第十四讲_镀层的内应力与脆性

《第十四讲_镀层的内应力与脆性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、【电镀基础讲座】第十四讲──镀层的内应力与脆性袁诗璞在电镀文献中常见“内应力”这一名词。单从字dNdT点M，进行微分处理后，称为M点上的正应力，dFdF面上看，是一个不好理解的词，并非三言两语能说明称为M点上的剪应力。白的。实践中，不少人也将结合力与脆性混为一谈，材料力学注重研究外力造成的材料破坏可能性，分不清其差别。一般电镀文献中也只是对应力与脆性因而更注重外力作用下的附加应力研究。外力具有各的测定方法有所介绍，其意义与影响只有零星讲述。种性质，可以是拉伸作用下的拉力，压缩时的压力，本讲对这两个问题作较全面的介绍。扭曲作用力下产生的扭曲力等。比如对于一座斜拉桥

2、，1应力及其分类斜拉钢丝(或棒)主要承载拉力，研究多大的拉力能使1.1应力的概念其拉断；桥面的研究重点是其能承载多大的由汽车、应力是材料力学中研究材料强度、材料抗破坏能火车、行人重量所产生的压力，而不致使桥面断裂。力的一个重要的基本概念。汽车发动机与车轴间相连的传动杆主要受扭曲力作物体内部某一部分与其他部分相互作用的力称为用，要研究多大的扭曲力不致使传动杆受到破坏。内力。物体的原子间本来就有力的相互作用，即物体以图1为例，拉伸时的力指向为离开截面CD，压内部本来就有内力存在。若再对物体施加外力，此时缩时力的指向则朝截面CD的内部。因此把拉伸中的在物体内部还会引起

3、附加内力。轴向正应力称为拉应力，压缩时的轴向正应力则称为如图1所示，将一个物体沿截面CD截取一部分，压应力。物体受到扭曲力时，重点研究存在于截面上围绕截面上某一点M划取一块微面积∆F。如果作用在的剪应力。ΔP由于实际需要，工程构件常制成切口、切槽、开这一块微面积上的内力为∆P，则就是面积∆F内的ΔF孔、螺纹、台阶等，因而截面尺寸有急剧改变。研究平均内力集度，称为∆F上的平均应力。若将∆F这块表明，在截面突变的附近某些局部小范围内，应力值微面积不断缩小为一个点M，则平均应力以数学上的急剧增加，而离开这个区域稍远，应力则大为降低，dP微分形式表示为p=，则称p为M点

4、上的全应力。趋于均匀。这种现象称为应力集中。在表面处理中，dF应力集中现象也应引起重视。举两个例子说明：【例1】在ABS塑料的注塑模具设计时，应尽量避免应力集中。如台阶处应设计为圆弧状，而不是直角。呈直角时，该处应力集中，粗化困难，从而导致粗化不足，结合力差。图1应力【例2】焊接塑料槽时，四角及底角应呈圆弧形而Figure1Stress不应呈直角状，否则直角处应力集中，即使焊了多根1.2应力的分类焊条，槽也易在受力时从角处开裂。解决办法有3个：全应力是一个带方向性的数学上称之为“矢量”(1)不在角处拼焊，而加热弯曲成圆弧状，在平面部分的力。矢量可沿不同方向进行分

5、解。图1中的平均应拼接；(2)拼成直角焊后，再将切割成1/4的厚壁塑料力可分解为两个力：一为与截面方向垂直的法向应力管焊于槽内角处，使内角成圆弧状；(3)内角呈直角状ΔN，称为平均正应力；另一为在平面内的切向应力时，在槽外作包边的加强处理。懂得材料力学中应力ΔFΔT集中问题的人，一看槽角处的处理办法，就能立即看，称为平均剪应力。同样，将微面积∆F缩小为一个ΔF出设备生产厂家的技术能力与加工水平。•40•电镀基础讲座──镀层的内应力与脆性1.3电镀层的残余应力2.1.1渗氢产生的内应力任何材料中都有应力，电镀层也不例外。由于镀电镀的镀前处理或电镀时若产生较多的氢气

6、，由层的应力是电沉积本身形成的，而非施加外力引起的于氢原子体积很小，因此很容易渗入基体或镀层中。附加应力，应力集中在镀层之中，所以电镀层的应力渗入的氢气从镀层中逸出，会导致镀层收缩，产生张称为“内应力”。若镀后不作消除应力的处理，则电应力；氢气向底镀层或基体中扩散，会导致基体或底沉积中产生的内应力始终存在，故又称为“剩余应力”镀层膨胀，底镀层产生压应力，而镀层本身收缩则产或“残余应力”。电镀层的内应力属于宏观应力。生张应力。如果在电镀过程中形成空穴，随后基体或电镀层的残余应力可分为两类：一类是使镀层本底镀层中渗入的氢气扩散入空穴，产生很大的压力，身体积有膨胀趋势

7、的应力，即镀层晶粒之间因有膨胀则底镀层产生张应力，而镀层产生压应力。趋势而相互挤压，故称为压应力，又称为舒张应力；2.1.2镀层结晶形态产生的内应力另一类是使镀层体积收缩的应力，即晶格之间因收缩在电沉积金属形成结晶时，若晶粒聚集体或部分而相互拉紧，故称为张应力，又称为收缩应力或拉应晶粒聚集体从不同的形核中心作侧向生长，会产生内力。注意：仅管舒张应力比张应力只多了一个字，但应力。晶粒聚集或其他生长过程导致定向排列发生位两者的性质刚好相反，千万不能混淆。错时，位错周围的应力场加大，会以某种方式促进内如图2所示，若用剪床将薄而柔软的紫铜皮剪切应力的增加。应力的性质取决

8、于位错排列的位向。晶成窄