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磷化处理

金属材料 2009-10-21 18:44:13 阅读415 评论2 字号：大中小 订阅

1. 概述

磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。 磷化处理工艺应用于工业己有90多年的历史，大致可以分为三个时期:奠定磷化技术基础时期、磷化技术迅

速发展时期和广泛应用时期。

磷化膜用作钢铁的防腐蚀保护膜，最早的可靠记载是英国Charles Ross于1869年获得的专利(B.P.No.3119)。从此，磷化工艺应用于工业生产。在近一个世纪的漫长岁月中，磷化处理技术积累了丰富的经验，有了许多重大的发现。一战期间，磷化技术的发展中心由英国转移至美国。1909年美国T.W.Coslet将锌、氧化锌或磷酸锌盐溶于磷酸中制成了第一个锌系磷化液。这一研究成果大大促进了磷化工艺的发展，拓宽了磷化工艺的发展前途。Parker防锈公司研究开发的Parco Power配制磷化液，克服了许多缺点，将磷化处理时间提高到lh，1929年Bonderizing磷化工艺将磷化时间缩短至10min, 1934年磷化处理技术在工业上取得了革命性的发展，即采用了将磷化液喷射到工件上的方法。二战结束以后，磷化技术很少有突破性进展，只是稳步的发展和完善。磷化广泛应用于防蚀技术，金属冷变形加工工业。这个时期磷化处理技术重要改进主要有:低温磷化、各种控制磷化膜膜重的方法、连续钢带高速磷化。当前，磷化技术领域的研究方向主

要是围绕提高质量、减少环境污染、节省能源进行。

2. 磷化原理

工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。 钢铁件浸入磷化液（由Fe(H2PO4)2 Mn(H2PO4)2 Zn(H2PO4)2 组成的酸性稀水溶液，PH值为1-3，溶液相对密度为1.05-1.10）中，钢铁工件是钢铁合金，在磷酸作用下，Fe和FeC3形成无数原电池，在阳极区，铁开始熔解为Fe2+，同时放出电子。在钢铁工件表面附近的溶液中Fe2+不断增加，当Fe2+与HPO42-，PO43-浓度大于磷酸盐的溶度积时，产生沉淀，在工件表面形成磷化

膜，同时阴极区放出大量的氢。

3. 磷化分类 1）按磷化处理温度分类

（1）高温型

80—90℃处理时间为10-20分钟，形成磷化膜厚达10-30g/m2,溶液游离酸

度与总酸度的比值为1:（7-8） 优点：膜抗蚀力强，结合力好。

缺点：加温时间长，溶液挥发量大，能耗大，磷化沉积多，游离酸度不稳定，

结晶粗细不均匀，已较少应用。

（2）中温型

50-75℃，处理时间5-15分钟，磷化膜厚度为1-7 g/m2，溶液游离酸度与

总酸度的比值为1：（10-15）

优点：游离酸度稳定，易掌握，磷化时间短，生产效率高，耐蚀性与高温磷

化膜基本相同，目前应用较多。

（3）低温型

30-50℃ 节省能源，使用方便。

（4）常温型

10-40℃ 常（低）温磷化（除加氧化剂外，还加促进剂），时间10-40分钟，溶液游离酸度与总酸度比值为1:（20-30），膜厚为0.2-7 g/m2。

优点：不需加热，药品消耗少，溶液稳定。 缺点：处理时间长，溶液配制较繁。

2) 按磷化液成分分类 （1）锌系磷化 （2）锌钙系磷化 （3）铁系磷化 （4）锰系磷化

（5）复合磷化: 磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成。

3) 按磷化处理方法分类

（1）化学磷化

将工件浸入磷化液中，依靠化学反应来实现磷化，目前应用广泛。

（2）电化学磷化

在磷化液中，工件接正极，钢铁接负极进行磷化。

4) 按磷化膜质量分类

（1）重量级（厚膜磷化） 膜重7.5 g/m2以上。 （2）次重量级（中膜磷化）膜重4.6-7.5 g/m2。 （3）轻量级（薄膜磷化）膜重1.1-4.5 g/m2。 （4）次轻量级（特薄膜磷化）膜重0.2-1.0 g/m2。

5) 按施工方法分类 （1）浸渍磷化

适用于高、中、低温磷化 特点：设备简单，仅需加热槽和相应加热设备，最好用不锈钢或橡胶衬里的槽子，不锈钢加热管道应放在槽两侧。

（2）喷淋磷化

适用于中、低温磷化工艺，可处理大面积工件，如汽车、冰箱、洗衣机壳体。特点：处理时间短，成膜反应速度快，生产效率高，且这种方法获得的磷化膜结

晶致密、均匀、膜薄、耐蚀性好。

（3）刷涂磷化

上述两种方法无法实施时，采用本法，在常温下操作，易涂刷，可除锈蚀，

磷化后工件自然干燥，防锈性能好，但磷化效果不如前两种。

4、磷化的作用 （1）涂装前磷化的作用

①增强涂装膜层（如涂料涂层）与工件间结合力。

②提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性。

③提高装饰性。 （2）非涂装磷化的作用 ①提高工件的耐磨性。

②令工件在机加工过程中具有润滑性。

③提高工件的耐蚀性。

5、磷化用途

钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜。

（1）耐蚀防护用磷化膜

①防护用磷化膜：用于钢铁件耐蚀防护处理。磷化膜类型可用锌系、锰系。膜单位面积质量为10-40g/m2。磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。

②油漆底层用磷化膜

增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性。磷化膜类型可用锌系或锌钙系。磷化膜单位面积质量为0.2-1.0g/m2（用于较大形变钢铁件油漆底层）；1-5g/m2（用于一般钢铁件油漆底层）；5-10g/m2（用于不发生形变钢铁件油漆底层）。

（2）冷加工润滑用磷化膜

钢丝、焊接钢管拉拔：单位面积上膜重1-10g/m2；精密钢管拉拔：单位面积上膜重4-10g/m2；钢铁件冷挤压成型：单位面积上膜重大于10 g/m2。

（3）减摩用磷化膜

磷化膜可起减摩作用。一般用锰系磷化，也可用锌系磷化。对于有较小动配合间隙工件，磷化膜质量为1-3 g/m2；对有较大动配合间隙工件（减速箱齿轮），

磷化膜质量为5-20 g/m2。

（4）电绝缘用磷化膜

一般用锌系磷化。用于电机及变电器中的硅片磷化处理。

（5）螺纹表面磷化处理

可有效改善螺纹表面的接触条件和受力状况，提高螺纹的润滑效果，增强其防锈、减磨及防粘扣性能。磷化膜的存在，避免螺纹表面与金属或周围介质(空气、钻井液等)直接接触，改善了螺纹表面接触条件和受力状况；其次，磷化膜表面存在微小的颗粒空隙，能够贮存一定量的润滑油，并且由于磷化腐蚀作用，

⑼、装载量过多：采用挂装或减少装载量，使紧固件保持一定空隙，让其能

充分反应。

4.结语

⑴.根据紧固件不同，分别进行酸洗或喷砂后，再磷化10~15min，基本能达

到耐中性盐雾试验90min的要求。

⑵.根据紧固件形状、大小，采用不同的装挂方式进行磷化10~15min，基本

能达到耐中性盐雾试验要求。

⑶.自配磷化液成分控制不好，溶液调整难度大，沉淀多，工件挂灰中，在磷化过程工件易造成过腐蚀。采用PL-VM磷化液，溶液参数调整简单，沉渣少，工件挂灰，膜层结晶细蜜，其耐中性盐雾时间能有所提高，工件经中性盐雾试验

后腐蚀程度小。

磷化工艺

磷化工艺 2010-02-26 18:55:00 阅读48 评论1 字号：大中小 订阅

磷化工艺

（I）基本原理及分类

磷化工艺过程是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能

力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。

1 基本原理

磷化过程包括化学与电化学反应。不同磷化体系、不同其材的磷化反应机理比较复杂。虽然科学家在这方面已做过大量的研究，但至今未完全弄清楚。在很

早以前，曾以一个化学反应方程式简单表述磷化成膜机理： 8Fe+5Me(H2PO4)2+8H2O+H3PO4 Me2Fe(PO4)2·4H2O(膜)+Me3(PO4)·4H2O(膜)+7FeHPO4(沉渣)+8H2↑

Me为Mn、Zn 等，Machu等认为，钢铁在含有磷酸及磷酸二氢盐的高温溶液中浸泡，将形成以磷酸盐沉淀物组成的晶粒状磷化膜，并产生磷酸一氢铁沉渣和氢气。这个机理解释比较粗糙，不能完整地解释成膜过程。随着对磷化研究逐步深入，当今，各学者比较赞同的观点是磷化成膜过程主要是由如下4个步聚

组成：

① 酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低

Fe – 2e→ Fe2+ 2H2－+2e→2[H] (1)

H2

② 促进剂（氧化剂）加速 [O]+[H] → [R]+H2O Fe2++[O] → Fe3++[R]

式中[O]为促进剂（氧化剂），[R]为还原产物，由于促进剂氧化掉第一步反应所产生的氢原子，加快了反应（1）的速度，进一步导致金属表面H+浓度急

剧下降。同时也将溶液中的Fe2+氧化成为Fe3+。

③ 磷酸根的多级离解

H3PO4 H2PO4－+H+ HPO42－+2H+ PO43－+3H－ （3）

由于金属表面的H+浓度急剧下降，导致磷酸根各级离解平衡向右移动，最

终为PO43-。

④ 磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜

当金属表面离解出的PO43－与溶液中（金属界面）的金属离子（如Zn2+、

Mn2+、Ca2+、Fe2+）达到溶度积常数Ksp时，就会形成磷酸盐沉淀 Zn2++Fe2++PO43－+H2O→Zn2Fe(PO4)2·4H2O↓ （4） 3Zn2++2PO43－+4H2O=Zn3(PO4)2·4H2O↓ （5）

磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核，晶核继续长大成为磷化晶粒，无数

个晶粒紧密堆集形而上学成磷化膜。 磷酸盐沉淀的副反应将形成磷化沉渣 Fe3++PO43－=FePO4 （6）

以上机理不仅可解释锌系、锰系、锌钙系磷化成膜过程，还可指导磷化配方与磷化工艺的设计。从以上机理可以看出：适当的氧化剂可提高反应（2）的速度；较低的H+浓度可使磷酸根离解反应（3）的离解平衡更易向右移动离解出PO43-；金属表面如存在活性点面结合时，可使沉淀反应（4）（5）不需太大的过饱和即可形成磷酸盐沉淀晶核；磷化沉渣的产生取决于反应（1）与反应（2），溶液H+浓度高，促进剂强均使沉渣增多。相应，在实际磷化配方与工艺实施中表面为：适当较强的促进剂（氧化剂）；较高的酸比（相对较低的游离酸，即H+浓度）；使金属表面调整到具备活性点均能提高磷化反应速度，能在较低温度下快速成膜。因此在低温快速磷化配方设计时一般遵循上述机理，选择强促进剂、

高酸比、表面调整工序等。

关于磷化沉渣。因为磷化沉渣主要是FePO4,要相减少沉渣量就必须降低Fe3+的产生量，即通过两个方法：降低磷化液的H+浓度（低游离酸度）减少

Fe2+氧化成为Fe3+。

锌材与铝材磷化机理基本与上相同。锌材的磷化速度较快，磷化膜只有磷酸锌盐单一组成，并且沉渣很少。铝材磷化一般要加入较多的氟化合物，使之形成

AlF3、 AlF63-，铝材磷化步聚与上述机理基本相同。

2 磷化分类

磷化的分类方法很多，但一般是按磷化成膜体系、磷化膜厚度、磷化使用温

度、促进剂类型进行分类。 2.1 按磷化膜体系分类

按磷化成膜体系主要分为：锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁

系六大类。

锌系磷化槽液主体成他是：Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促进剂等。形成的磷化膜主体组成（钢铁件）：Zn3(po4)2·4H2O 、Zn2Fe(PO4)2·4H2O。磷化晶粒呈树枝状、针状、孔隙较多。广泛应用于涂漆前打底、防腐蚀和冷加工

减摩润滑。

锌钙系磷化槽液主体成分是：Zn2+、Ca2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它添加物等。形成磷化膜的主体组成（钢铁件）：Zn2Ca(PO4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O。磷化晶粒呈紧密颗粒状（有时有

大的针状晶粒），孔隙较少。应用于涂装前打底及防腐蚀。

锌锰系磷化槽液主体组成：Zn2+、Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主体组成：Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O，磷化晶粒呈颗粒-针状-树枝状混合晶型，

孔隙较少。广泛用于漆前打底、防腐蚀及冷加工减摩润滑。

锰系磷化槽液主体组成：Mn2+、NO3-、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。在钢铁件上形成磷化膜主体组成：(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O。磷化膜厚度大、孔隙少，磷化晶粒呈密集颗状。广泛应用于防腐蚀及冷加工减摩润滑。 铁系磷化槽液主体组成：Fe2+、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主体组成（钢铁工件）：Fe5H2(PO4)4·4H2O,磷化膜厚度大，磷化温度高，处理时间长，膜孔隙较多，磷化晶粒呈颗粒状。应用于防腐蚀以及冷加工减

摩润滑。

非晶相铁系磷化槽液主体成分：Na+(NH4+)、H2PO4、H3PO4、MoO4-(ClO3-、NO3-)以及其它一些添加物。磷化膜主体组成（钢铁件）：Fe3(PO4)2·8H2O, Fe2O3,磷化膜薄，微观膜结构呈非晶相的平面分布状，仅

应用于涂漆前打底。 2.2 按磷化膜的厚度分类

按磷化膜厚度（磷化膜重）分，可分为次轻量级、轻量级、次重量级、重量级四种。次轻量级膜重仅0.1～1.0g/m2,一般是非晶相铁系磷化膜，仅用于漆前打底，特别是变形大工件的涂漆前打底效果很好。轻量级膜重1.1～4.5 g/m2,广泛应用于漆前打底，在防腐蚀和冷加工行业应用较少。次重量级磷化膜厚4.6～7.5 g/m2,由于膜重较大，膜较厚（一般>3μm），较少作为漆前打底（仅作为基本不变形的钢铁件漆前打底），可用于防腐蚀及冷加工减摩滑润。重量级膜重

大于7.5 g/m2,不作为漆前打底用，广泛用于防腐蚀及冷加工。

2.3 按磷化处理温度划分

按处理温度可分为常温、低温、中温、高温四类。常温磷化就是不加温磷化。低温磷化一般处理温度30～45℃。中温磷化一般60～70℃。高温磷化一般大于80℃。温度划分法本身并不严格，有时还有亚中温、亚高温之法，随各人的意

愿而定，但一般还是遵循上述划分法。

2.4 按促进剂类型分类

由于磷化促进剂主要只有那么几种，按促进剂的类型分有利于槽液的了解。根据促进剂类型大体可决定磷化处理温度，如NO3－促进剂主要就是中温磷化。促进剂主要分为：硝酸盐型、亚硝酸盐型、氯 酸盐型、有机氮化物型、钼酸盐型等主要类型。每一个促进剂类型又可与其它促进剂配套使用，有不少的分支系列。硝酸盐型包括：NO3－型，NO3－/NO2－（自生型）。氯酸盐型包括：ClO3－，ClO3－/ NO3－，ClO3－/ NO2－。亚硝酸盐包括：硝基胍R- NO2－/ ClO3－。钼酸盐型包括：MoO4－, MoO4－/ ClO3－, MoO4－/ NO3－。 磷化分类方法还有很多，如按材质可分为钢铁件、铝件、锌件以及混合件磷

化等。

磷化（Ⅱ）——磷化前的预处理

一般情况下，磷化处理要求工件表面应是洁净的金属表面（二合一、三合一、四合一例外）。工件在磷化前必须进行除油脂、锈蚀物、氧化皮以及表面调整等预处理。特别是涂漆前打底用磷化还要求作表面调整，使金属表面具备一定的“活性”，才能获得均匀、细致、密实的磷化膜，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀

性的要求。因此，磷化前处理是获得高质量磷化膜的基础。

1 除油脂

除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。包括机械法、化学法两类。机械法主要是：手工擦刷、喷砂抛丸、火焰灼烧等。化学法主要：溶剂清洗、酸性清洗剂清洗、强碱液清洗，低碱性清洗剂清洗。以下介绍化学法除油脂工艺。

1.1 溶剂清洗

溶剂法除油脂，一般是用非易燃的卤代烃蒸气法或乳化法。最常见的是采用三氯乙烷、三氯乙烯、全氯乙烯蒸汽除油脂。蒸汽脱脂速度快，效率高，脱脂干净彻底，对各类油及脂的去除效果都非常好。在氯代烃中加入一定的乳化液，不管是浸泡还是喷淋效果都很好。由于氯代卤都有一定的毒性，汽化温度也较高，再者由于新型水基低碱性清洗剂的出现，溶剂蒸汽和乳液除油脂方法现在已经很

少使用了。

1.2 酸性清洗剂清洗

酸性清洗剂除油脂是一种应用非常广泛的方法。它利用表面活性剂的乳化、润湿、渗透原理，并借助于酸腐蚀金属产生氢气的机械剥离作用，达到除油脂的目的。酸性清洗剂可在低温和中温下使用。低温一般只能除掉液态油，中温就可除掉油和脂，一般只适合于浸泡处理方式。酸性清洗剂主要由表面活性剂（如OP类非离子型活性剂、阴离子磺酸钠型）、普通无机酸、缓蚀剂三大部分组成。由于它兼备有除锈与除油脂双重功能，人们习惯称之为“二合一”处理液。 盐酸、硫酸酸基的清洗剂应用最为广泛，成本低，效率较高。但酸洗残留的Cl-、SO42-对工件的后腐蚀危害很大。而磷酸酸基没有腐蚀物残留的隐患，但

磷酸成本较高，清洗效率低些。

对于锌件，铝件一般不采用酸性清洗剂清洗，特别锌件在酸中的腐蚀极快。

1.3强碱液清洗

强碱液除油脂是一种传统的有效方法。它是利用强碱对植物油的皂化反应，形成溶于水的皂化物达到除油脂的目的。纯粹的强碱液只能皂化除掉植物油脂而不能除掉矿物油脂。因此人们通过在强碱液中加入表面活性剂，一般是磺酸类阴离子活性剂，利用表面活性剂的乳化作用达到除矿物油的目的。强碱液除油脂的

使用温度都较高，通常〉80℃。常用强碱液清洗配方与工艺如下：

氢氧化钠 5%～10% 硅酸钠 2%～8%

磷酸钠（或碳酸钠） 1%～10% 表面活性剂（磺酸类）2%～5%

处理温度 >80℃ 处理时间 5～20min 处理方式浸泡、喷淋均可

强碱液除油脂需要较高温度，能耗大，对设备腐蚀性也大，并且材料成本并

不算低，因此这种方法的应用正逐步减少。

1.4低碱性清洗液清洗

低碱性清洗液是当前应用最为广泛的一类除油脂剂。它的碱性低，一般pH值为9～12。对设备腐蚀较小，对工件表面状态破坏小，可在低温和中温下使用，除油脂效率较高。特别在喷淋方式使用时，除油脂效果特别好。低碱性清洗剂主要由无机低碱性助剂、表面活性剂、消泡剂等组成。无机型助剂主要是硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、碳酸钠等。其作用是提供一定的碱度，有分散悬浮作用。可防止脱下来的油脂重新吸附在工件表面。表面活性剂主要采用非离子型与阴离子型，一般是聚氯乙烯OP类和磺酸盐型，它在除油脂过程中起主要的作用。在有特殊要求时还需要加入一些其它添加物，如喷淋时需要加入消泡剂，有时还加入表面调整剂，起到脱脂、表调双重功能。低碱性清洗剂已有很多商业化产品，

如PA30-IM、PA30-SM、FC-C4328、Pyroclean442等。

一般常用的低碱性清洗液配方和工艺如下：

浸泡型 喷淋型

三聚磷酸钠 4～10g/l 4～10g/l 硅 酸 钠 0～10g/l 0～10g/l 碳 酸 钠 4～10g/l 4～10g/l 消 泡 剂 0 0.5～3.0g/l 表面调整剂 0～3 g/l 0～3 g/l 游 离 碱 度 5～20点 5～15点 处 理 温 度 常温～80℃ 40～70℃ 处 理 时 间 5～20min 1.5～3.0min

浸泡型清洗剂主要应注意的是表面活性剂的浊点问题，当处理温度高于浊点时，表面活性剂析出上浮，使之失去脱脂能力，一般加入阴离子型活性剂即可解决。喷淋型清洗剂应加入足够的消泡剂，在喷淋时不产生泡沫尤为重要。 铝件、锌件清洗时，必须考虑到它们在碱性条件下的腐蚀问题，一般宜用接

近中性的清洗剂。 2 酸洗

酸洗除锈、除氧化皮的方法是工业领域应用最为广泛的方法。利用酸对氧化物溶解以及腐蚀产生氢气的机械剥离作用达到除锈和除氧化皮的目的。酸洗中使用最为常见的是盐酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗时产生有毒的二氧化氮气体，

■导体材料：铝和铜； ■薄膜基板：高纯（99.5%）氧化铝，即蓝宝石； c.厚膜与薄膜的比较：以下因素限制了薄膜不如厚膜应用得那样广泛 ■由于相关的劳动增加，薄膜工艺要比厚膜工艺成本高，只有在单块基板上制造大量的薄膜电路时，价格才有竞争力； ■多层结构的制造极为困难，尽管可以使用多次的淀积和蚀刻工艺，但这是一种成本很高、劳动密集的工艺，因而限制在很少的用途里； ■在大多数情况下，设计者受限于单一的方块电阻率，这需要大的面积去制造高阻值和低阻值的两种电阻； 5、铜金属化技术： a.直接键合铜（DBC）：将铜箔直接放在氧化铝上并加热到大约1065℃，可以把铜键合到氧化铝陶瓷上； b.镀铜技术：各种把铜镀到陶瓷上的方法都开始于在表面形成一层可导电的膜；c.活性金属钎焊铜技术（AMB）：此工艺利用周期表IV-B族的一种或几种金属作为与陶瓷作用的活化剂； d.铜化技术的比较：DBC和AMB工艺对需要较厚铜膜的用途是十分有利的，镀铜非常适合需要精细的线条和复杂图形的用途 各种基板金属化技术的用途各有所长，很少交迭，在给出具体的要求后，选择哪种技术一般式很明显的。 6、混合电路的组装：“芯片与引线”法和“表面安装”法； a.芯片与引线技术； b.半导体器件的直接共晶键合； c.有机键合材料； d.软钎焊； e.引线键合（热压引线键合和超声引线键合），其中引线键合的实效模式如下： ■在器件上的球（或楔形）键合可能失效 ■在器件端部楔形焊点上方断丝； ■在引线的中间断开；（最理想的） ■在基板端楔形焊点上方断丝； ■楔形焊点脱开了基板； 7、封装与封装工艺： a.气密封装：气密封装定义为在这种封装里加压后氦的漏率低于某一规定的与封装尺寸有关的速率，气密封装可以是金属、陶瓷或玻璃的； b.金属封装：是一种常用的气密封装，它主要有ASTM F-15合金，即Fe-29Ni-10Co合金制成的，金属封装中采用的三种类型盖板为凸起的盖帽、平盖板和台阶式盖板； c.金属封装的密封方式：钎焊密封、平行缝焊、凸焊或储能焊； d.陶瓷封装：用与金属封装大致相同的方式把厚膜或薄膜基板置于内部的封装结构； e.陶瓷封装的密封方法：陶瓷封装密封最常用的方法是钎焊密封，另一种比较便宜但可靠性稍差的密封方式是使用低熔点玻璃把一个陶瓷盖板直接密封到陶瓷封装上； f.非气密性封装方法：注塑模塑技术和传递模塑技术； g.直插式封装（DIP）； h.小外形封装（SO）； i.陶瓷片式载体； j.功率混合电路的封装：一种功率封装是使用实体铜块机加工出腔体，镀Ni和镀Au，顶面四周钎焊有不锈钢的密封环，引线为铜芯的52合金，使用陶瓷绝缘子，在绝缘子的外部一般用Mo-Mn合金金属化，然后镀Ni、镀Au，用Au80/Sn20钎料吧引线一个个钎焊到封装体上；另一种方法是使用铜底座，把ASTM F-15合金框架钎焊到铜底座上，然后镀Ni镀Au； 8、多芯片模块（MCM）: 多芯片模块是混合电路技术的扩展，它比用其他方法所能得到的封装密度更高，硅与基板面积比可以大于30%； a.MCM-L技术：为了形成多层互连结构，通过多层层压印制电路板材料形成基板； b.MCM-C技术：与厚膜工艺类似，通过共烧陶瓷或玻璃/陶瓷结构形成基板； c.MCM-D技术：与薄膜工艺类似，通过在衬底上交替淀积导体层和介电层形成互连 d.由于以下两个原因，多芯片模块已成为封装工程师全部技能的重要组成部分：第一是通过使用这种提高封装密度的技术，充分发挥它的优势，可以在更小的封装体积内实现更多的功能；第二是各种材料使基板/互连结构更容易定制以适合具体的用途。

技术条件》或GB 9792《金属材料上的转化膜单位面积上膜层质量的测定》。 耐蚀性：检测磷化膜本身的耐蚀性可采用硫酸铜点滴法，氯化钠盐水浸泡法和盐雾试验法。点滴法和盐水浸泡法可依照GB 6807-86《钢铁件涂漆前磷化处理技术条件》，磷化膜经过后处理如涂油，涂蜡，涂漆后一般进行盐雾试验检验。盐雾试验可依照GB 1771-79《漆膜耐盐雾测定法》或GB 6458《金属覆盖层中

性盐雾性试验》。 1 涂漆前打底用磷化

用于漆前打底的磷化处理，其主要目的是提高漆膜的附着力和涂层系统的耐蚀性，因此重点在于与漆膜的配合性能方面。一般对磷化质量检测指标包括膜外观、膜厚度和与漆膜配套后的性能。膜外观应为均匀细密完整的磷化膜，对轻铁系磷化，其外观应为均匀细密完整的磷化膜，对轻铁系磷化，其外观应为完整的红蓝彩色膜。磷化膜不宜过厚，一般膜重应小于7.5g/m2,最佳为1.5～3.0g/m2，对于轻铁系磷化膜重0.5～1.0g/m2为宜，过厚和粗糙的磷化膜是不利涂漆的。耐蚀性指标包括磷化膜本身的耐蚀性和涂漆前不应出现泛黄生锈现象。磷化与漆配合后的耐蚀性是最为重要的，它体现了磷化膜与漆协同后的整体耐蚀能力。磷化膜与涂漆配合后除检测耐蚀性外，一般还需测定其漆膜的机械物理性能，如：

附着力、冲击强度、抗弯能力（柔韧性）等。

涂漆前打底用磷化的质量指标及检测方法一般应参照国家标准GB 6807-86《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》，该标准对磷化膜的各项质量指标及检测

评价方法都有较详细的规定，其主要内容如下：

（1）磷化膜外观应为结晶致密、连续均匀的浅灰到深灰色膜，对于轻铁系磷化应为连续彩色膜。允许出现下述缺陷；轻微的水迹，铬酸盐痕迹、轻微挂灰现象，由于热处理焊接及加工等表面状态不同造成的磷化膜缺陷。对于下述则是不允许出现的缺陷：磷化膜出现泛黄生锈、磷化膜疏松、磷化露底局部无膜，严

重挂灰。

（2）涂漆用磷化膜重应低于7.5克/m2。

（3）磷化膜的耐蚀性采用盐水浸泡法，磷化工件在3%NaCl水溶液中，在15～25℃温度下，浸泡1h不应出现锈蚀。磷化与漆膜配合后的耐蚀性检测是将磷化工件涂覆25～35μm的A04-9白氨基漆，划痕后进行盐雾试验（按GB 1771-79）经24h盐雾试验（铁系磷化是8h盐雾试验）漆膜应无起泡、生锈、

脱落现象。

GB 6807-86对硫酸铜点滴法没有作为必须检测的项目，认为可作为工序间磷化质量的快速检验方法，而对磷化与涂漆配合后的耐蚀性作为必检项目。 对于漆前磷化的检验指标及方法也可参照GB 11376-89《金属的磷酸盐转

化膜》。

因此，从标准的规定检验项目看，漆前打底用磷化应该是致密、均匀、薄层

磷化膜，应着重检验磷化与油漆配套后的耐蚀性及机械物理性能。

2 对防锈、耐蚀用磷化

对于这类磷化，其主要目的是为了耐蚀防护，其耐蚀性是最为重要的指标。一般的质量检测指标包硫酸铜点滴要大于1min，耐盐水大于2h，盐雾试验大于1.5h。有关涂油或涂蜡后的耐蚀性检测，最好采用盐雾试验，具体应达到的耐盐

雾时间，可由供需双方商定。 3 润滑、耐磨减摩磷化

起润滑作用的磷化主要用在冷加工方面，一般是锌系。耐磨减摩磷化是用于

载荷摩擦运动的工件，常规的是锰系磷化。

对于起润滑作用的磷化，主要检验外观、膜重、耐蚀性以及皂化后的滑润性，有时要测定摩擦系数。要求磷化膜外观应均匀完整，一般膜重大于5g/m2,以保证有一定的膜厚，经皂化后，明显降低摩擦力，减少模具损伤，减少工件冷作时

的开裂。

对于耐磨减摩磷化，一般为锰系磷化，其磷化膜外观应为均匀完整深灰或黑色膜。对于配合间隙小的零部件，其膜重应在1～3g/m2，动配合间隙大的工件，其膜重应在5g/m2以上。要求这类磷化有较高的硬度和抗擦伤性能，具体指标可由供需双方商定。同时耐磨减摩磷化应有较好的耐蚀性，通常耐盐雾应在1.5h

以上。对于润滑、耐磨减摩磷化同样可参照GB 11976-89。

4 其它用途的磷化

磷化除了用上述三个领域外，还可用于电绝缘方面，装饰性方面。其常规质量检测指标为外观、膜重和耐蚀性。对电绝缘磷化，要求检测单位面积上的表面电阻。对装饰性磷化要根据不同的要求进行染色处理，要求不同的颜色色度和耐

蚀性，这些指标的检测方法和控制范围一般由供需双方商定。

磷化质量指标的检测和控制，是根据其用途的不同要有各种不同的要求，除常规的外观、膜重，某些磷化的耐蚀性有标准可遵循外，大部分指标及检测方法

都是由供需双方商定。

Rq:RootMean Square Roughness均方根粗糙度 指所拾取的各个原始数据,改采均方根方式求取更精确的表达,即将其平方和的平均值再开方而成者, 简写为rms。目前在金属加工的领域中, Ra已完全取代了Rq。但在光学领域中则Rq仍然很被重视着。 通常金属表面的加工方式不同时，其Rq/Ra的比值也不尽相同。例如放电加工者其比值为1.24－1.27，表面研磨为1.22－1.27,铜珠打击（Shot peering）为1.24－1.28, 车床切削为1.17―1.26等。 浅谈表面粗糙度Surface Roughness http://job.pcbcity.com.cn/View_Article.asp?Article_ID=0608110906339767 2008-4-16 01:49 #4 mmmhl19 楼上的让我长知识了，我也是不会的。学了。 86 助理工程师 精华 0 积分 38 帖子 64 水位 128 技术分 0 状态 离线 2008-4-16 #5 04:11 wo123 助理工程师

精华 0 积分 32 帖子 53 水位 107 技术分 0 状态 离线

链接里面的内容，直接贴过来吧，免得以后连不上。

浅谈表面粗糙度Surface Roughness 一、表面粗糙度

表面粗糙度Surface Roughness之正确说法是“表面形貌Surface Texture” (或表面形纹)。后者桩具学术性且立论严谨考虑周详，但此含意甚广说法反到并不盛行。此术语在各种工业中又常俗称为“Surface Fllish”也就中文理念表达方式的“表面之完工情形”。但舆此词相近的Surface Finlshing,则在PCB业系板面焊垫最外表之可焊处理层；如喷锡、化镍浸金，有机保焊处理（OSP）或者浸踢或浸银等工序而言。

表面粗糙度用途最大的邻域是在光学工业与半导体工业，近年来与起的光电工业与微机电领域中，也都当成了重要的品管参敷。电路板业现行的高阶FC－BGA（如CPU之P－Ill舆P－IV等）其1-2mil细线的SAP精密制程，亦渐需对其数据进行量测舆管理。然而中外PCB传媒中对此学门着墨者甚少，本文将以抛砖引玉的心情整理介绍，尚盼高明者指正。 二、与电路板的关系

传统电路板制程与“表面粗糙度”有关者，多半强调于干膜光阻或湿膜光阻（含绿漆）涂布前的铜面“粗化处理”。因所贴着皮膜的附着力，舆其事前铜面上的形敲有着密切的关系。附着力不足者，则难免在后续制程或使用中发生浮离或脱皮现象；反之附着力太强者，则事后的除膜又成了十分恼人的困扰、加以近年来2mil以下的细线制作已有所需求，预见的未来甚至1mil或低于1mil的极细讯号线，均将会成为封装载板的主流。如FC－BGA的半加成式（Semi－Additive）的增层法（BuilduP）制程，在化学铜之前的干膜式介质层（如AJinomoto BOnding film; ABF）即必须先行粗化处理 如此经由化学铜与后续电镀层所制作的细线，方才具有更好的附着力。于是此种SAP中结构件之介质层（Dielectric Layer） 对其表面粗糙度的管控,比起早先光阻前的铜面粗糙度,在重要性方面将更上数层楼矣。

采用干膜介质层进行境层法之SAP制程者,须先将介质层(例如ABF)予以适当粗化后,再做上去的公演铜与电镀铜层才会有良好的附着力。

光阻或其它皮膜前的铜面粗糙度,不管是经由机械方式的产生（如刷磨或喷砂）或化学微蚀反应的获得,其截面棱线（Proflle or Waviness）的凹凸形式,在各种Surface Texture成文经典或规范中所论述者,堪称五花八门错综复杂,并还夹杂许多的微积分观念与公式,初学者很难深入了解。

至于传统电镀铜箔（E.D.FOil） 的毛面,刻意在高电流密度（1000ASF以上）中沉积出粗大柱状（Columnar） 结晶,并经层层堆积下获致了极为明的棱线、而且为了增加大面积还须特殊后制程而长出无数大小不等的铜瘤。在表面积增大以及香菇状的强力互抓连锁（Interlocking）下,使得传统基板上铜箔的抗撕强度（Peel Strength） 均可高达8 1b/in以上. 此种凹凸有致的铜箔棱线,其所踩压出的树脂表面,也当然呈现起伏随形的镜面效应、此等Surface Texture均可采用各种文献中的既有方式加以表达。

然而SAP制程中介质层之粗化者，则一律系自平坦表面向下挖深攻入，整体外表的起伏不算明显，与传统微观上的棱线情形并不完全相同?其坑洞是利用高锰酸钾槽液所咬蚀掉部分树脂所形成，实际上只呈现了常见粗糙棱线的下一半而已（即专用术语的RSk，详见后文）

另外业界也常讨论到 孔壁粗糙度 一词，甚至还言之凿凿沿用多年说什么允收上限的尺度是lmi等等。其实各种重要的国际规范中从未出现过此一名词，想必是某些业者想当然耳的自我认定，彼此以讹传讹久了反而积非成是成了一种“伧学”IPC-6012规范中只提到过因钻孔不良而造成镀铜孔壁的破洞（Void)而已。此种早期插孔焊接时代的孔铜破洞,常会引发\吹孔”（Blow Hole）之后患，以致造成焊点强度不足的可靠度问题，这才是规范重心之所在。不过若业者与

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