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钼铜合金镀金层的制备及耐高温与焊接性能

来源:AsiaGame   宣布时间:2020-08-03   点击量:2305

      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,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M0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,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

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钼铜合金镀金层的制备

      1、试验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。

      2、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。

      3、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。

      4、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。1.2测试表征测试试样尺寸为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%。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。

      5、钼铜合金外貌金镀层的耐高温性能按烘烤试验法测试:镀层350℃保温≥5min后视察是否泛起起皮、起泡等质量问题。   

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置换镀对镀层形貌及钼铜合金身分的影响

       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。

      经置换镀后,钼铜合金基材处界面元素由Mo、Cu转化为均一的活化元素Pd,该元素对化学镀镍反应具有一定的催化活性,且由于界面处元素身分均一,包管后续化学镀镍历程中Ni-P合金镀层的均匀沉积,能够有效地降低镀层应力,包管镀层结协力。

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钼铜合金基材外貌粗化的影响

        钼铜合金基材热膨胀系数较低,金镀层的热膨胀系数较大,因此基材与镀层热膨胀系数不匹配所爆发的内应力是导致镀层耐高温性能差的主要原因。而钼铜合金基材及镀层的热膨胀系数是由其内在物理性质0.5g/L时,基材经置换镀后其外貌颜色为深玄色,后续Ni-P合金沉积速度较快且溶液稳定性较好,说明所制备的活性点数量较为合适,利于Ni-P底镀层的制备;(4)当钯盐浓度≥0.5g/L时,基材置换镀后颜色为深玄色,后续Ni-P合金沉积速度较快,且导致溶液易剖析,说明所制备的活性点数量过多,导致基材外貌催化活性较强,易引起溶液寿命较短的问题,倒运于Ni-P合金底镀层的制备。

因此,钯盐浓度的最佳规模为0.3~0.5g/L

钯盐浓度对钼铜合金的影响

        钼铜合金基材置换镀的效果主要通过在其外貌形成活性点的厚度以及后续对Ni-P合金镀层的催化性能来评价。差别钯盐浓度对钼铜合金外貌置换镀效果的影响见表1。

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金镀层耐高温性能及焊接性能

        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。钼铜合金外貌金镀层焊接性能测试结果显示: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光检测,空洞率≤30%,满足焊接技术指标要求。

钼铜合金镀金层的制备及耐高温与焊接性能结论        

          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。针对钼铜合金外貌元素Mo及元素Cu化学性质完全差别的特征,接纳置换镀的方法实现了基材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GJB1941-94《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。


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