如圖2所示）

產生原因1：氧化后殼體放置加熱平板進行烘干，烘干完成后未充分冷卻至室溫，而是直接對殼體進行疊放包裝，從而出現受熱不均，造成著色不穩。

產生原因2：氧化操作完成后，經高壓氣體吹凈、烘干后，部分盒體盲孔內可能仍有水汽殘留，并未揮發完全，就進行了疊放包裝，疊放殼體之間空氣流動相對較少，水汽聚集較重的具備出現著色不穩。

3可伐外殼鍍金不良的影響

（1）可伐基材表面鍍鎳金是利用電解原理在表面鍍上一薄層鎳和金的過程，鍍鎳主要是滿足焊接的的物理特性，其金層可有效防止鎳層氧化而失去活性，同時鍍金還可起到導電、反光、耐磨、抗腐蝕及美觀的效果，但鍍金工藝相對昂貴。

（2）檢驗方法：X射線熒光測厚儀和顯微鏡檢驗外觀。

（3）可伐金屬表面電鍍鎳金，主要應用于表面的可焊性、導電性、抗腐蝕性，廣泛推廣在高可靠要求的產品中。鍍層致密性、結合力和雜質含量都會影響抗腐蝕性能，而劃傷如破壞到基底，隨時間和氣氛的影響氧化現象加劇，會產生明顯的銹蝕，對于長期使用來講對產品可能帶來致命的風險，另鍍層偏薄、偏厚、劃傷、鼓包等問題對于后期應用影響較大。（如圖3所示）

4鋁合金外殼表面局部鍍金

（1）鋁合金腔體被廣泛應用于微波接收模塊中，并作為功能性零件使用，要求鋁合金腔體的內壁有優良的防腐性、平面度、低接觸電阻和金錫可焊性。通常在需要焊接的部位進行局部電鍍或化學鍍，形成可焊性良好的表面。其中，局部鍍金的方式被大量應用，非焊接面為保證良好的耐腐蝕性，必須對鋁合金表面進行化學氧化，以滿足接地性導電及各種環境條件下的適應性要求。

（2）鋁合金腔體的內壁異形復雜結構，局部保護通常只能用手工保護的方式進行，一般采用先局部保護化學氧化部位、后局部保護局部電鍍層的方式，通常局部保護的邊沿處為結合力的薄弱部位，即滲鍍的頻發部位。這也是造成該電鍍方式弊端的關鍵。結合處附著力太差即滲鍍現象較為明顯時，安裝使用過程時會破壞該處鍍層，從而造成大面積金層的剝離，大大影響可焊性，后期產生形成腔體內多余物。（如圖4所示）

（3）從腔體外觀來講，電鍍會存在返工導致再次氧化的操作，對于使用焊接工藝影響較大，但由于氧化膜太薄很難測量，因此很難分辨現象的產生原因。

5鋁合金外殼表面鍍鎳不良應用的影響

（1）鋁合金外殼表面電鍍鎳，控制鍍層厚度均勻，有很好的穩定和耐指紋特點，而且成本造價非常低，電子工業中應用較為普遍。

然而鍍鎳的可焊接性與金、銀相對較差，化學鍍鎳是基于電鍍這一問題，從電鍍原理上增強它的均勻性，孔隙率相對低，一定程度上滿足焊接的要求，實踐中穩定性也得到了驗證。

（2）依據軍用標準SJ20130-90，對金屬件表面鍍層的附著力進行熱震試驗，將化學鍍鎳零件放置于加熱至220℃的烘箱中或熱板上，保持0.5h，經室溫水中驟冷，未見鼓泡與起皮。

（3）化學鍍鎳通常是在高溫操作對軟化點低和高溫下易變形的材料施鍍，會引起基體的變形和改性。電鍍工藝控制較差時，附著力差、起泡、可焊性差等問題對產品應用影響很大。附著力差往往在燒結時發現形成小起泡或大鼓包，直接導致焊接失敗。電鍍光亮劑過多影響表面可焊性效果較差。（如圖5所示）

6鋁合金外殼表面鍍銀

（1）鋁合金外殼表面鍍銀，可以很好的改善其導電、焊錫、抗蝕和影響產品指標，所以被某些領域沿用至今。但由于鋁合金屬于兩性金屬，與酸和堿都起反應，前處理稍有不當，就會造成表面過腐蝕的現象。而鋁合金無論在空氣中還是在溶液中都極易產生氧化膜，這層氧化膜如果不去除干凈，將影響鍍層的結合力。另外，鍍銀前打底鍍層也很關鍵，可選用鍍銅或化鍍鎳的方式，化鍍鎳根據應用廣泛來講成本較低工藝較為穩定，鍍鎳厚度一般為3～8um，太厚易產生起皮，太薄鍍銀效果差。鍍銀根據造價和指標而定，一般5～8um可滿足。

（2）依據軍用標準SJ20130-90，對金屬件表面鍍層的附著力進行熱震試驗，將化學鍍鎳零件放置于加熱至220℃的烘箱中或熱板上，保持0.5h，經室溫水中驟冷，未見鼓泡與起皮。

（3）鋁合金外殼表面鍍銀工藝常見的問題：起泡、變色、氧化。鍍銀起泡除電鍍完成后進行熱震試驗方法檢測出效果外，它還會隨時間慢慢顯現出“小氣泡”的現象，尤其溫度濕度急速變化時。變色及氧化是鍍銀本身的缺陷，只能通過電鍍后立即進行涂防護劑的方式，將其進行膜保護。（如圖6所示）

7結語

對于器件級外殼的表面電鍍方式的應用進行分類闡述，對不良問題帶來應用的影響進行分析及展示，可以從加強對使用的檢驗及避免使用過程及長期可靠性的應用，電鍍角度多參考應用過程，避免工藝不穩定性的現象產生，以及如何改善固有的缺陷，改變操作的不確定因素的影響，在整個行業的應用都是非常有必要的。