Pomiar galwanizacji Sn i podpowłokowej nad stopami Cu

Ludzie używają cyny już od tysiącleci, odkąd zaczęliśmy ją stopować z miedzią w celu uzyskania brązu.

Obecnie cyna ma wiele ważnych zastosowań dzięki swoim właściwościom fizycznym. Prawie połowa całej produkowanej cyny jest przeznaczona wyłącznie do lutowania, podczas gdy stal cynowana jest powszechnie stosowana do zastosowań w kontakcie z żywnością, ponieważ cyna jest nietoksyczna, nierakotwórcza i odporna na korozję.

Cyna jest również powszechnie stosowana do galwanizacji miedzianych i stopowych elementów, takich jak styki zaciskowe, przewody i szyny zbiorcze. Jej przewodność i odporność na korozję i utlenianie sprawiają, że idealnie nadaje się do ochrony elementów elektrycznych, które będą narażone na działanie atmosfery. Miedź jest podatna na utlenianie, co powoduje szybki wzrost jej odporności. Podczas gdy cyna nadal się utlenia, jej tlenek jest stosunkowo cienki i utrzymuje wysoką przewodność.

Norma ASTM B545 zawiera specyfikacje dla powłok cynowych osadzanych elektrolitycznie. Zarówno jasne, jak i matowe powłoki elektrolityczne cyny są stosowane na miedzi i stopach miedzi. Jasna cyna ma gładkie, lśniące wykończenie, co czyni ją popularnym wyborem do powlekania przewodów i styków elektrycznych. Nie powinna być jednak stosowana do lutowania, ponieważ organiczne dodatki rozjaśniające mogą się palić po wystawieniu na działanie temperatur lutowania, co może zakłócić integralność połączenia lutowanego. Matowa cyna nie zawiera środków rozjaśniających i jest lepsza pod względem lutowalności, ale ma grubszą strukturę ziarna, co prowadzi do większej siły wciskania.

Grubość warstwy elektrolitycznej ma kluczowe znaczenie dla skuteczności galwanizacji. W miarę zmniejszania się grubości wzrasta porowatość, co może dramatycznie wpłynąć na funkcję ochronną osadu. W przypadku produktów takich jak styki sprężyn elektrycznych, zbyt gruby osad może negatywnie wpłynąć na działanie mechaniczne.

Norma B545 określa minimalną grubość warstw elektrolitycznych cyny określonych klasyfikacji. Na przykład klasa serwisowa A, przeznaczona do usług styków elektrycznych w łagodnych warunkach środowiskowych, wymaga co najmniej 2.5 µm (100 µin) galwanizacji cyną. Ponadto niektóre zastosowania wymagają warstwy pośredniej między cyną a podłożem, zwanej podkładem. Cynowanie mosiądzu wymaga podkładu z miedzi o grubości co najmniej 2.5 µm (100 µin) lub niklu o grubości co najmniej 1.3 µin (50 µin), aby zapobiec dyfuzji cynku do cyny i osłabieniu powłoki. Producenci mogą mieć własne specyfikacje grubości dla swoich komponentów galwanizowanych cyną.

Aby monitorować grubość osadzonych warstw cynowych i podkładów, wielu producentów na każdym etapie procesu stosuje spektrometrię fluorescencji rentgenowskiej (XRF), która umożliwia szybki i niezawodny pomiar grubości każdej warstwy powłoki jednocześnie. XRF działa poprzez wzbudzenie pierwiastków na powierzchni komponentu, tak aby emitowały one własne charakterystyczne (unikalne dla każdego pierwiastka) promienie rentgenowskie. Intensywność tych promieni rentgenowskich można wykorzystać do obliczenia grubości powłoki.

Narzędzia starszej generacji często miały problem z elementami wspólnymi dla każdej warstwy, takimi jak miedziana podkładka na stopie mosiądzu (miedź-cynk) lub cyna osadzona na brązie (miedź-cyna). Sprzęt nowej generacji skutecznie łagodzi ten problem.

Dowiedz się więcej o tym, jak metoda XRF może być stosowana do pomiaru galwanizacji cynowej stopów miedzi, w naszej najnowszej nocie aplikacyjnej!