专利名称：电沉积层内应力的检量方法
技术领域：
本发明涉及电铸领域，具体地说是涉及电沉积层内应力的检量方法。
背景技术：
电沉积层内应力是指在无外在载荷的情况下，电沉积层内部所具有的一种平衡应 力。这种应力是由于在电沉积过程中受到一些沉积因素的影响，引起金属晶格缺陷所 致。特别是在某些金属离子和有机添加剂的作用下，电沉积层的内应力会显著增加。电 沉积层内应力有宏观应力和微观应力两类。宏观应力表现在将一金属薄片进行单面电 镀，金属薄片受电沉积层内应力影响而产生弯曲。朝阳极方向弯曲，表明电沉积层受张 应力(拉应力)；背阳极方向弯曲，表明金属受压应力。宏观应力能引起电沉积层在存 储、使用过程中产生气泡、开裂、剥落等现象，在外力作用时，还将引起应力腐蚀和降 低抗疲劳强度等。凝^见应力则主要通过提高电沉积层硬度表现出来。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能检量出电沉积层是否有内应力、内应力的类别 以及内,应力大小的方法。
本发明的目的是这样实现的
一种沉积层内应力的检量方法，a，取透明电镀槽，内装电镀液，把阳极试片浸入电 镀槽内；'
b，取阴极试片，阴极试片试验前先在600-800°C下退火30-50分钟，自然冷却后清 洗、干燥，以消除其残余应力，静压碾平，将单面绝缘，再测量阴极试片的弹性模量值E 和阴极试片的厚度值t,用导电夹子将阴极试片顶端夹紧，阴极试片底端浸入电镀液中，并保证阴极试片与电镀液液面垂直，并测量出浸入电镀液中的阴极试片长度L,阴 极试片的绝缘面背对阳极试片；
c，将上述阳极试片和阴极试片接通电源，在透明电镀槽体外设有摄像头，摄像头拍 摄阴极试片在电镀过程中弯曲全过程，并保存数据，通过计算机计算出阴极试片底端的 位移量Z';
d, 测量电镀后的阴极试片厚度，减去电镀前的阴极试片厚度，计算出电沉积层厚度 值d;
e, 根据公式计算出电沉积层内应力S大小，S^丄x^^，其中S为电沉积层
6 必
内应力(Pa) ， t为阴极试片厚度(mm) , E为阴极试片的弹性模量(Pa) , d为电沉积 层厚度(mm) , L为阴极试片浸入电镀液中的长度(mm) , Z'为阴极试片底端的位移量 (國)
上述方法还可作下述进一步完善
f, 所述阳极试片和阴极试片之间的距离100-200毫米。
g, 所述电镀槽壁设有表示槽内电镀液深度的水平刻度线，电镀槽壁还设有带刻度定 位线，带刻度定位线与水平刻度线垂直，阴极试片浸入电镀液后在电渡前其侧面与定位 线重合。
本发明采用计算机成像和测量技术对阴极试片底端的位移量进行准确的测量，从而 实现对电沉积层内应力的定性和定量检量。检量步骤简单，检量准确，同时可以对电沉 积过程中的每一个时段的内应力进行分析，可以得到电沉积层内应力随时间的变化规 律。
图1为本发明的检量装置；
图2为电沉积层内应力为压应力的阴极试片的变化； 图3为电沉积层内应力为张应力的阴极试片的变化；
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
一种沉积层内应力的检量方法，a，取内部尺寸200mmX150mmX10mm透明有机玻璃电镀 槽l,内装电镀液，把阳极试片2浸入电镀槽内，阳极试片顶端设有导电夹子3,电镀槽 槽壁设有表示槽内电镀液深度的水平刻度线4，电镀槽壁还设有带刻度定位线5,带刻度 定位线5与电镀液深度的水平刻度线4垂直。
b，取120mmX8mm阴极试片6,阴极试片6为铜片，铜片试验前先在600-800。C下退火 40分钟，以消除其残余应力，自然冷却后清洗、干燥，静压碾平，将单面绝缘，再测量 阴极试片的弹性模量值E和阴极试片的厚度值t,用导电夹子7将阴极试片6顶端夹 紧，阴极试片底端浸入电镀液中，并保证阴极试片侧面与其两侧的两条定位线重合，保 证阴极试片垂直安装，测量出浸入电镀液中的阴极试片长度L,阴极试片的绝缘面背对 阳极试片，阳极试片和阴极试片之间的距离150毫米(a、 b步骤见图1);
c,将上述阳极试片和阴极试片接通电源，在透明电镀槽体外设有摄像头8,摄像头 拍摄阴极试片在电镀过程中弯曲全过程，并保存数据，电脑摄像技术将阴极试片的偏转 的位移量放大6倍以上在电脑屏幕上进行分析计算，这样就可以记录阴极试片底端的位 移量Z'(见图2和图3);d, 测量电镀后的阴极试片厚度，减去电镀前的阴极试片厚度，计算出电沉积层厚度 值d;
e, 根据公式计算出电沉积层内应力S大小，S-丄x^"，其中S为电沉积层
6 c/丄
内应力(Pa) ， t为阴极试片厚度(mm) , E为阴极试片的弹性模量(Pa) , d为电沉积 层厚度(mm) ， L为阴极试片浸入电镀液中的长度(mm) , Z'为阴极试片底端的位移量 (mm)
权利要求
1、一种电沉积层内应力的检量方法，其特征在于a，取透明电镀槽，内装电镀液，把阳极试片浸入电镀槽内；b，取阴极试片，阴极试片试验前先在600-800℃下退火30-50分钟，以消除其残余应力，自然冷却后清洗、干燥，静压碾平，将单面绝缘，再测量阴极试片的弹性模量值E和阴极试片的厚度值t，用导电夹子将阴极试片顶端夹紧，阴极试片底端浸入电镀液中，并保证阴极试片与电镀液液面垂直，并测量出浸入电镀液中的阴极试片长度L，阴极试片的绝缘面背对阳极试片；c，将上述阳极试片和阴极试片接通电源，在透明电镀槽体外设有摄像头，摄像头拍摄阴极试片在电镀过程中弯曲全过程，并保存数据，通过计算机计算出阴极试片底端的位移量Z′；d，测量电镀后的阴极试片厚度，减去电镀前的阴极试片厚度，计算出电沉积层厚度值d；e，根据公式计算出电沉积层内应力S大小，<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>S</mi><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>6</mn></mfrac><mo>×</mo><mfrac> <mrow><msup> <mi>Et</mi> <mn>2</mn></msup><msup> <mi>Z</mi> <mo>′</mo></msup> </mrow> <msup><mi>dL</mi><mn>2</mn> </msup></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009101159080002C1.tif" wi="25" he="9" top= "175" left = "117" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>其中S为电沉积层内应力(Pa)，t为阴极试片厚度(mm)，E为阴极试片的弹性模量(Pa)，d为电沉积层厚度(mm)，L为阴极试片浸入电镀液中的长度(mm)，Z′为阴极试片底端的位移量(mm)。
2、根据权利要求1所述电沉积层内应力的检量方法，其特征在于f，所述阳 极试片和阴极试片之间的距离100-200毫米。
3、根据权利要求1所述电沉积层内应力的检量方法，其特征在于g,所述电 镀槽壁设有表示槽内电镀液深度的水平刻度线，电镀槽壁还设有带刻度定位线，带刻度定位线与水平刻度线垂直，阴极试片浸入电镀';^在电渡前其侧面与定位线重合。
全文摘要
本发明涉及电铸领域，具体地说是涉及电沉积层内应力的检量方法。它包括以下方法，先取阴阳极试片浸入透明电镀槽内，阴极试片试验前先在600-800℃下退火30-50分钟，以消除其残余应力，静压碾平，将单面绝缘，再测量阴极试片的弹性模量值E和厚度值t，并测量出浸入电镀液中的阴极试片长度L，阴极试片的绝缘面背对阳极试片，再将阴阳极试片接通电源，在透明电镀槽体外设有摄像头，计算出阴极试片底端的位移量Z′；测量电镀后的阴极试片厚度，计算出电沉积层厚度值，最后根据公式计算出电沉积层内应力S大小，S＝(1/6)×(Et<sup>2</sup>Z′/dL<sup>2</sup>)。本发明采用计算机成像和测量技术对阴极试片底端的位移量进行准确的测量，从而实现对电沉积层内应力的定性和定量检量。
文档编号G01N21/84GK101625327SQ200910115908
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者唐显仕, 彧 朱, 韩海斌 申请人:唐显仕