CN101463494B - 电镀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电镀方法，其用于提高表面电镀的均匀性，并包括以下步骤：提供待进行电镀的基体，所述基体包括待进行电镀的第一部分及与第一部分相接的第二部分，其中，所述基体能够在电流的作用下与镀液发生氧化还原反应。于第二部分的表面形成宽度等于或大于基体第一部分宽度的导电层，所述导电层与第一部分相接。将第一部分的表面置于镀液中进行电镀，以于第一部分的表面形成电镀层，电镀进行过程中逐渐提升第一部分，使第一部分逐渐移出镀液。
Description
技术领域
本发明涉及表面处理技术领域，特别涉及一种电镀方法。
背景技术
碳纤维具有一系列优异性能，如高的比强度、比弹性模量，优良的导电、导热性能等，从而引起人们的广泛注意，成为复合材料中主要的增强纤维。请参阅文献：Keiidhi Kuniya，Hideo Arakawa，Tsuneyuki Kanai，and Tomio Yasuda，Development of Copper-CarbonFiber Composite for Electrodes of Power Semiconductor Devices，IEEE Transactions on Components，Hybrids，and ManufacturingTechnology，vol.6，NO.4，pp.467～472，Dec.1983。但是，在由碳纤维形成的金属基复合材料中，由于碳纤维与金属基体二者之间表面性能的差异，使形成的复合材料在碳纤维与金属基体的相界面处未能完全浸润。为改善碳纤维与金属基体的润湿性，提高界面结合力，常常对碳纤维进行化学镀、电镀、物理气相沉积、化学气相沉积等表面处理。其中，电镀较其他方法，具有工艺简单、成本低与镀层质量高等优势。
目前，碳纤维的电镀是将浸入镀液中的碳纤维与电极相连，使浸入镀液的碳纤维表面发生氧化还原反应，并在碳纤维表面沉积金属，从而形成金属镀层。但是，电镀时由于电场强度在碳纤维表面分布不均匀，使金属离子在碳纤维表面各处的沉积速度不同。其中，碳纤维表面靠近电极的部分，由于电场强度大，故金属沉积速度快，从而电镀效率高且镀层致密。相反地，碳纤维表面远离电极的部分，由于电场强度较电极附近要小，且碳纤维导电性较金属电极差，故金属沉积速度减慢，从而电镀效率低且镀层稀疏。经过上述表面处理的碳纤维，其靠近电极处的镀层密度高且均匀性好，而远离电极的镀层密度低且不均匀。碳纤维表面镀层分布不均匀，导致碳纤维与金属基体的润湿性降低，从而影响金属基复合材料的综合性能。
发明内容
因此，有必要提供一种电镀方法，以提高表面电镀的均匀性，改善金属基复合材料的综合性能。
以下将以实施例说明一种电镀方法。
所述电镀方法，用于提高表面电镀的均匀性，其包括以下步骤：提供待进行电镀的基体，所述基体包括待进行电镀的第一部分及与第一部分相接的第二部分，其中，所述基体能够在电流的作用下与镀液发生氧化还原反应。于第二部分的表面形成宽度等于或大于基体第一部分宽度的导电层，所述导电层与第一部分相接。将第一部分的表面置于镀液中进行电镀，以于第一部分的表面形成电镀层，电镀进行过程中逐渐提升第一部分，使第一部分逐渐移出镀液。
与现有技术相比，所述电镀方法在第二部分形成导电层，增加电极与第一部分的有效接触面积，改变基体第一部分的表面电场强度的分布，使第一部分的电场强度沿导电层宽度方向分布均匀，故金属在此方向上的沉积速度基本相同。电镀时提升第一部分使其移出镀液，使已形成于第一部分的电镀层离开镀液，并作为辅助电极将电流传输至镀液中仍进行电镀的第一部分。由此可避免电镀时，因第一部分靠近电极区域与远离电极区域的金属沉积速度的差异，而引起的形成电镀层的不均匀，还有利于提高电镀效率。采用所述电镀方法获得的复合材料具有良好均匀性的电镀层，提高与金属基体的润湿性，改善金属基复合材料的综合性能。
附图说明
图1是本技术方案实施例提供的待电镀基体的平面示意图。
图2是图1的基体沿II-II线剖面图。
图3是本技术方案实施例提供的待电镀基体形成导电层的平面示意图。
图4是图3的基体沿IV-IV线剖面图。
图5是本技术方案实施例提供的待电镀基体电镀时的结构示意图。
图6是本技术方案实施例提供的待电镀基体形成电镀层的剖面图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本技术方案实施例提供的电镀方法作进一步详细说明。
请参阅图1至图6，其为本技术方案实施例提供的电镀过程示意图。所述电镀方法包括以下步骤：
第一步：提供基体100。
请参阅图1及图2，所述基体100为待电镀的镀件，其包括待进行电镀的第一部分110以及与第一部分相接的第二部分120。所述第一部分110与第二部分120的宽度可以相同也可以不同。本实施例中，所述第一部分110与第二部分120的宽度相同。所述第一部分110用于放置于镀液中，并在电流的作用下与镀液发生氧化还原反应形成镀层。所述第一部分110具有第一电镀面111及与第一电镀面111相对设置的第二电镀面112。所述第二部分120用于设置导电层，将电流传输至第一部分110。所述第二部分120位于基体100的一端并与第一部分110相接。所述第二部分120具有第一导电面121及与第一导电面121相对设置的第二导电面122。其中，第一电镀面111与第一导电面121相接，第二电镀面112与第二导电面122相接。
本实施例中，基体100是片状结构的碳纤维布，其厚度很小。可以理解，基体100也可为包含碳纤维材料或碳纳米材料的丝状、膜状、棒状或其他具有一定长度的结构。此外，基体100还可为由塑料，如聚丙烯、聚碳酸酯、丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物或其他导电性不佳且可电镀的聚合物制成的具有一定长度的结构。
为使镀层于基体100牢固结合，基体100已经进行去污物、去油等预处理。当然，预处理工艺可根据电镀要求设计。
第二步：形成导电层200于基体100的第二部分120。
请参阅图3及图4，至少在基体100的第二部分120的第一导电面121与第二导电面122形成导电层200，用于改变第一部分110第一电镀面111与第二电镀面112电场强度的分布。所述导电层200与第一部分110相接，以使第一部分110的电场强度沿导电层200宽度方向分布均匀。所述导电层200宽度可根据第一部分110宽度与第二部分120宽度来确定。如果第一部分110宽度等于或小于第二部分120宽度，导电层200宽度可等于或大于第一部分110宽度。其次，如果第一部分110宽度大于第二部分120宽度，导电层200宽度应大于第二部分120宽度，并等于或大于第一部分110宽度，以保证改变第一部分110电场强度的效果最佳。总之，导电层200宽度应等于或大于第一部分110宽度，以使第一部分110的电场强度沿导电层200宽度方向分布均匀。本实施例中，由于第一部分110宽度等于第二部分120，故导电层200宽度等于第一部分110宽度即可。
由于本实施例基体100是具有一定宽度且厚度很小的碳纤维布，并第一部分110与第二部分120的宽度相等，故导电层200通过涂覆包含导电银浆的浆料于整个第一导电面121与第二导电面122，经固化所述浆料而形成。可以理解，导电层200也可由包含银、金、铜、镍、铝等金属及其合金的导电浆料或其他导电材料形成。另外，导电层200还可通过压合导电金属粉末或固定片状金属于第一导电面121与第二导电面122而形成。
可以理解，如果基体100为丝状结构，为方便操作，可使用片状金属夹持于基体100的第二部分120，从而形成导电层200。此外，如果基体100的第二部分120具有一定厚度，则需要在第二部分120的侧表面(即：与第一导电面121及第二导电面122相接的第二部分120的侧表面)也形成导电层200，以保证第一部分110沿导电层200宽度方向电场强度的分布均匀。
第三步：于基体100的第一部分110形成电镀层300。
请参阅图5，本实施例中，采用电镀装置400在已形成导电层200的基体100的第一部分110进行电镀，以形成电镀层300。所述电镀装置400包括阴极410、电镀槽420及升降装置430。所述阴极410所述电镀槽420与升降装置430放置于工作台(图未示)。
所述阴极410与电源(图未示)负极相接，并与相接于电源正极的阳极(图未示)形成闭合回路以实现电镀。所述阴极410一端固定于升降装置430，另一端可与形成在基体100第二部分120的导电层200电连接，以使电流传输至导电层200。所述电镀槽420与阴极410相对设置，用于收容镀液，以供电镀时镀液在第一部分110的第一电镀面111与第二电镀面112发生氧化还原反应。所述升降装置430包括升降部431及与升降部431相连的控制器432。所述升降部431包括设置于工作台的第一导轨4311及与第一导轨4311滑动连接的第二导轨4312。所述第二导轨4312可通过滚轮、滑块或其他方式滑动连接于第一导轨4311，可沿第一导轨4311长度方向滑动。所述第二导轨4312用于固定阴极410，以供阴极410在第二导轨4312的带动下沿第一导轨4311长度方向滑动。也就是说，随着阴极410沿第一导轨4311长度方向的滑动，与阴极410相连的基体100可离开与进入电镀槽420。所述控制器432与升降部431相连，用以控制升降部431的第二导轨4312滑动速度。
可以理解，所述升降部431的设计不限于本实施例，可为气动升降装置、液压升降装置、电动升降装置、油压升降装置或其他可实现升降的装置，以能使阴极410实现升降即可。另外，升降装置430也可分别与阴极410及基体100相连，并控制阴极410与基体100的作动，只要能使基体100实现升降即可。
以下将对所述电镀装置400在已形成导电层200的基体100的电镀过程作进一步详细说明。首先将形成于第二部分120的导电层200与阴极410相连。然后，控制器432启动升降部431，使至少部分第一部分110浸入电镀槽420的镀液中。本实施例中，因为基体100是具有一定宽度且厚度很小的碳纤维布，为了对第一部分110整个表面进行电镀，故将第一部分110完全被浸入镀液。根据阴极410的输入电流与浸入镀液中的第一部分110的长度，在控制器432设置升降部431的上升速度，从而控制第一部分110从镀液中被提升的速度。再接通电源，电流通过阴极410与导电层200传输至第一部分110，镀液中的金属离子吸附于第一电镀面111与第二电镀面112并发生氧化还原反应，使金属沉积于第一电镀面111、第二电镀面112与第三电镀面113，从而形成电镀层300。
当然，如果基体100的第一部分110具有一定厚度，则在第一部分110的侧表面(即：第一部分110与第一电镀面111及第二电镀面112相接的侧表面)也可形成电镀层300，以保证第一部分110形成分布均匀的电镀层300。
在电镀时，控制器432控制升降部431上升，以带动与阴极410相连的第一部分110相对于液面上升，使靠近第二部分120一侧的已形成电镀层300的第一部分110离开镀液不再进行电镀。所述形成于第一部分110的电镀层300与导电层200相连，且电镀层300导电性较佳，即可起到与导电层200相同的作用，作为辅助电极对仍保留在镀液中进行电镀的第一部分110的辅助电镀，以使在电镀过程中第一部分110的电场强度沿第一部分110的长度方向趋于相同，金属在此方向上的沉积速度趋于相同。所述升降部431可以匀速上升也可以变速上升，优选地，所述升降部431为匀速上升。
最后，当第一部分110完全离开镀液，控制器432停止升降部431上升，取下并烘干后，电镀层300均匀的形成于基体100的第一部分110的第一电镀面111与第二电镀面112，即得到具有均匀电镀层300的复合材料(如图6所示)。
为进一步提高电镀层300的均匀性，阴极410可连接于电流调节装置(图未示)，用于在电镀过程中根据需要调节输入电流大小，以保证电流密度不变。例如，当控制器432设置升降部431为匀速上升且上升速度为v，电流调节装置设置阴极410的初始输出电流为Io时，在电镀过程中，电流调节装置控制阴极410的输出电流随第一部分110浸入镀液中长度L变化的减小量ΔI应满足以下条件：ΔI＝vIo/L。
根据复合材料的后续使用要求，还可进一步去除第二部分120及导电层200。例如，沿电镀层300与第一部分110形成区域的边缘切割，以去除电镀层300以外的第二部分120及导电层200，使所述复合材料的表面具有材料且性质相同的均匀电镀层300。
所述电镀方法，所形成的导电层200可以增加电极与第一部分110的接触面积，使第一部分110沿导电层200宽度方向电镀速度基本相同。形成电镀层300的同时将第一部分110移出镀液，可将离开镀液并已形成于第一部分110的电镀层300，作为辅助电极使电流传输至镀液中仍进行电镀的第一部分110。可避免电镀时，第一部分110靠近阴极410的区域与远离阴极410的区域的金属沉积速度的差异，而引起的形成电镀层300的不均匀。由此得到的复合材料具有均匀的电镀层300。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种电镀方法，其包括以下步骤：
提供待进行电镀的基体，所述基体包括待进行电镀的第一部分及与第一部分相接的第二部分，其中，所述基体包含碳纤维材料或碳纳米材料，或者，所述基体由聚丙烯、聚碳酸酯或丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物制成；
于第二部分的表面形成导电层，所述导电层宽度等于或大于基体第一部分的宽度，并与第一部分相接；
将第一部分的表面置于镀液中进行电镀，以于第一部分的表面形成电镀层，电镀进行过程中逐渐提升第一部分，使第一部分逐渐移出镀液。
2.如权利要求1所述的电镀方法，其特征在于，所述基体为包含碳纤维材料或碳纳米材料的片状、丝状、膜状、棒状或具有一定长度结构。
3.如权利要求1所述的电镀方法，其特征在于，所述基体为由聚丙烯、聚碳酸酯或丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物制成的具有一定长度的结构。
4.如权利要求1所述的电镀方法，其特征在于，所述导电层通过于第二部分的表面涂覆导电材料形成。
5.如权利要求4所述的电镀方法，其特征在于，所述导电材料为银、金、铜、镍、铝及银、金、铜、镍、铝的合金的导电浆料。
6.如权利要求1所述的电镀方法，其特征在于，所述导电层通过于第二部分压合导电金属粉末而形成。
7.如权利要求1所述的电镀方法，其特征在于，所述导电层通过于第二部分固定片状金属而形成。
8.如权利要求1所述的电镀方法，其特征在于，所述第一部分被匀速提升。
9.如权利要求1所述的电镀方法，其特征在于，电镀过程中采用的阴极的输出电流随第一部分浸入镀液中长度变化的减小量ΔI＝vIo/L，其中v为第一部分提升速度，Io为阴极的初始输出电流，L为第一部分浸入镀液中的长度。
10.如权利要求1所述的电镀方法，其特征在于，所述电镀方法进一步包括去除第二部分及导电层的步骤。
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