镀硬金VS软镀金 - 这是适合我的应用？

镀硬金VS软镀金 - 这是适合我的应用？

当指定镀金的服务一个应用程序，镀硬金与软镀金的问题是常见的设计主题。硬质金镀是金电沉积已合金化与另一个元件，以改变金的晶粒结构，以实现具有更细化的晶粒结构较硬存款。在镀硬质金使用的最常见的合金元素是钴，镍或铁。软金镀是最高的纯度金电沉积，其基本上是纯的金不添加任何合金元素的。软金电镀产生更粗大的晶粒结构，它是不含任何​​共沉积物signficant的。

为了正确地为应用程序指定一个金矿床，应该解决五个关键的设计问题:

• 耐磨性和接触力:对于我的应用程序，是否存在循环滑动或切换磨损的考虑因素?设计接触力是多少?
• 焊接:我的申请是否有敏感的焊接或可焊性要求?
• 腐蚀或生物相容性：什么是我的应用程序的腐蚀或生物相容性要求呢？
• 温度vs接触电阻:应用程序的操作温度是多少?
• 外观：是否有任何顾虑外观我的应用程序？

下面针对应用程序的硬镀金或软镀金的选择分别讨论了这些原则设计问题。

耐磨性和接触力:硬镀金与软镀金

硬镀金是在金矿床中加入非贵金属元素(通常是钴、镍或铁)而形成的。这些元素改变了沉积物的颗粒结构，使沉积物的颗粒结构更细，更有光泽，更抗滑动磨损。硬金矿床的晶粒尺寸非常小，约为20-30nm，而软金矿床的典型晶粒尺寸为1-2um，约为软金的60倍。硬黄金的硬度一般在130-200港币之间₂₅硬度高达200港币₂₅可能的。软黄金的硬度一般为20-90港元₂₅使其非常容易受到滑动磨损或接触开关磨损。

当指定硬金与软金镀层时，应考虑接触面的法向力。一般情况下，对于软金应用，建议接触力小于50克，而对于50克或更正常的接触力应用，硬金镀层表现良好。由于缺乏绝缘氧化物或化合物的形成，软金接触可以使用接触压力低至10克，擦拭距离低至0.010英寸;然而，建议接触力在15-35克之间。

如果应用程序需要重复的滑动磨损或闭合/断开切换事件，应该指定硬黄金。生命周期的数量与黄金的厚度成正比，因为较厚的金矿床能够承受更多的周期。功能性硬金矿床的常见厚度范围从0.000015英寸(非常低的循环应用)到0.0001英寸(非常高的循环应用)，最常见的厚度范围为0.000035英寸到0.000075英寸。

Amp^3.列举了磨损通过硬金矿在0.00005英寸镍托板的实验室测试结果。中提供的数据表1总结这个测试是用一个直径为0.250英寸的球在每循环100克的法向力下擦去0.500英寸的距离。

表1:镍基板硬金矿床循环磨损(100g, 0.5英寸擦拭)

除了正确选择硬黄金和黄金厚度的黄金接触或互连，正确选择垫板应考虑提高黄金的耐磨性。普通底盘包括高纯度氨基磺酸盐镀镍,明亮的电解镍要么化学镀镍。在镀硬或软金之前的镍板有许多功能，包括:

• 扩散的障碍:在硬或软镀金之前的镍垫板为铜贱金属和合金金属(如黄铜中的锌)之间的固态金属扩散提供了屏障。扩散屏障可确保基金和金之间不会形成弱键合的金属间层，从而保护金矿床的完整性。这对于在较高温度下使用的应用程序尤其重要。
• 腐蚀抑制剂:先镀镍再镀硬金或软金有助于提高耐腐蚀性。金层上的任何孔隙都将导致镍衬底代替衬底。如果大气中不含有高度的酸性腐蚀性物质，这通常会导致在孔隙底部形成被动氧化物。所述镍垫板可防止氧化铜或变色膜生长到金层表面，从而保护无氧接触面。
• 找平层：一个亮镍托板罐服务器，以提高接触面降低的摩擦系数，并因此降低了金矿床的滑动磨损的表面光洁度。
• 负载轴承衬层:镀镍底板有助于承受硬或软镀金部件的接触载荷。这减少了潜在的开裂的硬镀金接触，并提高了整体的耐磨性。

硬镀金与软镀金的结合问题

钴、镍、铁等硬金电镀层中“非贵金属”元素的存在，会使硬金镀层的焊接比软金镀层的焊接更加困难。对于非常敏感的连接应用，如热超声键合，或超声焊丝键合，应只考虑软金。

镀硬金的共沉积金属在焊接温度下会氧化，降低焊点的完整性。此外，高纯度的III型软金电镀是理想的应用，如热扩散的黄金将发生热压结合。

使用锡 - 铅焊料焊接到金矿床当金厚度也应考虑。已经证实的是，通过重量金超过3％的锡 - 铅焊料接头会导致脆化。出于这个原因，30uin（0.75um）的金的厚度或更小，通常推荐用于普通锡 - 铅焊料的应用程序。

最后，除了为焊接应用选择合适的硬或软镀金外，还应考虑选择合适的垫板。当焊接到金矿床时，在金层上形成初始润湿和焊点。然而，金在焊点中的快速溶解会导致最终的焊点粘结到底层。因此，下层必须有坚固的可焊表面，否则会出现焊点的脱湿现象。高纯度镍层无有机共沉积，如氨基磺酸镍，以确保最坚固的焊点。

硬金镀层与软金镀层的耐蚀性和生物相容性

软镀金是由不含任何有意沉积元素的纯金矿床构成的。一个适当维护的软金镀液将使金的纯度达到99.9%或更高，而总元素杂质只有10ppm或更少(通常是碳)。相比之下，硬镀金有意加入了非贵金属元素，影响了矿床的颗粒结构。这些元素的纯度低至99.0%，杂质含量高达2800ppm，其中包括碳、氢、氧、氮和钾。

因此，软镀金在提供耐腐蚀性方面是优越的，因为它保持了单质金的真正高贵特性。因此，软金具有优越的抗酸性攻击或形成任何化合物的元素暴露。硬质金的共沉积杂质降低了镀层的整体耐蚀性。此外，元素的加入，如钴，导致氧化和其他化合物的形成与这些元素，特别是在高温下。

由于上述原因，软金电镀是优越的医疗应用要求生物相容性。纯软金矿床的高贵特性导致其被动式镀层不会与生物化学反应。此外，高纯度的软镀金可以产生一个无孔层，如果镀到足够的厚度。最后，软镀金的照片不透明度使其成为导管等设备的理想选择，在这些设备中，医疗过程中组件的可见性是一个设计要求。

硬金镀层与软金镀层的接触电阻与温度的关系

由于软镀金纯度高，软金的接触电阻比硬金低。ASTM B488²他指出，硬金镀层的接触电阻是软金镀层的三倍，硬金镀层的每平方欧姆读数为0.10，而软金镀层的接触电阻为0.03。

用于高温应用，硬金镀覆将接触电阻增加，由于加速形成氧化物和其它化合物。Okinaka和星野¹指出，钴和镍硬金镀层的接触电阻随温度和时间的变化而增加。研究发现，接触电阻在125℃下1000小时(41天)后显著增加。如果将服务温度提高到300℃，则此时间范围缩短为1分钟。

图1说明了钴硬化金(CoHG)和镍硬化金(NiHG)的接触电阻随温度和时间的变化而增加。随着时间的推移，钴汞的接触电阻增加，这被认为是由于氧化钴的接触电阻增加，而不是氧化镍。

硬镀金和软镀金的外观

硬金镀层的晶粒结构更小、更精细，其镀层比软金镀层更有光泽或“更亮”。此外，由于硬度降低，软镀金更容易刮花和/或不一致的完成由于抛光或与其他表面接触。软金镀层硬度为90 HK₂₅与人类指甲的硬度相一致。由于这些原因，硬黄金电镀一般推荐应用于需要更美观的黄金接触的应用，如可视互连应用。

除了正确选择镀金外，还应考虑底板。如上所述，无光亮的氨基磺酸盐镍镀层在功能上更适合于焊接和焊接应用。然而，这种不加亮的镍镀层通常会导致更粗糙的金镀层，不那么美观。在硬金电镀之前沉积的光亮的电解硫酸盐镍或光亮的中磷化学镀底版将形成光亮的金镀层，这种镀层通常与消费者的质量或优越的功能有关。值得注意的是，尽管明亮的黄金矿床在外观上更赏心悦目，但在功能上往往并不优越;特别是在结合应用或弯曲应用中，更有延展性的镍基底板，如氨基磺酸镍和软金，具有更好的结合性和延展性。

硬金与软金的对比

在考虑应用程序的硬黄金与软黄金时，以上信息是作为一般指导提供的。针对每个电镀应用程序，还有许多额外的注意事项超出了本文的范围。电子游艺棋牌先进的电镀技术为镀金或其他应用提供了广泛的表面工程支持。现有或失败的应用程序和组件的逆向工程可提供设计帮助。如需进一步的帮助，请随时联系APT的技术销售团队成员sales@www.sunytust.com或414.271.8138。

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博客作者:M. Lindstedt，技术销售经理

参考文献：

1. 冲之鸟和星野先生，在镀金的一些最新主题电子应用， 1998年第7页
2. ASTM B488-11，工程用金电沉积涂层的标准规范2011年，附录X2，第6页
3. AMP公司:接触物理研究，黄金准则:连接器触点使用黄金的准则，1996年，第7