硬镀金和软镀金-哪个适合我的申请?
指定时镀金服务对于一个应用程序，硬镀金与软镀金的问题是常见的设计主题。硬镀金是一种用另一种元素合金改变金的晶粒结构以获得更硬的晶粒结构的金镀层。镀硬金最常用的合金元素是钴、镍或铁。软镀金是一种不添加任何合金元素，本质上是纯金的高纯度金镀层。软镀金产生更粗的晶粒结构，没有任何重要的共沉积。
为了正确指定用于应用的金电胶，应该解决五个关键设计问题：
- 耐磨性和接触力：我的申请是否存在周期性滑动或切换磨损考虑因素以及设计接触力是什么？
- 粘合：对我的申请有敏感的粘接或可焊性要求吗？
- 腐蚀或生物相容性:我的应用程序的腐蚀或生物相容性要求是什么?
- 温度与接触电阻:我的应用程序的操作温度是多少?
- 外观:我的申请有什么外观方面的问题吗?
以下每个原则设计问题都在下面解决了特定于选择硬镀金或软镀金的应用。
耐磨和接触力：硬镀金与软镀金
用合金化金沉积物的非贵金金属元素的添加金属镀层形成硬镀金 - 通常是钴，镍或铁。这些元件改变了沉积物的晶粒结构，导致更精细的晶粒结构，更有光泽和更耐滑磨损。硬金矿床由非常小的粒度尺寸包括20-30纳米，而柔软的金电镀，典型的晶粒尺寸为1-2um或大约比柔软金的约60倍。硬黄金通常在130-200 HK之间的硬度25硬度高达200香港25可能的。软金通常具有20-90香港的硬度25使其非常容易受到接触切换的滑动磨损或磨损。
硬镀金与软镀金
在指定硬质VS软镀金电镀时，应考虑接触的正常力。通常建议使用小于50克的接触力用于软金色应用，而硬镀金良好地表现出50克或更正常接触力的应用。由于缺乏绝缘氧化物或化合物形成，软金触点可与低至10克的接触压力，擦拭低至0.010英寸的距离;但是，建议使用15-35克的接触力。
如果应用需要重复滑动磨损或制作/断开切换事件，则应指定硬金。寿命周期的数量与金的厚度成比例，因为较厚的金沉积物能够承受更多循环。功能性硬金沉积物的公共厚度范围为0.000015英寸，对于非常高的循环应用，非常高的循环应用，对于非常高的循环应用，具有最常见的厚度范围为0.000035英寸至0.000075英寸。
amp.3.Cites的实验室测试结果表明，在0.00005英寸镍基板以上的硬金矿床的磨损。资料载于表格1总结了在每循环100克的正常力下擦拭0.250英寸直径球的距离0.250英寸的球的测试。
表格1：在镍底板上的硬金沉积物循环（100克，0.5英寸擦拭）
除了正确选择硬金和金的厚度作为金的接触或互连，还应考虑正确选择底板以促进金的耐磨性。普通底板包括高纯度磺酸镍镍，明亮的电解镍或化学镍．硬镀金或软镀金之前的镍底板有许多功能，包括：
- 扩散障碍：硬形金属和合金金属和合金金属之间的固态金属扩散（例如来自黄铜）之间的固态金属扩散提供屏障。扩散屏障确保弱键合的金属间层在基金属和黄金之间不形成，从而保护金沉积物随时间的完整性。这对于在较高温度下使用的应用尤其重要。
- 缓蚀剂：硬质或软镀金之前的镍底板有助于促进耐腐蚀性。金层中的任何孔都会导致镍衬底代替基材。这通常导致孔基础的无源氧化物形成，条件是气氛不含高度的酸性腐蚀性。镍底板可防止氧化铜或咽膜的生长到金层的表面，从而保护无氧化物接触表面。
- 平整层:光亮的镍基板可以提高接触面的表面光洁度，降低摩擦系数，从而减少金矿的滑动磨损。
- 承载欠层层：镍底板服务有助于承受硬质或软镀金组分的接触载荷。这减少了硬镀金触点破裂的可能性，并促进了整体耐磨性。
硬镀金的粘接考虑VS软镀金
在硬质金电沉积物如钴，镍和铁等硬金电沉积中存在的存在可以使硬金沉积物的焊接比软金沉积物更困难。对于诸如热循环键合或超声波引线键合的非常敏感的连接应用，只应考虑软金。
镀硬金的共沉积金属在焊接温度下会氧化，降低焊点的完整性。此外，高纯度的III型软金电镀是理想的应用，黄金的热扩散将发生，如热压结合。
当使用锡铅焊料焊接到金沉积物时，也应该考虑金的厚度。已经证明，一个锡铅焊点超过重量金的3%将导致脆化。出于这个原因，通常建议在普通锡铅焊料应用中，金的厚度不超过30uin (0.75um)。
最后，除了正确选择硬或软镀金用于粘接应用外，还应考虑正确选择底板。当焊接到金矿时，初始润湿和焊点形成到金层。然而，黄金迅速溶解到焊点，导致最终的焊点结合在底层。因此，底层必须有坚固的可焊表面，否则焊点可能发生脱湿。高纯度镍层无有机共沉积，如氨基磺酸镍，是高度推荐的，以确保最坚固的焊点。
硬镀金的耐腐蚀性和生物相容性VS软镀金电镀
软金电镀包括几乎纯净的金矿床，没有任何有意的包邮元素。适当维持的软镀金浴将导致金沉积纯度为99.9％以上，总元素杂质仅为10ppm或更低（通常是碳）。相比之下，坚硬的金电镀有意地添加影响沉积物晶粒结构的非贵能元素。这些元素导致纯度低至99.0％，杂质可达2800ppm的元素，包括碳，氢气，氧气，氮气和钾。
因此，软镀金在提供耐腐蚀性方面是优越的，因为它保持了元素金的真正高贵的特性。因此，这种软金具有优越的抗酸侵蚀或形成任何化合物的元素暴露。硬金的共沉积杂质降低了沉积物的整体耐蚀性。此外，钴等元素的添加会导致氧化和与这些元素形成其他化合物，特别是在高温下。
出于上述原因，柔软的金电镀优于医疗应用要求生物相容性。纯软金沉积物的贵特性导致无源涂层，其不会在生物体内与生物化学反应。另外，如果电镀到足够的厚度，则软镀金的高纯度可以产生无孔层。最后，软镀金的光透明度使其成为诸如导管的优异候选者，其中部件在医疗程序期间的组件的可见性是一种设计要求。
温度VS硬镀金的接触电阻VS软镀金
图1：钴硬化（COHG）和镍硬化（NIHG）金沉积物作为温度和时间的函数的接触电阻。
由于软镀金的高纯度，与硬镀金相比，柔软的金具有较低的接触电阻。ASTM B4882CITES，硬镀金的接触电阻高达3倍，在柔软的镀金欧姆读数为0.10，对于软镀金的硬镀金vs 0.03，欧姆读数为0.10。
对于高温应用，硬金电镀将增加接触电阻，因为加速氧化物和其他化合物的形成。Okinaka和Hoshino1引用钴和镍硬金电镀的接触电阻的增加作为温度和时间的函数。发现在125℃下1000小时（41天）后接触电阻的显着增加。如果服务温度增加到300°C，则该时间帧仅减少到1分钟。
图1以温度和时间的函数说明了钴硬化金（COHG）和镍硬化金（NIHG）的接触电阻的增加。COHG随时间的增加的接触电阻增加是由于氧化钴的接触电阻增加而导致氧化镍。
外观硬镀金与软镀金
硬镀金的晶粒结构更小、更精细，结果比软镀金更有光泽或“更亮”。此外，由于硬度降低，软镀金更容易刮伤和/或由于抛光或与其他表面接触而导致光泽度不一致。软镀金硬度为90hk25最大硬度，与人类指甲的硬度相一致。由于这些原因，硬镀金通常被推荐用于需要更美观的金接触的应用，如可见的互连应用。
除正确选择镀金外，还应考虑底板。如上所述，未光亮的氨基磺酸盐镀镍在粘接和焊接应用中具有更好的功能。然而，这种不光亮的镍矿床往往导致更哑光的黄金完成，不那么美观。在电镀硬金之前，先沉积光亮的电解硫酸盐镍或光亮的中磷化学底板，会形成光亮的金矿，这通常与消费者的质量或优越的功能有关。值得注意的是，尽管亮色金矿在外观上更令人满意，但在功能上往往并不优越;特别是在粘接应用或弯曲应用中，更具有延展性的镍基板如氨基磺酸镍和软金提供了优越的粘接和延展性。
总结-硬镀金vs软金
在考虑应用程序的硬黄金和软黄金时，以上信息是作为一般指南提供的。对于每个电镀应用程序，还有许多附加注意事项超出了本文的范围。电子游艺棋牌先进电镀技术为镀金或其他应用提供广泛的表面工程支持。现有或失败的应用程序和组件的逆向工程可以提供设计协助。如需进一步帮助，请联系APT技术销售团队成员sales@addanceplatingtech.com.或414.271.8138。
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博客撰写于：M. Lindstedt，技术销售经理
引用:
- okinaka和m. hoshino，电子应用中镀金的一些最新课题，1998年P 7
- ASTM B488-11,工程用金电沉积涂层的标准规范，2011，附录X2，第6页
- AMP公司:接触物理研究，金规则：连接器联系人使用金的准则第7页