表面整理沉积厚度
作者:J. Lindstedt，主席。
在订购表面涂层系统以提高服务中的物品的性能时，使用标准精加工规范的使用是大多数制造实体所用的既定程序。最常见的规格最常见的是ASTM，MIL规范，AMS和独特的公司规格。
表面处理规范确定了一些参数，这些参数评估表面涂层执行其预期功能的能力。用于确定涂层系统的最常见的涂层要求是:
- 沉积物厚度：此参数通常由服务类定义。服务等级规定了一层厚度作为预期用途的函数。服务类别很容易在大多数ASTM规范中找到。厚度有几个定义:最小值、最大值、平均值和平均范围。
- 存款外观:外观描述是涂覆涂层的视觉属性的通用叙述。
- 沉积粘附：此参数由几种方法定义。这些标准中的大部分将强调涂层/基础金属界面试图从基础金属中取出沉积物。这些测试通常通过机械或热线方式应力涂层冶金键。普遍的标准测试在ASTM B571中找到。
- 倒数第二镀金要求：通常所选择的涂层系统是一系列的镀层，以提供所需的性能。本节将定义最终镀层以下的附加镀层、应用顺序和倒数第二层所需的厚度。
- 二次性能的先决条件:这些额外的测试方案是最典型的氢脆缓解那可焊性和加速腐蚀测试。
在所有这些参数中，人们理解得最少，因此经常被错误地应用的是镀层厚度。不幸的是，这导致了混淆和经常使用过多或过少的沉积厚度，导致在确保可接受的组件方面不必要的延迟。
了解沉积物厚度变化
通过筒，齿条或连续带材电镀技术施加的沉积物，架子或连续的带电镀技术将全部如高斯分布曲线所限定的。沉积物厚度的分布曲线被定义为下面的等式1中的x（厚度）的函数：
在哪里：
X为样品测量，即镀层厚度
x横是x个数据点的算术平均值
σ是人口标准偏差
此功能如图所示
图1：正常高斯分布曲线
在这张图中，很明显，单个测量位置的沉积物厚度不是一个单一的可重复值，而是围绕一个中心值(算术平均值)聚集的数字的分布，而该中心值的变化是由标准偏差定义的。标准偏差是用来量化一组数据值的变化或分散的一种度量。标准差定义如式2。
等式2：人口标准偏差
在哪里：
X为样品测量，即镀层厚度
x横是x个数据点的算术平均值
σ是人口标准偏差
n是数据点数
它是在单个测量位置的文章上了解沉积物厚度的关键是它不是单个可重复的数据点，而是散射围绕中心趋势，算术平均值堆积。
分散的宽度或宽度由该方法的变化来定义。它是在设计文章时必须考虑的分散的宽度。它的厚度变化会影响组件的机械拟合，腐蚀性，焊接等。在定义质量验收标准时考虑过程变化也是至关重要的。
可以通过计算曲线下区域的积分微积分的技术来计算算术平均集群的数据点的百分比。因此，从加密度（+∞）到减号的曲线下的区域表示分布中所有数据点的100％。从-∞到平均值的曲线的左侧部分下的区域代表了所有数据点的50％。该区域的右手部分与+∞到平均值也是如此。
类似地，可以计算X轴的任何两个值之间的任何区域，并且该区域除以总面积以计算两个选定点之间包含的测量百分比。在-1σ和+1σ之间出口的正常分布中数据点的百分比为68.26％。-2σ和+2σ标准偏差之间存在的数据点为95.44％，并且类似地存在于-3σ和+3σ之间存在的数据点为98.74％。这如下图2所示。
图2：+/- 1,2或3个标准偏差之间的数据点百分比
从图2中可以看出几个关于过程标准偏差的事实。
- 标准偏差的绝对值是用于定义从表面整理过程中预期的厚度值范围的重要参数。为了完全定义文章上的沉积物的厚度，必须思考数据点的分散。随着标准偏差的幅度增加，数据的色散增加因此导致可以非常小或非常大的沉积厚度数据点。因此，关于中央趋势的数据点集群较少，沉积物厚度的范围增加。这具有需要解决的设计考虑因素。
例子：
如果进程具有大的标准偏差，则必须评估使用最大或最小规格的特殊考虑因素。例如，如果供应商指定定义为的最低规范没有低于所述厚度的值和2000 ppm的质量验收标准（有缺陷0.2％），这将迫使供应商选择至少4个标准偏差大于指定的最小厚度，使得没有值的目标平均沉积物厚度测量低于指定的最小值。这将具有对分布曲线的右侧部分的数据点的巨大尺寸影响。该所得到的厚度值的数量大于升高的目标平均厚度可以是问题，因为存在以平均值加4标准偏差测量的物品。这些数据点肯定需要在使用所述最高规范中考虑。
- 在+/-3σ仍然退出0.26％的值，显着小于平均值或明显大于平均值。如果质量验收水平低于2600ppm（有缺陷0.26％）的质量验收水平，这对腐蚀性能或尺寸令人担忧具有大的影响。虽然这是一小部分产品，0.26％，但这种不可接受的产品水平往往是汽车，医疗或航空航天行业的问题。
修改标准偏差的大小
如上所示，表面精加工中的沉积物厚度由两个主要元素组成，算术平均值和该数据的分散均有关平均值，标准偏差。显然，最小化标准偏差的大小至关重要，以更加紧密地簇，尽可能多地对中心趋势。这提供了更加一致和均匀的厚度数据集，其促进了产品设计和质量合规性。
图3：数据集的强大和弱中心趋势的演示
图3显示了数据的变化，其标准差比另一个例子小50%。在红色数据集中，95%的数据将驻留在30到70个单元之间。在蓝色数据集中，95%的数据将位于40到60个单元之间。如果关注的参数是维度的，并且图表描述了沉积厚度，那么更小更紧密的方差对于提供更统一和更一致的拟合和功能是有价值的。如果关注腐蚀测试，也会有类似的讨论。在厚度小于或等于25的情况下，更紧密的厚度分组数据将提供更少的产品，从而减少腐蚀失效的发生。
减少厚度数据的传播 -化学镜对与电解
电镀工艺可以选择和修改，以减少标准偏差的幅度。电解或化学镀的所有沉积过程都是正态分布的，电解方法具有本质上大于化学镀的标准偏差。因此，设计工程师要做的第一个决定是，如果需要减少沉积厚度的扩散或范围，选择化学过程而不是电解过程。如果这个决定是不可能的，也就是说，对所需的金属没有化学过程，那么就需要做出其他选择。
以下选择将减少电解沉积系统的标准偏差。
- 选择从复合阳离子与简单的离子沉积的电镀系统。这将是来自氰化物电解质而不是酸性基质的铜板。
- 降低处理期间使用的电流密度。
- 桶电镀技术与齿条电镀技术的用途。
- 如果机架电镀，屏蔽的就业将减少标准偏差。
- 化学系统在操作温度范围的低端运行。
- 在桶电镀中，增强混合的技术即，桶转速度，锯齿状筒缸壁，断路器杆将有助于获得更低的标准偏差。
- 将溶液化学保持在最佳的2％以内。
以下选择将减少标准偏差无电沉积系统。
- 在机架电镀中，使用增强溶液混合，即适当的空气流动，使用阴极棒搅拌或两者同时。
- 在筒形电镀中，增强混合的技术即桶转速，锯齿状筒缸壁，断路器杆将有助于获得较低的偏差。
- 在最佳的2％内保持溶液化学
请务必查看此博客的第2部分。