【干货】电镀层结合强度测试方法-易镀表面处理

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镀层与基体及多层电镀体系的中间镀层之间的镀层结合力通常与电镀前处理、预镀过程及金属材料热膨胀系数等有关，所谓的镀层结合力是指单位面积电镀层从基体或上一镀层分离开来所需要的力。镀层结合力的评定方法大多为定性方法，定量测试大多是在科研院所的试验研究中采用。生产企业部门主要是通过对镀层的摩擦、切割、变形、剥离等力学试验等来分析镀层的质量。

(一)定性检测方法

1)摩擦抛光试验：采用在镀层表面摩擦抛光的方法可以对镀层与基体的结合部位产生热及摩擦力的作用，如果两种金属材料的热膨胀系数较大或其本身结合力较差都可能引发镀层的脱落。例如，采用直径为6cm的钢条并将钢条接触镀层处的钢条端部加工成平滑半球形后在镀层面积小于6cm²的镀覆面上摩擦15s,在摩擦光亮后观察镀层的结合力情况，如是否产生气泡或脱落等。

2)弯曲试验：将镀层试片水平固定在台钳上，露出台钳一端的试片，沿着台钳边缘的直线经过反复弯曲直到试片断开后观察断口处镀层与基体结合的情况，镀层结合力应以镀层与基体不分离为合格。因弯曲折断的难度较大，通常这一方法仅适用于薄片试件。

3)锉刀、划痕试验：将镀件水平固定在台钳上，锉刀在与镀层呈45°角的方向上来回锯镀层断面并观察镀层是否剥离等来判断镀层结合力，这种方法是一种有损定性的检测方法;镀层的划痕试验通常采用刃口呈30°锐角的硬质划刀在镀层表面划两条相距为2mm的平行线且其深度为触抵基体层，观察两条划线之间的镀层有无脱落行为并以此为结合力是否合格的基准。

4)胶带牵引试验：首先将一胶带固定在镀层表面，并用橡皮棒压实赶走气泡后，拉住胶带一端并施加一垂直于镀层表面的拉力，如果镀层无剥离现象说明结合强度好。胶带检验属于无损定性的检测。

5)拉伸剥离试验：按照有关测试标准，试验时在拉伸机上先固定镀件，后逐步增大拉力直至镀层试样断开，观察试样断口处结合层分裂情况。

6)喷丸试验：镀层试片在外力的冲击下容易变形甚至分裂，喷丸测试基于喷丸快速撞击试样表面造成试片变形，通过观察变形后的镀层与基体是否发生分裂或起泡等现象来判断结合力是否合格。

7)热震试验：通常来说，镀层与基体金属的热膨胀系数差异较大时，在经历冷热循环的热冲击后镀层容易发生剥离现象。热震试验是将镀层试样预先加热到某一温度后骤然冷却，检查试片上的镀层是否分层或起泡等。

8)缠绕试验：缠绕试样通常是带状或丝状的便于缠绕的镀件。测试时依据有关的测试标准，将镀件沿一圆棒心缠绕，试验中以缠绕段是否出现镀层的脱落或破裂作为结合力是否合格的判断依据。

9)阴极试验：采用电化学方法将镀件作为阴极进行析氢测试，在镀层结合部位的空隙或不连续处因析氢反应会产生氢气泡的累积，当空隙或不连续处的气泡达到一定压力时容易使得镀层分裂开来。例如，电化学实验时将镀层试样浸泡在90℃的5%的NaOH(d=1.054g/mL)溶液中，以10A/dm²电流密度电解15min,若镀层仍未分离或起泡说明镀层与基体之间结合致密、附着力强。

二、镀层结合强度定量检测方法

1.胶黏剂拉伸剥离试验

实验前准备两个直径30mm、长约100mm的圆柱形金属工件，在其中一个圆柱形金属工件上的圆柱面用绝缘漆绝缘后作为阴极放入镀槽中，对下端光滑平整的端面进行电镀实验。电镀完成后，镀层一面与另外一个圆柱形金属工件断面通过胶黏剂进行连接，如图1所示，待两个圆柱形工件之间的胶黏剂固化完成后再进行拉伸测试，持续加大拉力直至两个工件分开，通过观察断口处的裂开情况分析镀层的结合力，如果胶黏剂与圆柱形镀层棒分开说明镀层的结合力好并大于胶黏剂的抗拉强度。如果分离发生在镀层与被镀覆的基体处，则说明胶黏剂的抗拉强度大于镀层的结合力，此时记录拉力值F,镀层的结合强度为

P=F/S

式中，P为镀层结合强度，N/mm²;F为镀层与基体剥离所需要的力，N;S为镀层与基体结合的面积，mm²。

图1 胶黏剂拉伸剥离试验

2.塑料基体电镀层剥离试验

先取形状规则的塑料切割成长1dm宽0.75dm的长方形板，然后在塑料基体表面镀上厚度约40μm的铜镀层并控制误差在10%以内(绝缘体塑料需要先淀积一层导电金属层),镀好的光亮平整铜镀层采用美工刀将镀层切割成2.5cm宽铜条，并从一端剥离铜镀层约1.5cm便于夹具夹牢，再施加一个垂直于表面的拉力以2.5cm/min速度进行剥离直到铜镀层与塑料分离为止，其测试装置如图2所示，其剥离强度可按下式计算：

Fr=10Fp/h

式中，Fr为剥离强度，是指粘贴在一起的材料，从接触面进行单位宽度剥离时所需要的最大力，N/cm;Fp为剥离力，N;h为切割铜层宽度，mm。

图2 塑料基体与金属镀层的剥离试验示意图

3.塑料基体电镀层拉力试验

此方法类似于胶黏剂测试方法，实验前准备一个柱体状的铜块且其底面积为1cm²,塑料基体的表面预镀一层厚度为30～40μm的金属镀层后通过黏合剂与柱状铜块黏合，如图3所示，待黏合剂固化后清除铜柱周围多余的胶黏剂。然后将黏结成功的试样固定在拉力机上，通过拉力机逐步增大垂直于镀件表面的力，直至黏结处或镀层与塑料基体处断开。如果黏结剂处裂开说明镀层结合力良好;如果镀层与塑料处断开则通过拉力机所记录拉力值可获得塑料镀层的拉脱强度FH,取几个试样的拉脱强度的平均值作为测定结果。