[發明專利]一種耐受陽極電解腐蝕的電連接器端子及該電連接器端子的電鍍方法

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• 申請號: 202010739871.0
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111850642A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 全成軍;祁富安
• 申請（專利權）人: 萬明電鍍智能科技（江門）有限公司
• 主分類號: C25D7/00
• 分類號: C25D7/00;C25D5/12;C25D5/08;C25D3/12;C25D3/38;C25D3/40;C25D3/46;C25D3/48;C25D3/50;C25D3/56;C25D3/64;C25D5/34;C25D21/10;C25D21/18;C
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發明公開了一種耐受陽極電解腐蝕的電連接器端子及該電連接器端子的電鍍方法，該耐受陽極電解腐蝕的電連接器端子及該電連接器端子的電鍍方法關鍵在于能夠獲得沒有孔隙的鍍層，且采用全新的電鍍層材料和厚度，顯著改善鍍層的陽極電解腐蝕耐受能力；消除目前NiW,Pd和RhRu三種高應力鍍層疊加使用而帶來的高微裂紋風險；簡單及普適性高的易于工業化生產的新電鍍規格和技術，能大幅度降低電鍍成本，以便終端客戶能普遍接受而能廣泛用于有需求的產品及設備。

技術領域

本發明涉及手機的電連接器端子的技術領域，尤其涉及一種能夠獲得沒有孔隙鍍層以實現顯著改善鍍層陽極電解腐蝕耐受能力的電連接器端子及該電連接器端子的電鍍方法。

背景技術

手機Micro-USB、Type-C和其它帶USB連接器充電口的電連接器端子在使用中進入汗液或進水/鹽水/海水后，在充電過程中,該電連接器端子的正極會受到陽極電解，其表面電鍍層很快會發生腐蝕,甚至腐蝕到鎳底層和銅底材，繼而令接觸電阻增加，以致開路而產生功能及應用問題，這是一個困擾工業界多年而無法解決的難題。

目前，工業界USB/TpceC連接器的電鍍規格多為Ni80u”min+30u”minHard Au，實驗室測試研究，在人工汗液中(含5％NaCl),5V陽極電解2分鐘，Au和Ni鍍層完全脫落；對80u”Ni+50u”Hard Au鍍層，相同條件電解3分鐘Au鍍層開始溶解,底鎳和銅底材也開始腐蝕。以上測試表明：Au的厚度對汗液電解有明顯影響，厚度越厚，抗電解腐蝕的能力越強；即使對50u”Au”樣品進行測試,抗電解腐蝕的時間也≤3分鐘,這遠遠達不到期盼的性能。從陽極電解腐蝕的狀況觀察，存在以下幾種腐蝕：

(1)Au層孔隙腐蝕：因為Au層有孔隙而直接腐蝕底鎳，然后腐蝕銅底材；Au越厚，鍍層孔隙率越低，耐電解腐蝕的能力越強；

(2)Au層本身發生電解腐蝕：Au是惰性金屬，化學性能非常穩定，只溶于王水(硝酸和鹽酸的混合物)而不溶于其它化學物質中。但人工汗液中含高達5％的NaCl，氯離子在電鍍電解工業中廣泛用作陽極電解溶解的腐蝕促進劑。因此在高達5V的陽極電壓條件下，金層本身可能不穩定而溶解。因此，鍍金不是一個適合的抗陽極電解腐蝕的鍍層材料。

Au本身是否能耐汗液陽極電解腐蝕是決定解決方案/方向的關鍵問題。通過采用99.99純金錠進行汗液陽極(5％NaCl溶液，pH6.5～7,常溫)電解試驗，陰極采用鍍鎳黃銅片，5V陽極電解時間5分鐘。結果發現：金錠的總量從137.03g減少到136.95g,溶解0.08g；汗液從原先的無色變為淡黃綠色：有金離子產生，這是金錠陽極溶解所致；鍍鎳陰極片上有暗紅色的粗糙鍍金層形成：這是由陽極溶解的金離子在陰極上電沉積所致。XRF測試顯示，所鍍金層厚度在3～5u”；對5分鐘電解后的汗液以原子吸收光譜(AA)分析金離子濃度為140ppm；以上實驗證實，金本身不耐汗液陽極電解腐蝕。鍍金工藝優化和厚度進一步提升并不是解決陽極電解腐蝕的方向，因為隨電解時間延長，金層的不斷溶解，然后很快底鎳甚至銅底才也會被溶解而影響連接器的應用和功能！

因此，大多數通過引入以下電鍍規格以及這一規格的不同鍍層組合來改善Micro-USB/TypeC連接器的抗汗液陽極電解腐蝕能力：Ni50～150u”、30～40u”非晶態NiW-鎳鎢合金、鍍Au-金30～40u”、鍍純Pd-鈀30～40u”、RhRu-銠釕合金30～80u”；這一新開發的電鍍系統及規格，可以使電鍍連接器端子的陽極電解時間達到20-40cycles。不過這一電鍍規格存在以下主要缺點：

(1)電鍍工藝非常復雜，需要設計專門的連續鍍生產線來完成，這樣投資成本很高(一機雙線的連續電鍍線需要約RMB3百萬)，因此工業化困難，普適性差；

(2)Pd和RhRu電鍍工藝目前只能使用低速浸鍍，無法進行功能區的選擇性電鍍如點鍍和刷鍍，因此貴金屬用量大，與鍍金相比電鍍成本昂貴；

(3)Pd和RhRu鍍液穩定性差，鍍液使用壽命短(約5個周期-5MTO)，使得電鍍成本大大增加！