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测厚

如何为XRF测厚仪选择合适的探测器

来源:未知 作者:中国无损检测 人气: 发布时间:2020-06-10
摘要:化学镍(EN)是工业上最常见的镀种。广泛用于需要耐磨性、硬度和耐蚀性的应用特别是当零件具有复杂的几何形状时。它用于PCB制造的过程中称为ENIG,化学镀镍浸金。 化学镍是制造商最重视的,因为它是非电镀的,因此不需要电力来运行,镀层是高度均匀的: 无论基
化学镍(EN)是工业上最常见的镀种。广泛用于需要耐磨性、硬度和耐蚀性的应用—特别是当零件具有复杂的几何形状时。它用于PCB制造的过程中称为ENIG,化学镀镍浸金。
 
化学镍是制造商最重视的,因为它是非电镀的,因此不需要电力来运行,镀层是高度均匀的: 无论基片形状如何,化学镍都是均匀的。与电镀相比,这是一个重要的优点,电镀会受到电磁场的影响,磁场会随着表面轮廓的变化而变化。它也有一个很宽的沉积窗口: 从0.25um到大约100um。
 
 
化学镍是镍磷或镍硼合金。不管怎样,还原剂中的磷含量是非常重要的。事实上,化学镍是按其P含量分类的:低P在1-4%,中P在5-9%,高P在10-14%。
 
 
磷的定量是化学镍的关键,主要是因为它对腐蚀性能和硬度有直接的影响。低磷化学镍 (通常为500-720HK) 的特殊硬度使化学镍成为铬的流行替代品。(电镀镍的硬度范围为150-400HK)
 
 
然而,许多电镀厂不会在内部测试磷的含量,而是依赖于他们的化学药水供应商或外部实验室。他们经常没有意识到的是,是否仪器有正确的检测器。XRF是一种经过验证和熟悉的质量工具,可以快速和精确地测量磷含量。
 
 
XRF镀层测厚仪使用几种类型的检测器。在涂镀层的测量中,最受欢迎的是Si-PIN探测器。它提供的光谱分辨率优于它们之前的“Prop”(比例)计数器,因此可以测量较薄的沉积物和较低的浓度,以及涉及“未知”材料的多层样品和样品。Si-Pin结合低噪声,优异的分辨率,低的检出限和高稳定性。它们是大多数XRF镀层测厚仪的“标配”,但它们无法测量磷。
 
硅漂移探测器(SDD)是涂层测量的首选。它们的计数率和光谱分辨率是迄今为止最高的;它们最擅长检测极低的kV光子。SDD提供了极佳的峰-背比,特别是当他们与使用最佳目标材料的X射线管配对。它们还可以测量磷,以及元素周期表中钠和铀之间的其他一切元素。唯一的缺点是成本更高。
 
对于一个自身需要或者其客户需要可验证的磷含量的电镀厂来说,SDD是一个非常好的选择。对于那些对未来有更多或更严格预期的公司来说,有一个难题:是现在就追加投资,还是等待。
 
幸运的是,出现了一种新的中间选择。公司可以选择成本更低的带有Si PIN探测器的XRF—这是一个可以测量除磷以外的所有主要元素的系统—并且,当精确测量磷含量变得重要时,可将Si-PIN探测器换为SDD探测器。
 
模块化并不是革命性的,但是镀层测厚仪来说却是一个新的应用。随着时间的推移,成本的下降,升级到一个先进的新的SDD已经变得更有吸引力。
 
但是让我们考虑另一种观点。有些人会说: “我们很清楚我们的磷含量,它没有太大的变化。”所以一个月测量一两次是可以的。另一些人承认,常规的度量方法将是有利的,要么防止被客户拒绝,要么允许引用更广泛的更有利可图的(尽管更严格的规范)程序。
 
化学镀镍,磷在镍溶液中;同时镀在元件上。值得注意的是,如果你有一个不能测量光子百分数的XRF,那么你必须 “告诉” XRF设备你认为光子的百分数是多少。所以,你必须知道它,或者假设它—不管怎样,都要坚持这个数字。
 
那么,你是在输入一个数字却不知道它是有效的? 在一个精确度不断提高的竞争环境中,这似乎是不明智的。
 
还有另一种常见的情况: 公司将样本送去检测,回来后的读数是,比如说,9.5%的磷。但是在他们的校准中通常是8%,但没有人费心去改变它。这里的难点是: 光子数的1%的磷含量差异转化为化学镍厚度大概有3-4%的差异,这通常足以产生次品。
 
如果你在做电解镀镍,镀镍层的密度本质上就是纯镍的密度。但是当你在进行化学镀镍的时候,你是在镀镍磷合金。磷的密度是1.8克,而镍的密度是8.9克。镍磷涂层的密度会有很大的不同。你可以计算合金的密度,对于每1%的磷含量,它的密度相差3%,转化为实际镀层厚度相差3%。
 
这就是为什么知道真实的数字很重要。
 
Adam Hammond
 
Metal surface 公司的技术总监,负责质量运营
 
他提出了这样的见解 : 
 
“ 在化学镀镍中,磷是决定磁性和耐腐蚀性的关键因素。百分之几的光子晶体还会影响许多其他性质,如沉积应力和电阻率。”
 
“ 含有大量磷的化学镀镍层是非磁性的,尽管镍本身是有磁性的。因此,对于军事和其他不需要磁性的项目,高磷化学镍是一个答案—但你必须有良好的过程控制,以保持正确的磷含量并能够验证你的结果。”
 
“ 随着更多的监管和更严格的流程要求,整个行业正变得越来越规定性—通常比原规格更严格。因此,如果你有一个规格,中磷在5-9%,它是常见的规格。它会下降5-7%或6-8%,范围要小得多。在这些情况下,规范定义了工程师或买方的大部分需求;然后可以将焦点放在几个需要更密切控制的参数上。”
 
“ 如果在电镀后有成形操作,如压接或弯曲压片,使用化学镀镍的工程师或采购员,了解其性能和磷含量如何影响其性能,在零件设计中有很大的灵活性,可以相应地定制流道要求。”
 
那么,为什么不用高磷作为默认值的化学镀镍呢?一个原因与处理约束有关,另一个原因与存放属性有关。高磷沉积率通常是最低的,大约为每小时300-500微英寸。对于中磷,您可以期望达到每小时1000微英寸,因此如果没有相反的规范,电镀厂可能会选择较低的磷选项来加速吞吐量。
 
对于镀层,尽管高、中磷有很多优点,但是低磷更有难度。无论是在电镀还是在特定的热处理操作。
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