一、定義
電(diàn)鍍：是金屬電沉積(ji)過程的一種，指簡(jian)單金屬離子或絡(luò)離子通過電化學(xue)方法在固體(導體(tǐ)或半導體)表面上(shàng)放電還原爲⛷️金屬(shǔ)原子附着于電極(jí)表面，從而獲得一(yi)金屬層的過程。
二(èr)、目的
電鍍由改變(bian)固體表面特性從(cong)而改變外觀，提高(gao)耐蝕性，抗磨🙇🏻性，增(zeng)強硬度，提供特殊(shu)的光、電、磁、熱等表(biao)面性質。
三、端子電(dian)鍍簡介
大多數的(de)電子連接器，端子(zi)都要作表面處理(lǐ)，一般即指電鍍。有(yǒu)兩個主要原因：一(yi)是保護端子簧片(pian)基㊙️材不受腐蝕;二(er)是優化端子表面(miàn)的性能，建立和保(bǎo)持端子間的接♈觸(chu)界面，特别是膜層(céng)控制。換句話說，使(shǐ)之更容易實現金(jīn)屬對金屬的接觸(chù)。
防止腐蝕：
多數連(lian)接器簧片是銅合(hé)金制作的，通常會(hui)在使用環境🙇♀️中腐(fu)蝕，如氧化、硫化等(děng)。端子電鍍就是讓(ràng)簧片與環境隔離(lí)，防止腐😘蝕的發生(sheng)。電鍍的材料，當然(rán)要是不會腐蝕的(de)🚩，至少在應用環境(jing)中如此。
表面優化(huà)：
端子表面性能的(de)優化可以通過兩(liang)種方式實現。一是(shì)☀️在于連㊙️接💯器的設(shè)計，建立和保持一(yī)個穩定的端子接(jie)觸界🔴面。二是建立(lì)金屬性的接觸，要(yào)求在插入時，任何(he)表面膜💃🏻層是不🈲存(cún)在的或會破♉裂。沒(méi)有膜層和膜層破(po)裂這兩種形式的(de)區别也就是貴金(jīn)屬電鍍和非貴金(jīn)屬電鍍的區🈲别。
貴(guì)金屬電鍍，如金、钯(bǎ)、及其合金，是惰性(xing)的，本身沒有膜層(céng)。因此，對于這些表(biao)面處理，金屬性的(de)接觸是“自動的⛹🏻♀️”。我(wo)們要考🐕慮的是如(ru)何保持端子表面(miàn)的“高貴”，不受外來(lái)因素，如污染、基材(cái)擴散、端子腐蝕等(deng)的影響。
非金屬電(diàn)鍍，特别是錫和鉛(qiān)及其合金，覆蓋了(le)一層氧化膜☀️，但在(zai)插入時，氧化膜很(hěn)容易破裂，而建立(lì)了金屬性的接觸(chù)區域。
(1)貴金屬端子(zi)電鍍
貴金屬端子(zǐ)電鍍是指貴金屬(shu)覆蓋在底層表面(miàn)，底層🐆通常爲鎳。一(yī)般的連接器鍍層(ceng)厚度：15~50u金，50~100u鎳。最常用(yong)的貴金屬電鍍有(you)金、钯及其合金。
金(jin)是最理想的電鍍(dù)材料，有優異的導(dao)電及導熱性能。事(shì)實📞上在任何環境(jing)中都防腐蝕。由于(yu)這些優點🔴，在要求(qiú)高✌️可靠㊙️性的應用(yong)場合的連接器中(zhōng)，主要的電鍍是金(jīn)，但金的成本很高(gāo)。
钯也是貴金屬，但(dan)與金相比有高的(de)電阻、低的熱傳遞(di)和差🈲的防♍腐蝕性(xing)，可是耐摩擦性有(yǒu)優勢。一般采用钯(ba)鎳合金(80~20)應用于連(lian)接器的接線柱中(zhōng)(POST)。
設計貴金屬電鍍(dù)時需要考慮以下(xià)事項：
a.多孔性
在電(diàn)鍍工藝中，金在衆(zhōng)多暴露在表面的(de)污點上成核。這些(xie)核繼續增大而在(zài)表面展開，最後這(zhè)些島狀物(孤🔞立的(de)✍️物體)互相♈沖撞而(ér)完全覆蓋了表面(mian)，形成多孔性的電(dian)鍍表面。金鍍層的(de)🎯多孔性與鍍層厚(hòu)度有一定的🤩關系(xi)。在15u以🐆下，多孔性迅(xun)速增加，50u以上，多孔(kong)性很低，實際降低(dī)的速率可以忽略(luè)。這🌈就是爲什麽電(dian)鍍的貴金屬厚度(du)通常在15~50u範圍内的(de)原因。多孔性和基(jī)材的缺陷，如包含(hán)物、疊層、沖壓痕迹(jì)、沖壓不正🌐确💰的清(qing)洗、不正确的潤滑(hua)等也有一定的關(guān)系。
b.磨損
端子電鍍(dù)表面的磨損，也會(hui)造成基材暴露。電(diàn)鍍表♊面的磨損或(huò)壽命取決于表面(miàn)處理的兩種特性(xìng)：摩擦系⭐數和硬度(dù)。硬度增加，摩擦系(xì)數減少，表面處理(li)的壽命🍓會提高。電(dian)鍍金通常爲硬金(jīn)，含有變硬的活📞化(hua)劑，其中Co(钴)是最常(chang)♋見的硬化劑，能提(ti)高❤️金的耐磨損性(xìng)。钯鎳電鍍的選擇(ze)可大大提高貴金(jin)屬鍍層的耐摩性(xìng)和壽命⁉️。一般在20~30u的(de)钯鎳合金上再覆(fù)蓋3u的金鍍層，既有(yǒu)良好的🌈導電性，又(yòu)有很高🈚的耐磨性(xìng)。另外🏃♂️，通常便用鎳(nie)底層來進一步提(ti)高壽命。
c.鎳底層
鎳(niè)底層是貴金屬電(dian)鍍要考慮的首要(yao)因素，它提供了幾(jǐ)項重要功能，确保(bao)端子接觸界面的(de)完整性。通過正面(mian)性✏️的氧化物表面(miàn)，鎳提供了一層有(you)效的隔離層，阻隔(gé)了基材和小㊙️孔，從(cóng)而減少了小孔腐(fǔ)蝕的潛在的可能(néng);并提供了位于貴(guì)金屬電鍍層之下(xià)的一層硬的支🈚撐(chēng)層，從而提高了鍍(dù)層壽命。什麽樣的(de)🔞厚度合适呢?鎳底(di)層越厚，磨損越低(dī)，但從成本及控制(zhì)表面的粗造度考(kao)慮，一般是擇50~100u的🧑🏽🤝🧑🏻厚(hòu)度。
(2)非貴金屬電鍍(du)
非貴金屬電鍍不(bú)同于貴金屬之處(chu)在于它們總是有(you)🌂一定數量表面膜(mo)層。由于連接器的(de)目的是提供🏃♂️和保(bǎo)持一🍓個金屬性的(de)接觸界面，這些膜(mo)層的存在必須要(yao)考慮到🛀🏻.一般來🌂講(jiǎng)，對于🌈非貴金⛱️屬的(de)電鍍，正向力要求(qiu)很高足以💚破壞膜(mó)層，進而保持端子(zǐ)接觸界面的完整(zhěng)。擦洗作用對于含(han)有膜層的端子表(biao)面顯得也很重💃🏻要(yao)。
端子電鍍中有三(san)種非金屬表面處(chu)理：錫(錫鉛合金)、銀(yín)和☁️鎳。錫是最常用(yòng)的，銀對高電流有(you)優越性，鎳隻限于(yú)應用于高🔅溫場合(he)。
a. 錫表面處理
錫也(ye)指錫鉛合金，特别(bié)是錫93-鉛3的合金。
我(wǒ)們是從錫的氧化(huà)物膜層很容易被(bèi)破壞的事實而提(tí)出使用錫的表面(miàn)處理。錫鍍層表面(miàn)會覆蓋一層硬的(de)、薄的、易碎的🌏氧化(hua)物膜。氧化膜下面(miàn)是柔軟🤞的錫。當某(mǒu)種正向力作用于(yu)膜🍓層時，錫☎️的氧化(huà)物，由于很薄，不💘能(neng)承受這種負荷，而(er)又因爲它❄️很脆，易(yì)碎而開裂。在這樣(yàng)的條件下，負載轉(zhuan)移至錫層，由于又(you)🌈軟又柔順，在負載(zai)作下很容易流動(dong)。因爲錫的流動，氧(yang)化物的開裂更寬(kuan)了。通過裂縫和間(jiān)隔層。錫擠壓至表(biǎo)面提供金屬接觸(chù)。錫鉛合金中鉛的(de)作用是減少錫須(xu)的産生。錫須是在(zai)應力作用下，錫的(de)電鍍物表面形成(cheng)一層單晶體(錫💰須(xū))。錫須會在端子間(jiān)形成📱短路。增加2%或(huo)更多的鉛即能💚減(jiǎn)少錫須。還有一類(lèi)比例的🌈錫鉛合金(jin)是錫：鉛=60：40，接♈近于我(wo)😘們焊接的成份比(bi)例(63：37)，主要用于要焊(han)接的連接器中。但(dan)是✌️最近有越來越(yue)多的法律要⭕求在(zai)電子及電氣産品(pǐn)中減少鉛♊的‼️含量(liang)，很多的電鍍端子(zi)要求無👄鉛電鍍，主(zhu)要有純錫、錫/銅和(he)錫/銀♻️電鍍，可以通(tong)♻️過在銅與錫層之(zhi)間鍍一層鎳或使(shǐ)用不光滑的無光(guāng)澤的錫表面減✍️緩(huǎn)錫須的産生。
b.銀表(biao)面電鍍
銀認爲是(shì)非貴金屬端子表(biǎo)面處理，因爲它與(yǔ)硫、氯發生反應形(xing)📱成硫化膜。硫化膜(mó)是半導體，會形成(cheng)“二極管”的特征。
銀(yin)也是軟的，與軟金(jīn)差不多。因爲硫化(huà)物不容易被破壞(huai)，所以銀不存在摩(mo)擦腐蝕。銀有優異(yì)的導電及熱傳導(dao)性🏃🏻♂️，在高⛹🏻♀️電流下不(bú)會熔解，是用在高(gāo)電流端♌子表面處(chù)理的極好的材料(liao)。
(3)端子潤滑
對于不(bu)同的端子表面處(chù)理，潤滑的作用是(shì)不同的，主要有兩(liang)個功能：降低摩擦(ca)系數和提供環境(jìng)隔離a.降低摩擦系(xi)數👨❤️👨有兩⛷️個效果：第(dì)一、降低連接器的(de)插入力;第二、通過(guò)降低摩損提高連(lián)接器的壽命b.端子(zi)潤滑能夠🐉通過形(xíng)成“封閉層”阻止或(huò)延緩🔆環境對接觸(chù)界面的接觸，而提(tí)供環⭐境的隔離。一(yi)般來說，對于貴金(jin)屬表面處理，端子(zǐ)潤滑是用來降低(di)摩擦系數，提高連(lian)接⛹🏻♀️器的壽命。對于(yú)錫的表面處理，端(duan)子潤滑💃是提供環(huán)境隔離，防止摩擦(cā)腐蝕。雖然在電鍍(du)的下一工序能夠(gòu)添加潤滑劑，但它(tā)隻是一種補充的(de)操作。對于那些需(xu)要焊接到PCB闆的連(lian)接器，焊接清洗可(ke)能失去了潤😍滑劑(ji)。潤滑劑粘灰塵，如(rú)果應用在有灰塵(chén)的環境中會導緻(zhì)電阻增大，壽命降(jiàng)低。最後，潤滑🐆劑的(de)耐溫度的能力也(ye)可能限制它的應(yīng)用。z
(4) 端子表面處理(li)小結
貴金屬電鍍(du)，假定覆蓋在50u的鎳(niè)底層上。
金是最常(chang)用材料，厚度取決(jue)于壽命要求，但可(ke)能受到多孔性沖(chòng)擊。
钯并不推薦使(shǐ)用于可焊接性保(bao)護場合
銀對生鏽(xiù)和遷移敏感，主要(yao)用于電源連接器(qì)，通過潤滑，銀🌏的壽(shòu)命可顯著改善
錫(xī)有好的環境穩定(ding)性，但必須保證機(ji)械穩定性。
四、端子(zi)鍍錫的10條鐵律
錫(xī)或錫合金材料是(shì)優良的端子電鍍(du)材料之一，它❄️成本(ben)❌相💋對便宜，接觸電(dian)阻低，焊接性好，在(zai)相應使用環境中(zhōng)的性能也可以達(dá)到工程設計要求(qiu)，是替代金和其他(tā)貴重金屬的理想(xiang)鍍層材料。
下面是(shi)10條鐵律，但是随着(zhe)未知運用不斷湧(yong)現，相信還有很多(duō)的規律等待大家(jia)發掘。
1. 使用鍍錫材(cai)料就要保證公母(mu)端子對插後有較(jiao)好的機械穩定性(xìng)。
即振動環境中不(bu)建議使用鍍錫材(cai)料端子。原因：振動(dong)環境下，端子金屬(shu)材料差熱膨脹系(xi)數differential thermalexpansion (DTE)不盡相同，容易(yi)😍産生微動腐蝕(微(wei)振腐蝕Fretting),一般端子(zi)會在10~200微米範圍内(nei)往複摩擦導緻鍍(dù)層損壞，原材料暴(bao)露從而被氧化，緻(zhì)使接觸電🧑🏾🤝🧑🏼阻顯著(zhe)升高。
2.爲了保持鍍(dù)錫端子間穩定的(de)接觸，應該在端子(zǐ)上🌈施加至少100克㊙️以(yi)上的正向壓着力(li)。
3.鍍錫端子間需要(yao)輔助潤滑。
原因：這(zhe)是跟着上面第二(èr)條來的，端子正向(xiang)壓力大了，适當潤(rùn)滑是很有必要的(de)，最好公母端都潤(rùn)滑，最⛷️少一端做🚶潤(run)滑處理。
4.持續高溫(wēn)環不建議使用鍍(dù)錫材料。原因：高溫(wen)緻使銅和錫🤞之間(jian)産生金屬間化合(he)物加快，導緻中間(jiān)層變脆🛀變硬🐅，影響(xiǎng)正常使用。建議加(jia)一層鍍鎳在中間(jiān)，因爲鎳錫金屬間(jian)化合物生長🤟慢一(yī)些✉️。
5.多種鍍錫工藝(yi)不會對電氣性能(néng)産生很大差異。比(bi)如鍍🌈亮✔️錫比較美(mei)觀;啞光錫(matte)要保持(chi)表面幹淨以至于(yu)不影響可焊性。黃(huang)銅鍍錫應該加一(yi)層鎳底，用來防止(zhi)基材當中的鋅流(liu)🐇失，因爲鋅流失會(huì)導緻可焊性下降(jiàng)。
6. 鍍錫鍍層厚度盡(jin)量在100~300微英寸。低于(yu)100大多會用到成本(běn)較低♉且對可焊性(xing)要求不高的産品(pǐn)上。
7.不建議鍍錫和(hé)鍍金端子配合使(shǐ)用。原因：因爲這樣(yang)做💜會更容👨❤️👨易被氧(yǎng)化腐蝕。錫會轉移(yi)到黃金表面，這㊙️最(zui)終會導🏒緻鍍❌錫氧(yǎng)化物堆積在更堅(jiān)硬的鍍金基體上(shang)。在較硬的鍍金物(wu)上破壞錫氧化物(wu)比直接從鍍錫上(shang)穿過錫氧化物要(yào)困難💘得多。但是🥰鍍(du)錫和鍍銀對配的(de)微動摩擦狀況和(hé)兩端都鍍錫的差(chà)不多🏒。
8.鍍錫端子互(hu)配時最好先對插(cha)兩三次。這樣做的(de)目🧑🏾🤝🧑🏼的是将鍍錫層(céng)上面的氧化層去(qu)掉，實現可靠的金(jīn)屬間接觸。即使🍉是(shi)ZIF端子(零插入力端(duān)子)也建議這麽做(zuò)。
9.鍍錫或鍍錫合金(jīn)端子不适合在電(dian)路頻繁通斷的場(chǎng)合中運用。錫材料(liao)熔點低，不适合在(zài)頻繁通斷場🔞合，比(bǐ)如起電弧的觸點(dian)地方使用。
10.鍍錫端(duan)子适合在幹燥電(diàn)路和要求不是很(hen)高的情況下運用(yòng)。
