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:在我的应用中是否有周期性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：什么是我的应用程序的运行温度是多少？
• 外观:我的申请是否存在外观问题?

下面针对应用程序的硬镀金或软镀金的选择分别讨论这些原则设计问题。

耐磨性和接触力:硬镀金与软镀金

坚硬的镀金层是通过加入与金矿床(通常是钴、镍或铁)合金的非贵金属元素而形成的。这些元素改变了沉积物的颗粒结构，形成了更有光泽、更抗滑动磨损的更细的颗粒结构。硬金矿床由20-30nm的非常小的颗粒组成，而软金镀层的典型颗粒大小为1-2um或大约比软金大60倍。硬金的硬度一般在130-200港币之间₂₅硬度可达200港元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形成，软金触点可用接触压力低至10克，擦拭距离低至0.010英寸;但是，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，则应该指定硬黄金。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)，最常见厚度范围为0.000035英寸到0.000075英寸。

Amp³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克的法向力作用下擦去0.500英寸的距离。

表1:硬金矿床在镍基底板上的循环磨损(100克，0.5英寸擦拭)

除了硬质金和金厚度为金接触或互连的适当选择，一个托板的适当选择应考虑到促进金的耐磨性。常见underplates包括高纯度氨基磺酸盐镀镍，明亮的电解镍要么化学镀镍。在镀硬金或软金之前的镍底板有许多功能，包括:

• 扩散的障碍:在硬或软镀金之前的镍垫板为铜基金属和合金金属(如黄铜中的锌)之间的固态金属扩散提供了屏障。扩散障壁确保基金与金之间不形成弱键合的金属间层，从而随着时间的推移保护金矿床的完整性。这对于在更高温度下使用的应用程序尤其重要。
• 腐蚀抑制剂:在镀硬金或软金之前先镀镍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。这通常会导致在孔隙底部形成无源氧化物，前提是大气中不含有高度的酸性腐蚀性物质。所述镍底板防止氧化铜的生长或使金层表面失去光泽的薄膜，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:镍底板服务有助于承担接触负载的硬或软镀金组件。这减少了潜在的开裂硬镀金接触和提高整体耐磨性。

硬镀金与软镀金的结合考虑

钴、镍和铁等硬金电镀层中“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，如热超声焊，或超声波焊，软金应只考虑。

镀硬质金的共沉积的金属可以在焊接温度下降低了焊点的完整性氧化。此外，III型软金镀的高纯度是理想的，其中金的热扩散将发生诸如热压接的应用程序。

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，除硬或软金电镀的用于粘结应用的适当选择的托板的适当选择应考虑。当焊接到金矿床，初始润湿性和钎焊接合部形成为金层。然而，金成最终焊料键的​​焊点结果的快速溶解被到下面层制成。这样，必须在焊料接头的坚固的焊接表面或去湿可发生在下层。不含有机共沉积物如氨基磺酸镍高纯度镍层强烈建议，以确保最健壮焊点。

耐腐蚀性和镀硬质金的生物相容性VS软镀金

软镀金由一种几乎不含任何有意共沉积元素的纯金矿床构成。一个适当维护的软金镀液将使金矿床纯度达到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。

其结果是，软金镀覆是在因为它保持的元素金的真实贵金属特性提供耐腐蚀性优异。作为这种软金具有酸侵蚀或形成由元素曝光的任何化合物的优异抗性。硬金共沉积的杂质减少沉积物的整体抗腐蚀性。另外，添加元素如钴结果在氧化和与这些元件之外的化合物的形成，特别是在升高的温度下的。

由于上述原因，软镀金对于医学应用要求的生物相容性是优越的。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，在医疗过程中组件的可见性是一个设计要求。

温度对硬镀金和软镀金的接触电阻的影响

由于软镀金纯度高，与硬镀金相比，软金的接触电阻较低。ASTM B488²他指出，硬金镀层的接触电阻高达软金镀层的三倍，硬金镀层的每平方欧姆读数为0.10，而软金镀层的每平方欧姆读数为0.03。

对于高温应用，由于氧化物和其他化合物的加速形成，硬镀金将增加接触电阻。Okinaka和Hoshino¹提到了钴和镍硬金镀层的接触电阻随温度和时间的增加而增加。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°C，则此时间框架仅减少到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，钴汞接触电阻的增加被认为是由于钴氧化物比镍氧化物的接触电阻增加。

镀硬金的外观VS软镀金

的在光洁度比软金电镀的更光泽或“亮”硬金电镀的结果较小的，更精晶粒结构。另外，由于减少了硬度，软金镀是刮擦和/或光洁度由于抛光或与其它表面接触的不一致更敏感。软金镀有90 HK的硬度₂₅最大，其通过比较是与人类指甲的硬度相一致。由于这些原因，硬质金电镀，一般建议在其中需要更美观的金接触诸如可见光互连应用的应用程序。

除了镀金的正确选择，应考虑到托板。如上所述，一个未增亮的氨基磺酸镍电镀是用于接合和焊接应用中功能优越。然而，这种未增亮镍矿床通常会导致更多的哑金的完成，较少美容赏心悦目。明亮的电解硫酸镍或亮介质磷非电解沉积托板将导致通常与质量或卓越的功能给消费者相关联的亮金矿床之前硬质金镀覆。关键是要注意，虽然亮金矿床多种化妆品取悦，他们往往并不功能出众;特别是在粘合应用或挠曲应用中的更延展的镍托板诸如氨基磺酸镍和软金提供优异粘合性和延展性。

摘要 - 镀硬金VS软黄金

考虑硬金与软金为应用程序时上述信息被提供作为一般指南。有许多额外的考虑具体到每个电镀应用程序超出了本文的范围。电子游艺棋牌先进的电镀技术提供了镀金或其他应用广泛的表面工程技术支持。现有的或失败的应用程序和组件的逆向工程可为客户提供设计服务。欢迎联系APT的技术销售团队的一名成员在进一步的帮助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，规范黄金电解沉积镀层工程用途，2011年，附录X2，第6页
3. AMP公司：跟物理研究，黄金准则:连接器触点使用黄金的准则，1996年，第7