镀层内应力简介及测定方法

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1、镀层内应力简介及测定方法现代电镀网讯：一、镀层内应力简介    镀层内应力是金属电沉积过程中由于操作条件和镀液组成的影响，使金属电结晶过程中对应结晶长大过程中的受力而出现的一种平衡力。由于不是受外力引起的应力，所以称之为内应力。镀层内应力是镀层性能的一项重要指标，测量镀层内应力对于了解电沉积的机械性能有重要的参考价值。同时也是评论电镀过程中影响内应力因素的重要手段。    从微观的角度来看，镀层内应力也是金属电沉积过程中，金属原子进入晶格结晶时排列次序受到非正常电沉积的累积，比如表面活性剂或光泽剂的

2、分解产物的夹杂、晶形改变、工艺条件变化引起的极化对结晶过程的影响等，会在局部引起微观力学改变，当积累的微观内应力达到一定值时，严重的会在释放过程中使镀层在宏观上出现起皮、甚至开裂。如果力量不足以达到破坏镀层而释放时，就表现为内应力，并且会在受到诱因时释放而表现为镀层的脆性等。二、镀层内应力的测定方法    1、条形阴极法    镀层内应力测试现在已经有多种仪器可以进行。这些测试方法所依据的原理在薄金属片上进行单面电镀后，由于镀层的不同内应力而使试片发生变形而弯曲，再根据试片弯曲的程度等参数来计算出相

3、应的内应力。一种可供现场管理实用的测试方法是条形阴极法。    取长×宽×厚度为200mm×10mm×0.15mm的纯铜试片，经过退火处理以消除机加工产生的内应力。小心地进行除油和酸洗之后，将试片的一个面进行绝缘处理，然后在被测镀液内，让试片受镀面竖直平行于阳极，按被测镀液的工作条件与要求进行电镀。完成电镀之后，对试片进行小心清洗和低温干燥后，根据其变形情况来判断镀层产生内应力的情况。    如果试片仍然保持平直，可以认为镀层的内应力为零。不过宏观表现为零的应力测试结果不等于镀层没有内应力。有时是两

4、种添加剂的作用使不同方向的内应力互相抵消的结果。内应力还是存在的。这就是宏观测试内应力为零的镀层，有些仍然有脆性的原因。    如果试片向有镀层的这一面弯曲，也就是有绝缘层的一面向外凸起，这就表示镀层有张应力。如果是向相反的方向变形，则表示镀层有压应力。这个测试方法还可以得出定量的结果。由于弯曲度是弹性模数(应力和应力变化之比)的函数，只要将镀层的厚度也加以测量，再将变形试片的末端偏离垂直线的距离也测量出来，就可以利用公式计算出镀层应力：         式中：S--------------镀层内应

5、力(kgf/cm2)          E--------------基体材料的弹性模数(kgf/cm2)，纯铜E=1.1×106kgf/cm2          t--------------试片厚度(cm)          d--------------镀层的平均厚度(cm)          L--------------试片电镀面的长度(cm)          Y--------------试片末端偏离垂线的距离(cm)    2、电阻应变测试法    内应力的电阻应变测试法是利用电阻丝

6、的伸缩所产生的电阻值的变化来测量镀层的内应力。取1000mm×20mm×2mm的碳钢试片一片，表面粗糙度为Ra≤0.4。在其表面用万能胶粘上一片由电阻丝制成的应变片，注意必须紧贴在试片表面而不要有气泡等空隙。然后将试片和电阻应变片的背面用绝缘漆完全绝缘起来，包括接头部位。再用电阻应变仪进行电平衡调整后，将这种试片放进镀槽，按规定的电流密度和时间进行电镀。由于单面电镀所产生的应力会使试验片变形而导致电阻应变片也发生变形，使电阻值有所改变，再按以下公式计算出镀层的内应力：         3、螺旋收缩仪

7、测试法    螺旋收缩仪法是一种经典的测试镀层内应力的方法。这种方法是利用螺旋形金属片试样在电镀时其曲率半径发生变化进行测试。测试的方法是将符合一定规格要求的螺旋形不锈钢带经表面清洗、干燥后，将螺旋内壁涂上绝缘漆，称重。然后将这种螺旋带的一端固定在螺旋收缩仪上，另一端为自由端。再将这种连接有测试仪的螺旋试样浸入镀液中进行电镀。    由于单面镀层的应力导致的试样曲率变化，由螺纹试片的另一端相连的齿轮放大，从指针上就可以读取相应的数值。这种数值可以相对地表示应力的大小。要了解镀层内应力的绝对值，则需要

8、先测出仪器的偏转常数，然后通过所得的指针偏转值和偏转常数通过换算，得出应力值。    4、简单测试的方法    镀层内应力是镀件在电镀过程中由于金属结晶的微观分子间力不均衡而产生的一种平衡办。这种内应力在宏观上表面对镀层或基体整体的压力或张力，而微观上则使镀层的硬度或脆性有所变化。    为了了解镀层的内应力情况，可以将前面介绍的标准的条形阴极法加以简化后，用来定性地测定镀层的内应力。这样可以定性地了解镀层内应力的性质(应力的方向即张力还是压力)。    取一条长12