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1、 电镀层物理性能电镀层物理性能 测量简介测量简介 电镀层厚度电镀层厚度 镀层成份镀层成份 镀层结合力镀层结合力 镀层硬度镀层硬度 镀层镍封颗粒数及应力镀层镍封颗粒数及应力 镀层延展性镀层延展性测量电镀层厚度意义电镀层厚度是衡量镀层质量的重要指标。 很大程度影响着产品的可靠性和使用寿命。是镀层物理性能测试中的一个重要项目。 检测方法分类 破坏性检测点滴法、液流法、溶解法、电量法（库仑法）和金相法非破坏性检测磁性法、涡流法、X射线法 镀层厚度和电位差同时测定镀层厚度和电位差同时测定 （库仑仪）（库仑仪）u原理原理库仑法又称电量法库仑法又称电量法.在被测镀层表面的已知面积上在被测镀层表面的已知面积上
2、,以恒定电流以恒定电流密度在相应试液中镀件作为阳极来溶解镀层密度在相应试液中镀件作为阳极来溶解镀层.当镀层金属溶解完毕当镀层金属溶解完毕,裸露出基体或中间镀裸露出基体或中间镀层时层时,电解池电压发生突变电解池电压发生突变,以此作为测量终以此作为测量终点点.根据库仑定律根据库仑定律,以溶解镀层金属消耗的电以溶解镀层金属消耗的电量、溶解镀层面积、镀层金属的电化当量、量、溶解镀层面积、镀层金属的电化当量、密度以及阳极溶解的电流效率计算镀层的局密度以及阳极溶解的电流效率计算镀层的局部厚度。部厚度。u应用应用 1、测定各种金属镀层的厚度。、测定各种金属镀层的厚度。 2、测定多层金属镍之间的电位差、测定多
3、层金属镍之间的电位差。依据标准：依据标准：ASTM B504，ISO2177，ASTM B764测 试 槽 cell 去膜电解液去膜电解液 电解槽电解槽测试槽测试槽银银/氯化银参比电极氯化银参比电极搅拌搅拌 垫圈垫圈试样试样 四层镍电位差及厚度图示 多多 層層 鎳鎳 電電 鍍鍍雙層鎳:半光亮鎳、光亮鎳三層鎳:半光亮鎳、高硫鎳、光亮鎳半光亮鎳、光亮鎳、鎳封四層鎳: 半光亮鎳、高硫鎳、光亮鎳、鎳封电电 位位 差差镍层含硫量愈高, 电位愈负, 愈容易被腐蚀。 镍层含硫量愈低, 电位愈正, 愈难被腐蚀。光亮光亮镍镍( (含硫：含硫：0.04-0.08%)0.04-0.08%)半光亮半光亮镍镍( (含硫
4、：含硫：0.003%)0.003%)高硫镍高硫镍 ( (含硫：含硫：0.15%)0.15%)电位最负电位最负电位最正电位最正金相法(cross-section)原理原理利用光学原理，对物体进行利用光学原理，对物体进行放大，可以观察到物体表面放大，可以观察到物体表面或断面的金相显微结构。或断面的金相显微结构。应用应用通过对电镀用的底材、电镀层的横截面和表面的结构放大观察，通过对电镀用的底材、电镀层的横截面和表面的结构放大观察，可分析电镀品的品质和找出缺陷（如气孔、裂纹、夹杂物、剥可分析电镀品的品质和找出缺陷（如气孔、裂纹、夹杂物、剥皮等）产生的原因及测量镀层厚度。皮等）产生的原因及测量镀层厚度。
5、依据标准：依据标准：ASTM B487，ISO1463，GB/T6462切片测量厚度条件l镀层厚度应大于.8uml无需知基材及镀层合金的比例l一般可自主表面上之一处或几处切取试样除另有规定外，应在镀层有代表性厚度和易出现疵病之处切割l由于能直接观察判断测试结果，所以通常作为镀层和化学保护层测厚方法的仲裁方法 操作过程Cutting切割 Mounting镶嵌 Photo拍照Grinding磨光 Polishing抛光 Etching微蚀 (Cleaning)清洗 How to make a better cross-section?How to make a better cross-secti
6、on?怎样做一个更好的切片怎样做一个更好的切片 You can do it better, if you think it is You can do it better, if you think it is an art.an art.当它是艺术品去做当它是艺术品去做 铝轮毂典型镀层结构铝合金氧化膜厚度塑料工件的漆膜厚度ABS基材工件产生麻点 ABS基材工件产生裂纹o ABS基材工件表面腐蚀点铝轮毂工件CASS后表面起泡锌合金工件产生针孔X-ray 测厚什么是X射线?RADIO MICRO IR VISIBLE UV X-RAY GAMMA-RAYX射线是一种能量形态，是电磁波谱中特定一段
7、区域。射线是一种能量形态，是电磁波谱中特定一段区域。样品样品Primary X-RayFluorescent X-RayX射线的产生射线的产生 X-ray测厚原理及其应用原理原理X射线射到电镀层表面，射线射到电镀层表面， 产生产生X射线荧光，根据射线荧光，根据 荧光谱线出现能量位置荧光谱线出现能量位置 及其强度可以得到镀层及其强度可以得到镀层 组成及厚度的信息。组成及厚度的信息。应用应用用于各种金属镀层厚度用于各种金属镀层厚度 的测量和成份的分析。的测量和成份的分析。依据标准：依据标准：ASTM B568，ISO3497，GB/T16921牛津制造：微焦牛津制造：微焦X射线管射线管牛津微焦牛津
8、微焦X射线管在更小的束斑下射线管在更小的束斑下激发更高的荧光激发更高的荧光X射线强度射线强度高计数率，改善分析精度高计数率，改善分析精度到达更小的激发到达更小的激发X射线束斑射线束斑控制激发束斑：多准直器程控交换控制激发束斑：多准直器程控交换对不同形状、尺寸的样品，获取最高的荧光对不同形状、尺寸的样品，获取最高的荧光X射线强度。射线强度。多种规格圆形、矩形准直器可供选择。多种规格圆形、矩形准直器可供选择。最多可安装最多可安装6种准直器种准直器应用领域lPCB（电子线路板） 表面处理-Cu上沉镍金及Cu上沉锡等。lGMF（普通五金电镀） 不同基材上电镀的各金属镀层。注：不包括清漆、涂层等非金属膜
9、层。 测量厚度范围l一般电镀件最多可测三层l三层总厚度不要超过30uml对于薄镀件也可测四层，但精度会达不到要求，准确度也不高，测量意义不大。 Range 1um10um100um1000umTiCrNiZnRbSrZrNbRhPd Ag CdInSnSbHfWPtAuPbBiElements膜厚度测定范围膜厚度测定范围(单层单层)IVIIIbIIIbIIIVb VbVIbVIIbIbIIbIIIIVVVIVIIVIII1H2He3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27C
10、o28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57La72Hf73Ta74W87Fr88Ra89Ac104RfLanthanidesActinides58Ce90Th75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd65Tb66Dy67Ho68Er69Tm70Yb71Lu91Pa92U93Np94Pu95Am96Cm97
11、Bk98Cf99Es100Fr101Md102Nc103LwNonmetals非金属非金属Semimetals半金属半金属Metals for Plating电镀金属电镀金属Metals金属金属105Db106Sg107Bh108Hs对样品要求说明电镀层金属顺序（包括基材是何金属或非金属）测试点位置对于合金镀层说明各成份比例 如：仿金中Cu.Zn比例 黑镍中Ni.Zn比例 枪色中Ni.Sn比例等。磁性法及涡流法测厚l磁性法磁性法: 利用磁通量随利用磁通量随涂涂膜的非磁性层在磁体和底材之间厚度的变化而变化的膜的非磁性层在磁体和底材之间厚度的变化而变化的原理来测定磁性金属（铁原理来测定磁性金属（铁
12、基）底材上的基）底材上的涂涂膜厚度膜厚度l 涡流法涡流法: 利用感应涡流的大小随仪器探头线圈与基础金属间利用感应涡流的大小随仪器探头线圈与基础金属间涂涂膜厚度的大小变膜厚度的大小变化化 而变化的原理来测定非磁性金属（非铁基）底材上的膜厚而变化的原理来测定非磁性金属（非铁基）底材上的膜厚 无损、方便、快捷无损、方便、快捷 电镀层厚度电镀层厚度 镀层成份镀层成份 镀层结合力镀层结合力 镀层硬度镀层硬度 镀层镍封颗粒数及应力镀层镍封颗粒数及应力 镀层延展性镀层延展性 电镀层成份测定 （扫描电镜扫描电镜-能谱系统能谱系统）原理 通过接收与处理由高能电子束作用于试样所激通过接收与处理由高能电子束作用于试
13、样所激发出的二次电子、背散射电子、特征发出的二次电子、背散射电子、特征X-射线射线等信号，分别可以获得材料的形貌、结构、等信号，分别可以获得材料的形貌、结构、成分及含量等信息成分及含量等信息扫描电镜扫描电镜-能谱系统能谱系统应用o用于材料表面形貌、晶体结构的观察和化学用于材料表面形貌、晶体结构的观察和化学成份的分析成份的分析镍腐蚀镍腐蚀铜晶结构铜晶结构扫描电子显微镜扫描电子显微镜(SEM)的成像方式的成像方式扫描电子显微镜有多种成像方法最常用的有扫描电子显微镜有多种成像方法最常用的有:二次电子成像二次电子成像（Secondary electron imaging, SE)背散射电子成像背散射电
14、子成像（ Back-scattering electron imaging, BSE)电流成像电流成像二次电子成像（二次电子成像（SE） 高能入射电子束轰击样品时，入射的电子束会把样品中的电子高能入射电子束轰击样品时，入射的电子束会把样品中的电子“轰轰”出来，产生大量的出来，产生大量的“二次电子二次电子”。“二次电子二次电子”成像成像 就是收集这些就是收集这些“二次电子二次电子”而成的图像。由于能被收集的二次电子与表面的形貎强烈而成的图像。由于能被收集的二次电子与表面的形貎强烈有关，因此，二次电子成像只反应表面的形貎。有关，因此，二次电子成像只反应表面的形貎。背散射电子成像（背散射电子成像（B
15、SE） 入射电子束中有一部分会被入射电子束中有一部分会被“弹性弹性”反射回来。只收集这部分被反射回来。只收集这部分被“弹弹性性”反射回来的电子成像（检测器与反射回来的电子成像（检测器与SE检测器不一样检测器不一样)，叫做，叫做BSE像，像，与与SE像不一样，像不一样，BSE像与形貎关系较小，但与样品的原子质量有关。像与形貎关系较小，但与样品的原子质量有关。电子与越重的元素碰撞，反射回来的电子也越多。反之，反射回来的电子与越重的元素碰撞，反射回来的电子也越多。反之，反射回来的电子就越少。因此，电子就越少。因此， BSE图像可以用来做图像可以用来做“元素成像元素成像”。金金/化学镍层化学镍层, 金
16、金 层脱落后层脱落后, 露出镍层露出镍层, 显黑色显黑色, 因镍比金轻因镍比金轻锡铅合金的锡铅合金的BSE像像, 白色为铅白色为铅, 因铅重过锡因铅重过锡电子能谱（电子能谱（EDX）EDX是利用检测被测物质（元素）特征是利用检测被测物质（元素）特征 X 射线，来对微区进行元素的鉴射线，来对微区进行元素的鉴定（定性分析）或定量分析。定（定性分析）或定量分析。 特征特征 X 射线是每种元素所固有的一套谱线，就象每个人的射线是每种元素所固有的一套谱线，就象每个人的“指纹指纹”和和DNA一样，利用些一样，利用些“指纹指纹”就可以确定对应的元素的存在与否。就可以确定对应的元素的存在与否。20KeV的高能电子能够将样品中原子的内层电子轰击出来的高能电子能够将样品中原子的内层电子轰击出来, 称之为电离称之为电离, 当内层有空位时当内层有空位时, 原子的外层电子会填充内层空位原子的外层电子会填充内层空位, 同时放出同时放出(发射发射)同同等能量的特征等能量的特征X(射线射线)光子光子(E=hn). 每一种元素有一组特征每一种元素有一组特征X射线射线, 其其X光子的能量是光子的能量是一定的一定的和和固有
