一種在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑及使用方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑及其使用方法，該試劑含有三氟乙酸和五水硫酸銅，其使用方法包括以下步驟：將測(cè)試試劑滴加2～3滴在金鍍層待檢測(cè)區(qū)域，60～120s后用無(wú)塵布擦拭金鍍層，觀察金鍍層的變色情況；若金鍍層發(fā)生變色，則說(shuō)明該工件為不良品；若金鍍層不變色，則說(shuō)明鍍層品質(zhì)合格。本發(fā)明的測(cè)試試劑反應(yīng)迅速、生成的腐蝕產(chǎn)物與鍍層具有明顯色差，結(jié)果準(zhǔn)確性高易判斷；操作極其簡(jiǎn)單，無(wú)需專(zhuān)門(mén)儀器，能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)；屬無(wú)損檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)合格的工件可進(jìn)入線上繼續(xù)加工、組裝和流通，節(jié)省資源；成本低廉，卻能及時(shí)準(zhǔn)確提示生產(chǎn)廠家終止鍍層缺陷不良品的后續(xù)加工并采取補(bǔ)救措施，避免了更大的損失。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及對(duì)電氣、電子產(chǎn)品金鍍層品質(zhì)的在線快速無(wú)損檢測(cè)，特別涉及一種在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銅具有優(yōu)異的強(qiáng)度、機(jī)械加工性能、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、可焊接性等，長(zhǎng)期以來(lái)，在工業(yè)、軍事及民用等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。例如，銅在電子、通訊和電工行業(yè)更是不可或缺的重要金屬材料之一。但銅暴露于自然環(huán)境中極易發(fā)生氧化，生成絕緣性質(zhì)的腐蝕產(chǎn)物，因此必須對(duì)其施加保護(hù)。
[0003]金化學(xué)性能穩(wěn)定，能有效地抵抗大氣氣氛中有害物質(zhì)(如H2S、S02、C12、N02、C02)的侵蝕，在惡劣環(huán)境中(如鹽霧、油霧、霉菌、潮濕、含硫的大氣和高溫條件下)也能長(zhǎng)期保存，不會(huì)腐蝕變色，同時(shí)金電阻率低、易焊接，與基體材料如銅及其合金、銀及其合金、鎳等都有良好的附著性。因此，金被廣泛用作電氣、電子產(chǎn)品及裝置的功能性鍍層材料。
[0004]由于銅基體容易與金鍍層發(fā)生遷移，從而易發(fā)生腐蝕影響導(dǎo)通。因此，業(yè)界會(huì)在銅層和金層之間加鍍一層鎳阻止二者的遷移。另一方面，純金較軟，耐蝕性強(qiáng)但硬度低，耐磨性差。為了提高鍍層的硬度，業(yè)界發(fā)展了鍍硬金技術(shù)。硬金是指金與鐵、鈷、鎳中一種以上組成的合金。目前常用的是鍍金鈷二元合金。鍍硬金的過(guò)程中，不可避免的有鎳的帶入或生成，長(zhǎng)期積累之后，鎳的含量會(huì)逐漸升高甚至遠(yuǎn)大于鈷，因此，實(shí)際生產(chǎn)的硬金鍍層往往是金鈷鎳三元合金。
[0005]金鍍層必須無(wú)缺陷，連續(xù)無(wú)微孔，表面不生成氧化或腐蝕膜，才能保護(hù)基底金屬。但是實(shí)際生產(chǎn)中，基體金屬上的缺陷，包括基體的準(zhǔn)備過(guò)程，基體金屬的粗糙度，以及電鍍和電鍍后處理過(guò)程中的不當(dāng)處理均會(huì)引發(fā)金鍍層的缺陷，表現(xiàn)為畸形結(jié)晶和鍍層微孔。這些結(jié)晶缺陷處的金屬晶體處于亞穩(wěn)態(tài)，容易成為外界腐蝕鍍層的起點(diǎn)；通過(guò)微孔裸露的鈷、鎳結(jié)構(gòu)單元點(diǎn)是硬金鍍層耐蝕性的薄弱環(huán)節(jié)，極易被空氣中的腐蝕物質(zhì)氧化，脆性增加，插拔時(shí)更容易脫落，且微孔里較易殘留施鍍藥水等雜質(zhì)，從而引發(fā)嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕，容易引起工件的穿孔失效甚至破裂失效，導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品的癱瘓、報(bào)廢。
[0006]實(shí)際上，由于目前的工藝水平所限，金鍍層的缺陷根本是無(wú)法避免的。為了提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低不良品引發(fā)的巨大損失，電子產(chǎn)品生產(chǎn)商紛紛采用鍍層保護(hù)劑對(duì)鍍后工件進(jìn)行防護(hù)。但市場(chǎng)上現(xiàn)有的鍍層保護(hù)劑品類(lèi)眾多，包括油性封孔劑、硫醇類(lèi)的水性封孔劑和具有滲透清洗功能的水相封孔劑，如何用最低的成本，最快速準(zhǔn)確地測(cè)試鍍層保護(hù)劑的性能、檢驗(yàn)被保護(hù)鍍層的品質(zhì)是業(yè)界迫切需要解決的問(wèn)題。因此，快速檢測(cè)金鍍層缺陷，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)鍍層保護(hù)劑的性能，嚴(yán)格控制金鍍層品質(zhì)，及時(shí)終止不良品的生產(chǎn)、組裝及流通，具有重要意義。
[0007]目前對(duì)金鍍層缺陷的檢測(cè)方法主要分為三大類(lèi):①貼濾紙法、涂膏法和浸潰法；②電解顯像法；③人工加速腐蝕法。
[0008]①貼濾紙法、涂膏法和浸潰法[0009]該方法多應(yīng)用于檢驗(yàn)鋼鐵、銅及銅合金、鋁及鋁合金上的陰極性鍍層的孔隙率，缺點(diǎn)是無(wú)法檢測(cè)較小的孔隙，不適用于精密度要求高的電子品；屬于破壞性試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)試的鍍層無(wú)法返回線上繼續(xù)使用，造成資源浪費(fèi)。貼濾紙法、涂膏法和浸潰法的作用原理相似:采用特定的檢驗(yàn)試液與工件接觸，試液滲入工件鍍層的孔隙中與中間鍍層或基體金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，5?IOmin后即可觀察到鍍層上生成了有明顯色差的斑點(diǎn)。對(duì)鍍金層的檢測(cè)貼濾紙法應(yīng)用較多，主要是采用CdS濾紙貼在工件表面檢測(cè)。但所使用的CdS劇毒，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作人員存在安全隱患。
[0010]②電解顯像法
[0011]電解顯像法是在測(cè)試時(shí)對(duì)鍍層的基底金屬通電而進(jìn)行陽(yáng)極溶解，使其溶解的金屬離子通過(guò)鍍層上的孔隙，電泳遷移到測(cè)試紙上，(沉積的離子數(shù)隨所加的電位不同而不同)然后用化學(xué)試劑顯影，呈現(xiàn)出孔隙的斑點(diǎn)圖象。選擇適當(dāng)?shù)年?yáng)極溶解條件和特效反應(yīng)的化學(xué)試劑非常重要。
[0012]該方法主要有丙烯酰胺電解顯像試驗(yàn)、丁二酮肟紙電解顯像試驗(yàn)、環(huán)己二酮二肟紙電解顯像試驗(yàn)，這種方法檢驗(yàn)結(jié)果受操作人員主觀影響較小。缺點(diǎn)是需要專(zhuān)門(mén)的儀器，設(shè)置合適的陽(yáng)極溶解條件，其測(cè)試紙和顯影劑均需要特別制作。并且已經(jīng)證實(shí)丙烯酰胺是中樞神經(jīng)致毒物質(zhì)和致癌物質(zhì)；丁二酮肟有毒，因而只有少數(shù)印制板廠商在使用。電解顯像法為破壞性試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)試的鍍層無(wú)法返回線上繼續(xù)使用，造成資源浪費(fèi)。
[0013]③人工加速腐蝕法
[0014]人工加速腐蝕法包括鹽霧試驗(yàn)和氣體暴露法，主要通過(guò)形成電化學(xué)腐蝕對(duì)鍍層缺陷進(jìn)行檢測(cè)。
[0015]鹽霧試驗(yàn)是目前行業(yè)檢驗(yàn)鍍層缺陷最普遍的方法。采用氯化鈉溶液在一定的溫度下，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)噴霧，導(dǎo)電的鹽溶液滲入鍍層內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，形成“低電位金屬-電解質(zhì)溶液-惰性鍍層金屬”微電池系統(tǒng)，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，作為陽(yáng)極的金屬出現(xiàn)溶解，形成腐蝕物。這種方法的缺點(diǎn)是需要專(zhuān)門(mén)的儀器鹽霧試驗(yàn)箱；試驗(yàn)耗時(shí)太久，一般鹽霧暴露時(shí)間至少為48h。即使對(duì)于鍍層自身品質(zhì)較好或者采用了性能優(yōu)異的鍍層保護(hù)劑，鹽霧試驗(yàn)顯示合格，但其表面腐蝕產(chǎn)物不容易被清洗，受氯離子污染可能性高，經(jīng)鹽霧試驗(yàn)合格后的工件不能返回線上繼續(xù)組裝和使用。
[0016]氣體暴露法中使用的氣體主要有S02、H2S, H2S/S02、H2S03/S02、HNO3蒸氣等。該方法對(duì)試驗(yàn)試劑、試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)環(huán)境要求很高；耗時(shí)長(zhǎng)，除HNO3蒸氣一般暴露時(shí)間為60min±5min，其他氣體至少暴露24h ;所用氣體均具強(qiáng)烈的刺激性，對(duì)大氣可造成嚴(yán)重污染，對(duì)試驗(yàn)操作者也存在安全隱患；且氣體暴露法均為破壞性試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)試的鍍層無(wú)法返回線上繼續(xù)使用，造成資源浪費(fèi)。
[0017]傳統(tǒng)的鍍層檢測(cè)技術(shù)操作繁瑣；試驗(yàn)耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法在線完成檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示存在缺陷的鍍層，只能將整個(gè)批次的產(chǎn)品返工或者報(bào)廢；即使檢測(cè)合格的鍍層也因不可逆的破壞或腐蝕性物質(zhì)的殘留污染而無(wú)法繼續(xù)使用，造成極大的浪費(fèi)；部分試劑甚至有毒，越來(lái)越無(wú)法滿足快速、準(zhǔn)確、無(wú)損檢測(cè)出鍍層缺陷、評(píng)價(jià)鍍層保護(hù)劑性能的行業(yè)需求。目前，已有學(xué)者展開(kāi)了鍍層缺陷檢測(cè)試劑的研制。
[0018]專(zhuān)利號(hào)為200810044226.6的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種由HCl、NaCl、滲透劑和H2O混合而成的酸性檢測(cè)溶液。其中，滲透劑為脂肪醇聚氧乙烯(5?6)醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、烷基萘磺酸鈉、二丁基萘磺酸鈉和丁基萘磺酸鈉中的一種或幾種。檢測(cè)時(shí)，將工件放入溶液中靜置5?8min，鹽酸在滲透劑的作用下通過(guò)未被鍍金層覆蓋的孔隙滲入到鍍鎳層，并與鍍層鎳發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鎳被溶出，留下微細(xì)針孔，在低倍顯微鏡觀測(cè)。該方法存在以下缺點(diǎn):由于鹽酸不與銅反應(yīng)，當(dāng)針孔內(nèi)的鎳溶出后底層是銅層，當(dāng)光線照射時(shí)，金面反射光線，孔洞也能反射光線，從而減弱孔洞與金面的區(qū)分度，在光學(xué)顯微鏡下無(wú)法分辨孔隙。必須采用傾斜角度增大反射區(qū)分度。操作不方便。
[0019]專(zhuān)利號(hào)為201010580698.0的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種檢測(cè)試劑，主要由次氯酸鈉溶液及酸液(鹽酸、硝酸或硫酸)組成，通過(guò)在密閉容器中將兩個(gè)組分混合，二者結(jié)合生成次氯酸，次氯酸不穩(wěn)定立即分解生成揮發(fā)氣體HCl和02，HC1和O2與鍍金層表面暴露出的鎳層及基體銅反應(yīng)產(chǎn)生綠色/紅色斑點(diǎn)。該方法雖然在密閉容器中完成，消除了對(duì)操作人員的安全隱患，但是樣品暴露時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30?50min,耗時(shí)過(guò)久。
[0020]申請(qǐng)?zhí)枮?01210397811.0的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種鍍層檢驗(yàn)溶液，由KMnO4和亞硫酸溶液混合而成，試驗(yàn)時(shí)將具有金鍍層的樣片進(jìn)入檢驗(yàn)溶液中，保溫10?30min。但該方法所用到的亞硫酸溶液在空氣中容易被氧化，因此需要現(xiàn)用現(xiàn)配，操作不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]為了解決現(xiàn)有的鍍層缺陷檢測(cè)技術(shù)操作繁瑣、試驗(yàn)耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)、無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線無(wú)損檢測(cè)、需要專(zhuān)門(mén)儀器、試劑有毒等問(wèn)題，本發(fā)明的首要目的在于提供一種在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑。
[0022]本發(fā)明的另一目的在于提供上述的測(cè)試試劑在檢測(cè)金鍍層品質(zhì)中的用途。
[0023]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0024]一種在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑，含有三氟乙酸和五水硫酸銅。
[0025]三氟乙酸(TFA)，化學(xué)式CF3CO2H,目前主要用于新型農(nóng)藥、醫(yī)藥和染料等的生產(chǎn)；用于合成多種含三氟甲基和雜環(huán)的除草劑。作為極強(qiáng)的質(zhì)子酸，TFA廣泛用于芳香族化合物烷基化、?；⑾N聚合等反應(yīng)的催化劑；由于TFA低的親核性和CF3基的化惰性，三氟乙酸是氟化、硝化及鹵化反應(yīng)的優(yōu)良溶劑；TFA作為制備離子膜的原料和改性劑，可大幅提高燒堿工業(yè)電流效率，延長(zhǎng)膜的使用壽命；TFA還用于合成三氟乙醇、三氟乙醛和三氟乙酐。
[0026]TFA在本發(fā)明中的作用是提供酸性環(huán)境和高滲透性，促進(jìn)TFA及五水硫酸銅與裸露的鎳、鈷、銅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。由于三氟甲基(CF3)強(qiáng)吸電子性，通過(guò)誘導(dǎo)效應(yīng)使TFA成為強(qiáng)酸，因此在水中TFA幾乎完全是離解的，酸性比乙酸強(qiáng)十萬(wàn)倍，從而保證了 TFA具有極強(qiáng)的反應(yīng)性，能夠與缺陷鍍層發(fā)生強(qiáng)勁的化學(xué)反應(yīng)；TFA具有優(yōu)異的表面活性，室溫下，表面張力僅為13.53dyn/cm，保證了 TFA可以快速滲入微小的鍍層孔隙，快速的與鍍層缺陷處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成與鍍層有明顯色差的腐蝕產(chǎn)物；TFA不需要現(xiàn)用現(xiàn)配，因此本發(fā)明測(cè)試試劑穩(wěn)定性強(qiáng)，有效期長(zhǎng)。
[0027]優(yōu)選地，本發(fā)明的測(cè)試試劑還含有硝酸銀。硝酸銀可進(jìn)一步增強(qiáng)TFA及五水硫酸銅與缺陷鍍層的化學(xué)作用，縮短測(cè)試需要的時(shí)長(zhǎng)。
[0028]更優(yōu)選地，本發(fā)明的測(cè)試試劑還含有表面活性劑，目的是增強(qiáng)試劑的潤(rùn)濕滲透性，提高試劑與鍍層的接觸程度，促進(jìn)反應(yīng)的快速進(jìn)行。
[0029]所述表面活性劑為異構(gòu)烷醇聚氧乙烯醚，優(yōu)選環(huán)氧乙烷基EO值為6-9的異構(gòu)烷醇聚氧乙烯醚。
[0030]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑由以下重量百分比的組分組成:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑，其特征在于含有三氟乙酸和五水硫酸銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑，其特征在于:還含有硝酸銀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑，其特征在于:還含有表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑，其特征在于:所述表面活性劑為異構(gòu)烷醇聚氧乙烯醚。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑，其特征在于:所述表面活性劑為環(huán)氧乙烷基EO值為6-9的異構(gòu)烷醇聚氧乙烯醚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的在線快速無(wú)損檢測(cè)金鍍層品質(zhì)的測(cè)試試劑，其特征在于是由以下重量百分比的組分組成:
7.權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的測(cè)試試劑在檢測(cè)金鍍層品質(zhì)中的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)試試劑在檢測(cè)金鍍層品質(zhì)中的應(yīng)用，其特征在于包括以下步驟: 將權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的測(cè)試試劑滴加2~3滴在金鍍層待檢測(cè)區(qū)域，60~120s后用無(wú)塵布擦拭金鍍層，觀察金鍍層的變色情況；若金鍍層發(fā)生變色，則說(shuō)明該工件為不良品；若金鍍層不變色，則說(shuō)明鍍層品質(zhì)合格。
【文檔編號(hào)】G01N21/78GK103645187SQ201310749826
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】吳小明, 路勇, 劉宏, 吳銀豐, 劉倩源 申請(qǐng)人:廣州天至環(huán)?？萍加邢薰?br>