超厚镀钯技术在光电经纬仪上的应用

1前言钯镀层接触电阻低,导电性、可焊性及耐磨性良好,能承受弯曲、延展和摩擦,性能与金相似,但密度低于金,硬度、延展性等优于硬金[1-2],是理想的代金材料[3]。其在高温、高湿或硫化氢含量较高的空气中的性能也相对稳定。在铜基体上沉积一定厚度的钯镀层,能够避免铜发生迁移现象。钯镀层因具有上述优异特点而被广泛应用于光电仪器中[4]。光电经纬仪需镀覆的零件主要采用H62材料,为保证光电经纬仪在各种环境下能够正常工作,要求钯镀层表面光滑,与基体结合牢固。然而在传统电镀钯工艺的沉积过程中,由于金属钯镀层独特的透氢和催化性能,钯镀层易因渗氢而产生内应力,且内应力随镀层厚度的增加而增大,导致镀层厚度过大时极易出现剥离或产生裂纹等缺陷[5]。本文用吡啶添加剂氨盐体系在黄铜基体表面沉积出厚度35m的钯镀层,该镀层表面光滑,与基体结合牢固,能满足军用产品的使用要求。2实验2.1镀覆工艺试样为20mm1mm和102mm80mm两种尺寸,材料均为H62。工艺流程为:除油弱浸蚀氰化镀银[6]机械抛光除油弱浸蚀镀钯机械抛光。电镀钯工艺条件如下:20g/LPd(NH3)2Cl2,15g/LNH4Cl,35mL/LNH3H2O(质量分数为25%),25g/L吡啶添加剂,pH78,温度2535C,电流密度0.40.5A/dm2。2.2测试方法2.2.1镀层显微硬度按ASTMB578-87的方法,采用MH-5型显微硬度计测量镀层的显微硬度,载荷50g,测5个点,取平均值。2.2.2镀层厚度镀层厚度按镀覆前后试样尺寸变化量计算,测5个点,取平均值。2.2.3沉积速率的测量v(沉积)=(镀层)/t(施镀)。2.2.4镀层结合力(热震法)将试样置于200C炉中恒温20min,取出后迅速放入室温的水中,反复进行后观察镀层有无起泡、起皮、脱落等现象。然后检测耐蚀性,观察镀层是否有起皮、剥离等现象,综合判断镀层与基体的结合力。2.2.5镀层耐蚀性镀层耐蚀性测试按GJB150.111986《军用设备环境试验方法盐雾试验》进行,检测周期为96h。3结果与讨论3.1钯镀层性质的检测沉积4h后,镀层厚度为35m,沉积速率约为8m/h,硬度220HV,经50次热震试验和盐雾试验检测后镀层表面无变化,表明镀层与基体的结合力良好。3.2电流密度对钯镀层质量的影响图1示出了在250mL赫尔槽中镀钯后试片的表面状态。实验时溶液pH为8,温度26C,电流1A。粗糙光亮发花图1赫尔槽试片外观示意图Figure1SchematicdiagramfortheappearanceofHullcelltestcoupon从图1可以看出,试片表面0.43.0cm部位镀层外观良好,即电流密度0.40.5A/dm2范围内可以得到光亮的镀层,其他部位的镀层均存在不同程度的缺陷:距离小于0.4cm的镀层粗糙,大于3cm部位镀层外观呈黑黄色并有发花现象。镀液中不含吡啶添加剂时,赫尔槽试验结果与上述结果基本相同。热震试验后,含吡啶添加剂镀液制得的试片无明显变化,而不含吡啶添加剂镀液制得的试片镀层有开裂现象。这说明,吡啶添加剂虽并不能改善电流密度范围,但能显著提高镀层的结合力。其原因是所采用的吡啶添加剂在镀液中可与Pd2+发生不同程度的配位反应[7],减少了置换反应的发生。由于吡啶添加剂所含的配位键比氨多,因此更容易与Pd2+配位,且形成的配合物更稳定。这有助于镀层结晶细化,沉积出平整光亮的钯镀层,同时也降低了沉积过程中的析氢量。氨水在镀液中除了起到调节pH的作用外,它还可以与少量钯发生配位反应,从而提高镀层与基体的结合力。3.3镀液各组