接插件电镀层变色原因及防变色措施(光亮剂的缺点)

接插件电镀层变色原因及防变色措施摘要：分别探讨了接插件电镀层变色的原因。

镀金层的变色原因如下：基体质量不符合要求，产品的设计及电镀工艺存在缺陷(包括产品前处理工艺、金阻挡层镀液体系的选择、镀液的维护、电镀工艺参数的选择和电镀方式等的不妥当)，镀后处理不力，产品使用环境的差异等镀银层变色的原因如下：基体形状复杂且其表面粗糙度高，电镀工艺不完善，包装方式不当，产品使用环境差异等。

提出了镀层的防变色措施：提高基体质量，减少设计缺陷，改进电镀工艺，加强镀后工序管理，根据产品的使用环境对其制定不同的质量要求等关键词：接插件；镀金；镀银；变色；措施；1 前言在接插件的制造工艺中，为了保证产品的导电性能和可靠性，大部分产品的接触件以及部分产品的壳体均采用了镀金或镀银进行表面处理。

由于在产品的加工和使用过程中受到各种因素的影响，部分产品的镀层表面会在较短时间内出现变色现象。

而一旦镀层表面开始变色，产品的电气性能也会随之下降。

为了避免这种现象发生，针对金、银镀层的变色机理，人们采取了各种措施尽力延缓镀层在规定的时间内出现的颜色变化。

以下为目前在接插件制造行业中发生镀层变色原因的分析以及常用的解决镀金、镀银层变色问题的一些基本方法。

2 金镀层的变色原因金是一种比较稳定的金属元素，在大气环境中几乎不与其它物质反应，因此不会受到各种腐蚀气体侵袭而发生化学变化。

接插件金镀层变色的原因主要是受到基体金属(铜及铜合金)通过金层孔隙向镀层表面迁移的影响。

因为金层与基体金属之间存在着电位差，在遇到腐蚀介质时这种电位差会导致基体金属被腐蚀，当腐蚀物富集在金层表面时金层就改变了颜色。

在接插件的制造行业中导致金层很快变色的原因主要还体现在以下几个方面。

2．1 基体质量达不到要求基材杂质含量和基体表面光洁度是两项衡量电接触体基体质量的重要指标。

近几年来，由于市场竞争加剧，加上金属材料涨价因素，使得一些基体制造厂为了降低生产成本，采用一些不合规格的材料，甚至采用回收铜加工制造基体。

由于杂质超标，基材脆性增大，在机加工时部分镀件的基体会产生不易察觉的微裂纹(有时也会因电镀时的渗氢作用产生这种微裂纹)。

我厂2000年初在电镀某种高频电连接器外壳时，由于外壳的基体材料是采用回收铜制作，故经振动电镀金后，盛镀件的振筛底部会留下一层铜粉，其中部分镀件的4只插脚仅剩下3只，镀件的凹下部位的金层几天就变成了褐色。

另外，如果基材中含有过量碳元素，碳极易扩散到镀层表面，造成金层很快变色。

如我厂另一产品的镀金插针，交用户使用后，金层表面很快出现红点，经检测知这是由基体材料含过量碳元素造成的。

生产经验证明：基体的光洁度越高，镀层的孔隙率就越低。

一般说来，用于接插件接触体的基体表面粗糙度最好是整体表面达到1．6，接触部位达到0．8。

但实际上由于受现有条件限制，绝大部分镀件基体在机加工后都未能达到这个标准。

如果不经滚光就直接电镀，镀层的孔隙率就会比较高，基体中的碳杂质和铜就较容易扩散到金层表面，最终导致金层变色。

2．2 产品设计时未考虑到电镀工艺的局限性在产品设计时，由于设计人员对电镀工艺缺乏了解，故在设计时未充分考虑到电镀方式和电镀工艺的局限对镀层质量带来的影响。

因此，在电镀时，由于镀件的不断翻动而出现以下3种异常现象，如图1所示。

(1)对插：当接触体插孔开口处缝隙较宽时，在电镀过程中由于镀件不断翻动部分插孔会互相插在一起(如图1(a)所示)。

(2)首尾相接：插针在设计时针杆的外径尺寸略小于焊线孔的孔径尺寸，在电镀过程中部份插针就会形成首尾相接，如图1(b)所示。

(3)孔内镀不上：当镀件孔径小于1 mm时，如果孔底未设计工艺通孔，电镀时由于气泡堵塞住．,D-fL，孔内镀上金十分困难。

以上几种现象都会给镀层带来变色的隐患。

2．3 电镀工艺缺陷对镀层质量的影响由于电镀工艺不完善造成金层变色的因素主要有以下方面。

2．3．1 镀前处理工艺不当对于黄铜件来说，不正确的镀前处理会使基体质量明显下降，最终影响到镀层质量。

最常见的是因酸洗过量造成基体粗糙，化学除油时间过长造成基体严重脱锌等。

2．3．2 金阻挡层镀液体系选择不正确作为接触体金镀层的阻挡层，应符合镀层致密度高、应力低和不向金层表面扩散等条件。

若选择带光亮剂的镍镀层作为金的阻挡层，在产品使用过程中，会因为镍层的脆性而产生微裂纹从而丧失阻挡作用。

同时夹杂在镀层中的光亮剂也是镀层变色的主要因素。

如果是以铜或者银作为金层的阻挡层，那么由于铜或银的快速向上扩散，金层也将很快改变颜色。

我厂在上个世纪80年代中期，曾经采用锡镍合金镀层作为接触体金镀层的阻挡层，由于镀层中锡的扩散作用，使得产品在半年的时问内其金层表面就由金黄色变为浅黄色，最终完全变成银白色。

2．3．3 镀液维护工作较差在接插件的电镀过程中，如果镀液维护工作没做好，将会给镀层质量带来灾难性的后果。

当不小心将金属杂质带人镀液，那么造成的结果是镀液分散能力下降，电流效率降低，甚至出现金镀层发花、发黑的现象。

如果是采用振动电镀设备镀金，而被选用的振筛口部内边缘没有加焊塑料焊条(新买出厂的振筛壁是光滑的，须自己加焊条)，在振幅过大时在离心力作用下会有镀件翻出振筛掉人镀槽。

同时如果在镀细长插针时选用了壁上带有滤网的振筛，一旦有插针刺人滤网孔，镀件马上会拥挤成一堆，使部分镀件掉落到镀槽中。

这些落人镀槽中的镀件若未及时捞出，会在镀液的作用下慢慢溶解使镀液受到污染。

值得注意的是：如果电镀时是使用换相脉冲电镀电源，若反向电流的大小或反向时间的长短设定不正确，同样会有因镀件溶解而污染镀液的现象发生。

2．3．4 电镀工艺参数不正确在镀阻挡层时，如果施镀的电流密度过低(镀件总面积计算错误)，在规定的时间内镀层厚度就达不到要求。

同样，在镀镍时若镀液pH调得过低或低于工艺下限，镍层会沉积得太慢而达不到规定的厚度，其阻挡作用也会下降。

2．3．5 电镀方式不妥对一些单件体形较长或单件体积较重的镀件，若采用的电镀方式不正确，将会使镀件的镀层均匀性变差，或因镀件互相撞击而直接影响到镀层的质量，最终造成金层局部很快变色。

正确的做法是：将这些镀件分别采用滚镀、挂镀和振动镀作比较，若是挂镀效果好，就不要强调提高生产效率勉强采用滚镀和振动镀。

实践证明：不能采用滚镀和振动镀的镀件若勉强采用滚镀和振动镀，那么容易造成镀件缺损或互相缠绕。

2．4 镀后工序对合格镀层的影响。

首先，镀件镀后清洗不净是金层变色的主要因素之一：其次，镀后切边、铆装、印字和封胶后的高温烘烤以及装配工人的手汗污染都将会使金层变色。

2．5 产品使用环境差异镀金元件在高温、高湿环境使用时，基底金属的扩散作用会进行得很快，金层变色的时间会大大提前前几年我厂同一种产品在北方地用户使用时，一年以上金层都不会变色，而在交付深圳用户使用时，平时3个月、夏季一个月就有变色现象发生。

3 银镀层的变色原因银跟金的性质明显不同。

由于银的化学性质比较活泼，在大气环境中对含硫气体极为敏感，很容易与硫反应生成黑色硫化银。

在光的催化作用下，银的变色反应速度会加快。

其变色过程为：生成黄点一形成黄斑一黄斑变黑一整个镀层表面呈棕褐色。

在接插件的制造和使用过程中，以下几种因素会导致银层很快变色。

3．1 基体形状复杂或表面粗糙度较高当镀银件呈不规则的几何曲面或带有滚花和螺纹时，在滚花和螺纹部位或镀件台阶、转角处，这些部位极易粘附灰尘和水分。

在受到含硫气体侵袭时，这些部位的银层将很快变色。

同样，基体粗糙度高，镀层的致密度也就低，镀层还会受到基体金属杂质扩散的影响。

所以在同一环境，光洁度差的镀件银层变色速度就比光洁度高的镀件快。

3．2 电镀工艺不完善对于接触体中的黄铜件镀银，如果在镀银工序前未采用镀镍作阻挡层，银层会因基体中的金属杂质快速向表面渗透使银层很快变色。

另外，目前应用较多的光亮镀银工艺，其光亮剂多为含硫有机物。

当光亮剂质量变坏时，银层先天就存在变色的隐患。

同时，使用光亮镀银工艺会使银的电阻率增加。

目前在接插件制造行业，已有人指出：射频连接器的内外导体镀银时，采用加入光亮剂的镀银工艺，会对产品的导电性能和耐环境性产生较大影响。

如我厂在上个世纪80年代以前一直是采用无光亮剂氰化镀银，以镀后化学浸亮和滚光来提高银层表面光洁度。

后来采用光亮镀银工艺，在使用初期，就发现新的镀银件比老的镀银件变色快。

用户怀疑银层变色快是电镀工序偷工减料导致银层减薄造成的，其实是光亮剂的原因。

3．3 包装方式不妥在镀银件镀后包装时，若包装方式不妥也会引起银层较快变色。

我厂早先对镀银件采用牛皮纸包装，由于纸易吸潮，改为塑料袋包装热压封口。

但是当装配序拆开包装后，发现靠近封口处的部分镀件银层已开始变色，后来采用蜡纸包装放干燥器储存，镀银件变色现象立即减少。

3．4 产品使用环境差异接插件镀银由于使用环境不同，变色影响程度相差较大。

据调查，在我国镀银层的变色速度夏天南方比北方快，其原因是高温环境加快了变色反应速度；而在冬天镀银层的变色速度却是北方比南方快，其原因是冬天北方地区使用烧煤集中供暖，空气中含硫量较大所引起4 镀层防变色措施4．1 提高基体质量提高基体质量是解决镀层变色的基础工作。

特别是防止金层变色，抓好基体质量往往能收到事半功倍的效果。

台湾接插件行业中宏海公司的经验表明，使用进口铜带(光洁度高、杂质含量少)，提高模具质量(减少压痕和毛刺)能使接触体镀层抗变色能力大大提高。

在我国一些制造出口家具的工厂，其高档家具最早采用镀仿金工艺，后来发展成采用在基材上电镀多层镍后罩薄金工艺，现已发展为采用不锈钢制作基材经抛光后闪镀金工艺，并解决了镀金变色问题。

由此可见要解决金层变色问题，提高基体质量是关键。

4．2 减少设计缺陷在产品设计定型前认真进行工艺评审。

对于牵涉到镀金和镀银的产品在通过电镀工艺试验，认定无设计缺陷后才允许批量生产。

4．3 改进电镀工艺对于基体材料为黄铜件的镀金镀银产品，在电镀镍阻挡层前增加镀铜打底工艺，这样对减少镀层孔隙、增强镀层防变色效果特别明显。

在电镀过程中，要十分重视镀金中间层工艺的改进，要努力寻求最佳的镀金中间层。

目前，在接插件电镀工艺中，采用氨磺酸镍体系镀镍是比较合理的镀金中间层工艺，但是镍层厚度一定要保证。

采用震动电镀时，镍层厚度下限为3 m；若采用滚镀或挂镀，镍层厚度下限还应适当提高。

对于带料选择性电镀，由于受生产场的限制不可能将镀镍槽作得较长，同时为了兼顾其它工序处理时间，也不可能将走带速度控制得太慢。

在镍层厚度不能充分保障时，町采用镀金后浸防变色剂进行封孔处理。

对于镀银件，目前防变色效果较好的方法是：镀银后化学钝化或电化学钝化然后再浸防银变色剂。

这里需注意的是，选择浸防银变色剂要预先考虑对接触体其它性能指标例如接触电阻和插拔力等指标的影响。