PROBLEMATIKA PROCESÙ NA ROZHRANÍ GALVANICKÉ SN-VRSTVY A BRONZOVÉHO SUBSTRÁTU



Podobné dokumenty
METALOGRAFIE II. Oceli a litiny

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

PØÍMOÈARÝ ŠOUPÁTKOVÝ ROZVÁDÌÈ


MÌNIÈE NAPÌTÍ. DC / DC mìnièe pro vysoké vstupní napìtí (Uis=3000V, vývody do plošného spoje)

PŘÍNOS METALOGRAFIE PŘI ŘEŠENÍ PROBLÉMŮ TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NÁSTROJOVÝCH OCELÍ. Antonín Kříž

ANALYTICKÝ PRŮZKUM / 1 CHEMICKÉ ANALÝZY DROBNÝCH KOVOVÝCH OZDOB Z HROBU KULTURY SE ZVONCOVÝMI POHÁRY Z HODONIC METODOU SEM-EDX

VLASTNOSTI PLOŠNÝCH SPOJÙ

1.1.1 Hodnocení plechů s povlaky [13, 23]

POPIS NOVÝCH STRUKTURNÍCH FÁZÍ A JEJICH VLIV NA VLASTNOSTI CÍNOVÉ KOMPOZICE STANIT

Elektrochemie. Pøedmìt elektrochemie: disociace (roztoky elektrolytù, taveniny solí) vodivost jevy na rozhraní s/l (elektrolýza, èlánky)

Dokončovací práce na soustruhu

PŘILNAVOST GALVANICKY VYLOUČENÝCH ZINKOVÝCH POVLAKŮ A JEJÍ OVLIVNĚNÍ TEPLOTOU. Josef Trčka a Jaroslav Fiala b

Úpravy povrchu. Pozinkovaný materiál. Zinkový povlak - záruka elektrochemického ochranného působení 1 / 16

Posouzení stavu rychlořezné oceli protahovacího trnu

Ploché výrobky z konstrukčních ocelí s vyšší mezí kluzu po zušlechťování technické dodací podmínky

Prùhledové okénko pro pøesuv šablony o 9 mm. 9mm 9mm 600 mm. Line. Spoj desek pod úhlem 90 Spoj desek pod úhlem 45. r70mm. ver. 6.

Montážní návod. BITHERM Floor EN E U R O N O R M. Podlahový radiátor


Hodnocení aluminotermického nava ování kabelových koncovek katodové ochrany úložných za ízení. Ing Jaroslav Kubí ek VUT, FSI Brno

ÈEPELKY NA FÓLIE OD FIRMY LUTZ - MIMOØÁDNÉ ÈEPELKY PRO MIMOØÁDNÉ FÓLIE

Koroze pivních korunek I - struktura II - technologie

ANALYTICKÝ PRŮZKUM / 1 CHEMICKÉ ANALÝZY ZLATÝCH A STŘÍBRNÝCH KELTSKÝCH MINCÍ Z BRATISLAVSKÉHO HRADU METODOU SEM-EDX. ZPRACOVAL Martin Hložek

VZDUCHOVODY PRAVOÚHLÉHO PRÙØEZU

Teorie Pøíèné vlny se ¹íøí v napjaté strunì pøibli¾nì rychlostí. v =

SPOJKY EPJM - 1C 12. EPJMe - 1C 14. RTJMe - 1C 16. EPJMt - 1C 18. EPJMp - 1C 20. EPJMt - 1C/3C 22. EPJMp - 3C 24

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

TEORIE TVÁŘENÍ. Lisování

Montážní návod. BITHERM Floor. Podlahový radiátor

TEPLOTNÍ ODOLNOST PVD VRSTEV VŮČI LASEROVÉMU POVRCHOVÉMU OHŘEVU

PRASKÁNÍ VRTÁKŮ PO TEPELNÉM ZPRACOVÁNÍ Antonín Kříž

HLINÍK A JEHO SLITINY


Kluzná pouzdra KU - B10 samomazný kov

Rovnováha kapalina{pára u binárních systémù

Bezkonkurenèní výkon Brusiva Bona - rychlost a odolnost pro døevìné podlahy

ZKOUŠENÍ KOROZNÍ ODOLNOSTI PLAZMOVĚ NANÁŠENÝCH NITRIDICKÝCH VRSTEV NA OCELÍCH CORROSION RESISTANCE TESTING OF PLASMA NITRIDATION LAYERS ON STEELS

KOROZNÍ CHOVÁNÍ Mg SLITIN V PROVZDUŠNĚNÉM FYZIOLOGICKÉM ROZTOKU

Návod k pou ití Jednotlivé prvky pøístroje Zprovoznìní

Kverneland Ecomat TM. Vyšší výnos, ni ší náklady? Ecomat

VLASTNOSTI PARAMETRY SVÍTIDLA VÝHODY NA PØÁNÍ

18 STRUKTURA SPOJŮ PÁJENÝCH PÁJKAMI BEZ OLOVA A JEJÍ VLIV NA VNĚJŠÍ VZHLED SPOJE

Systémy oplocení brány plotové díly branky sloupky

Použití. Výhody stavebnicový systém pro montáž snímačů ze sortimentu ZPA Nová Paka, a.s. ale i ostatních výrobců (normalizované. Technické parametry

Schmidt-Cassegrain. = Cassegrain + asférická korekèní deska. ohnisková rovina je vysunuta ven

TECHNOLOGIE POVRCHOVÝCH ÚPRAV. 1. Definice koroze. Soli, oxidy. 2.Rozdělení koroze. Obsah: Činitelé ovlivňující korozi H 2 O, O 2

J. Kubíček FSI Brno 2018

ROLETY VOLEJTE ZDARMA.

Oceli k zušlechťování Část 2: Technické a dodací podmínky pro nelegované oceli

BEZPEČNOSTNÍ ODBĚROVÝ NÁVAREK. BON 9x NÁVAREK PRO MĚŘENÍ TEPLOTY

Ukázka knihy z internetového knihkupectví

Metalografie - příprava vzorku pro pozorování mikroskopem

MONTÁŽNÍ NÁVOD DELTA DESIGN PLECHOVÉ KAZETY, LAMELY A TRAPÉZY

Prumyslové oplocení Posuvná brána! Panelové drátené oplocení

V KATALOG 2015 DØEVÌNÉ ŽALUZIE. - technické informace - zamìøení - montáž - ceníky hotových výrobkù.


A U T O R : I N G. J A N N O Ž I Č K A S O Š A S O U Č E S K Á L Í P A V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ _ K O R O Z E A O C H R A N A P R O T I K

I drill PRO. Nejlepší øešení pro snadné setí

Montážní pokyny k panelům Montáž střešního prosvětlovacího panelu KS1000 PC a KS 1000 PC Double Skin

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Návod k instalaci a obsluze

Základní návod na montáž venkovního schodištì

Příloha č. 4. Průběh zkoušky chování vzorků

COUNTERACTED CORROSION PROTECTION OF GALVANIC SEGREGATED ZINC COATINGS OCHRANA PROTI KOROZI GALVANICKY VYLOUČENÝMI ZINKOVÝMI POVLAKY

Adhezní síly v kompozitech

Technologie I. Anodická oxidace hliníku. Referát č. 1. Povrchové úpravy

ENOZZI - postele PIAZZA, ESPIGO, GAIA

Chemicko-technologický průzkum barevných vrstev. Arcibiskupský zámek, Sala Terrena, Hornická Grotta. štuková plastika horníka

Příloha č. 9 - Technická specifikace jednotlivých dílčích stavebních a technologických částí

ZOM SIGMA PUMPY HRANICE ZUBOVÁ MONOBLOKOVÁ

MŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu

ELEKTROLYTICKÉ KOND. SNAP-IN A ŠROUBOVÉ NIPPON CHEMI-CON - ISO 14001, ISO 9001, ISO 9002 YAGEO - ISO 14001, ISO 9001, ISO 9002

Operaèní postup Úrazová endoprotéza ramenního kloubu

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA VLASTNOSTI VYSOCEPEVNÉ NÍZKOLEGOVANÉ OCELI. David Aišman

Stroj je mo né vybavit pøídavným zaøízením NOR 1200/1, které slou í k vystøihování kruhových dílù. Rozmìry stroje: výška 570 mm.

Technické sdělení č. 13 / 2007

Nabíjecí zdroj Nokia DT-600. Vydání 1.2

PANELY


HALAS liga online. 18. a 21. kvìtna Booklet. HALAS liga HALAS. sudokualogika.cz SUDOKUCUP.COM


ŠTÌRBINOVÁ SÍTA TVARY PROFILÙ SVAØOVANÁ A SMYÈKOVÁ ŠTÌRBINOVÁ SÍTA


METALOGRAFIE I. 1. Úvod

Matematika II Limita a spojitost funkce, derivace

ZKOUŠKY MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ DOMEX 700MC

MATERIÁLOVÁ PROBLEMATIKA SPALOVEN S VYŠŠÍMI PARAMETRY PÁRY

1. Základní technické údaje. 2. Popis zaøízení. 3.2 Výstupy. 3. Vstupy a výstupy. 3.1 Vstupy. 2 JESY s.r.o.

- zabývá se pozorováním a zkoumáním vnitřní stavby neboli struktury (slohu) kovů a slitin


Rovnomìrná povrchová koroze, pøi které je povrch poškozen rovnomìrnì. Štìrbinová koroze, pøi které jsou napadeny malé oblasti povrchu ve tvaru štìrbin

VODA NO OVÁ ŠOUPÁTKA MEZIPØÍRUBOVÁ JEDNOSMÌRNÁ, SÉRIE 19

Navařování korozivzdorných trvrdonávarů pro rotační díly plunžrů hydraulických lisů. Zbyněk Bunda

Téma è. 3: 34 Úvod do agegátní poptávky a agregátní nabídky ÚVOD DO AGREGÁTNÍ POPTÁVKY A AGREGÁTNÍ NABÍDKY

KRYSTALY GEYER - ISO 9002

VHODNÉ POUŽITÍ ZÁKLADNÍCH TYPÙ DESEK HOFATEX. Støecha nad krokve. Typ desek Hofatex. Podlahy. Støecha pod krokve. døevostavby SYSTEM KOMBI SN1

2. Určete frakční objem dendritických částic v eutektické slitině Mg-Cu-Zn. Použijte specializované programové vybavení pro obrazovou analýzu.

CHARAKTERIZACE MATERIÁLU POMOCÍ DIFRAKČNÍ METODY DEBYEOVA-SCHERREROVA NA ZPĚTNÝ ODRAZ

Metody charakterizace

Transkript:

Materials Structure, vol. 5, number 1, (1998) 42 PROBLEMATIKA PROCESÙ NA ROZHRANÍ GALVANICKÉ SN-VRSTVY A BRONZOVÉHO SUBSTRÁTU Dagmar Jandová 1, Jaroslav Fiala 2, Daniel Beran 2, Zbyšek Nový 2, Zdenìk Kubeš 1 1 Západoèeská univerzita v Plzni, Katedra materiálu a strojírenské metalurgie 2 Škoda Výzkum, s.r.o., Plzeò Na galvanicky pocínovaných bronzových konektorech byly zkoumány pøíèiny zhoršení adheze vrstvy po nìkolikaletém skladování. Studiem struktury byla prokázána výrazná difúze atomù mìdi do cínové vrstvy a tvorba køehkých intermetalických fází β a γ soustavy Cu-Sn v cínovém povlaku. Souèasnì došlo v blízkosti rozhraní k tvorbì mikroøedin v dùsledku Kirkendallova efektu. Úvod Pøedlo ená práce vznikla na základì expertýzy galvanicky pocínovaných bronzových konektorù s nízkou adhezí Sn-vrstvy. Všechny experimentální práce byly provedeny na hotových souèástkách dodaných výrobcem, popø. na bronzovém plechu, z kterého jsou konektory lisovány. V dùsledku toho bylo nezbytné uva ovat mno ství faktorù, které mohly v provozních podmínkách adhezi Sn-vrstvy ovlivnit a nebylo samozøejmì mo né kontrolovat stav materiálu mezi jednotlivými výrobními operacemi a dodr ení pøedepsaného technologického postupu. Nicménì studium struktury konektorù umo nilo objasnit pøíèiny špatné adheze výše uvedené vrstvy a pøitom vyšly najevo zajímavé skuteènosti týkající se difúzních procesù na rozhraní vrstvy a bronzové matrice. 1 Technologie výroby konektorù 1.1 Výroba pasù z fosforového bronzu CuSn 6 Pasy 220 x 16 mm byly kontinuálnì odlity, homogenizaènì íhány pøi teplotì 680 o C/3h a válcovány na koneènou tlouš ku 0,4 mm. Válcování probíhalo tøífázovì s mezioperaèním íháním v poklopové peci 480 o C/3h a v prùbì né peci 820 o C/3,2m/min. Z pasù rozdìlených na pruhy o šíøce 35 mm byly nastøi eny a vylisovány konektory. 1.2 Pøíprava povrchu pro cínování Oleje pou ívané pøi lisování byly z povrchu pasù odstranìny oplachem a elektrolytickým katodickým odmaštìním.. Následujícím dekapováním v 5% roztoku H 2 SO 4 byly neutralizovány alkalické zbytky po odmaš ovací lázni a odstranìny oxidické povlaky na pokovovaném materiálu. 1.3 Galvanické cínování Nastøi ené a oèištìné pasy byly kontinuálnì cínovány v kyselé síranové lázni a po oplachu postøikem sušeny pøi teplotì 110 o C/45s. Pøedepsaná tlouš ka povlaku je 3 a 4µm. 1.4 Nalepení PE-PET fólie Na pocínovaný povrch byla nalepena dvojitá PE-PET fólie za teplot 120 o C/2s a 140 o C/1s. Z ka dé vyrobené série bylo náhodnì vybráno nìkolik souèástek a podrobeno výstupní kontrole jakosti., která spoèívá ve sloupnutí vnìjší nosné fólie, pøièem vnitøní ochranná fólie musí spolu s cínovým povlakem zùstat neporušena. 2 Formulace problému a program experimentálních prací Po dvou letech skladování docházelo u nìkterých konektorù pøi jejich vyjmutí z nosné fólie k odlupování Sn-vrstvy. Po ètyøech letech se cínový povlak oddìloval od matrice ji u všech souèástek. Úkolem našeho pracovištì bylo objasnìní pøíèin zhoršení kvality konektorù pøi dlouhodobém skladování. Pøi øešení daného problému byly uva ovány následující faktory pùsobící na adhezi cínové vrstvy: kvalita bronzových pasù, pøíprava povrchu pasù pøed cínováním, podmínky pøi galvanickém nanášení vrstvy cínu, zakotvení cínového povlaku v PE-PET fólii, èasovì závislé strukturní zmìny v systému bronzová matrice - Sn-vrstva - PE-PET fólie. Vlivy jednotlivých výše uvedených faktorù na kvalitu konektorù byly posuzovány na základì studia morfologie, fázového a chemického slo ení bronzového pasu, cínové vrstvy a oblasti jejich rozhraní. Byly pou ity metody svìtelné mikroskopie (SM), øádkovací elektronové mikroskopie (ØEM) s energiovì-disperzní rtg.

43 PROBLEMATIKA PROCESU NA ROZHRANÍ GALV. SN-VRSTVY A BRONZOVÉHO SUBS: mikroanalýzy (EDX) a rtg. difrakèní fázové analýzy (DFX). Experimentální materiál: vzorky dobrých a špatných konektorù (oznaèených DK a ŠK ), tzn. vyhovujících a nevyhovujících uvedené kontrole jakosti po dvou letech skladování, vzorky nastøi ených bronzových pasù, vyrobených údajnì ve stejném období jako materiál zkoumaných souèástek, vzorky vyhovujících bronzových pasù z pozdìjší doby. Obr.1: Pøíèný øez a/ dobrým, b/ špatným konektorem s cínovou vrstvou. Zv. 200x. 3 Výsledky 3.1 Svìtelná mikroskopie Pro zhotovení metalografických výbrusù byly konektory zality do Woodova kovu, zbroušeny a vyleštìny v podélných a pøíèných øezech vzhledem k operaci válcování bronzových pasù a kolmo k cínové vrstvì. V neleptaném stavu byla sledována zejména oblast rozhraní cínové vrstvy a matrice. Rozdíl mezi dobrými a špatnými konektory je dokumentován obr.1a,b. U špatných konektorù je mezi vrstvou a substrátem ostré rozhraní, které místy pøechází v úplné odtr ení. Z hlediska adheze se rozhraní jeví velmi slabé, nelze však vylouèit, e k jeho poškození došlo pøi pøípravì výbrusu. Povrch substrátu pod cínovou vrstvou je hrubý a tlouš ka vrstvy se pohybuje v mezích 5-10 µm. Cínová vrstva u dobrých konektorù je rovnomìrnìjší ne v pøedchozím pøípadì, dosahuje tlouš ky pøibli nì 5 µm, s bronzovou matricí je lépe spojena. Pøesto lze i na tìchto vzorcích najít místa s odtr enou vrstvou. Ze zkušeností s metalografickými výbrusy jiných typù vrstev obdobné tlouš ky a technologie pøípravy lze soudit, e vrstva je k odtr ení a ke své destrukci extrémnì náchylná. Nerovnosti povrchu substrátu tvoøícího rozhraní s vrstvou dosahují maximálnì 15µm. Pøi pozorování výbrusù byla dále zamìøena pozornost na válcovací vady. Ojedinìle byly nalezeny v substrátu drobné pøelo ky. Metalurgické vady typu vycezenin ani èastý výskyt vmìstkù nebyly zaznamenány. Obr.2: Cínová vrstva na rovinných plochách dobrého konektoru. Zv. 1000 x. obìma skupinami vzorkù nebyly zaznamenány výrazné rozdíly. Orientaènì byly pøi zvìtšení 1000x poèítány vmìstky na ploše 35 mm 2. Podíl plochy jimi narušené pøedstavuje 0,03%. Pozorování hotových konektorù v ØEM znesnadòuje nevodivá polyetylénová fólie. U dobrých vzorkù (DK) zùstává pøilepena na vnìjším povrchu a nepodaøilo se ji beze zbytku odstranit. Po nabobtnání fólie v organických rozpouštìdlech byla opatrnì odškrábnuta, pøitom však došlo k èásteènému sloupnutí i cínové vrstvy. Porušení probíhalo vìtšinou v samotné vrstvì, nikoliv na rozhraní se substrátem. To svìdèí pro dobrou adhezi vrstvy. Na rovinných plochách vnitøní strany konektorù s neporušenou cínovou vrstvou lze pozorovat mezi jemnými krystality øádovì vìtší èástice vyøádkované ve smìru 3.2 Øádkovací elektronová mikroskopie a energiovì-disperzní mikroanalýza Morfologie vzorkù byla pozorována na mikroskopu TESLA BS 340 v re imu sekundárních elektronù, analýza chemického slo ení byla provádìna pomocí energiovìdisperzního rtg. mikroanalyzátoru TESLA NL 2001A. Pro kvantitativní analýzy byla zvolena bezstandardní metoda ZAF. Pro posouzení vlivu substrátu byl porovnáván povrch vyhovujících bronzových pasù a povrch nastøi ených necínovaných konektorù z období expedice vadných souèástek. V souladu s pozorováním ve svìtelném mikroskopu byly jen vyjímeènì pøítomny drobné válcovací vady. Mezi Obr.3: Cínová vrstva na hranách dobrého konektoru. Zv. 1000x.

PROBLEMATIKA PROCESU NA ROZHRANÍ GALV. SN-VRSTVY A BRONZOVÉHO SUBS: 44 válcování (obr.2). Výraznì hrubozrnìjší cínová vrstva se nachází na hranách (obr.3). Je zøejmé, e na zakøivených plochách, kde se pøi galvanickém pokovování zvyšuje proudová hustota, narùstá vrstva rychleji a tvoøí se vìtší krystality. Obr.7: Cínová vrstva na rovinných plochách špatného konektoru. Zv.1000x. Obr.4: Èásteènì sloupaná cínová vrstva špatného konektoru. Zv. 800x. na vnìjším povrchu Obr.8: Hrana špatného konektoru. Zv.1200x. Obr.5: Detail povrchu substrátu pod sloupanou cínovou vrstvou. Zv. 2000x. Obr.9: Hrana špatného konektoru s whiskery. Zv.2000x. Obr.6: Cínová vrstva na vnitøní stranì špatného konektoru. Zv. 500x. Pøi vyjímání špatných konektorù (ŠK) z nosné fólie byla str ena Sn-vrstva po témìø celé ploše (obr.4). Povrch pod odstranìnou cínovou vrstvou má dùlkovaný reliéf (obr.5). EDX analýzou bylo urèeno chemické slo ení povrchu substrátu tvoøeného 3hm.% Sn a 97hm.% Cu. Svìtlé útvary na snímku jsou zbytky cínového povlaku, které zùstaly uchyceny v rýhách a prohlubních substrátu. Pro porovnání s povrchem bronzového pasu upraveného pro cínování byl zkušební necínovaný pas s nastøi enými konektory laboratornì oèištìn a dekapován podle technologického pøedpisu uvedeného pod bodem 1.2. Tento pas se jeví podstatnì hladší ne konektor pod sloupanou cínovou vrstvou. Na místech, kde fólie nedokonale pøilnula k povrchu souèástky, zùstala cínová vrstva neporušena a bylo mo né pozorovat její morfologii na ØEM. Vrstva je

45 PROBLEMATIKA PROCESU NA ROZHRANÍ GALV. SN-VRSTVY A BRONZOVÉHO SUBS: jemnozrnná s lokálnì narostlými tyèinkovitými krystality - whiskery (obr.7). Ve whiskerech byl EDX analýzou identifikován pouze cín, v jemnozrnném povlaku byla vedle cínu zaznamenána i mìï. Na hranách konektoru se vyskytují relativnì hrubé rovnoosé krystality cínové vrstvy, èetné whiskery a útvary vzniklé srùstem nìkolika protáhlých krystalitù (obr.8,9). Obdobný charakter má cínový povlak i na vnitøní stranì špatných konektorù (obr.6). Èetnost hrubších útvarù a délka whiskerù, dosahující a 90 µm, se liší u rùzných vzorkù i v rámci jednoho konektoru. Poslední skupina vzorkù byla pøipravena z fólie se sloupnutou Sn-vrstvou z nìkolika špatných konektorù. Fólie byla obrácena cínovou vrstvou smìrem nahoru a upevnìna na hliníkovou podlo ku. Obna ené èásti polyetylénu byly pøelepeny uhlíkovou páskou, která jednak pøikryla nevodivý materiál a jednak vodivì spojila cínovou vrstvu s dr ákem. Na tìchto vzorcích bylo mo né pozorovat plochu rozhraní, na nìm došlo k oddìlení vrstvy od substrátu. Cínová vrstva je otiskem bronzového pasu s patrnými stopami po válcování a pøípadném broušení. Èetné EDX analýzy vykazují pøekvapivì vysoký obsah mìdi. Prùmìrné chemické slo ení vrstvy do hloubky 0,8 µm urèené pomocí EDX pøedstavuje 40hm.% Cu a 60hm.% Sn. Na mapách plošného rozlo ení prvkù Sn a Cu nebyla nalezena ádná lokalita s výraznou pøevahou mìdi, která by svìdèila pro odtr ení bronzové matrice na válcovacích vadách typu pøelo ek. 3.3 Rtg. difrakèní fázová analýza Výsledky kvalitativní rtg. difrakèní fázové analýzy pøi pou ití fotoregistrace v Braggovì - Brentanovì semifokuzaèním uspoøádání jsou uvedeny v následující tabulce. Vzorek Analyzovaná oblast Pøítomné fáze 1a - DK vnìjší povrch α,ß,γ,sn 1b - DK vnitøní povrch α, β, γ,sn 2a - ŠK vnìjší povrch α 2b - ŠK vnitøní povrch α, β, γ,sn 2c - ŠK fólie s cínovou vrstvou ß, Al 3a - ŠK vnìjší povrch α 3b - ŠK vnitøní povrch α, γ 3c - ŠK folie s cínovou vrstvou ß, Al Popis detekovaných fází: α - primární tuhý roztok Sn v mìdi s møí kou f.c.c. odpovídající dle zmìøenéno møí ového parametru a= (3,648±0.004) Å obsahu cínu (6±0,5)%, β - kubická fáze typu B2 s møí ovým parametrem a=2,591å, γ - fáze typu DO 3 s uspoøádanou kubickou strukturou s møí ovým parametrem a=6,116 Å, Sn - tetragonální fáze cínu s møí ovými parametry a = 5,83Å, c=3,182 Å, Al - difrakèní efekt od podlo ky fólie. Obì intermediální fáze binárního systému Cu-Sn jsou v podmínkách termodynamické rovnováhy stabilní pouze za vysokých teplot - fáze β pøi teplotách (586-798) o Cv intervalu chemického slo ení (22-27) hm.% Sn, fáze γ v teplotním oboru (520-755) o C pøi slo ení (26-42)hm.% Sn. V èetných literárních pramenech však existují doklady o jejich výskytu i za pokojové teploty [1,2]. Pozoruhodné v daném pøípadì je to, e se jedná o hydrometalurgické a nikoliv pyrometalurgické procesy a povlakované souèástky nebyly bìhem výroby ani pozdìji vystaveny teplotám odpovídajícím oblasti jejich stability. 4 Diskuse Pro kvalitu bronzových pasù jsou ve výrobì stanoveny následující po adavky: a) Chemické slo ení v mezích (5,0-7,0)% Sn, (0,02-0,3)% P zbytek Cu, doprovodné prvky do celkového obsahu 0,5%. b) Na 1% plochy povrchu jsou povoleny vady typu rýh, drobných zatlaèených okují, dùlkù a vypuklin nepøesahující mezní úchylku tlouš ky ±15µm, za nepøípustné jsou pova ovány trhliny, koroze, pleny, dvojitost. Dovoleno je zaèištìní vad broušením na 4% povrchu. Na povrchu pasù bez cínové vrstvy bylo nalezeno nìkolik pøelo ek o délce øádovì 0,1mm a zanedbatelný podíl vmìstkù a zaválcovaných èástic. Drsnost povrchu pasù pøedstavuje mezní povolenou hodnotu. Záva né narušení adheze cínové vrstvy mù e být zpùsobeno pøítomností pøelo ek. Avšak malé mno ství a rozmìr pozorovaných vad tohoto typu mohl být jen ztì í pøíèinou celoplošného odlupování cínové vrstvy. V souladu s tímto závìrem jsou i výsledky mapování chemického slo ení vrstvy na polyetylénové fólii v ØEM. Pro adhezi galvanické vrstvy je dále podstatné oèištìní povrchu pasu od olejù pou ívaných pøi nastøi ení a lisování konektorù. Koneèné elektrolytické odmaštìní provádìné u barevných kovù obvykle katodicky je podpoøeno vývinem plynových bublinek. Jako problematické se bìhem oèištìní povrchu jeví odstranìní zbytkù pou ívaných rostlinných olejù. Pøi odmaš ování v alkalických prostøedcích tyto tuky zmýdelòují [3], a pøesto e jsou mechanicky odstranìny vyvíjeným plynem, nelze jejich pøítomnost zcela vylouèit. Monomolekulární vrstva mýdla mù e být pøíèinou nedokonalé pøilnavosti galvanicky nanášených povlakù. Pùsobení tohoto faktoru na adhezi vrstvy nelze vylouèit. Jeho vliv by se však projevil bezprostøednì po cínování a v našem pøípadì se vrstva projevila jako nekvalitní teprve po nìkolikaletém skladování.

PROBLEMATIKA PROCESU NA ROZHRANÍ GALV. SN-VRSTVY A BRONZOVÉHO SUBS: 46 Dekapováním povrchu mìdi pou itým zpùsobem v 5% roztoku H 2 SO 4 se odstraní oxidy, povrch zùstává matný, základní kov není napadán. V literatuøe [3,4,5] je tento postup uvádìn jako postaèující za pøedpokladu pøedcházejícího dokonalého odmaštìní. Sledujeme-li pøíèiny dùlkovaného reliéfu substrátu špatných konektorù pod sloupanou cínovou vrstvou, pak z porovnání s povrchem zkušebního laboratornì oèištìného a dekapovaného pasu, je zjevné, e zdrsnìní povrchu nebylo dùsledkem pøípravy povrchu pasù pro cínování, ale muselo být zpùsobeno ještì jakýmsi dalším procesem. Pøi povlakování konektorù pou ité kyselé síranové láznì jsou vhodné pro tvarovì nenároèné pøedmìty a zejména pro kontinuální cínování pasù [6]. Nositelem kovu je síran SnSO 4. V tìchto lázních je ádoucí, aby byl cín pøítomen ve formì dvojmocných kationtù. Dvojmocný cín ve vodì oxiduje na ètyømocný, který podléhá hydrolýze podle reakce Sn II SO 4 + 1/2O 2 + 3H 2 O Sn IV (OH) 4 + H 2 SO 4 Okyselením láznì se posunuje rovnováha reakce doleva, co potlaèí oxidaci Sn II na Sn IV a hydrolýzu cínièitých iontù. Z tohoto dùvodu pracují kyselé síranové láznì s pøebytkem kyseliny sírové. Tato kyselina dále zvyšuje elektrickou vodivost a umo òuje vyluèování jemnì krystalických vrstev. Struktura vylouèeného cínu je ovlivnìna prostøednictvím koncentrace ètyømocných iontù. Jejich vysoký obsah vede k vytváøení nekvalitních matných povlakù. Kvalitní cínové vrstvy lze získat jen v pøítomnosti organických pøísad. Jedná se o povrchovì aktivní látky koloidní nebo nekoloidní povahy. Adsorbce koloidních látek na povrchu pokovovaného materiálu zpùsobuje, e povlaky z kyselých lázní mají menší pøilnavost ne vrstvy z lázní alkalických [3,7]. Za urèitých podmínek se nanášený kov nevyluèuje na kovovém podkladu kompaktnì, ale ve formì jemných dlouhých krystalových vláken - whiskerù. Jejich pøednostní rùst na èelních plochách lze ovlivnit proudovou hustotou a vhodnou koncentrací organických pøísad v elektrolytu [8]. Whiskery mohou na cínovém povlaku vznikat i bezprostøednì po pokovení nebo dokonce po delších dobách skladování [7]. Pøíèiny jejich tvorby jsou rùznorodé a dají se tì ko postihnout. Vliv mají napø. velikost zrna, vnitøní pnutí, neèistoty, podmínky vlhkosti pøi skladování. Z experimentálních výsledkù jsou patrné rozdíly v morfologii cínové vrstvy u dobrých a špatných konektorù. Nerovnomìrnosti ve velikosti a tvaru jednotlivých krystalitù, dané rùznou rychlostí jejich rùstu, jsou pozorovatelné u všech souèástek. Jednoznaèné je, e u špatných konektorù je vrstva jemnozrnìjší a obsahuje podstatnì vìtší mno ství whiskerù ne u konektorù dobrých. Pokud se týká rozhraní cínového povlaku a dvojité PE-PET fólie, je zøejmé, e ve vrstvì s èetnými dlouhými whiskery bude fólie lépe zakotvena ne v pøípadì relativnì hladkého povrchu. Rtg. difrakèní fázovou analýzou byla zjištìna v cínovém povlaku na bronzovém substrátu kromì Sn pøítomnost fáze α a intermediálních fází β a γ systému Cu-Sn. Fáze α pøísluší matrici, fáze β a γ se vytvoøily v dùsledku difúze mìdi do cínového povlaku. Na replice s odloupnutou cínovou vrstvou byla touto metodou detekována pouze fáze β. Výsledky EDX analýz na stejných vzorcích prokázaly vysoký obsah mìdi, pøesahující oblast stability této fáze. EDX analýza v daném pøípadì zpracovává signál z povrchové oblasti do hloubky asi 0,8µm, FDX získává informace z vìtších hloubek materiálu. Na replice je pravdìpodobnì pøítomna tenká vrstva α fáze, zbytek je tvoøen β fází. To by znamenalo, e k oddìlení vrstvy došlo v substrátu. Pro tuto domìnku svìdèí i dùlkovaná morfologie povrchu substrátu pod sloupanou cínovou vrstvou. Pøítomnost uvedených fází lze vysvìtlit difúzními procesy. V daném systému bronzový pás - cínová vrstva byla dominantní difúze mìdi do cínu. Únik atomù Cu z pasu do vrstvy pøevládal nad pøísunem Sn atomù do substrátu. Následkem toho došlo v oblasti rozhraní na stranì substrátu k tvorbì mikroøedin (Kirkendallùv efekt), které vedou ke sní ení pevnosti spojení vrstvy se substrátem. Dobrou adhezi dále narušují uvedené køehké intermetalické fáze. Otevøenou otázkou zùstává, co umo nilo za pokojových teplot tak výraznou difúzi. Ve prospìch uvedené hypotézy lze uvést následující skuteènosti: 1) Bod tání Sn je nízký a tedy jeho homologická teplota je pøi 20 o C relativnì vysoká a lze oèekávat v cínové vrstvì výraznou difúzi. 2) Køivka solidu u systému Cu-Sn strmì stoupá od 232 o C pro cín a na 1085 o C u mìdi. Proto difúzní koeficient bude pro mìï v cínu mnohem vìtší ne pro cín v mìdi. 3) Difúze mìdi do cínu po hranicích zrn, která probíhá o nìkolik dekadických øádù rychleji ne difúze transkrystalická, bude v jemnozrnné cínové vrstvì špatných konektorù rychlejší ne u konektorù dobrých. 4) Difúzi podporuje napìtí v bronzových pasech po posledním válcování. Pøi dlouhodobém skladování konektorù je potøeba brát v úvahu strukturní zmìny v dvojité v PE-PET fólii, které mají za následek její zkøehnutí a pevnìjší vzájemné spojení vnitøní ochranné a vnìjší nosné fólie. Potom snáze dojde pøi jejich oddìlování i k odtr ení cínové vrstvy, zejména je-li u špatných konektorù upevnìna cínová vrstva ve fólii dlouhými whiskery. 5 Závìr V pøíspìvku byly podrobnì rozebrány mo né pøíèiny odlupování cínového povlaku na povrchu bronzových konektorù. Bylo jednoznaènì prokázáno, e degradace vlastností tìchto souèástek je zpùsobena strukturními zmìnami v prùbìhu nìkolikaletého skladování. Pøítomnost intermetalických fází β a γ systému Sn-Cu, které se vytvoøily v dùsledku výrazné difúze atomù Cu pøes rozhraní vrstva - substrát, svìdèí pro dobré spojení povlaku

47 PROBLEMATIKA PROCESU NA ROZHRANÍ GALV. SN-VRSTVY A BRONZOVÉHO SUBS: se substrátem. To vyluèuje špatnou kvalitu povrchu bronzových pasù a jeho pøípravu pro cínování. Jako nevyhovující se jeví jemnozrnná struktura cínové vrstvy obsahující whiskery. Nelze posoudit, zda whiskery vznikly pøi cínování nebo se vytvoøily teprve v prùbìhu skladování.v ka dém pøípadì zpùsobily pevné ukotvení Sn-vrstvy v polyetylénové fólii a bylo by ádoucí se jejich výskytu vyvarovat. Na závìr lze uvést dvì hlavní pøíèiny zhoršení kvality zkoumaných souèástek po dlouhodobém skladování: 1) sní ení adheze cínové vrstvy v dùsledku difúzních procesù, 2) pevnìjší zakotvení Sn-vrstvy ve stárnoucí PE-PET fólii. Literatura: 1. Malcev,Borsukova,Borin-Metalografia ne elezných kovov a zliatin, Bratislava 1963 2. Píšek, Jeníèek, Ryš-Nauka o materiálu, Praha 1973 3. Krejèík V.- Technologie pro uèební obor galvanizér, Praha 1963 4. Katalog výrobkù Barvy laky n.p. Uhøinìves, 1982 5. Ruml V., Soukup M.-Galvanické pokovování,praha 1981 6. Stüpel H.-Sintetièeskie mojušèije a oèišèajušije sredstva, Moskva 1960,pøelad nìmeckého originálu 7. Strauch A.-Galvanotechnisches Fachwissen, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1987 8. Klaus J.Vetter-Elektrochemische Kinetik, Springer Verlag, Berlin, 1961

Materials Structure, vol. 5, number 1, (1998) 48