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什么是钼铜合金外貌镀层?
1、为提高钼铜合金外貌金镀层的耐高温性与焊接性能,接纳置换镀及化学粗化及化学镀镍、最后氰化镀金的方法,在钼铜合金外貌制备了金镀层。接纳扫描电镜能谱仪剖析了镀层形貌及身分,接纳金锡焊接的方法测试其焊接性能,按GJB1941-94考察了其耐高温性能。结果标明:置换镀方法实现了钼铜合金基材界面处元素Mo及元素Cu化学性质的均一性,制止了因化学活性差别所导致的沉积晶体内应力过大的问题;化学粗化增大了钼铜合金基材界面处的比外貌积,增加了镀层与钼铜合金基材界面处“机械咬合点”数量,提高了镀层与钼铜合金基材的结合强度。钼铜合金基材外貌所得金镀层耐高温性能≥350℃,焊接后空洞率≤30%,满足焊接技术指标要求
2、钼铜合金热导率较高,可高达约200W/(m·K),且具有热膨胀系数小、易于机械加工等优点,在航天器相控阵天线T/R?榈装濉⒋蠊β饰⒉翘寮肮β势骷载体等领域具有较好的应用前景。但钼铜合金外貌润湿性较差,无法满足PbSnAg、SnAgCu及AuSn等焊料的焊接功效需求。
3、为提高钼铜合金外貌可焊性,需在其外貌制备焊接性能优异的金镀层。由于钼铜合金外貌组分由元素Mo及元素Cu两种化学性质差别较大的金属元素组成,且化学性质惰性的Mo元素的含量高达85%,导致其外貌金镀层制备技术难度较大。
4、在航天产品中,早期使用的焊料主要是PbSnAg、InSn等低熔点焊料,焊接历程中的峰值温度均在230℃以下,因此对金镀层的耐高温性能要求较低。随着T/R?榭翘逡约靶酒庾暗燃际醯纳,以AnSn为代表的高熔点焊料大宗应用,其焊接峰值温度高达300℃以上,在高温焊接历程中金镀层与钼铜合金基体由于热膨胀系数不匹配所爆发的热应力增加,导致金镀层泛起起皮、起泡等质量问题。因此,为满足航天器单机载荷产品的焊接使用要求,对钼铜合金外貌金镀层的制备及耐高温性能提出了较高的要求
钼铜合金外貌金镀层的制备
1、测试中所用钼铜合金质料的具体化学身分(质量分数,%):Cu15.0±3.0,Ni2.2±0.5,杂质元素≤0.1,Mo余量。钼铜合金镀金主要工艺流程:钼铜合金试件→除油→化学粗化→置换镀→化学镀镍→镀金。
2、化学粗化接纳阳极刻蚀的方法,在98%(质量分数)硫酸溶液体系中,以0.3~0.5A/dm2电流密度阳极恒流5~10min。置换镀接纳钯盐溶液(0.1~0.8g/L氯化钯,20mL/L盐酸),在室温条件下将钼铜合金基材浸泡1~2min;Ф颇幽赏ɡ囊粤蛩崮餮蔚娜芤禾逑,身分为25g/L硫酸镍,30g/L次亚磷酸钠,15g/L柠檬酸钠,10g/L醋酸钠,8mL/L灼烁剂,0.5mg/L硫脲;溶液温度为80℃,施镀时间为20~30min。镀金接纳氰化镀金溶液体系,在室温条件下接纳0.1~0.2A/dm2的电流密度施镀15min,其中氰化镀金溶液身分:10~12g/L氰化亚金钾,30~40g/L游离氰化钾。试验历程中所用化学药品均为剖析纯,溶液配制均接纳二次蒸馏水
3、测试试样尺寸为30mm×30mm×2mm,试样外貌化学镀镍层厚度3~5μm,其中P元素含量约8%,金镀层厚度1~2μm,其纯度≥99.9%。利用ZEISS扫描电子显微镜及牛津EDS能谱剖析仪对钼铜合金基材、镀层的微观形貌及元素身分进行剖析。接纳金锡焊接的方法来验证试样外貌镀层的焊接性能。钼铜合金外貌金镀层的耐高温性能按GJB1941-94《金电镀层规范》中烘烤试验法测试:镀层350℃保温≥5min后视察是否泛起起皮、起泡等质量问题。
置换镀对镀层形貌及身分的影响
钼铜合金基材界面处的元素Mo与元素Cu化学性质差别较大,导致在后续晶体沉积历程中异种元素外貌化学活性的差别而爆发沉积速度及沉积取向的差别,进而导致镀层内应力较大,在后续高温焊接历程中镀层因内应力的释放而泛起结协力问题。为制止因基材外貌异种元素化学性质差别而爆发的镀层结协力问题,接纳置换镀技术实现了钼铜合金外貌异种元素化学性质的均一化,即基材界面处的元素Mo及元素Cu划分与活化剂爆发置换反应,从而在基材界面处理形成化学性质均一的活化点。
钼铜合金外貌金镀层的性能
1、视察钼铜合金外貌Ni-P化学镀底镀层及金镀层的外观可以看出,最优工艺下所得Ni-P合金底镀层及金镀层外观无起皮、起泡等问题。
2、外貌异种元素化学性质的均一性。钼铜合金外貌最终所得金镀层经《金电镀层规范》中烘烤试验法测试后,可蒙受≥350℃的高温烘烤。焊料在钼铜合金金镀层外貌润湿性良好,焊接完成后接纳X光测试空洞率,空洞率≤30%,满足焊接技术指标要求。
金镀层耐高温性能及焊接性能
1、金镀层耐高温性能测试结果显示,所得金镀层经高温烘烤测试后,均未泛起起皮、起泡等质量问题,满足技术指标要求。
2、钼铜合金外貌金镀层焊接性能测试结果显示:焊料在2钼铜合金金镀层外貌润湿性良好,焊接完成后接纳X光检测,空洞率≤30%,满足焊接技术指标要求。
3、通过化学粗化的方法,实现了钼铜合金基材外貌比外貌积的提高,增加了镀层与钼铜合金基材之间的结合强度。