钨铜材料电镀镍层常见缺陷分析及解决方法

钨铜材料电镀镍层常见缺陷分析及解决方法

于贺 翟晨 刘少博

中铝沈阳有色金属加工有限公司 辽宁沈阳 110000

摘要：本文深入分析了钨铜材料表面的电镀镍层常常存在的油污、腐蚀以及孔洞等缺陷，应用了扫描的电镜、金相显微镜来观察缺陷形貌，并且利用能谱分析来对缺陷位置构成来研究。研究显示：电镀层孔洞因为钨铜材料内存在孔洞而引起的。油污由于基材表面针孔内残留电镀液而引起的。腐蚀是由于电镀工艺不合理而造成的。对不同的缺陷需要针对性的提出解决方法。

关键词：钨铜材料；常见缺陷；解决方法

引言

钨铜复合材料是通过铜和钨两类不固溶的金属组合而成的假合金。钨铜复合材料利用了钨高熔点、高硬度和低膨胀系统的导热性能，其是一类优良性能的复合材料。另外，对钨铜相对含量改变来设计复合材料密度、热膨胀性以及导热性。所以，钨铜复合材料在电工、航空以及电子等领域当中得到普及^[1]。

当前，钨铜复合材料多数应用了粉末冶金方法来制作而成，因为粉末冶金技术自身存在问题往往会造成钨铜复合材料较低的致密度，其存在比较多的剩余孔洞。另外，因为钨铜材料为铜和钨构成的假合金要求较为特殊前处理。这些都让钨铜复合材料电镀工艺带来较大难度，进而让电镀成品率大大减小，并且容易存在缺陷。钨铜复合材料的表面电镀镍层缺陷主要存在油污、腐蚀、鼓泡以及孔洞等。本文深入分析了钨铜电镀密层上的缺陷，并且针对性的对缺陷出现的因素找到解决方案^[2]。

1试验方法

在试验过程当中，表面观察使用样品在通过电镀之后的权限内挑选而来的，为了预防表面污染出现假相。此次试验将电镀之后的样品进行成分的分析以及观察，另外在缺陷检测以及样品观察分析过程当中，使用塑料膜隔离，进而避免表面污染^[3]。此次试验对不一样缺陷样品直接表面分析之后，进行深入处理，通过分析表面缺陷所对应钨铜基体状态，其方法为：

1. 对有孔洞缺陷样品，首先在金相显微镜以及扫描电镜当中进行表面的观察分析，接着使用线切割来切开孔洞，在对电镜扫描下对横截面进行观察。

第二，对油污样品来说，首先在金相显微镜以及扫描电镜当中直接分析表面，接着使用化学退镀手段让表面镀镍层削去，进而观察油污位置相应钨铜材料状况。

第三，对鼓泡样品来说，首先对表面直接进行观察，然后将鼓泡进行划破来对鼓泡状况进行分析。

在此次试验当中，应用了金相显微镜以及扫描电镜来对缺陷试样的微观组织进行分析以及观测。

2试验结果和讨论

2.1孔洞

电镀层的孔洞缺陷指的是在电镀层中存在一些深度和大小，肉眼能见到的缺陷。孔洞为粉末冶金产品的电镀层常常看到的缺陷，其因为粉末冶金产品自身材料不严密所造成的。利用分析许多孔洞样品，发现钨铜电镀层的孔洞大小以及形貌不同，其主要由方孔、圆孔以及不规则的孔洞，其大小范围是200到300微米。我们从结果当中可以看出，在镀层孔洞对应基材内存在大小是200微米，深度是400微米的孔洞，其是因为这个孔洞造成在电镀时候镀层不能够覆盖而带来的镀层表面孔洞缺陷。从能谱分析当中能够看到，圆孔洞内灰色区域是铜，这证明在这类圆孔内表面还可以利用毛细作用富集一定铜。掺成形剂是不是均匀为避免出现这种孔洞的关键。利用提升搅拌时间、改善成形剂以及粉末的流动性等手段来大大提升掺成形剂均匀性。

2.2油污

钨铜材料的镀镍层油污缺陷指的是在镀层中含有面积较大的黑色区域。我们从油污能谱分析中可以看出，油污区域元素构成大体在电镀工艺内是涉及到各类溶液元素。因此我们可以推测镀层油污缺陷对应基体当中含有微小针孔洞，其针孔因为比较小，在镀层厚的情况下能够对其封掉。同时，这也让一些镀液在孔内进行封住。在长时间放置的时候，小孔当中镀液将会向外进行溢出，进而出现镀层表面发生油污。要想降低油污缺陷出现的概率，就需要尽可能的提升材料致密度，降低表面微孔数量。

2.3鼓泡

镀层的鼓泡为钨铜表面镀镍常常出现的一类缺陷。它表现为在镀镍层表面鼓起一个小气泡。钨铜材料电镀镍层气泡缺陷通常是半球形，大小是1毫米，大多出现在产品侧边以及形状转折的位置。我们从鼓泡样品能谱分析结果当中可以看出，鼓泡下层基体表面大多是均匀分布黑点。这种黑点主要的成分为铝和氧，其源自比和三氧化二铝比较接近，其形状为多角棱形。铝和氧为伴随性的分布，进而我们可以推测，鼓泡位于表面黑点应该是三氧化二铝。

2.4腐蚀

钨铜材料的电镀层腐蚀缺陷为电镀层中存在粗糙度比较大，色泽比较灰暗的区域。经过大量的实验可以发现，使用蒸馏水清洗过的腐蚀样品时候，在腐蚀区域当中会存在许多水痕，对其进行合理处置后，多数腐蚀缺陷会消除，进而能够推测，腐蚀缺陷是因为电镀工艺不合理以及电镀溶液不干净所造成的。为了避免这种缺陷，能够利用改善电镀工艺以及定期对镀液进行清理，增加电镀后镀液清理力度等手段来降低出现腐蚀缺陷的概率。

3结论

经过上述分析我们可以看出，钨铜材料表面电镀层缺陷长时间影响了钨铜产品大规模生产。钨铜材料电镀层缺陷的出现不仅存在钨铜基体材料孔洞比较多以及不致密等因素，还存在电镀工艺不合理等原因，然而其钨铜材料表面存在孔洞为造成材料电镀成品率比较低的主要原因。所以，要想降低钨铜材料表面的镀层缺陷，提升电镀成品率，要从下面几点入手，分别为：第一，对基体表面状态进行改善；第二，对钨铜材料特点开发科学的电镀工艺。只有如此，才可以更好的预防钨铜材料表面出现镀层缺陷的问题。

参考文献

[1]叶帷洪，王崇敬．钨资源、冶金、性质和应用[M]．北京：冶金工业出版社，2018,340-341. [2]谭澄宇，魏修宇，夏长青．两种镍镀层耐蚀性能的研究[J].表面技术，2018，3l(5)：26-28. [3]杨超.甘复兴，沈伟．恒电位极化诱发钨铜合金化学镀镍磷的研究[J].楗料保护，2016,39(5)：4-6.