雷達刷絲導電環鈀鎳合金鍍膜技術研究

吳曉霞

(中國電子科技集團公司第38研究所工程技術部，安徽合肥 230031)

由于黃金本身的優良性能，作為表面鍍層，在電子工業中占有重要的地位。但黃金價格昂貴，硬度較軟。因此，在某些特殊領域需要能代替黃金并且耐磨的高硬度金屬。

鈀鎳合金由于其良好的導電、耐蝕、耐磨性能和較低的接觸電阻而成為有前途的代金鍍層［1－2］。

電鍍鈀鎳合金鍍層(質量分數比80%∶20%)具有高延展性以及類似硬金鍍層的接觸電阻，與薄金作面層的組合鈀鎳合金鍍層同樣展現良好的耐蝕性和耐磨性，并大幅降低生產成本。

為滿足雷達刷絲匯流環劃環長期耐磨要求，提高耐磨性能。本試驗采用Ni20%/Pd80%與薄金作面層組合以獲得良好的耐磨性能［3－4］。

1 實驗過程

1.1 實驗步驟及材料選擇

為保證實驗所得數據的可應用性，按照與產品開發所用相同材料進行實驗，以確保后期應用與實驗數據相符。實驗選用鋁青銅規格為 R=50 mm，r=45 mm，厚度2 mm。

圖1 實驗流程設計

1.2 實驗過程及實驗參數

為能獲得有效的鈀鎳合金鍍層，鋁青銅材料的前處理至關重要。只有獲得表面光潔的鋁青銅底材，才能保證鈀鎳合金鍍層的有效性。因此實驗采用NaOH等堿性溶液進行前處理。

預鍍層的選擇對鈀鎳合金鍍層的結合力有重要的影響。鋁青銅上無法直接獲得良好的鈀鎳合金鍍層。因此實驗前期采用兩種方案，鍍銅加鍍鎳或鍍銅。最后對兩種鍍層進行鍍層質量評價。

1.3 鍍層質量評價

對最終獲得的鍍層分別進行厚度、硬度、附著力、耐蝕性能及電性能等方面的測試。

2 實驗結果與討論

2.1 鈀鎳合金參數關系

溶液中離子濃度與鍍層Pd含量的關系，如表1所示。在厚度一定的條件下，溶液中Pd2+越高，鍍層中Pd的含量也就越高。根據數據的觀察，溶液中Pd2+的濃度在1013 g/l為所需要的范圍。

表1 溶液中離子濃度與鍍層Pd百份含量

2.2 鈀鎳合金鍍層質量

按試驗過程進行，鈀鎳厚度為57μm，鍍層鈀鎳百分比為Ni/Pd=20/80。采用銼刀法，看鍍層是否有脫落的現象。10件樣件，預鍍層為鍍銅加鍍鎳其鈀鎳合金鍍層有脫落現象。而預鍍層為鍍銅的鈀鎳合金鍍層均無脫落現象。

其鈀鎳合金鍍層硬度由安美特化學有限公司廣州技術中心檢測。滿足產品＞200的硬度要求。硬度測試采用ISO4516:2002/WI－TC－MS－026。硬度測試結果，如表2所示。

表2 硬度測試結果

鍍層耐蝕性能的檢測按GJB150.11A規定進行96 h中性鹽霧實驗，零件的工作部位不生銹、無腐蝕。2.3 鈀鎳合金鍍層與薄金做面層組合

(1)對于應用在雷達刷絲導電環上，其鍍層需要有良好的導電性，采用100件樣件，分4種鍍層結構，進行導電環跑合試驗如圖2所示，對電阻率變化值測定。如表3所示(匯流環跑合共約110天，跑合轉速10 r/min，累計跑合1.58×106轉)。

圖2 導電環跑合試驗(上為鈀鎳合金，下為鈀鎳合金+鍍金)

表3 跑合實驗接觸電阻對比

通過以上數據可以看出，前3種鍍層前期跑合均能滿足電阻率＜500 mΩ的要求，后期有個別點不能滿足。第4種接觸面為鈀鎳合金鍍層的所有指標均符合要求。

(2)雷達刷絲－導電環電接觸副的耐磨性能決定了刷絲匯流環的壽命，是電接觸副的主要指標之一。通過(1)中的試驗，得到結果如表4所示。

表4 導電環刷絲觸點磨損對比

結合上述數據可以得出，表面直接為鈀鎳合金鍍層電阻率變化值較好，但對刷絲點的磨損較大，而鍍金層前期電阻率變化值較好，刷絲點的磨損也較小。在選擇鍍種上可以根據產品性能和壽命的要求來確定。

3 結束語

(1)鈀鎳合金鍍層具有良好的導電、耐蝕、耐磨性能，在刷絲－導電環上可以作為鍍金層的代替，降低成本。

(2)要獲得有效的鈀鎳合金鍍層，其百分比Pd為80%85%，必須嚴格控制溶液中Pd2+的濃度，并且進行預鍍銅過程，以保證鍍層無脫落現象。

(3)結合刷絲－導電環對電阻率變化值＜500 mΩ，指標穩定的要求，鈀鎳合金鍍層是理想的鍍層。同時考慮刷絲－導電環壽命的要求，可以采用鈀鎳合金+鍍金層的方式。

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