[其他]金-氟化石墨自润滑复合镀层及方法

说明书

本发明为金属表面处理技术领域。

目前镀金广泛应用于电子工业。世界年耗金量总数的 1/3 应用于电子元件的电镀。这是由于金镀层具有良好的化学稳定性、导电性、接触电阻稳定，适合于电子元件对电性能稳定、可靠的要求。但金的质地柔软，摩擦系数大，耐磨性差。为了克服这些缺点，人们研究各种硬金（合金）电镀，如Au-Cc Au-Ni等，旨在提高镀金层的硬度，增加耐磨性，降低金镀层的摩擦系数。虽在硬度与耐磨性方法取得了一定进展，但摩擦系数下降很有限。特别是电子工业发展要求电连接器芯数日趋增多，摩擦力过大。为使多芯数的电连接器能灵便的连接和分断，降低摩擦力的研究引起了极大兴趣。

采用电共沉积的方法，使在镀液中能稳定、具有润滑性的粉末，与金属共同在阴极析出，而形成具有自润滑性的复合镀层，是降低摩擦力、提高使用寿命的方法。常用的润滑粉末可以选取石墨、二硫化钼，但二硫化相化学稳定性不好，石墨在真空条件下，润滑性能恶化。因而选取氟化石墨作为润滑剂。

本发明的工艺方法是将化学稳定性好，具有良好润滑性，特别是在真空条件下仍保持良好润滑性的氟化石墨微粉（平均粒径≤0.5μm）加入常用的柠檬酸盐镀金液，按照通常的电镀方法，获取金-氟化石墨复合镀层。这种具有自润滑性能，且又有良好电气性能、化学稳定性好的金-氟化石墨复合镀层，以代替纯金镀层。这样镀层的应用不仅可以降低在滑动摩擦过程的摩擦力，而且在使用寿命相同的条件下，节省黄金。这种自润滑复合镀层，可以用于各种有滑动摩擦的电子元件表面的镀复。在不影响电气性能和可靠性的条件下，减低摩擦阻力，减少磨损，增长使用寿命。特别是用于真空条件下的电子器件摩擦表面的自润滑镀层。

氟化石墨是目前憎水性最强物质之一，为使其能均匀的悬浮在镀液中，必须选用适宜的表面活性剂。选定采用十一烷基咪唑啉。先将十一烷基咪唑啉溶于小量蒸馏，再把氟化石墨微粉加入，十一烷基咪唑啉与氟化石墨的重量比为0.08～0.15，用高速搅拌器充分搅拌，搅拌器的转速为10.000～15.000转/分，经2-20分钟搅拌，使氟化石墨充分润滑，成为均匀的糊状。在磁力搅拌器的搅拌情况下将糊状物加入镀液。镀液中事先加入并溶解了共沉积促进剂Ti₂SO₄，共沉积促进剂的用量为1～5g/e。

电镀的工艺条件与一般镀金工艺条件相同。温度控制在30～60℃，电流密度0.05～0.15A/dm²，P_H5.2。为使氟化石墨在电镀过程中能均匀的悬浮在镀液中，应采用适当的搅拌。机械涡轮式搅拌或板泵搅拌都能达到这个目的，但溶液搅拌的最好方式是板泵搅拌。搅拌的强度以使微粉能均匀悬浮为适宜。过份剧烈的搅拌对共沉沉积不利。

通过本工艺方法，可以获取含有氟化石墨体积百分比8～10%的金-氟化石墨复合镀层，其摩擦系数为0.15～0.2，而纯金镀层的摩擦系数为1.5～1.8。而且耐磨性也有明显提高。

实施例1：以黄铜块（20×10×4）为试件，在镀槽中挂镀金-氟化石墨复合镀层，镀槽内镀液成份及电镀条件：

Au（以K〔Au（CN）₂〕形式加入 5-7g/L

（NH₄）₃C₆H₅O₇100～120g/L

氟化石墨 （CF）_n（平均粒径≤0.5μm） 30-50g/L

H₃C₆H₅O₇适量调节镀液PH值

十一烷基咪唑啉    4～6g/L

Tl₂SO₄2～3g/L

PH    5.2～5.8

t    30～40℃

DK 0.05～0.15A/dm²

板泵连续搅拌

以本发明工艺条件镀出的复合镀层中（CF）_n，最高体积百分比为14.7%，一般可达5～12%，摩擦系数为0.1～0.15，在镀层厚度达1μm时，可以无孔。耐湿热及抗盐雾性能试验，经72小时，试样无明显变化。

实施例2：以磷锡铜材料的电连接器用插针及孔为试件，在镀槽中用滚镀的方法电镀。镀液成份及电镀条件：

Au 以K〔Au（CN）₂〕形式加入） 5～7g/L