一种耐受阳极电解腐蚀的电连接器端子及该电连接器端子的电镀方法技术

本发明专利技术公开了一种耐受阳极电解腐蚀的电连接器端子及该电连接器端子的电镀方法，该耐受阳极电解腐蚀的电连接器端子及该电连接器端子的电镀方法关键在于能够获得没有孔隙的镀层，且采用全新的电镀层材料和厚度，显著改善镀层的阳极电解腐蚀耐受能力；消除目前NiW,Pd和RhRu三种高应力镀层叠加使用而带来的高微裂纹风险；简单及普适性高的易于工业化生产的新电镀规格和技术，能大幅度降低电镀成本，以便终端客户能普遍接受而能广泛用于有需求的产品及设备。

【技术实现步骤摘要】
一种耐受阳极电解腐蚀的电连接器端子及该电连接器端子的电镀方法
本专利技术涉及手机的电连接器端子的
，尤其涉及一种能够获得没有孔隙镀层以实现显著改善镀层阳极电解腐蚀耐受能力的电连接器端子及该电连接器端子的电镀方法。
技术介绍
手机Micro-USB、Type-C和其它带USB连接器充电口的电连接器端子在使用中进入汗液或进水/盐水/海水后，在充电过程中,该电连接器端子的正极会受到阳极电解，其表面电镀层很快会发生腐蚀,甚至腐蚀到镍底层和铜底材，继而令接触电阻增加，以致开路而产生功能及应用问题，这是一个困扰工业界多年而无法解决的难题。目前，工业界USB/TpceC连接器的电镀规格多为Ni80u”min+30u”minHardAu，实验室测试研究，在人工汗液中(含5％NaCl),5V阳极电解2分钟，Au和Ni镀层完全脱落；对80u”Ni+50u”HardAu镀层，相同条件电解3分钟Au镀层开始溶解,底镍和铜底材也开始腐蚀。以上测试表明：Au的厚度对汗液电解有明显影响，厚度越厚，抗电解腐蚀的能力越强；即使对50u”Au”样品进行测试,抗电解腐蚀的时间也≤3分钟,这远远达不到期盼的性能。从阳极电解腐蚀的状况观察，存在以下几种腐蚀：(1)Au层孔隙腐蚀：因为Au层有孔隙而直接腐蚀底镍，然后腐蚀铜底材；Au越厚，镀层孔隙率越低，耐电解腐蚀的能力越强；(2)Au层本身发生电解腐蚀：Au是惰性金属，化学性能非常稳定，只溶于王水(硝酸和盐酸的混合物)而不溶于其它化学物质中。但人工汗液中含高达5％的NaCl，氯离子在电镀电解工业中广泛用作阳极电解溶解的腐蚀促进剂。因此在高达5V的阳极电压条件下，金层本身可能不稳定而溶解。因此，镀金不是一个适合的抗阳极电解腐蚀的镀层材料。Au本身是否能耐汗液阳极电解腐蚀是决定解决方案/方向的关键问题。通过采用99.99纯金锭进行汗液阳极(5％NaCl溶液，pH6.5～7,常温)电解试验，阴极采用镀镍黄铜片，5V阳极电解时间5分钟。结果发现：金锭的总量从137.03g减少到136.95g,溶解0.08g；汗液从原先的无色变为淡黄绿色：有金离子产生，这是金锭阳极溶解所致；镀镍阴极片上有暗红色的粗糙镀金层形成：这是由阳极溶解的金离子在阴极上电沉积所致。XRF测试显示，所镀金层厚度在3～5u”；对5分钟电解后的汗液以原子吸收光谱(AA)分析金离子浓度为140ppm；以上实验证实，金本身不耐汗液阳极电解腐蚀。镀金工艺优化和厚度进一步提升并不是解决阳极电解腐蚀的方向，因为随电解时间延长，金层的不断溶解，然后很快底镍甚至铜底才也会被溶解而影响连接器的应用和功能！因此，大多数通过引入以下电镀规格以及这一规格的不同镀层组合来改善Micro-USB/TypeC连接器的抗汗液阳极电解腐蚀能力：Ni50～150u”、30～40u”非晶态NiW-镍钨合金、镀Au-金30～40u”、镀纯Pd-钯30～40u”、RhRu-铑钌合金30～80u”；这一新开发的电镀系统及规格，可以使电镀连接器端子的阳极电解时间达到20-40cycles。不过这一电镀规格存在以下主要缺点：(1)电镀工艺非常复杂，需要设计专门的连续镀生产线来完成，这样投资成本很高(一机双线的连续电镀线需要约RMB3百万)，因此工业化困难，普适性差；(2)Pd和RhRu电镀工艺目前只能使用低速浸镀，无法进行功能区的选择性电镀如点镀和刷镀，因此贵金属用量大，与镀金相比电镀成本昂贵；(3)Pd和RhRu镀液稳定性差，镀液使用寿命短(约5个周期-5MTO)，使得电镀成本大大增加！(4)NiW合金采用美国Xtalic的专利双脉冲电镀镀液及技术，也使得电镀成本大幅度提高！(5)这一复杂规格的电镀成本约为传统30u”金的20倍，目前只能局限于高端手机及其它重要设备的充电口连接器应用。上述三种主要镀层NiW,Pd&RhRu每种都是高内应力镀层(>30kPSI)，并且随镀液的使用和老化，各镀层的内应力也会显著增加。当三种镀层叠加时内应力太大，很容易产生微裂纹。因此控制镀层微裂纹是电镀工艺的一个巨大挑战。即使电镀可以获得无微裂纹的合格镀层，但在连接器使用过程中，因应力释放而产生微裂纹的潜在风险也存在。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种耐受阳极电解腐蚀的电连接器端子及该电连接器端子的电镀方法，该耐受阳极电解腐蚀的电连接器端子及该电连接器端子的电镀方法关键在于能够获得没有孔隙的镀层，且采用全新的电镀层材料和厚度，显著改善镀层的阳极电解腐蚀耐受能力；消除目前NiW,Pd和RhRu三种高应力镀层叠加使用而带来的高微裂纹风险；简单及普适性高的易于工业化生产的新电镀规格和技术，能大幅度降低电镀成本，以便终端客户能普遍接受而能广泛用于有需求的产品及设备。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耐受阳极电解腐蚀的电连接器端子，包括电连接器端子本体、于电连接器端子的冲压接触功能区表面电镀有电镀层，电镀层由闪镀铜、底层、闪镀层、中间层和表层组成并各层均为无空隙的镀层，闪镀铜厚度20-100u”、底层为50-300u”的镍镀层，闪镀层为0.1-0.4u”的银或金，中间层为50-200u”的银镀层或银合金镀层、表层为15u”-80u”的铑镀层或铑合金镀层；电连接器端子的冲压接触功能区表面为没有凹坑、划伤、模具印、表面粗糙、橘皮/裂纹和其他表面损伤的光滑面，电连接器端子的冲压接触功能区的表面粗糙度为Ra≤0.3um。该电连接器端子的冲压接触功能区表面的光洁度必须很好，如存在冲压缺陷，在电镀中不能被很好覆盖，就会影响阳极电解腐蚀的耐受能力。进一步的，所述的银合金镀层为银钯合金或银锡合金镀层，铑合金镀层为铑钌合金镀层或铑铂合金镀层或铑钯合金镀层；银合金镀层中的银含量≥80％wt，铑合金镀层中的铑含量≥50％wt。电镀层的中间层采用银镀层或银合金镀层，能达到以下目的：(1)镀镍后只使用一层中间镀层，大幅度简化电镀工艺技术的复杂性，可以不用投资专线而在现有电镀线基础上稍加改动即可实现。从而使得该工艺技术具有广泛工业化的普适性。(2)中间层银的价格只有金和钯的1/100,电镀成本大幅度降低，整体电镀层的成本只有传统30u”Au的3～5倍，而较之现有的NiW/Au/Pd/RhRu规格的20倍价格比，性价比极为优异。(3)因为银的价格便宜，所以银或银合金中间层可以镀得很厚，而达到完全没有孔隙，这样就可以降低表层铑或铑合金的厚度为15～20u”，从而获得没有孔隙的铑合金镀层，最终达到增强阳极电解腐蚀耐受性能的目的。(4)银或银合金镀层内应力很低，电镀铑或铑合金后，没有微裂纹风险。(5)银或银合金电镀速度很快，可以使用>＝20ASD高速电镀；也可以实现点镀，刷镀等选择性电镀技术，这样既达到提升电镀速度的目的，也节省贵金属用量而降低电镀成本。(6)采用银合金作为中间层，因其硬度可以达到250Hv，与镍接近，具有很好的耐磨性。电镀层的表层采用铑镀层或铑合金镀层，能达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐受阳极电解腐蚀的电连接器端子，其特征在于，包括电连接器端子本体、于电连接器端子的冲压接触功能区表面电镀有电镀层，电镀层由闪镀铜、底层、闪镀层、中间层和表层组成并各层均为无空隙的镀层，闪镀铜厚度20-100u”、底层为50-300u”的镍镀层，闪镀层为0.1-0.4u”的银或金，中间层为50-200u”的银镀层或银合金镀层、表层为15u”-80u”的铑镀层或铑合金镀层；电连接器端子的冲压接触功能区表面为没有凹坑、划伤、模具印、表面粗糙、橘皮/裂纹和其他表面损伤的光滑面，电连接器端子的冲压接触功能区的表面粗糙度为Ra≤0.3um。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐受阳极电解腐蚀的电连接器端子，其特征在于，包括电连接器端子本体、于电连接器端子的冲压接触功能区表面电镀有电镀层，电镀层由闪镀铜、底层、闪镀层、中间层和表层组成并各层均为无空隙的镀层，闪镀铜厚度20-100u”、底层为50-300u”的镍镀层，闪镀层为0.1-0.4u”的银或金，中间层为50-200u”的银镀层或银合金镀层、表层为15u”-80u”的铑镀层或铑合金镀层；电连接器端子的冲压接触功能区表面为没有凹坑、划伤、模具印、表面粗糙、橘皮/裂纹和其他表面损伤的光滑面，电连接器端子的冲压接触功能区的表面粗糙度为Ra≤0.3um。


2.根据权利要求1所述的一种耐受阳极电解腐蚀的电连接器端子，其特征在于，所述的银合金镀层为银钯合金镀层或银锡合金镀层，铑合金镀层为铑钌合金镀层或铑铂合金镀层或铑钯合金镀层；银合金镀层中的银含量≥80％wt，铑合金镀层中的铑含量≥50％wt。


3.根据权利要求1的耐受阳极电解腐蚀的电连接器端子所述的一种电连接器端子的电镀方法，其特征在于，包括如下步骤：电连接器端子冲压-电镀前处理-电镀镍底层-电镀中间层-电镀表层；各步骤如下：
(1)电连接器端子冲压：对初切、初倒角、精切和最终倒圆角过程中直接用于冲压电连接器端子接触功能区的关键部件进行Ra0.1um的镜面抛光；
(2)电镀前处理：冲压后的电连接器端子在专用卷对卷连续电镀生产线的前处理除油工站对电连接器端子冲压表面进行除油处理，以便彻底去除电连接器端子冲压表面的冲压油残留；然后多级水洗，清洗电连接器端子冲压表面残留的除油溶液，再以风刀吹干电连接器端子；最后在专用卷对卷连续电镀生产线的电解抛光工站进行电解抛光处理，以便去除冲压毛刺并获得平整的底材表面；
(3)电镀镍底层：电连接器端子电解抛光后依次进行多级水洗、酸活化、多级水洗，以清除残留电镀抛光液和冲压表面形成的有机薄膜层；然后电连接器端子进入专用卷对卷连续电镀生产线的闪镀工站进行闪镀形成20-100u”闪镀铜以便进一步改善电连接器端子冲压表面状况；闪镀铜后对电连接器端子进行多级水洗，进入专用卷对卷连续电镀生产线的镀镍工站进行镀镍底层处理；
(4)电镀中间层：镀镍后经多级水洗，进入专用卷对卷连续电镀生产线的预镀银或预镀金工站进行预镀闪镀层；预镀闪镀层的电连接器端子进行多级水洗，进入专用卷对卷连续电镀生产线的镀银或镀银合金工站进行电镀中间层处理；
(5)电镀表层：镀中间层后经多级水洗，进入专用卷对卷连续电镀生产线的镀铑或镀铑合金工站进行电镀表层处理，完成电镀。


4.根据权利要求3所述的一种电连接器端子的电镀方法，其特征在于，所述的步骤(1)的镜面抛光首先采用放电加工机的电极对加工部位进行放电旋转加工，放电加工后以手工抛光将加工部位抛光至Ra＝0.1um的表面光洁度，最后采用高精度表面光洁度测试仪进行测试；手工抛光于超声波场中采用硬木条和金刚石抛光膏进行，开始时以1200目/12～22um的金刚石抛光膏进行，结束时以8000目/2～4um的金刚石抛光膏进行。


5.根据权利要求3所述的一种电连接器端子的电镀方法，其特征在于，所述步骤(2)的除油处理采用除油粉在阴极电流条件下进行除油，除油的条件为：除油粉浓度50-120g/L，温度50-60℃，阴极电流密度5-10ASD，时间5-30Sec；电解抛光处理采用磷酸体系电解抛光药水进行，或者采用铬酸体系，电解抛光药水含有铬酸(Cr2O3),85％浓磷酸，尿素和甘油，以及纯水；电解抛光条件：温度20-60℃，阳极电流密度5-50ASD，阳极电极3-7V，阴极采用316L不锈钢板或铜板，抛光时间5-30Sec。


6.根据权利要求3所述的一种电连接器端子的电镀方法，其特征在于，所述步骤(3)中的酸活化采用酸活化溶液，酸活化溶液为10-20v/v的硫酸或由硫酸氢钠和氟化氢铵组成的50-200g/L固型酸，常温酸活化时间5-15Sec；闪镀铜的镀铜液采用硫酸铜酸性镀铜液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：全成军，祁富安，
申请(专利权)人：万明电镀智能科技江门有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44