Здатність до зварювання та паяння

Зварюваність і паяність покриттів хімічного нікелювання

Зварюваність і паяність є важливими функціональними властивостями для багатьох електричних та електронних застосувань, особливо коли поверхневе покриття має забезпечувати не лише захист основного матеріалу, а й надійність і стабільність з’єднання з часом. Покриття хімічного нікелювання NIPLATE® завдяки своєму складу та рівномірності осадження, як правило, придатні до зварювання та паяння, з деякими важливими відмінностями залежно від типу покриття та умов процесу. За винятком NIPLATE® 500 PTFE, який через наявність полімерних частинок не призначений для застосувань, що передбачають зварювання або паяння, традиційні покриття NIPLATE® можуть використовуватися для:

• паяння олов’яними сплавами;
• ультразвукового зварювання, зокрема для виготовлення електричних з’єднань.

Механізм паяності та критичні чинники

Паяність покриттів хімічного нікелю пов’язана зі здатністю поверхні забезпечувати належну змочуваність присадним матеріалом і зберігати цю властивість з часом. Основні чинники, що впливають на якість з’єднання:

• хімічний стан поверхні покриття;
• наявність поверхневих оксидів нікелю, які можуть утворюватися з часом або внаслідок термічної обробки;
• час зберігання між нікелюванням і операцією зварювання або паяння;
• тип процесу з’єднання (паяння, ультразвукове зварювання, індукційне паяння). У разі м’якого або твердого паяння загалом рекомендується застосовувати активовані флюси (RMA, RA) або флюси, придатні для нікелю, особливо якщо паяння виконується не одразу після нанесення покриття. Хімічна активація поверхні дає змогу видалити наявні пасивні оксидні шари або подолати їхню дію, покращуючи адгезію припою.

Типові застосування: електричні контакти та шини (busbar)

Особливо важливою сферою застосування зварюваності та паяності покриттів NIPLATE® є електричні компоненти з міді або алюмінію, такі як контакти, клеми та шини (busbar), зокрема в автомобільній промисловості та електромобільності. Ультразвукове зварювання шин та електричних контактів із покриттям дає змогу отримувати механічно міцні з’єднання з низьким електричним опором, знижуючи ризик дефектів з’єднання та підвищуючи надійність системи з часом.

Спеціалізоване покриття: Niplate Link

Для застосувань, у яких збереження зварюваності та паяності з часом, корозійна стійкість та відтворюваність у промислових умовах є критичними вимогами, компанія Micron розробила Niplate Link — процес хімічного нікелювання, спеціально призначений для електричних і з’єднувальних компонентів (див. Покриття NIPLATE®). Niplate Link — це власна технологія, на яку подано заявку на патент, оптимізована для:

• мідних шин (busbar);
• електричних контактів і роз’ємів;
• компонентів, призначених для зварювання та паяння. Покриття ґрунтується на оптимізованому сплаві Ni–P, що забезпечує придатну до зварювання та паяння, стійку до окиснення та стабільну з часом поверхню, знижуючи ризик поверхневого окиснення, яке могло б погіршити якість з’єднання. Порівняно з традиційними гальванічними рішеннями Niplate Link пропонує:
• рівномірність товщини навіть на деталях складної геометрії, без потовщення на вістрях;
• відтворюваний промисловий процес без використання дорогих металів;
• сумісність із паянням сплавами на основі олова та з ультразвуковим зварюванням компонентів із міді та алюмінію;
• високу корозійну стійкість, з показниками понад 1000 год у нейтральному соляному тумані (ISO 9227) на міді з товщиною покриття ≥ 5 мкм. Ці характеристики роблять Niplate Link особливо придатним для застосувань в електромобілях, інверторах, акумуляторних блоках, перетворювачах потужності та високовольтних системах розподілу (HV), де надійність електричного з’єднання є ключовою вимогою.

Міркування щодо термічної обробки та зберігання

Критичним аспектом для паяності покриттів хімічного нікелю є вплив термічної обробки після осадження. Обробка з метою зміцнення може призводити до утворення поверхневого шару оксиду нікелю, який знижує змочуваність і може перешкоджати адгезії припою. Аналогічно, навіть за відсутності термічної обробки поверхня хімічного нікелю з часом може пасивуватися внаслідок впливу навколишнього середовища.

Підсумовуючи, зварюваність і паяність покриттів хімічного нікелювання залежать від поєднання складу покриття, стану поверхні, подальших обробок і умов експлуатації. Правильне визначення параметрів обробки та процесу зварювання або паяння має принципове значення для забезпечення надійних і довговічних з’єднань, особливо в електричних системах із високими вимогами до надійності.