CN101368285A - 一种铝及铝合金基材上镀铜的工艺方法及其产品 - Google Patents
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Abstract
本发明的铝及铝基材表面镀铜工艺方法及产品，采用二次浸锌后镀镍再镀铜，增强了镀铜层和基材的结合性，提高了致密性，导电性，耐磨性。经该工艺方法加工的产品具有良好的耐磨性，导电性，其镀层具有很好的延展性，由于用铝基材代替了铜材，减轻了产品重量，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及铝及铝合金基材表面的加工方法，尤其是涉及铝及铝合金基材上镀铜的工艺方法及其由此方法加工的产品。
背景技术
在铝及铝合金基材上镀铜的工艺近几年有所发展，是电脑外壳，汽车轮毂，手机外壳等产品表面处理的常用方式。这几种产品的表面镀铜工艺的主要目的是在产品表面形成散热性好，装饰性强的金属纹饰。比如专利200610155936.7中所揭示的工艺方法。随着电子行业的进一步发展，为了寻求利益最大化，越来越多的人都在寻求各种方法降低生产成本，提高竞争优势。铜材由于其优越的导电性能，作为良好的导电材料一直被广泛的应用于电子行业，但是铜材价格偏高，完全采用铜材无形中增加了生产成本，在此情况下，很多研究者研究用较低廉的铝材进行表面镀铜来增强材料导电性能。但是这种经表面镀铜处理的镀层结合性能不是很好，致密性差，耐磨性能及耐冲击性能较差，镀层较易剥落。中国专利200510093205.X揭示了铝材表面处理工艺，其为了增加铝材表面铜材的耐磨性及导电性能，先在铝材表面进行镀铜工艺处理再进行表面铸铜工艺来增加铝材表面铜材的导电性能。由于其镀铜工艺为前期处理工艺比较简单，此种专利方法加工出来的镀铜层和铝基材表面结合性能比较差，因此在高频率冲击下铜层容易剥落。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种铝及铝合金基材上镀铜工艺及依此工艺加工出的产品，该产品镀铜层与铝基层结合性能好，致密性好，铜层硬度高，耐冲击，耐磨，导电性能良好的包铜铝材。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种铝及铝合金基材上镀铜的工艺方法，其步骤如下：
一种铝及铝合金基材上镀铜的工艺方法，其特征在于工艺步骤如下：
第一步 脱脂去油
b.脱脂去油，药水成分及含量：
氢氧化钠50～80％，偏硅酸钠10～25％，磷酸三钠<2.5％，
4-丁炔二醇<1.0％上述药品以重量百分比计；
除油剂5～35g/L；在温度15～60℃进行脱脂去油；
b 高气压吹水；
c 自来水冲洗；
第二步 活化处理
a 浓度40～80g/L的氢氧化钠溶液中进行表面活化处理；
b 自来水冲洗；
第三步 酸洗处理
a 浓度500～600g/L，温度10-50℃的硝酸溶液中进行表面处理；
b 自来水冲洗
第四步 一次浸锌
a 浸锌，药水主要成分含量：锌离子浓度9-16g/L，氢氧化钠浓度75～130g/L；浸锌温度10-50℃；
b 自来水冲洗；
第五步 酸洗处理
a 浓度300～600g/L，温度10-50℃的硝酸溶液中进行表面处理；
b 自来水冲洗；
第六步 二次浸锌
a 浸锌，药水主要成分含量：锌离子浓度9-16g/L，
氢氧化钠浓度75～130g/L；浸锌温度10-50℃；
b 纯化水冲洗；
c 高气压吹水；
第七步 电镀镍
a 镍电镀液配比成份及含量：
氨基磺酸镍300～700g/L； 氯化镍6～15g/L；
硼酸25～55g/L 镍添加剂：0.12～0.2g/L
镍润湿剂：0.1～0.15g/L 镍光亮剂：0.10～0.25mil/L
镍电镀液PH 3.5～5.2
电镀液中镀镍电镀电流密度10～120A/dm2 电镀液温度40～70℃；
b 纯化水冲洗；
c 高气压吹水；
第八步 电镀铜
a 铜电镀液配比成份及含量：
硫酸铜165～275g/L； 硫酸25～55mil/L；
盐酸0.06～0.12mil/L 铜填平剂0.02～0.08g/L；
铜光亮剂0.01～0.05g/L； 铜添加剂“H”2～6mil/L
电镀液中镀铜，电镀电流密度10～60A/dm2 温度 10-50℃；
b 纯化水冲洗；
c 高气压吹水；
第九步 抗氧化处理
a 温度 10-40℃，浓度100ml/L的AT-208C溶液中做表面抗氧化处理；
b 纯化水冲洗；
第十步 纯化水烫洗 温度 60～800C时间5～10秒
第十一步 烘干 温度 60～800C时间5～30秒。
所述第一步中空气吹水的空气压力为0.05～0.1MPA。
所述第一步，第二步，第三步，第四步，第五步中自来水冲洗步骤后进行高气压吹水。
所述第六步，第七步，第八步中的高气压吹水的空气压力为0.08～0.13MPA。所述步骤中的自来水冲洗及纯化水冲洗至少为3次。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种根据上述工艺方法加工的产品，所述产品以铝及铝合金做基材，在所述基材外包覆锌层，在所述锌层外包覆有镍层，在所述镍层外包覆有铜层。
根据上述工艺方法加工的产品，其包覆铜层结合性好，致密性好，耐磨耐冲击，具有良好的导电性能，其镀铜层还具有很好的延展性，该产品可被加工成导电电极等而不会因为产品弯折破坏其镀铜层。该工艺加工出来的材料，由于用基材铝代替了纯铜材料，大大降低了材料成本及其重量，且其致密结合性好的铜层还具有和纯铜材料同样良好甚至优越的导电性能，因此可被广泛应用于电子行业，例如插座等电子行业器材。
附图说明
图1本发明工艺方法流程图
具体实施方式
针对上述技术方案，现结合图例详细说明如下，参看图1，从仓库拿出检验合格的铝或铝合金基材，开始如下步骤的操作：
第一步 脱脂去油
a 在药品槽中放置药水，药水主要成分：
氢氧化钠50～80％， 偏硅酸钠10～25％，
磷酸三钠<2.5％， 4-丁炔二醇<1.0％，上述药品以重量百分比计；
低泡除油剂RTR在药水中含量5～35g/L；
在温度15～60℃将基材放进超声波药品槽中进行脱脂去油，时间5～60秒；
增加超声波，可更有效达到脱脂去油的目的；
b 空气吹干材料表面，为了达到更好地吹干效果，优选采用一定压力的空气进行吹干，其空气压力范围为0.05～0.1MPA；
c 材料经过药水溶液足够时间浸泡后，取出用常温自来水冲洗至少3次，冲洗时间约10～20秒，冲洗次数越多，表面残留药水溶液及其残余物会被冲洗越彻底，材料表面越洁净；
d 在每次水洗后都要进行空气吹干材料表面水分，为了达到更好地吹干效果，优选采用一定压力的空气进行吹干，其空气压力范围为0.05～0.1MPA；
第二步 活化处理
a 在药品槽中放置浓度为40～80g/L的氢氧化钠溶液，将脱脂去油后材料放入氢氧化钠溶液中进行表面活化，时间15～60秒；
b 材料经过氢氧化钠溶液足够时间浸泡后，取出用常温自来水冲洗至少3次，冲洗时间约10～20秒，冲洗次数越多，表面残留氢氧化钠溶液及其残余物会被冲洗越彻底，材料表面越洁净；
c 在每次水洗后都要进行空气吹干材料表面水分，为了达到更好地吹干效果，优选采用一定压力的空气进行吹干，其空气压力范围为0.05～0.1MPA；
第三步 酸洗处理
a 在药品槽中放置浓度为500～600g/L的硝酸溶液，保持其温度为10-50℃，将材料放进硝酸溶液中进行表面处理，经过碱洗的材料表面再经过进一步的酸洗，更好去除材料表面的碱性物质及杂质等，如氢氧化铝等，为后续加工做好基础；
b 材料经过硝酸溶液足够时间浸泡后，取出用常温自来水冲洗至少3次，每次冲洗时间约10～20秒，冲洗次数越多，表面残留硝酸溶液及其残余物会被冲洗越彻底，材料表面越洁净；
c 在每次水洗后可进行空气吹干材料表面水分，为了达到更好地吹干效果，优选采用一定压力的空气进行吹干，其空气压力范围为0.05～0.1MPA；
第四步 一次浸锌
a 浸锌溶液成分及含量：
锌离子浓度9-16g/L，氢氧化钠浓度75～130g/L；
通过氧化锌引进锌离子；
浸锌溶液放置在药品槽中，保持其温度为10-50℃，将材料放入该溶液中进行表面浸锌约15～50秒，通过浸锌增加材料基层物质和后续电镀层的良好结合性；
b 材料经过浸锌溶液足够时间浸泡后，取出用常温自来水冲洗至少3次，每次冲洗时间约10～20秒；
c 在每次水洗后可进行空气吹干材料表面水分，为了达到更好地吹干效果，优选采用一定压力的空气进行吹干，其空气压力范围为0.05～0.1MPA；
第五步 酸洗处理
a 在药品槽中放置浓度为300～600g/L的硝酸溶液，保持其温度为10-50℃，将材料放进硝酸溶液中进行表面处理，经过碱洗的材料表面再经过进一步的酸洗，更好去除材料表面的碱性物质及杂质等，为后续加工做好基础；
b 材料经过硝酸溶液足够时间浸泡后，取出用常温自来水冲洗至少3次，每次冲洗时间约10～20秒，冲洗次数越多，表面残留硝酸溶液及其残余物会被冲洗越彻底，材料表面越洁净；
c 在每次水洗后可进行空气吹干材料表面水分，为了达到更好地吹干效果，优选采用一定压力的空气进行吹干，其空气压力范围为0.05～0.1MPA；
第六步 二次浸锌
a 浸锌溶液成分及含量：
锌离子浓度9-16g/L，氢氧化钠浓度70～130g/L；
锌离子是由通过氧化锌引进锌离子；
将浸锌溶液放置在药品槽中，保持其温度为10-50℃，将材料放入该溶液中进行表面浸锌约5～30秒，通过浸锌增加材料基层物质和后续电镀层的良好结合性，通过二次浸锌可更好地增加材料表面和后续镀层的结合性；
b 材料经过浸锌溶液足够时间浸泡后，取出用纯化水冲洗至少3次，每次冲洗时间约10～20秒；
c 在每次水洗后都要进行空气吹干材料表面水分及其杂质，为了达到更好地吹干效果，优选采用一定压力的空气进行吹干，其空气压力范围为0.08～0.13MPA；
第七步 电镀镍
a 镍电镀液配比成份及含量：
氨基磺酸镍300～700g/L； 氯化镍6～15g/L；
硼酸25～55g/L 镍添加剂：0.12～0.2g/L
镍润湿剂：0.1～0.15g/L 镍光亮剂：0.10～0.25mil/L；
镍电镀液PH 3.5～5.2
在电镀槽中放置上述镍电镀液，保持电镀液温度40～70℃，电镀电流密度10～120A/dm2，镀速5～7um/min/25A/dm2进行电镀，其中，镍添加剂可以增加镀镍层镍硬度，其硬度可达400～550HV，上述电镀液中的药品均可在市场上买到；在镀铜前进行镀镍，可增加镀铜层附着力及结合性；
b 材料经过镀镍足够时间后，取出用纯化水冲洗至少3次，每次冲洗时间约10～20秒；
c 在每次水洗后都要进行空气吹干材料表面水分及其杂质，为了达到更好地吹干效果，优选采用一定压力的空气进行吹干，其空气压力范围为0.08～0.13MPA；
第八步 电镀铜
a 铜电镀液成份及含量：
硫酸铜165～275g/L； 硫酸25～55mil/L；
盐酸0.06～0.12mil/L 铜填平剂0.02～0.08g/L；
铜光亮剂0.01～0.05g/L； 铜添加剂“H”2～6mil/L在电镀槽中放置上述铜电镀液，保持电镀液温度10～50℃，电镀电流密度10～60A/dm2，镀速2～7um/min/30A/dm2进行电镀，其中，电镀添加剂可以增加镀铜层铜硬度及耐磨性，上述电镀液中的药品均可在市场上买到；
b 材料经过镀铜足够时间后，取出用纯化水冲洗至少3次，每次冲洗时间约10～20秒；
c 在每次水洗后都要进行空气吹干材料表面水分及其杂质，为了达到更好地吹干效果，优选采用一定压力的空气进行吹干，其空气压力范围为0.08～0.13MPA；
第九步 抗氧化处理
a 在药品槽中放置浓度为100ml/L的AT-208C溶液，使其温度保持在10-40℃，将材料放进该溶液中1～6分钟进行表面抗氧化处理；经过表面抗氧化处理的电镀铜层具有很好的抗氧化能力，在自然环境下能保持半年不变色，保持其良好的导电性能；
b 材料经过抗氧化处理足够时间后，取出用纯化水冲洗至少3次，每次冲洗时间约10～20秒；
第十步 纯化水烫洗
经过表面抗氧化处理的材料用60～80℃的纯化水进行表面烫洗，烫洗时间约为5～10秒；
第十一步 烘干
将经过表面高温烫洗的材料进行烘干，烘干温度60～800C，烘干后进行材料检验包装入库。
上述工艺步骤中，所述第二步至第九步中，产品每次从药品槽中出来，都可进行如第一步中的气压吹水，吹干产品表面的药液，再进行水清洗；
本工艺所用的镍添加剂；镍光亮剂；镍润湿剂；铜添加剂“H”；铜填平剂；铜光亮剂市场上均可买到，比如安没特化学有限公司提供；本工艺所用的AT-208C溶液市场上也可买到，比如上海昆云贸易发展有限公司。
经过该电镀工艺加工出来的产品，其表面镀铜层和铝及铝合金基材具有两号的结合性能及致密性，具有良好的耐磨性，耐冲击力及导电性能，镀铜层表面具有很好的延展性，利用该电镀工艺方法加工的板材可以任意弯曲做成其他的导电产品而其铜层不会被破坏。该工艺加工出来的材料，由于用基材铝代替了纯铜材料，大大降低了材料成本及其重量，且其致密结合性好的铜层还具有和纯铜材料同样良好甚至优越的导电性能，因此可被广泛应用于电子行业，例如插座等电子行业器材。
Claims (7)
1.一种铝及铝合金基材上镀铜的工艺方法，其特征在于工艺步骤如下：
第一步 脱脂去油
a.脱脂去油，药水成分及含量：
氢氧化钠50～80％，偏硅酸钠10～25％，磷酸三钠<2.5％，
4-丁炔二醇<1.0％上述药品以重量百分比计；
除油剂5～35g/L；在温度15～60℃进行脱脂去油；
b高气压吹水；
c自来水冲洗；
第二步 活化处理
a浓度40～80g/L的氢氧化钠溶液中进行表面活化处理；
b自来水冲洗；
第三步 酸洗处理
a浓度500～600g/L，温度10-50℃的硝酸溶液中进行表面处理；
b自来水冲洗
第四步 一次浸锌
a浸锌，药水主要成分含量：锌离子浓度9-16g/L，氢氧化钠浓度75～130g/L；浸锌温度10-50℃；
b自来水冲洗；
第五步 酸洗处理
a浓度300～600g/L，温度10-50℃的硝酸溶液中进行表面处理；
b自来水冲洗；
第六步 二次浸锌
a浸锌，药水主要成分含量：锌离子浓度9-16g/L，
氢氧化钠浓度75～130g/L；浸锌温度10-50℃；
b纯化水冲洗；
c高气压吹水；
第七步 电镀镍
a镍电镀液配比成分及含量：
氨基磺酸镍300～700g/L； 氯化镍6～15g/L；硼酸25～55g/L
镍添加剂：0.12～0.2g/L 镍润湿剂：0.1～0.15g/L
镍光亮剂：0.10～0.25mil/L
镍电镀液PH 3.5～5.2
电镀液中镀镍电镀电流密度10～120A/dm2电镀液温度40～70℃；
b纯化水冲洗；
c高气压吹水；
第八步 电镀铜
a铜电镀液配比成份及含量：
硫酸铜165～275g/L； 硫酸25～55mil/L；
盐酸0.06～0.12mil/L 铜填平剂0.02～0.08g/L；
铜光亮剂0.01～0.05g/L；铜添加剂“H”2～6mil/L
电镀液中镀铜，电镀电流密度10～60A/dm2温度10-50℃；
b纯化水冲洗；
c高气压吹水；
第九步 抗氧化处理
a温度10-40℃，浓度100ml/L的AT-208C溶液中做表面抗氧化处理；
b纯化水冲洗；
第十步 纯化水烫洗 温度60～800C时间5～10秒
第十一步 烘干 温度60～800C时间5～30秒。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述第一步为超声波脱脂去油。
3.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于所述第一步，第二步，第三步，
第四步，第五步中自来水冲洗步骤后进行高气压吹水。
4.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于所述第一步，第二步，第三步，第四步，第五步中高气压吹水的空气压力为0.05～0.1MPA。
5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述第六步，第七步，第八步中的高气压吹水的空气压力为0.08～0.13MPA。
6.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述步骤中的自来水冲洗及纯化水冲洗至少为3次。
7.根据权利要求1所述的工艺方法加工的产品，其特征在于所述产品以铝及铝合金做基材，在所述基材外包覆锌层，在所述锌层外包覆有镍层，在所述镍层外包覆有铜层。
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