可焊性的影响因素
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电阻焊接机对焊接质量的影响因素及控制方法电阻焊接是一种常用的金属焊接方法,广泛应用于工业生产中。
电阻焊接机是实现电阻焊接过程的主要设备之一,其对焊接质量影响较大。
本文将从电阻焊接机的角度,探讨焊接质量的影响因素以及相应的控制方法。
一、影响电阻焊接质量的因素1. 材料选择电阻焊接的材料选择直接影响焊接质量。
在电阻焊接过程中,需要对接的金属材料具有一定的导电性和可焊性。
不同材料之间的相容性和界面特性也会对焊接质量产生影响。
2. 焊接电流焊接电流是影响焊接质量的重要参数之一。
电流大小直接影响焊接接头的热量和金属结晶状态。
如果焊接电流过大,容易造成焊接过热,导致焊缝断裂;而电流过小,则会导致焊接接头强度不足。
3. 焊接时间焊接时间是指电流通过焊接接头所需的时间。
焊接时间过长可能导致接头过热,焊接质量下降;而时间过短则可能导致接头焊接不牢固,焊缝出现裂纹。
4. 电极压力电极压力是控制焊接接头的质量的重要参数之一。
适当的电极压力能够保证接头与电极之间的充分接触,加强导电性,提高焊接接头的强度。
电极压力过大或过小都会对焊接质量产生不良影响。
5. 焊接环境焊接环境的气氛对焊接质量也有一定影响。
在某些特殊环境下,如高温、高湿度、有腐蚀性气体等环境下进行焊接,可能会导致焊接接头出现气孔、熔洞等缺陷。
6. 焊接设备状态焊接设备的运行状态和性能也对焊接质量有直接影响。
如果电阻焊接机的电流不稳定、电极磨损严重,都会导致焊接质量下降。
二、电阻焊接质量的控制方法1. 严格控制焊接参数合理选择焊接材料,控制焊接电流和电压,确保电极间的良好接触,并保持焊接时间适中。
通过严格控制这些参数,可以提高焊接质量,并确保焊接接头的牢固性。
2. 定期维护与检查焊接设备定期对电阻焊接设备进行维护保养,检查电极磨损情况,保证设备正常运行。
合理安排焊机的使用周期,避免设备过度磨损,及时更换磨损严重的电极,以确保焊接质量始终稳定。
3. 提供良好的焊接环境在进行电阻焊接时,应确保焊接环境干燥、清洁,避免湿度过高或有腐蚀性气体的存在。
引言概述:Q345是中国钢铁行业中常用的一种低合金高强度结构钢,其化学成分对其材料性能起着重要作用。
本文将详细阐述Q345钢的化学成分及其对钢材性能的影响。
文中将分为五个大点进行阐述,包括碳含量、硫含量、磷含量、锰含量和铬含量,每个大点将详细探讨59个小点来展开。
正文内容:一、碳含量1.碳含量是决定Q345钢强度和硬度的重要因素之一。
2.较高的碳含量会使钢材变脆,容易发生断裂。
3.适量的碳含量可以提高钢材的强度和硬度。
4.过高的碳含量可能导致钢材的可焊性降低,影响其加工性能。
5.合理控制碳含量是保证Q345钢材性能的关键。
二、硫含量1.硫含量会对钢的热加工性能产生影响。
2.过高的硫含量会降低钢的塑性和韧性。
3.适量的硫含量有助于提高钢材的切削性能。
4.过高的硫含量还会导致钢材的焊性变差。
5.控制硫含量是保证Q345钢热加工性能的关键。
三、磷含量1.磷是Q345钢中常见的杂质元素之一。
2.适量的磷含量可以提高钢材的强度和硬度。
3.过高的磷含量会导致钢材的韧性下降。
4.磷还会影响钢材的冷加工性能和焊接性能。
5.合理控制磷含量是保证Q345钢材质量的关键。
四、锰含量1.锰是Q345钢中主要的合金元素之一。
2.适量的锰含量有助于提高钢材的强度和韧性。
3.过高的锰含量会导致钢材的脆性增加。
4.锰还对钢材的耐蚀性和磁性能有影响。
5.控制锰含量是保证Q345钢性能稳定的关键。
五、铬含量1.铬是Q345钢中常用的合金元素之一。
2.适量的铬含量可以提高钢材的耐腐蚀性能。
3.铬还可以改善钢的强度和硬度。
4.过高的铬含量会降低钢材的可焊性。
5.合理控制铬含量是保证Q345钢耐蚀性能的关键。
总结:Q345钢的化学成分对其材料性能有着重要的影响。
其中,碳含量、硫含量、磷含量、锰含量和铬含量是影响Q345钢性能的关键因素。
适量的碳、硫、磷、锰和铬含量可以提高钢材的强度、硬度、塑性、韧性和耐蚀性。
通过控制这些化学成分的含量,可以保证Q345钢材质量稳定,满足工程需求。
铝合金中合金元素对焊接的影响铝合金是一种常用的结构材料,由于其性能优越、重量轻、耐腐蚀、易于加工等优点,被广泛应用于航空、汽车、船舶、建筑等领域。
然而,铝合金的焊接性能却受到合金元素的影响。
下面将对合金元素对铝合金焊接性能的影响进行详细分析。
首先,铝合金中常见的合金元素主要有镁、硅、铜、锰等。
这些元素与铝的化学性质不同,会改变铝合金的物理、化学和力学性质,从而影响其焊接性能。
比如,镁对铝的强化作用非常明显,但同时也会降低铝的塑性和可焊性;硅对铝合金的强度和硬度影响较大,但容易产生裂纹和疏松等缺陷;铜和锰能够提高铝合金的强度和塑性,但过高的铜含量会导致焊缝产生气孔和热裂纹。
其次,合金元素的含量和分布也会影响铝合金的焊接性能。
一般来说,过高或过低的含量都会影响焊接质量。
当镁的含量超过5%时,会导致铝合金的可焊性急剧下降,易出现严重的热裂纹和气孔缺陷;硅的含量超过7%时,容易产生疏松和裂纹,影响焊后强度;在适当的铜含量范围内,可以提高铝合金的强度和塑性,但过高的铜含量会导致焊缝产生气孔和热裂纹。
此外,合金元素的分布也非常重要,不同的分布方式会影响焊缝的强度和塑性。
最后,铝合金中的合金元素还会对焊接工艺参数产生影响。
合金元素的含量和分布不同,焊接过程中熔池的温度、流动性、收缩应力等参数也会不同,这就需要根据具体的合金元素特性来选择合适的焊接工艺参数。
比如,在焊接镁含量较高的铝合金时,需要使用低热输入焊接工艺,避免过热引起热裂纹和气孔;在焊接铜含量较高的铝合金时,则需要注意预热和热输入控制,避免产生热裂纹和气孔。
综上所述,合金元素是影响铝合金焊接性能的关键因素之一。
在铝合金焊接过程中,需要考虑合金元素的种类、含量和分布等因素,选择合适的焊接方法和工艺参数,才能保证焊接质量和借助合金元素实现铝合金性能的优化。
2.5 各种因素对钢材性能的影响一.化学成分普通碳素钢中Fe占99%,其他杂质元素占1%;普通低合金钢中有<5%的合金元素。
碳(C):钢材强度的主要来源,但是随其含量增加,强度增加,塑性、冷弯性能、冲击性能、疲劳强度降低,可焊性降低,抗腐蚀性降低。
一般控制在0.22%以下,在0.2以下时,可焊性良好。
硫(S):热脆性。
有害元素,引起热脆和分层。
不得超过0.05%。
磷(P):冷脆性。
抗腐蚀能力略有提高,可焊性降低。
不得超过0.045%。
锰(Mn):合金元素。
弱脱氧剂。
与S形成MnS,(熔点为1600℃),可以消除一部分S的有害作用。
硅(Si):合金元素。
强脱氧剂。
,可细化精粒,提高强度,且不影响其它性能,但过量会恶化焊接性和抗锈性。
钒(V):合金元素。
细化晶粒,提高强度,其碳化物具有高温稳定性,适用于受荷较大的焊接结构。
氧(O):有害杂质。
氮(N):有害杂质。
碳当量(carbon equivalent )把钢中合金元素的含量按其对某种性能(如焊接性、铸造工艺性等)的作用换算成碳的相当含量。
C eq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15二.冶金缺陷常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹等。
1.偏析:金属结晶后化学成分分布不均匀的现象。
主要是硫、磷偏析,其后果是偏析区钢材的塑性、韧性、可焊性变坏。
2.非金属夹杂:指钢材中的非金属化合物,如硫化物、氧化物,他们使钢材性能变脆。
3. 裂纹:钢材中存在的微观裂纹。
4. 气泡:浇铸时由FeO 和C 作用所生成的CO 气体不能充分逸出而滞留在钢锭那形成的微小空洞。
5. 分层:浇铸时的非金属夹杂在轧制后可能造成钢材的分层。
三.构造缺陷a)Nσ应力集中现象xyb)(σ )σx maxc)N试件表面不平整,有刻槽、缺口,厚度突变时,应力不均匀,力线变曲折,缺陷处有高峰应力——应力集中。
结果:塑性降低,脆性增加。
应力集中对σ-ε关系的影响σ3000200100600500400700原因:不正确的设计(构造不合理)、制造(不光滑)及使用(在构件上乱打火等)。
可焊性的影响因素可焊性是指金属材料在焊接过程中的焊接性能,主要包括焊缝的质量、连接的强度以及焊接过程中材料的变形等。
可焊性的影响因素主要有以下几个方面:1.材料的化学成分:材料的化学成分对可焊性有很大的影响。
例如,含有大量氧化物的材料容易在焊接过程中产生氧化层,阻碍了焊缝的形成;含硫和含磷杂质的材料容易产生气孔,降低焊接接头的强度。
2.材料的热导率和热容量:材料的热导率和热容量决定了焊接过程中的热传导速度和热影响区的大小。
热导率高的材料,热传导速度快,容易产生温度梯度过大的问题;热容量大的材料,吸收的热量多,容易引起材料的热膨胀和变形。
3.材料的热稳定性:材料的热稳定性指的是材料在高温下的性能稳定性。
热稳定性差的材料容易在焊接过程中发生相变、晶界溶解和晶粒长大等现象,使焊接接头易产生裂纹和变形。
4.材料的晶粒度和晶界特征:材料的晶粒度和晶界特征对可焊性也有较大的影响。
晶粒度小且均匀的材料,晶界的强度高,抗拉强度和焊接接头的强度会相对较高;晶粒度大和非均匀的材料,晶界的强度低,容易在焊接过程中发生晶界断裂和晶粒生长,导致焊接接头的强度降低。
5.材料的冷热变形性能:材料的冷热变形性能对焊接过程中的变形量和残余应力有很大的影响。
冷热变形性能好的材料,在焊接过程中的变形量较小,残余应力较低,能够保持较好的工件形状和尺寸稳定性。
6.焊接工艺参数:焊接工艺参数对可焊性也有很大的影响。
包括焊接电流、电压、焊接速度、焊接角度等。
不同的焊接工艺参数会产生不同的热输入和冷却速率,从而影响焊缝的形成和焊接接头的质量。
7.表面预处理:材料的表面预处理对可焊性也有重要影响。
例如,在焊接过程中,如果材料表面存在油污、氧化物或其他杂质,会阻碍焊缝的形成和焊接接头的强度。
综上所述,可焊性的影响因素是多方面的,包括材料的化学成分、热导率和热容量、热稳定性、晶粒度和晶界特征、冷热变形性能、焊接工艺参数和表面预处理等。
只有综合考虑这些因素并采取相应的措施,才能够保证焊接接头的质量和强度。
一、钢结构的特点钢结构是采用钢板、型钢通过连接而成的结构。
优点:(1)钢材强度高,材性好(2)钢结构的重量轻(3)钢结构制作工业化程度高,施工工期短(4)钢结构密闭性好(5)钢结构造型美观,具有轻盈灵巧的效果(6)钢结构符合可持续发展的需要缺点:(1)失稳和变形过大造成破坏(2)钢结构耐腐蚀性差(3)钢材耐热但不耐火(4)钢结构可能发生脆性破坏。
二、螺栓的五种破坏形式(1)栓杆被剪切--当栓杆直径较细而板件相对较厚是可能发生。
(2)孔壁挤压破坏--当栓杆直径较粗而相对板件较薄可能发生。
(3)钢板被拉断--当板件因螺栓孔削弱过多时,可能沿开孔截面发生破断。
(4)端部钢板被剪开--当顺受力方向的端距过小时可能发生。
(5)栓杆受弯破坏--当栓杆过长时可能发生。
三、塑形破坏和脆性破坏的特征及意义塑形破坏的主要特征是:破坏前具有较大的塑形变形,常在刚才表面出现明显的互相垂直交错的锈迹剥落线。
只有当构件中的应力达到抗拉强度后才会发生破坏,破坏后的断口城纤维状,色泽发暗。
由于塑形破坏前总有较大的塑形变形发生,且持续时间加长,容易被发现和抢修加固,因此不至于发生严重后果。
钢材塑形破坏前的较大塑形变形能力,可以实现构建和结构中的内力重分布,钢结构的塑形设计就是建立在这种足够的塑形变形能力上。
脆性破坏的主要特征是破坏前塑性变形很小,或根本没有塑性变形,而突然迅速断裂。
计算应力可能小于钢材的屈服点,断裂从应力集中处开始,破坏后的断口平直,呈有光泽的晶粒状或有人字纹。
由于破坏前没有任何预兆,破坏速度又极快,无法察觉和补救,而且一旦发生常引发整个结构的破坏,后果非常严重,因此在钢结构的设计、施工和使用过程中,要特别注意防止这种破坏的发生。
四、钢材的主要性能(1)单向均匀拉伸时钢材的性能(2)钢材在复杂应力状态下的屈服条件(3)冷弯性能(4)冲击性能(5)可焊性五、三个重要的力学性能指标(1)屈服点(2)抗拉强度(3)伸长率塑性:钢材的塑性为当应力超过屈服点后,能产生显着的残余变形。
化学镀镍金层可焊性的影响因素(长春工业大学化工学院 130012)史筱超崔艳娜贺岩峰(复旦大学化学系200433)郁祖湛摘要我们将国内外报道化学镀镍金的部分最新研究成果,同我们实验室的实践相结合,对造成化学镀镍金可焊性差的多种因素作一简要介绍。
本文总结了影响化学镀镍金可焊性的复杂因素如:前处理的影响、化学镀镍过程的影响、浸金的影响、浸金后水洗的影响、焊料的影响。
关键词化学镀镍浸金可焊性Factors Influencing the Solderability of Electro Less Nickeland Immersion Gold LayerShi Xiaochao Cui Yanna He Yanfeng Yu ZuzhanAbstract Based on the domestic and foreign reports,we combine part ofthe newest research achievements withour laboratory practice.Factors influencing the solder ability ofelectro less nickel and immersion gold layer were brieflyintroduced.This paper servers as a summary review of the complex factors such as the prepare,the process of electroless nickel,im ersion gold,the rinse after im ersion gold,the solde~Key words electro less nickel immersion gold solderabilit引言化学镀镍浸金过程有时简称化学镀镍金(Electroless Nickel and Immersion Gold;EN/IG)。
阐述焊接钢筋质量的影响因素及建议0.引言焊接是通过加热、加压等方式促使金属体内部原子进行结合从而实现金属与金属连接在一起的技术或工艺。
焊接是设备零部件连接和组成的基础,焊接质量对于设备的稳定性和安全性有着直接的影响。
我们在质量检测中经常遇到上述违反《钢筋焊接及验收规程》规定的情况,但某些施工人员甚至管理人员却抱着不以为然的态度,在此笔者根据从事钢筋试验观察、收集到的一些资料,并通过钢筋焊接试件试验证明控制焊接施工质量的重要性,以引起施工人员和管理人员对这一问题的足够重视。
然而,受到焊接材料、焊接工艺、焊接技术水平、外部环境条件等多方面的影响,在焊接过程中会出现焊接咬边、金属飞溅、焊接裂纹、工件变形等多种问题,这些问题的存在直接影响到了设备的稳定性和安全性。
所以,掌握焊接问题并剖析其原因对于减少焊接缺陷,提高焊接质量具有重要的意义。
1.焊接质量影响因素焊接过程是一个复杂的工艺,影响焊接质量的因素也较多,如工件材质、焊接电流、焊接时间、焊条种类、焊接环境等,另外,若焊接人员焊接方法不对,技术水平不够,也会给焊接质量的控制带来较大困难。
这些因素影响焊接具体表现在:①焊接材料在焊接前须进行清洁,否则会出现焊接不牢、金属飞溅等现象;②焊接电流的确定对于焊接质量至关重要,焊接电流不稳定可能造成工件焊接处出现变形,电流过大又容易出现焊接咬口现象;③焊接时间由焊接电流、工件材质、焊口情况等多种因素等确定,焊接时间若掌握不好容易造成焊接不牢;④焊接外部环境易变化,实际焊接不同于试验焊接,定位偏差、空气变化、工件洁净度等都对焊接质量有着直接或间接影响。
1.1材质因素钢筋本身材质好坏是影响焊接质量的首要因素,若化学成分中的有害杂质如磷、硫、氧等含量低,其焊接性就较好;有些合金元素当含量适中时会有利于改善钢材的性能,另一方面当其含量>0.3%时又会明显降低可焊性。
晶体组织和结构的变化既与碳和合金元素含量的变化有关,同时也与温度和外力的变化有关。
测试一一、名词解释1、亲水材料;2、混凝土拌合物的和易性;3、水玻璃的模数;4、材料的体积密度;5、石灰膏的陈伏。
二、填空题1、当材料的体积密度与密度相同时,说明该材料结构绝对()。
2、由石灰硬化的原因和过程可以得出石灰浆体硬化速度()强度()低、耐水性很()的结论。
3、水泥的水化反应和凝结硬化必须在()充足的条件下进行。
4、新拌砂浆的和易性包括()性和()性两方面。
5、Q235-A.Z牌号的钢中,符号Q表示材料的()屈服点。
6、材料的导热系数随含水率的增加而()。
7、当湿润角小于等于90℃的为()材料,8、建筑石膏在硬化初期体积产生轻微的体积()。
9、混凝土中掺加气剂后,可使硬化后的混凝土性()性和()性得到明显的改善。
10、立方体抗压强度以边长为()mm的立方体试件,在标准养护条件下养护()d所测量得的立方体抗压强度值。
三、选择题1、材料的耐水性用()来表示。
A、吸水性;B、含水率;C、抗渗系数;D、软化系数2、建筑石膏凝结硬化时,最主要的特点是()。
A、体积膨胀大;B、体积收缩大;C、大量放热; D 、凝结硬化快3、硅酸盐水泥适用于()的混凝土工程。
A、快硬高强;B、大体积;C、与海水接触;D、受热的4、水泥体积安定性不良的主要原因之一是()含量过多。
A、Ca(OH)2;B、3Ca·Al2O3 6H2O ;C、CaSO42HO;D、Mg(OH)25、配制混凝土时,若水胶比(W/B)过大,则()。
A、混凝土拌合物保水性差;B、混凝土拌合物粘滞性差;C、混凝土耐久性下降;D、(A+B+C)6、试拌调整混凝土时,发现混凝土拌合物保水性较差,应采用()措施。
A、增加砂率;B、减少砂率;C、增加水泥;D、增加用水量7、砂浆的保水性用()表示。
A、坍落度;B、分层度;C、沉入度;D、工作度8、烧结普通砖的强度等级是按()来评定的。
A、抗压强度及抗折强度;B、大面及条面抗压强度;C、抗压强度平均值及单块最小值;D、抗压强度平均值及标准值9、普通碳素钢按屈服点、质量等级及脱氧方法分为若干牌号,随牌号提高,钢材()。
carbon equivalent 将钢铁中各种合金元素折算成碳的含量。
碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。
合金钢(主要是低合金钢)除碳以外各种合金元素对钢材的强度与可焊性也起着重要作用。
为便于表达这些材料的强度性能和焊接性能便通过大量试验数据的统计简单地以碳当量来表示。
有许多碳当量指标,如拉伸强度碳当量、屈服强度碳当量、焊接碳当量,还有裂纹敏感性指标(实质上也是碳当量)。
每一种元素的碳当量以1/X 表示,X一般为正整数,由统计数据决定。
若干元素的碳当量计算之和即各个1/X值之和。
同一元素在不同的碳当量计算法中其X值不同。
不同研究者得到的X值也不相同。
通信设备降耗有助于降低碳排放。
碳钢及合金结构钢的碳当量经验公式:C当量=[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100%式中:C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为钢中该元素含量碳当量Ceq(百分比)值可按以下公式计算:Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15(碳当量Ceq的允许偏差为+0.03%)什么是碳当量?什么是CEQ?1 什么是焊接性?试述碳钢的焊接性。
焊接性是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件,并满足预定服役要求的能力。
焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。
碳钢是以铁元素为基础的,铁碳合金,碳为合金元素,其碳的质量分数不超过1%,此外,锰的质量分数不超过1.2%,硅的质量分数不超过0.5%,后两者皆不作为合金元素。
其它元素如Ni、Cr、Cu等均控制在残余量的限度以内,更不作为合金元素。
杂质元素如S、P、O、N等,根据钢材品种和等级的不同,均有严格限制。
因此,碳钢的焊接性主要取决于含碳量,随着含碳量的增加,焊接性逐渐变差,其中以低碳钢的焊接性最好,见表1。
表1 碳钢焊接性与含碳量的关系2 什么是碳当量?碳钢的碳当量如何计算?把钢中合金元素(包括碳)的含量按其作用换自成碳的相当含量,称为该种钢材的碳当量,可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。
化学镀镍金层可焊性的影响因素(长春工业大学化工学院 130012)史筱超崔艳娜贺岩峰(复旦大学化学系200433)郁祖湛摘要我们将国内外报道化学镀镍金的部分最新研究成果,同我们实验室的实践相结合,对造成化学镀镍金可焊性差的多种因素作一简要介绍。
本文总结了影响化学镀镍金可焊性的复杂因素如:前处理的影响、化学镀镍过程的影响、浸金的影响、浸金后水洗的影响、焊料的影响。
关键词化学镀镍浸金可焊性Factors Influencing the Solderability of Electro Less Nickeland Immersion Gold LayerShi Xiaochao Cui Yanna He Yanfeng Yu ZuzhanAbstract Based on the domestic and foreign reports,we combine part ofthe newest research achievements withour laboratory practice.Factors influencing the solder ability ofelectro less nickel and immersion gold layer were brieflyintroduced.This paper servers as a summary review of the complex factors such as the prepare,the process of electroless nickel,im ersion gold,the rinse after im ersion gold,the solde~Key words electro less nickel immersion gold solderabilit引言化学镀镍浸金过程有时简称化学镀镍金(Electroless Nickel and Immersion Gold;EN/IG)。
自1 996年以来,在国内外得到迅速推广,这得益于EN/IG工艺本身所具有的种种优点。
化学镀镍金板镍金层的分散性好,有良好的焊接及可多次焊接性能、能兼容各种助焊剂,同时又是一种极好的铜面保护层。
因此,它与热风整平、有机可焊性保焊膜等PCB表面处理工艺相比,化学镀镍金镀层可满足更多种组装要求,并且其板面平整、SMD焊盘平坦,适合于细密线路。
化学镀镍金印制板可广泛用于移动电话、计算机、笔记本电脑、电子词典等诸多电子产品。
此工艺属于无铅可焊性镀层。
据TMRC调查指出,EN/IG在1996年只占PCB表面处理的2%,而到2000年时已增长到14%[1】。
随着这些行业持久、迅猛的发展,EN/IG工艺将会得到更多的应用和发展机会。
但是,EN/IG工艺应用于印制板时经常受到黑盘、个别焊点不牢、发生脆裂、可焊性差的困扰。
并且有时只有当器件焊接到电路板上之后,才能发现这种现象,这给工业生产造成了损失。
这种状况已引起了科研人员的广泛关注,并进行了多方面试验研究。
本文将就报导的部分最新研究成果结合我们实验室的实践,对造成EN/IG可焊性差的多种因素作一简要介绍。
1 前处理对可焊性的影响1.1 微蚀过程的影响根据George Mila化学镍层的表面形态有直接的影响,从而间接影响到可焊性。
微蚀液的浓度、温度和停留时间,都应严格控制。
避免产品微蚀后因在空气中停留时间过长而氧化,对钯的活化造成不良后果。
1.2 活化过程的影响尽管钌已经成为一种有效的活化剂,但常用的还是钯活化剂。
钯活化剂可活化铜印制电路板,以确保沉积上一层完整的、均匀的钯催化剂层,然后在其表面直接镀化学镀镍层。
如有些区域未被活化,则沉积不上钯催化剂,也就镀不上镍层,影响最终可焊性。
2 化学镀镍过程的影响化学镀镍沉积在金属表面,形成均匀的镀层。
镀镍层具有结晶细致(有时是非晶态结构)、表面平整、厚度分布均匀等特点。
化学镀镍金工艺中,焊接性能是通过镍层来体现的,金层主要为了保护镍层防止氧化。
因此,化学镀镍过程对随后的可焊性具有十分重要的影响,所以研究工作亦较多。
2.1 镍磷层磷含量的影响磷含量是一个十分重要的参数,在防止过腐蚀,确保形成良好的镀金层起到十分重要的作用。
磷含量由pH值、还原剂、稳定剂和镀液使用寿命(MTO)等因素决定。
磷含量对化学镀镍层的沉积结构和抗腐蚀性有直接影响。
当磷含量低于7%,形成微晶结构,镍磷层的抗腐蚀性差;当磷含量高于7%,形成非晶态、无定形结构,提高了抗腐蚀性:当磷含量由7%增加到12%时,增加了其本身的惰性,镀层的抗腐蚀性也随之增加【2]。
但磷含量过高时可焊性反而降低。
一般使用中磷化学镀镍液,认为磷含量控制在7%~9%较好。
为保持镀层中较恒定的磷含量,镀液成分有时应随不同MTO作稍微调整。
2.2 pH值和温度的影响EN/IG一般均采用酸性镀液,过高的pH值,会使镀层中磷含量降低,镀层抗腐蚀性下降,焊接性能变坏。
一般控制在5.0~5.3之间,但具体情况要根据不同供应商提供的药水说明书而定。
pH值和温度也影响镍磷层晶粒的尺寸和粗糙度(从而决定着镍磷层在浸金过程中腐蚀的程度),影响可焊性。
2 3 镍磷层晶体结构的影响通常沉积的颗粒越小,镀层的致密性越好,越有利于提高化学镀镍层的抗腐蚀性。
在化学镀金时,镍磷层颗粒的大小和形状是影响镍磷层腐蚀程度的重要因素。
镍磷层的均匀性,尤为重要。
任何物理的缺陷或不规则的表面状态,都可能引发局部的过腐蚀现象,增加化学镀镍层产生黑盘的可能性【2]。
2.4 化学镀镍沉积速度的影响我们认为,化学镀镍的沉积速度对镍磷层的结构及形成的表面状态,有直接影响。
通过调节温度和pH值,降低沉积速度,提高镍磷层的致密性,避免边界处晶粒间产生缝隙,来减少浸金时镍磷层产生过腐蚀的可能性。
化学镀镍的镀速,一般建议控制在10um/h~15um/h。
2.5 化学镀镍液中稳定剂的影响化学镀镍液中稳定剂的作用是维持化学镀镍液的稳定,抑制镍的自发还原析出。
同时,它们有利于形成均匀的镀层,提高产品的边缘覆盖率。
当稳定剂含量偏低时,化学镀镍液的稳定性降低,镀液易分解,析出金属镍。
含有铅离子和有机化合物的稳定剂,能够进入沉积的化学镀镍层中,容易引起黑盘【3]。
因此,建议尽可能采用稳定剂浓度低的镀液。
2.6 化学镀镍液使用周期的影响在化学镍沉积的同时,会在化学镀镍槽中产生反应副产物亚磷酸根,造成化学镀镍液“老化”,污染溶液。
同时,镍磷层中磷含量会随之增加。
老化的镀液中,有机物累积量增大,沉积速度变慢,使镀层中有机物夹杂多,造成可焊性变差。
通常在金属追加量达(4~5)MTO时,应及时更换【4]。
2.8 其它因素的影响2.8.1 补加量和装载量对镍槽的影响当化学镀镍液中添加剂的消耗或补加超过正常水平的10%,会引起镀液的不稳定,影响可焊性。
因此,运用自动补加镍装置,能够帮助减少这类问题。
通过不断少量补加,使化学镀镍液维持正常的工作范围【1]。
化学镀镍槽在操作温度下,长时间空转,部分添加剂会分解。
因为没有补加,镀镍槽内组分不平衡,会引起一系列的问题,如黑盘、边界效应等。
同时,装载量太小,消耗少,没有补加,也使镀液不稳定,使镀层不均匀,同样会在镀层上产生上述的问题。
这些问题,都可能影响最终可焊性。
2.8.2 搅拌对镍槽的影响搅拌不但减少了化学镀镍时产品表面产生的气泡,而且增加了稳定剂扩散到产品表面的速率。
因此,搅拌的速率也必须同稳定剂的浓度相匹配[2】。
2.8.3 产品从镀镍槽中取出后停留时间的影响R.w.M.Kwok研究发现【5],当电路板从镀镍槽中移出之后,残留的镀液在电路板表面仍继续反应,此时镀液组分的浓度、pH值和温度都不可控,影响可焊性。
图1 不同停留时间。
对镍磷层的腐蚀程度。
图1中(a)停留时间是2s~3s:(b)停留时间是1min;(c)停留时间是2min;(d)停留时间是4min。
由此可知,通过缩短产品从镀镍槽到下一个冲洗水槽的时间,来消除过腐蚀现象,提高可焊性。
3 浸金对可焊性的影响浸金是一种置换反应。
反应持续进行直到金完全覆盖化学镀镍层为止。
金层阻止镍磷层被氧化,保证镍磷层良好的可焊性,并能提高焊料的润湿性。
因此,浸金层厚度,只要能使镀金层起到保护镍磷层的作用即可。
这层金的厚度一般控制在0.025um~0.1um为宜。
同时,在浸金过程中,对镍磷层的过腐蚀,也是导致可焊性差的重要原因之一。
3.1 浸金温度和浓度的影响操作温度和金离子浓度是控制沉积速率和镀金层均匀性的主要影响因素。
浸金反应的速率和镀金层的均匀性,对提高可焊性有重要影响。
温度过高,镀金层不均匀,并过腐蚀镍层[ I,造成局部镍层磷含量相对偏高;相反,温度过低,溶液会停止反应。
金盐浓度过低,会降低反应速率,形成不均匀的镀层,增强了对镍磷层的腐蚀。
理论上讲,镍和金的电极电位相差很大,镍可以置换出溶液中的金。
当镍磷层表面置换上金层后,由于金层表面多孔隙,其孔隙下的镍仍可继续置换,但反应速度会减慢直至镍全部被覆盖为止。
然而,实际经验告诉我们,如果沉积速度很低,反应将会持续进行。
这样随着浸金时间的延长,增加了镍磷层局部过腐蚀的机率,降低了可焊性。
3.2 浸金沉积速度的影响浸金的沉积速度由pH值、温度和金的浓度决定。
浸金的沉积速度过快,金层相对疏松,致密性差,镍离子容易穿过金层孔隙到表面上,此时金层没有起到很好保护镍磷层的作用;浸金的沉积速度过慢,要使金层厚度达到0.1pm,需延长镀金的时间,增加了镍磷层过腐蚀的概率。
我们认为浸金速度控制在(0.35~0.45)um /h,为宜。
,3.3 pH值和厚度的影响众所周知,适当提高浸金液的pH值可有效消除黑盘的产生,或使之最小化。
pH值越低,它对化学镀镍层的腐蚀越快,也越容易形成黑盘。
图2中(a)为浸金液的pH=4 3时,化学镀镍层的表面形态,在焊点的边缘出现过腐蚀现象;(b)为浸金液的pH=4.8时,化学镀镍层的表面形态,此时未发现过腐蚀现象。
同时,镀金液的pH值也决定着金层的厚度。
图3和图4一起说明了金层厚度与腐蚀率之间的关系。
由图3可知,当pH=4.3时,金层的厚度达到最大值0.178~tm;当pH值在4.4~4.8之间时,金层厚度恒定在0.089pm左右。
由图4可知,当pH=4.3时,腐蚀率达到最大值;当pH= 4.5时,腐蚀率达到最小值,然后随着pH值增加到4.6时,腐蚀率趋于恒定。
这些数据说明了,浸金时镍磷层里发生腐蚀,过厚的金层会产生高的腐蚀率I 。
作为可焊镀层金的厚度不能太厚或太薄(其防护性能会较差)。
这样,其对镍磷层才具有良好的保护作用,实现优良的焊接性能。
4 浸金后水洗对可焊性的影响镀金之后,任何残留物,包括有机的和无机的,残留在金层表面都会影响最终的可焊性。