镀层内应力的测定

第六节　镀层内应力的测定

镀层内应力是指在无外在载荷的情况下，镀层内部所具有的一种平衡应力。这种应力是由于在电镀过程中受到一些沉积因素的影响，引起金属晶格缺陷所致。特别是在某些金属离子和有机添加剂的作用下，镀层的内应力会显著增加。

镀层内应力的测定可采用以下几种方法。

一、弯曲阴极法

用一块长而窄的金属薄片作阴极，背向阳极的一面绝缘。电镀时一端用夹具固定，另一端可以自由活动。电镀后，镀层中产生的内应力迫使阴极薄片朝向阳极(张应力)或背向阳极(压应力)弯曲。用读数显微镜或光学投影法可测量阴极的形变。

镀层的内应力可通过电镀后阴极的形变(弯曲阴极的弯曲半径及弯曲度Z或阴极下端偏移量Z')，按下列公式分别计算

式中S为镀层内应力(Pa);E为基体材料弹性模量(Pa);t为阴极基体厚度(mm);δ为镀层厚度(mm);R为阴极弯曲的曲率半径(mm);Z为阴极下端偏移量(mm);Z'为阴极的弯曲度(mm);L为阴极的长度(mm)。

二、刚性平带法

刚性平带法是用塑料框架夹住一块金属薄片，在它的一面电镀，或者把两块金属片叠合在一起，夹在塑料框架内，两面电镀。电镀后将薄片从框架中取出。由于夹持力消失，薄片就自由地弯曲到平衡状态。通过仪器测量薄片的曲率半径，即可计算出镀层内应力。

式中S为镀层内应力(Pa);E为基体材料弹性模量(Pa);t为基体厚度(mm);δ为镀层厚度(mm);R为阴极弯曲的曲率半径(mm)。

三、螺旋收缩仪法

螺旋收缩仪法是把不锈钢片制作成螺旋管，并使它的一端固定，然后进行单面电镀(内表面涂以绝缘漆)。由于镀层的应力，使螺旋管产生扭曲，借助于自由端齿轮变速装置使指针偏转。根据指针偏转的角度计算镀层的应力。

式中S为镀层平均内应力(Pa);D为指针偏转角度(°);p为螺旋管螺距(mm);t为螺旋管材料厚度(mm);δ为镀层厚度(mm);K为螺旋管偏转常数(N·m℃)，它是指针转动1°所需的扭曲力矩。