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DJB-823固体薄膜保护剂在电子雷达上的应用
发布时间:2015-07-23 18  |  点击:928  |  作者:qinside

国营涪江机器厂 罗国斌 师白弟

一、前言
我厂是电子雷达整机厂,其主要产品的零件近 60 %需要电镀,这是因为银具有较好的导电、导热与焊接性能,接触电阻小,化学稳定性好等优点。 但是当空气中的 H2S 、SO2 或其它有害化合物与银接触时,在一定的湿度和空气中氧的作用下,其表面很快则变成黄色,其化学反应是: 4Ag +2H2S +O2= 2Ag2S+2H2O 随着时间延长和有害气体的浓度不同,银层变色可呈淡黄色→黄色→深褐色→灰黑色,最后变成黑色的硫化银膜。银层变色范围,从点到面,这不仅改变了银的外观,降低了装饰美化的目的,而且影响了焊接性能和某些电气性能。随着工业的迅速发展,环境污染日益严重,空气中 H2S 、SO2的含量不断增加,特别是我厂处于空气潮湿地区,含硫气体导致我厂每年因银层发黄变色,造成大批零件返修,甚至报废。不但浪费白银,更重要的是不能保证军用产品的可靠性,这个问题一直是我厂急待解决的重大问题之一。 到目前为止,国内外防银变色基本上分为三大类型,即:
1 、在镀银件上镀一层贵金属或合金,例如:镀 Po 、Au 、Rh 、Pt 、Ag-Cd 、Ag-Cu 、Ag-Ni 、Ag-Co 、Ag-Pt 等。
2 、化学或电化学钝化。
3 、浸涂有机涂料。
以上方法有的因费用昂贵而无使用的可能,有的效果欠佳,所以世界上仍未找到一种彻底解决的办法。根据我厂的实际情况,曾对上述第二及第三种类型的方法进行了长时期的试验和筛选工作。1979年我们得知北京邮电学院彭道儒教授发明了 BY-2 电接触固体薄膜润滑剂。我们对BY-2电接触固体薄膜润滑剂进行了各种试验,实验结果证明: BY-2电接触固体薄膜润滑剂的防银变色性能最好。但因BY-2电接触固体薄膜润滑剂使用环境温度在-55~+55℃,并不能完全满足我厂有关产品性能的特殊要求,故未能用于生产。1983 年我们又得知彭道儒教授研制出性能优良的DJB-823固体薄膜保护剂,其使用环境温度可达 -60℃~+175 ℃ ,这就满足了我厂有关产品的使用要求。为此,我们在1979年的试验基础上,又作了 DJB-823固体薄膜保护剂与现行防银变色工艺及其它防银变色剂的抗硫化氢对比试验(简称为抗硫试验)。在取得防银变色结果的基础上,结合产品使用性能的要求,又进一步对 DJB-823 电接触保护剂膜的电气性能、焊接性能,耐正负温度的稳定性,抗溶剂性,粘结性能,与其它有机涂覆层的结合力是否有影响,有多大的影响等问题作了初步测定,这对全面认识 DJB-823 电接触保护剂的性能,并进一步在电子产品上推广应用是十分必要的。

二、 DJB-823 电接触保护剂与其它防银变色的抗硫对比试验
1 、试验条件
(1)试片规格: 50 × 60 × 1mm 的 62 黄铜。
(2)试验规范: H2S 100ppm , SO2700ppm 。
相对湿度:80~85 %。
温度:室温。
时间:24 小时。
2 、试验步骤及方法(省略,因为各厂都是大同小异)。
3 、评定变色能力的标准。
为了便于对比并有直观感,我们用简单的 A 、B 、C… 作为评定试验好坏的标准等级。即: A 级:轻微变色(基本保持银本色光泽)。 B 级:较轻变色(有点状变色较严重)。 C 级:较重变色(还能看到银光泽)。 D 级:严重变色(失去银的光泽)。
4 、试验结果 不同防银变色剂的抗硫试验结果,如表 1 所示。
从照片可以看出浸DJB-823固体薄膜保护剂与我厂现行阴极钝化工艺的明显差别。

三、 DJB-823固体薄膜保护剂膜对电器性能影响的测定

一种好的防银变色剂,不但要有良好的抗硫性能,而且更重要的是能保持银的优良电器性能,特别是对高频(超高频)电子元件,丝毫不能忽视。 根据我厂雷达电子元件的有关技术要求,我们分别作了如下初步测定:
1 、驻波比的测定
微波器件的实物是3厘米 ,长1米的波导管,分别采用镀银黑化(原工艺为黑化)和涂覆DJB-823固体薄膜保护剂进行对比测试,如表 2 所示。

表 1 不同防银变色剂的抗硫试验

配方及工艺条件

工艺流程

可评为级别

H2S 时间

聚苯乙烯 30%
624 环氧树脂 25%
松香 25%
纯地蜡 20%
配成 25%的二甲苯溶液 零件与溶液均预热35~40℃ ,时间为 1 分钟

氰化镀银→浸亮→脱膜→浸有机涂料→晾干20分钟→100℃烘1小时。

D 级
聚苯乙烯

5分钟左右开始发花,发黄,24小时后严重发黄。

三氮唑2g/L
四氮唑 0.5g/L
KI 2g/L
C12H25SO4Na 少许
PH6.5 以下,温度为室温,时间为2分钟

镀银→浸亮→脱膜→电解钝化(或不钝化→浸氮唑→甩干

B 级稍差比 C 级要好
三、四氮唑

1小时后,逐渐有局部发黄,24小时后,较轻变色,局部较严重。

Tx(s) 2.4g/L
Tx(p) 0.19g/L
PH4.4~5.5
温度为室温时间 1 分

镀银→浸亮→脱膜→钝化→浸→甩干→烘干

B 级(比 A 级稍差) Tx(s)、Tx(p)

24小时后有轻微变色(有点状黄色)

BY-2 20g/L
120#汽油 1升
温度60~70℃
时间为 1~2 分

镀银→浸亮→脱膜→浸BY-2→晾干20分钟→在80℃烘箱中烘干20分钟

A 级
BY-2

24小时后有局部黄花印,但基本保持本色

DJB-823 10~15g/L
120#汽油 400ml
无水乙醇 400ml
二甲苯 200ml
温度 70~80 ℃
时间为 30 秒

镀银→浸亮→脱膜→浸DJB-823→晾干20分钟→在120℃烘箱中烘干30分钟

A 级
DJB-823

24小时后有局部黄花印,但基本保持本色

K2Cr2O4 30g /L
K2CO3 50g/L
DK 0.3A/dm2
温度为室温
时间为 2~3 分钟

镀银→浸亮→脱膜→阴极钝化→蒸馏水煮沸

D 级
阴级钝化

2分钟就有变色趋势随时间延长发黄,变色严重

表 2 波导管驻波比的比较

序号

镀银黑化

浸 DJB-823

1#

1.11

1.05

2#

1.01

1.04

3#

1.09

1.07




2 、损耗比的测定
根据产品性能的要求,采用3厘米 ,长1米的波导管进行损耗比测试,其结果如表3所示。


表 3 波导管损耗比的比较(单位:dB )

序号

镀银黑化

浸 DJB-823

1#

0.22

0

2#

0.108

0.126

3#

0.39

0.255

3 、接触电阻的测定
为了符合生产实际,我们考虑到不仅要测试单位长度内导线的电阻,还要测试重叠起来的电阻,其结果如表 4 所示。

表 4 接触电阻的比较(单位:μW)

序号

镀银阴极钝化

浸 DJB-823

备 注

1#

207

207

1 个接触面

2#

108

140

2 个接触面

3#

86

150

3 个接触面

4#

87

130

4 个接触面

5#

75

125

5 个接触面

4 、行波系数的测定 我们选择了有代表性的两种零件:即将检波器、无线头罩进行了行波系数的测试,其结果如表 5 和表 6 所示。

表 5 检波器行波系数的测定

零件

代号

-f (低频)

f (中频)

+f (高频)

最小

最大

KBB

最小

最大

KBB

最小

最大

KBB

79.046

30

72

0.645

24

42

0.755

32

50

0.8

82.110

20

84

0.487

16

68

0.485

20

72

0.527

79.110

30

73

0.64

22

42

0.723

30

56

0.73

81.025

34

66

0.71

24

52

0.67

31

54

0.757

78.096

24

80

0.54

24

56

0.65

26

68

0.669

表 6 天线头罩行波系数的测定

零件

代号

-f (低频)

f (中频)

+f (高频)

最小

最大

KBB

最小

最大

KBB

最小

最大

KBB

79.110

20

66

0.55

22

70

0.56

22

82

0.51

79.46

20

68

0.54

16

58

0.52

20

86

0.49

79.37

14

59

0.487

16

58

0.52

19

78

0.48

78.96

20

76

0.538

14

54

0.50

18

78

0.48

81.25

12

98

0.34

14

58

0.49

22

82

0.51

5 、结论 综上所测定的有关数据可归纳如下几点:
(l)涂 DJB-823固体薄膜保护剂比镀银黑化要好些;
(2)镀银黑化损耗要稍大于涂覆 DJB-823 电接触保护剂;
(3)涂覆DJB-823固体薄膜保护剂和阴极钝化一个接触面的接触电阻是一样的。随着接触面增加(重叠起来),涂覆DJB-823固体薄膜保护剂的接触电阻稍微大些。
(4)行波系数均合格,并满足我厂有关产品性能的要求。

四、DJB-823固体薄膜保护剂膜耐正、负温度稳定试验
1 、试验目的与方法
根据产品使用性能的要求,对DJB-823固体薄膜保护剂作耐寒和抗热性能试验,其目的是检验DJB-823电接触保护剂膜在正、负温度情况下的收缩、热熔、龟裂和附着力是否有变化。其方法是将已浸涂DJB-823电接触保护剂的试片放入冰箱,温度为-60℃ ,时间为30分钟,取出立即放入已加温至120℃的烘箱内保持30分钟,循环两次,再放人上述硫化氢加速腐蚀箱内作抗硫化试验。
2 、试验结果
经 24 小时加速抗硫试验,同样可评为A级,与未经正、负温度试验的试片无多大差别,充分说明DJB-823电接触保护剂膜的环境使用温度可达 -60~+120 ℃ 。

五、DJB-823固体薄膜保护剂膜耐溶剂性能试验
l 、试验目的与方法
因为DJB-823固体薄膜保护剂是用汽油等溶剂溶解的,而我们的机器在使用过程中有可能要接触汽油。为了证明浸涂DJB-823固体薄膜保护剂的零件,接触汽油后,还能否起保护作用,用棉扦分别在试片上涂40℃ 、50℃的汽油,再放入硫化氢加速腐蚀箱内进行试验。
2 、试验结果
经24小时抗硫试验,可评为B级,从试验结果可明显看出,经汽油擦洗过的痕迹,但无腐蚀点,这就说明DJB-823固体薄膜保护剂膜经汽油擦洗后,抗硫变色能力稍差于未经汽油擦的。

六、DJB-823固体薄膜保护剂膜的室内、外暴露试验

1 、恶劣条件试验及结论
将镀银后浸涂DJB-823固体薄膜保护剂和经阴极钝化的零件挂在恶劣气候条件的电镀车间内外(室外是放酸场地),每天观察记录,阴极钝化的试片24小时后,开始有点状变色发黄,48小时后发黄较严重,并有腐蚀点;而浸涂DJB-823固体薄膜保护剂的零件,除表面光泽稍差外,无多大变化,可参阅室外环境试验照片。
2 、良好条件暴露试验
将试片分别挂在军代表室、设计所、检验科、总装车间等良好条件的办公室里。时间从 1984年1月4日至1984年8月26日,阴极钝化发黄变色严重,评为D级;而浸涂DJB-823固体薄膜保护剂的试片可评为A级。其它室内的试片大致与此相同。

七、 DJB-823固体薄膜保护剂膜的焊接性能试验
镀银不仅为了获得良好的电器性能,而且要得到良好的焊接性能。一种防银变色剂有无使用价值,也要看它是否具有良好的焊接性能。为此,我们将DJB-823固体薄膜保护剂与我厂现行阴极钝化工艺镀银黑化后分别交两个装配车间试焊,其结论一致,如表 7 所示。

表 7 镀银零件焊接性能试验

试片号

镀层状态

焊接情况

25#
26#
27#
28#

DJB-823

100w电烙铁直接上锡,锡均匀光亮,然后将两件焊在一起,因面积增大改用150w电烙铁,经检验质量可以。

56#
57#
58#
59#

阴极钝化

同上

76#
77#
78#
79#

镀银黑化

用100w和50w电烙铁都无法上锡,后来用刮皮刀刮去表面层才能上,刮得越干净,上锡越好


八、DJB-823固体薄膜保护剂膜粘接性能试验
我厂有的零件镀银后需要胶粘在一起。为此,我们将试片送到中心理化试验室做了有关试验,结论见表 8 。

表 8 粘接后抗剪切强度试验

试片号

镀层状态

剪切强度(kg/cm2)

胶粘剂配方

136-137

DJB-823

38

618 # 环氧树脂 10g
650 聚酰胺 10g
苯乙烯 10g
石英粉 30g
固化温度80℃/4小时

138-139

DJB-823

34

140-141

阴极钝化

34.4

142-143

阴极钝化

28

上述报告出于我们预料之外,我们原先认为浸徐DJB-823固体薄膜保护剂后粘接性能可能会变差,其结果却略高于阴极钝化,但我们发现经剪切后,存留在试片上的粘接剂,浸涂DJB-823固体薄膜保护剂的用手较易刮脱,而阴极钝化的不易刮掉。

九、DJB-823固体薄膜保护剂与喷漆结合力的试验
我厂有的镀银零件局部要进行喷漆处理,根据喷漆质量的要求,做了如下试验,结果如表 9 和表 10 所示。

表 9 喷漆潮湿试验

试片号

镀层状态

喷漆状态

潮湿条件

胶粘剂配方

92#
93#

DJB-823 ;
面漆 A04-9 ;
底漆 H06-2

三级加工;
温度:20~25 ℃;
时间:48小时

相对湿度:95±3%

未发现起泡

118#
119#

阴极钝化

同上

同上

同上

表 10 喷漆结合力试验

试片号

镀层状态

喷漆状态

试验方法

结果

94#

DJB-823

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