Информационно-познавательный сайт     Материаловедение     Электроматериаловедение  

3. Проводниковые материалы

3.11. Металлические покрытия


top include

 

Меню разделов:
Аквариумистика
Биология
Вирусология
История
Материаловедение
Менеджмент
Радиоэлектроника
Фармация
Физика

 

top-2 include right include

 

Под действием влаги или технологических факторов изделия из металлов или сплавов изменяют цвет, внешний вид, механические и электрические свойства и могут приходить в негодность частичную или полную. Это является следствием коррозии, которая разрушает металл или сплав вследствие химического или электрохимического воздействия окружающей среды.

При равномерной коррозии разрушение происходит с одинаковой силой по всей поверхности. Равномерной коррозии подвержены чистые металлы и однофазные сплавы в агрессивных средах.

Местная коррозия представляет собой разрушение поверхности на некоторых участках. Наблюдается при нарушении слоя покрытия.

Интеркристаллитная (межкристаллитная) коррозия - это разрушение материала по зернам. Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия возникает при воздействии на металл при высокой температуре находящихся в атмосфере газов и паров, а также жидких неэлектролитов (минеральное масло, керосин и др.).

Электрохимическая коррозия возникает в результате воздействия на металл электролитов - растворов солей, кислот, щелочей, дождевой, речной и морской воды.

Для защиты от коррозии, обеспечения качества, надежной работы и придания эстетичного внешнего вида на детали радиоэлектронной аппаратуры наносят защитные и декоративные покрытия. Наибольшее распространение получили металлические, химические и лакокрасочные покрытия.

Металлические покрытия представляют собой тонкий слой металла, нанесенный на поверхность. Металлические покрытия выполняют для защиты от коррозии, получения высокой чистоты поверхности, создания хрупкой пленки на свариваемых поверхностях и улучшения внешнего вида.

К металлическим покрытиям предъявляются следующие основные требования:

- прочное сцепление с основным металлом;

- мелкокристаллическая структура, обеспечивающая наилучшие механические свойства;

- равномерная толщина.

Технологический процесс нанесения металлических покрытий включает в себя следующие основные операции: подготовка поверхности, нанесение покрытий, промывка и сушка. Перед нанесением покрытия поверхность подвергают:

- механической обработке для повышения чистоты поверхности, удаления неровностей и продуктов коррозии;

- обезжириванию путем промывки в органических растворителях (керосин, бензин), обработке в извести и горячих растворах щелочей;

- декопированию (легкому травлению) путем погружения детали в 5...10%-й раствор серной или соляной кислоты на одну-две минуты для удаления с поверхности детали тонких оксидных пленок и выявления структуры, что способствует лучшему сцеплению металлического покрытия с основным металлом.

Металлические покрытия могут наноситься гальваническим, вакуумным и химическим способами, а также металлизацией.

Гальванические (электролитические) покрытия получают осаждением металлов при электролизе водных растворов соответствующих солей. Гальванические покрытия получают под действием постоянного тока в кислых и цианистых электролитах.

Покрываемая деталь является отрицательным полюсом (катодом), а металлическое покрытие - положительным полюсом (анодом). Под действием ЭДС молекулы солей в водных растворах диссоциируют на электрически заряженные (положительно и отрицательно) частицы - ионы. При этом положительные ионы движутся к катоду и осаждаются на нем, т.е. на детали, а отрицательные - к аноду, где происходит их рекомбинация и переход металла электрода в виде положительных ионов в раствор. Перенос ионов под действием ЭДС называют электролизом.

Если металлическое покрытие имеет по сравнению с основным металлом более отрицательный потенциал, такое покрытие называют анодным. В этом случае металлическое покрытие образует с основным металлом гальваническую пару, в которой металлическое покрытие, являясь анодом, разрушается и предупреждает разрушение основного металла. К анодным покрытиям относятся цинк, кадмий, олово.

Металлическое покрытие, которое имеет более положительный потенциал, чем основной металл, называют катодным. В этом случае металл детали и осажденное металлическое покрытие образуют гальваническую пару, анодом в которой является основной металл детали. При попадании влаги через дефекты в покрытии между покрытием и основным металлом основной металл разрушается. К катодным покрытиям относятся никель, медь, серебро.

В радиоэлектронике применяют цинкование, кадмирование, никелирование, хромирование, серебрение и лужение. Изделия из стали чаще всего покрывают цинком, кадмием, никелем или хромом, а изделия из медных сплавов - никелем, серебром, оловом. Корпуса микросхем из ковара покрывают гальваническим никелем, который может служить защитным покрытием и подслоем для последующего нанесения золотого гальванического покрытия.

Металлизация - это процесс получения относительно толстого металлического покрытия. Толстые металлические покрытия получают погружением детали в расплавленный металл (горячая металлизация) или с помощью пистолета-распылителя (горячее распыление).

Горячую металлизацию применяют для получения покрытий только на металлических деталях. Для металлизации используют цинк или олово. Покрытие оловом осуществляют при выполнении монтажных работ в производстве радиоэлектронной аппаратуры для получения поверхностного электропроводного слоя и защиты от коррозии.

Горячее распыление применяют для получения металлических покрытий на металле, керамике, пластмассе, стекле, конденсаторной бумаге, тончайшей ткани, полистирольной пленке и других материалах с низкой нагревостойкостью.

Нагретый в пистолете металл распыляют на поверхность детали нейтральным газом азотом или углекислым газом.

Вакуумные покрытия получают при нанесении тонкого слоя любого металла на поверхность металлических и неметаллических деталей в вакууме. При этом используют катодное распыление или вакуумное испарение.

Катодное распыление проводят в вакуумных установках. В качестве анода используют металлическую пластину, на которую закрепляют деталь. Катодом служит пластинка металла, которым эту деталь необходимо покрыть. Под действием разности потенциалов частицы с катода переносятся на анод и осаждаются на деталь. Процесс катодного распыления требует высокого напряжения (примерно 10...30 кВ) и протекает в течение нескольких часов.

Вакуумное испарение также проводят в вакуумных установках. Деталь закрепляют на держателе на определенном расстоянии от испарителя. Испаритель представляет собой вольфрамовую спираль, покрытую металлом, который подлежит испарению. Спираль нагревают в вакууме до температуры, при которой наступает интенсивное испарение и осаждение металла на деталь. Вакуумное испарение находит более широкое применение, так как не имеет недостатков катодного распыления.

Химический способ применяют для получения металлических покрытий с помощью специальных растворов без электрического тока. Он основан на восстановлении ионов осаждаемого металла в результате взаимодействия с восстановителем. Восстановитель окисляется и отдает свои электроны. Находящиеся в растворе ионы металла присоединяют эти электроны, превращаются в атомы и осаждаются на деталь в виде металлической пленки. Реакция восстановления протекает лишь на металлической поверхности.

Наиболее широко применяют химическое никелирование и химическое меднение. Химическое никелирование позволяет покрывать детали сложной формы и внутренние поверхности, которые не доступны для покрытия гальваническим способом. В микроэлектронике химический никель наносят на детали корпусов микросхем, которые герметизируются контактными методами сварки. Химическое меднение используют для металлизации пластмасс при изготовлении печатных плат.

 

3.1. Классификация проводниковых материалов
3.2. Основные свойства и характеристики проводниковых материалов
3.3. Материалы с высокой проводимостью
    3.3.1. Медь и её сплавы
    3.3.2. Алюминий и его сплавы
    3.3.3. Железо и его сплавы
    3.3.4. Натрий
3.4. Материалы с высоким сопротивлением
    3.4.1. Проводниковые резистивные материалы
    3.4.2. Пленочные резистивные материалы
    3.4.3. Материалы для термопар
3.5. Проводниковые материалы и сплавы различного применения
    3.5.1. Благородные металлы
    3.5.2. Тугоплавкие металлы
    3.5.3. Ртуть Hg
    3.5.4. Галлий Ga
    3.5.5. Индий In
    3.5.6. Олово Sn
    3.5.7. Кадмий Cd
    3.5.8. Свинец Pb
    3.5.9. Цинк Zn
3.6. Сверхпроводники и криопроводники
    3.6.1. Сверхпроводники
    3.6.2. Криопроводники
3.7. Неметаллические проводниковые материалы
    3.7.1. Материалы для электроугольных изделий
    3.7.2. Проводящие и резистивные композиционные материалы
    3.7.3. Контактолы
3.8. Материалы для подвижных контактов
    3.8.1. Материалы для скользящих контактов
    3.8.2. Материалы для размыкающих контактов
3.9. Припои
3.10. Металлокерамика
3.11. Металлические покрытия
3.12. Проводниковые изделия

botton include

 


author include