ハードゴールド電気めっきプロセスは、その優れた耐摩耗性、良好な導電性、耐食性により、ゴールドフィンガーや電子コネクタなどのプリント基板の主要部品に広く使用されています。これらの部品は、製品の使用中に挿入や引き抜き、摩擦などの頻繁な機械的影響を受けることが多いため、電気めっきされた硬質金層の耐摩耗性には非常に高い要件が求められます。製品の品質と信頼性を確保するには、電気めっきされた硬質金の耐摩耗性に関する科学的かつ合理的な試験基準を開発することが特に重要です。
1、電気メッキ硬質金の耐摩耗性に影響を与える主な要因
(1) 膜厚
コーティングの厚さは、耐摩耗性に影響を与える基本的な要素です。一般に、ハードゴールドコーティングが厚いほど、より多くの摩擦に耐えることができ、耐摩耗性が向上します。たとえば、極めて高い耐摩耗性を必要とする一部の航空宇宙電子機器では、電気めっきされた硬質金層の厚さは通常、比較的高いレベルで制御されます。ただし、コーティングの厚さは無制限ではありません。塗膜が厚すぎると、製造コストが大幅に上昇するだけでなく、塗膜と基材との密着性が低下し、剥離や剥離などの問題が発生する可能性があります。したがって、耐摩耗性の要件を満たしながら、コーティングの厚さを合理的に制御する必要があります。
(2) 皮膜硬度
硬質金コーティングの硬度は、主にその合金組成と電気めっきプロセスのパラメーターによって決まります。純金にコバルトやニッケルなどの合金元素を添加することで、より硬い合金皮膜を形成することができます。たとえば、コバルトを含む硬質金コーティングは 150 ～ 200HV の硬度を達成でき、硬度 50 ～ 90HV の純金コーティングと比較して耐摩耗性が大幅に向上します。さらに、電気めっきプロセス中の電流密度、めっき液の温度、pH 値などのパラメータも、コーティングの結晶構造や硬度に影響を与える可能性があります。適切なプロセスパラメータにより、コーティングが細かく緻密に結晶化するため、硬度と耐摩耗性が向上します。
(3) 基板の表面状態
基板表面の平坦度、粗さ、清浄度は、電気めっきされた硬質金層の耐摩耗性に大きな影響を与えます。基材の表面に明らかな傷、窪み、その他の欠陥がある場合、または粗さが大きい場合、電気めっき中に硬質金コーティングが均一に被覆することが困難になります。これらの弱い領域は摩擦中に最初に損傷を受ける傾向があり、その結果、コーティングの全体的な耐摩耗性が低下します。一方、基材表面に油汚れや不純物等が残留すると、塗膜と基材との密着性に影響を及ぼし、塗膜の耐摩耗性が低下する。したがって、電気めっきの前に、研削、研磨、洗浄などの基板の厳密な表面前処理が、コーティングの品質と耐摩耗性を確保するための重要なステップとなります。
(4) 使用環境
温度、湿度、腐食性ガス、粉塵粒子など、実際の使用環境における多くの要因が、電気めっきハードゴールド層の耐摩耗性に影響を与える可能性があります。高温環境では、コーティングの硬度が低下し、耐摩耗性の低下につながる可能性があります。高湿度環境ではコーティングの腐食が起こりやすく、耐摩耗性が低下します。二酸化硫黄や硫化水素などの腐食性ガスは、硬質金コーティングと化学反応を起こし、コーティング構造を損傷する可能性があります。粉塵粒子は摩擦中に研磨材として作用し、コーティングの摩耗を悪化させる可能性があります。したがって、電気硬質金めっきの耐摩耗性を評価する際には、実際の製品の使用環境の特性を十分に考慮する必要があります。
2、一般的な耐摩耗性試験方法と規格
(1) 摩擦摩耗試験
原理と装置: 摩擦摩耗試験は、実際の使用時の摩擦条件をシミュレートすることにより、電気めっきされた硬質金サンプルに対して行われる摩耗試験です。共通の設備にはテーバー摩耗試験機が含まれます。この装置は、試料の表面に一定の圧力を加え、砥石を一定の速度で回転させて試料表面との摩擦を発生させることで、実際の摩擦・摩耗の過程を模擬します。実験中、砥石の材質、速度、負荷圧力、摩擦時間を正確に制御できます。
試験規格: 摩擦および摩耗試験の特定のパラメータと評価指標は、関連する業界規格で明確に定義されています。たとえば、特定の規格では、特定のモデルの研削砥石を使用し、特定の圧力 (1000g など) を負荷し、サンプルに対して特定の速度 (60r/min など) で摩擦試験を行うことが求められています。評価指標としては、規定回数の摩擦後の摩耗量や、ある程度の摩耗に達したときの摩擦回数などが一般的である。電子コネクタの一部の試験規格では、5000 ～ 10000 回の摩擦サイクル後のサンプルのコーティングの摩耗が指定値を超えてはならず、基板が露出する現象があってはなりません。
(2) 抜き差し寿命試験
原理と装置: プラグイン寿命テストは主に電子コネクタやその他の製品を対象としており、実際の使用におけるプラグイン プロセスをシミュレートし、プラグイン プロセスを繰り返す際の電気めっき硬質金層の耐摩耗性をテストします。-試験装置は通常、速度、力、角度、挿入と取り外しの回数などのパラメータを正確に制御できます。たとえば、一部の高精度の挿抜寿命試験機では、挿抜速度を 1 秒あたり 1 ～ 5 回以内に制御でき、挿抜力の誤差を非常に小さい範囲に制御できます。
試験規格: 関連する規格には、プラグイン寿命試験の環境条件、試験方法、認定基準に関する詳細な規定が定められています。{0}たとえば、MIL-STD-202 規格では、プラグイン寿命テストの環境温度、湿度、その他の条件が指定されており、通常はテストを通常の温度と湿度の環境で実施することが求められます。実験方法としては、挿入・抜去ごとのストローク、速度、挿入角度などのパラメータが指定されます。認定基準は通常、製品の特定のアプリケーション シナリオに基づいて決定されます。例えば、サーバーなどの頻繁な抜き差しが必要な機器のコネクタの場合、数万回の抜き差しを行っても接触抵抗の変化が許容範囲内に収まることや、コーティングに明らかな磨耗や剥離現象がないことが求められる場合があります。家庭用電化製品のコネクタの場合、必要な挿入および取り外しの回数は比較的少ない場合がありますが、特定の信頼性要件も満たす必要があります。
(3) スクラッチテスト
原理と装置: スクラッチ試験は、電気メッキされた硬質金サンプルの表面に徐々に増加する荷重を加え、ダイヤモンドスクラッチ針を使用してサンプル表面を引っ掻き、さまざまな荷重下でコーティングのスクラッチ状態を観察し、コーティングの耐摩耗性と密着性を評価することによって行われます。試験装置は主に、ローディングシステム、マーキング装置、観察・測定システムから構成されます。ローディングシステムはスクラッチニードルにかかる負荷を正確に制御でき、スクラッチニードルデバイスはスクラッチニードルが安定した速度と角度でサンプル表面を通過することを保証します。観察・測定システムは、傷の形態、幅、深さなどを記録するために使用されます。
試験基準: スクラッチ試験の基準は、業界や応用分野によって異なります。一般に、ケガキ針の材質、形状、サイズは規格で規定されており、一般的に使用されているダイヤモンドケガキ針には、先端の半径や角度について厳しい要件が定められています。載荷方法は通常、連続載荷または段階的載荷を採用し、塗膜に亀裂や剥離などの破壊現象が発生した場合の臨界荷重を記録します。たとえば、航空宇宙用電子部品の一部の試験規格では、複雑な応力環境下でコーティングが良好な耐摩耗性と接合性能を発揮することを保証するために、スクラッチ試験の臨界荷重が一定の値を超えることが求められています。