铝合金表面电刷镀工艺与应用

发布时间：2014-05-10 15:14

摘要: 采用正交设计试验方法, 对铝合金表面电镀前处理工艺进行了优化改进, 并在LY12 铝合金表面实现了电刷镀铜工艺, 所得刷镀铜层与基体结合强度高, 满足锡焊连接质量要求。该工艺操作简便, 节约能源, 生产效率高, 易于推广应用。
关键词: 铝合金、电刷镀、锡焊、结合力
引言
铝合金因具有重量轻、比强度高、色泽美观、耐腐蚀及可塑性和成型性能好等优点, 广泛应用于工业和民用等许多领域。经过适当的表面处理, 铝合金还可以满足其它特殊的使用要求。虽然铝及铝合金的表面处理方法很多, 但镀前预处理是镀层能否满足性能要求的关键。某一工程结构要求在尺寸为2000mm×3000mm 的铝合金板上单面四个周边, 每个周边宽120mm 处涂镀金属涂层,用于锡焊连接, 实现密封、电磁屏蔽功能。根据使用要求难以进行电镀、化学镀施工, 焊接后的结合力也难以保证。相比之下, 电刷镀可以满足这些特殊要求, 这是由电刷镀可以在常温、无槽、局部区域高速电沉积的独特优点所决定的。采用正交设计的试验方法, 经过多次试验研究, 应用锌酸盐表面预处理后刷镀铜镀层的工艺来实现这一要求, 施工简便, 节约能源, 易于推广应用。
1　工艺流程
初除油→电净→表面粗化→水洗→出光→水洗→浸锌→水洗→二次浸锌→镀碱铜→吹干焊接→结合力检验
2　工艺规范
211　丙酮除油
用脱脂棉蘸取丙酮溶液, 在待镀部位擦拭, 初步除掉表面灰尘、油脂。
212　电　净
将工件作为阴极, 不锈钢作为阳极, 电压8～ 10V , 室温, 交替操作两次。
213　铝合金表面粗化
用粗化液在电净后的铝合金试件表面粗化30 s(不通电) , 室温下, 当在表面上能观察到小气泡冒出时, 即认为表面粗化操作工序已经到位。
214　出　光
表面经粗化处理后, 室温, 在出光溶液进行出光30s 左右, 直到整个待镀面白亮为止。
215　浸　锌
在浸锌处理溶液中, 铝合金在除去表面氧化膜的同时, 表面沉积一层锌层, 防止了铝合金进一步氧化, 铝合金表面电位向正方向移动。本试验研究中,采用二次浸锌法进行浸锌操作。第一次浸锌处理后,表面的氧化膜被溶解, 形成的浸锌层呈灰色。一次浸锌层结晶较为粗糙, 浸锌层与基体的结合力不好, 需要在出光液中进行退锌(10s左右) , 去掉疏松层;用水冲洗后, 再进行二次浸锌操作, 才能获得更均匀、细致、紧密、完整的浸锌层, 表面呈均匀的灰色到青
灰色。二次浸锌时, 浸锌层不可过厚, 只要求均匀、致密即可。
216　电刷镀铜
采用碱铜镀铜溶液, 在二次浸锌后的铝合金试样上刷镀铜。试件作为阴极, 刷镀电压8～12 V。实验表明, 在6～10um 的镀层范围之内, 镀层与基体结合强度很好, 满足焊接要求。这是因为过厚的镀层本身就存在拉应力, 使得镀层与基体结合力变差, 所以镀层厚度不宜超过10um。
217　焊接方法、镀层与基体结合力测试
在待焊面上均匀地涂上焊油, 将焊丝卷成螺旋状圆盘, 放在两个刷镀好的试样之间, 在加热的同时用一定的压力压住试样, 至焊锡熔化渗出, 然后让其自然冷却。将焊接后的试样进行拉伸试验, 拉伸强度达到4kg/mm2而试样不会产生分离, 完全满足工程设计要求的抗拉强度。
3　工艺说明
1) 铝合金属两性金属, 电净除油、出光腐蚀的时间不宜过长。
2) 多次实验证明, 该工艺中的浸锌操作是铝合金表面能否获得满意镀层的重要工序。在浸锌处理操作过程中, 二次浸锌操作适宜形成稳定致密的浸锌层。为后续的电刷镀铜工序打好基础; 由于浸锌液有一定的黏度, 浸锌后的表面采用多道水洗(或热水洗) , 以避免局部表面镀不上等缺陷。
3) 镀前预处理的目的是除去铝合金表面的氧化膜, 各道工序在操作时尽量做到连贯、迅速, 各工序间清洗要干净, 特别是出光腐蚀的工件, 不能在空气中停留的时间过长, 处理后应迅速置于清水中。
4) 采用电刷镀工艺, 以电净除油工序代替了普通电镀工艺中的化学除油工序,不需要加热, 节约了能源。