CN105274545A - 一种铝合金的电镀或化学镀的前处理方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝合金的电镀或化学镀的前处理方法以及一种铝合金的镀铜方法。本发明通过采用化学砂化处理—去挂灰—一次浸锌—二次浸锌—预镀镍的前处理方法，并选择合适的溶液配方以及工艺参数，增加了后续得到的镀层的结合力，确保铜或其他金属的镀层在280℃高温焊后合格，该前处理方法稳定，不仅适用于铝合金材料的氰化镀铜处理，还适用于铝合金材料的其它电镀和化学镀的前处理，热震实验结果显示铝合金零件经本发明所述方法镀铜后可经受280℃高温3min不起泡，起皮或脱落，可应用到大批零件的电镀、化学镀工艺中。
Description
技术领域
本发明属于铝合金电镀技术，涉及一种铝合金的电镀或化学镀的前处理方法及其用途。
背景技术
铝及铝合金是应用最广泛的金属之一，其具有导电性好、传热快、比重轻、强度高、易于成型等优点。但是，铝及铝合金也存在硬度低、不耐磨、易于发生晶间腐蚀、不易焊接等缺点，影响其应用范围和使用寿命。铝及其合金经过表面处理后可扬长避短，延长其使用寿命和扩大应用范围，赋予其防护、装饰等用途。
铝合金的表面处理技术包括阳极氧化、电镀、化学镀等方法。通过电解或化学方法在金属或某些非金属上镀上一层铜的方法，称为镀铜。铝合金为难镀材料，铝上电镀比其他金属上电镀要困难得多，容易出现气泡和脱皮，结合力不良等问题，相比钢铁等其它金属材料电镀工艺过程复杂，需进行特殊的前处理，还要进行浸锌处理；铝合金镀铜层一般被用于提高铝合金与其他金属的锡焊能力，因此铝合金镀铜除了需要常温下的镀层结合力测试，还需进行高温下的镀层结合力测试，使用现有电解镀铜技术无法获得合格镀层，电解镀铜后280℃高温焊接过程中起泡和脱落(如图1所示)。在零件电镀和化学镀等领域，镀层结合力的符合性尤为重要。
发明内容
针对现有的铝合金镀铜技术无法制备得到既满足常温下结合力测试要求，又在高温下具有较高镀层结合力的合格镀层的问题，本发明的目的在于提供一种铝合金的电镀或化学镀的前处理方法以及一种铝合金的镀铜方法，所述前处理方法可以改善镀铜或其他金属时的结合状况，所述方法通过合理的工艺流程、溶液配方及工艺参数，可获得在常温及高温下结合力均合格的镀层，热震实验结果显示铝合金零件经本发明所述方法镀铜后可经受280℃高温3min不起泡，起皮或脱落，可应用到大批零件的电镀、化学镀工艺中。所述前处理工艺稳定，处理过程易于控制，不仅适用于铝合金材料的氰化镀铜处理，还适用于铝合金材料的其它电镀和化学镀的前处理工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种铝合金的电镀或化学镀的前处理方法，所述方法包括以下步骤：
将铝合金零件依次进行化学砂化处理，去挂灰，一次浸锌，二次浸锌以及预镀镍，其中，化学砂化处理通过将铝合金零件浸入砂化溶液实现，所述砂化溶液由以下成分组成：氢氧化钠40-80g/L，磷酸钠50-70g/L，氟化氢铵20-40g/L，氯化铵5-15g/L，余量为水。
优选地，砂化溶液以水为溶剂，由以下成分组成：氢氧化钠40-80g/L，磷酸钠50-70g/L，氟化氢铵20-40g/L，氯化铵5-15g/L，余量为水。
优选地，砂化溶液中氢氧化钠的含量为40-80g/L，例如可为40g/L、45g/L、48g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、68g/L、70g/L、75g/L或80g/L等。
优选地，砂化溶液中磷酸钠的含量为50-70g/L，例如可为50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、67g/L或70g/L等。
优选地，砂化溶液中氟化氢铵的含量为20-40g/L，例如可为20g/L、25g/L、27g/L、30g/L、35g/L或40g/L等。
优选地，砂化溶液中氯化铵的含量为5-15g/L，例如可为6g/L、8g/L、10g/L、11g/L、12g/L或14g/L等。
优选地，化学砂化处理的温度为30-60℃，例如可为30℃、35℃、38℃、40℃、42℃、44℃、45℃、50℃、55℃或60℃等。
优选地，化学砂化处理的时间为0.5-3min，例如可为0.5min、0.8min、1min、1.5min、2min、2.2min、2.5min或3min等，优选为0.5-1min。
本发明所述化学砂化处理能够粗化铝合金表面，均匀去除表面氧化产物及自然钝化膜，增加镀层结合力。经化学砂化处理后，铝合金表面呈灰黑色。
优选地，所述方法还包括在化学砂化处理之前进行化学除油，以清理掉铝合金零件表面的油污。
优选地，所述方法还包括在化学砂化处理之后去挂灰之前，将铝合金零件用清水冲洗干净。
本发明采用化学砂化处理代替机械吹砂，并采用合适的砂化溶液配方以及化学砂化处理的温度和时间，使得在保证不腐蚀铝合金基体的基础上，均匀的去除表面氧化皮和钝化膜，且具有终点易于控制的优点。
优选地，去挂灰为将经化学砂化处理后的零件浸入去挂灰溶液中，所述去挂灰溶液为硝酸或硝酸与氢氟酸的混合溶液；
本发明所述硝酸的质量分数为40-60wt％，例如可为40wt％、42wt％、45wt％或50wt％等。
优选地，硝酸与氢氟酸的混合溶液由氢氟酸、硝酸以及水组成，氢氟酸占硝酸与氢氟酸的混合溶液的体积百分数为5vol％，硝酸与氢氟酸的体积比优选为1:5。
优选地，氢氟酸的质量分数为40wt％。
本发明所述去挂灰在室温下进行，在去挂灰的过程中，要注意观察铝合金零件的表面颜色变化，以控制结束去挂灰的终点，当浸入去挂灰溶液至黑色挂灰完全去除，露出金属光泽呈现出铝本色时结束去挂灰。
本发明所述室温为20-35℃。
本发明去挂灰的工艺采用强氧化剂硝酸及氢氟酸的溶液去除挂灰，可以将化学砂化处理后的铝合金零件表面的腐蚀产物有效去除，使其裸露出未被氧化的基体表面，得到干净、未钝化且表面粗糙度均匀的铝合金基体表面。
优选地，本发明所述一次浸锌为将经去挂灰后的零件浸入一次浸锌溶液中，一次浸锌溶液以水作为溶剂，由以下成分组成：氧化锌30-50g/L，氢氧化钠200-320g/L，三氯化铁30-45g/L，酒石酸钾钠2-5g/L，硫酸镍2-5g/L，余量为水。
本发明所述一次浸锌溶液为一次三元浸锌溶液，其中包含三种金属盐，分别为氧化锌30-50g/L，三氯化铁30-45g/L和硫酸镍2-5g/L，通过调整三种金属盐的组分以及氢氧化钠和酒石酸钾钠的用量，通过多种金属盐间的交互作用，使得浸锌后能在铝合金基体表面迅速形成复合浸锌层。
优选地，一次浸锌溶液中氧化锌的含量为30-50g/L，例如可为30g/L、35g/L、38g/L、40g/L、45g/L、47g/L、49g/L或50g/L等。
优选地，一次浸锌溶液中氢氧化钠的含量为200-320g/L，例如可为200g/L、220g/L、240g/L、270g/L、300g/L或320g/L等。
优选地，一次浸锌溶液中三氯化铁的含量为30-45g/L，例如可为30g/L、35g/L、38g/L、40g/L或45g/L等。
优选地，一次浸锌溶液中酒石酸钾钠的含量为2-5g/L，例如可为2g/L、3g/L、4g/L或5g/等。
优选地，一次浸锌溶液中硫酸镍的含量为2-5g/L，例如可为2g/L、3g/L、4g/L或5g/等。
优选地，一次浸锌的时间为2-5min，例如可为2min、3min、4min或5min等。
本发明所述一次浸锌在室温下进行，一次浸锌工艺在去挂灰处理后的铝合金零件表面置换出一层含锌铁镍三种组分的复合浸锌层。
优选地，本发明所述二次浸锌为将经一次浸锌后的零件浸入二次浸锌溶液中，所述二次浸锌溶液以水为溶剂，由以下成分组成：氧化锌10-15g/L，氢氧化钠100-250g/L，三氯化铁30-50g/L，酒石酸钾钠2-5g/L，硫酸镍2-5g/L，硝酸钠2-5g/L，余量为水。
本发明所述二次浸锌溶液为二次三元浸锌溶液，其中包含三种金属盐，分别为氧化锌10-15g/L，三氯化铁30-50g/L，硫酸镍2-5g/L，通过调整三种金属盐的组分以及氢氧化钠、酒石酸钾钠和硝酸钠的用量，通过多种金属盐间的交互作用，使得浸锌后能在铝合金基体表面迅速形成致密的复合浸锌层。
优选地，二次浸锌溶液中氧化锌的含量为10-15g/L，例如可为10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L或15g/L等。
优选地，二次浸锌溶液中氢氧化钠的含量为100-250g/L，例如可为100g/L、120g/L、150g/L、180g/L、200g/L、220g/L或250g/L等。
优选地，二次浸锌溶液中三氯化铁的含量为30-50g/L，例如可为30g/L、35g/L、38g/L、40g/L、45g/L或50g/L等。
优选地，二次浸锌溶液中酒石酸钾钠的含量为2-5g/L，例如可为2g/L、3g/L、4g/L或5g/L等。
优选地，二次浸锌溶液中硫酸镍的含量为2-5g/L，例如可为2g/L、3g/L、4g/L或5g/L等。
优选地，二次浸锌溶液中硝酸钠的含量为2-5g/L，例如可为2g/L、3g/L、4g/L或5g/L等。
优选地，二次浸锌的时间为1-3min，例如可为1min、1.5min、2min或3min等。
本发明所述二次浸锌在室温下进行，经二次浸锌工艺后，在一次浸锌所形成的含锌铁镍三种组分的复合浸锌层的基础上又形成一层晶粒更小、更加致密的含锌铁镍三种组分的复合浸锌层，为后续电镀工序提供了良好的底层。
本发明采用一次浸锌和二次浸锌配合处理，通过一次浸锌溶液和二次浸锌溶液中多种金属盐的交互作用，能在铝合金基体表面迅速形成致密的复合浸锌层，防止铝合金基体的自然钝化，致密的复合浸锌层对提高预镀层镍层与基体的结合力有重要作用，从而是预镀镍达到很好的效果。
优选地，本发明所述所述一次浸锌和二次浸锌的操作过程要顺畅进行，避免中断，且二次浸锌后需马上用清水对零件进行冲洗，并即刻进行预镀镍处理，这样做的目的是减少停留等因素带来的不良影响。
优选地，预镀镍为将经二次浸锌后的零件转入含有预镀液的预镀镍槽中进行预镀镍，所述预镀液以水为溶剂，由以下成分组成：硫酸镍200-320g/L，硼酸20-50g/L，盐酸20-40ml/L，余量为水。
优选地，预镀液中硫酸镍的含量为200-320g/L，例如可为200g/L、220g/L、250g/L、280g/L、300g/L、310g/L或320g/L等。
优选地，预镀液中硼酸的含量为20-50g/L，例如可为20g/L、25g/L、30g/L、32g/L、35g/L、40g/L、45g/L或50g/L等。
优选地，预镀液中盐酸的含量为20-40ml/L，例如可为20ml/L、22ml/L、24ml/L、30ml/L、33ml/L、35ml/L或40ml/L等。
优选地，预镀镍的电流密度为5-15A/dm2，例如可为5A/dm2、6A/dm2、7A/dm2、8A/dm2或9A/dm2、10A/dm2、12A/dm2或14A/dm2等。本发明所述预镀镍的电流密度较常规电镀镍的电流密度较高，在确保镀层生产速度的同时不至于出现镀层金属夹杂过多的现象。
优选地，预镀镍的时间为3-15min，例如可为3min、4min、5min、6min、8min、10min、12min、13min或15min等。
本发明所述预镀镍在室温下进行，通过大电流预镀处理，高浓度的预镀液快速在两层复合浸锌层基础上形成一层致密的金属镍层，使镍层与铝合金零件表面的浸锌层结合牢固，为后续镀铜或其他金属的工艺提供结合力好的金属过渡层，用作铜镀层的底层，进一步提高镀铜底层的结合力和致密性，耐高温性能好，确保高温下底层与基体不脱落。
本发明所述铝合金零件为铝合金加工而成的零件，所述铝合金可为3A21铝合金零件、2A12铝合金零件、2024铝合金零件或7075铝合金零件中的任意一种，优选为3A21铝合金零件。
作为本发明所述前处理方法的优选技术方案，一种铝合金的电镀或化学镀的前处理方法，包括以下步骤：
(1)将铝合金零件浸入砂化溶液中0.5-3min，在30-60℃下进行化学砂化处理，所述砂化溶液由以下成分组成：氢氧化钠40-80g/L，磷酸钠50-70g/L，氟化氢铵20-40g/L，氯化铵5-15g/L，余量为水；
(2)将化学砂化处理后的铝合金零件浸入去挂灰溶液中，进行去挂灰处理；
(3)将去挂灰后的零件转入一次浸锌溶液中2-5min，进行一次浸锌，所述一次浸锌溶液由以下成分组成：氧化锌30-50g/L，氢氧化钠200-320g/L，三氯化铁30-45g/L，酒石酸钾钠2-5g/L，硫酸镍2-5g/L，余量为水；
(4)将一次浸锌后的零件转入二次浸锌溶液中1-3min，进行二次浸锌，所述二次浸锌溶液由以下成分组成：氧化锌10-15g/L，氢氧化钠100-250g/L，三氯化铁30-50g/L，酒石酸钾钠2-5g/L，硫酸镍2-5g/L，硝酸钠2-5g/L，余量为水；
(5)将二次浸锌后的零件转入含有预镀液的预镀镍槽中，在5-15A/dm2的电流密度下进行预镀镍3-15min，所述预镀液由以下成分组成：硫酸镍200-320g/L，硼酸20-50g/L，盐酸20-40ml/L，余量为水。
此优选技术方案尤其适合处理3A21铝合金零件，经过该技术方案处理后，增加了后续镀层的结合力，使得得到的镀层焊接性好，耐高温、结合力好，确保铜或其他金属镀层在280℃高温焊后合格。
本发明通过采用化学砂化处理—一次浸锌—二次浸锌—预镀镍的工艺对铝合金进行电解镀铜或其他金属做为活化的前处理工序，并选择合适的溶液配方以及工艺参数，增加了镀层结合力，使得得到的镀层焊接性好，耐高温、结合力好，确保铜或其他金属镀层在280℃高温焊后合格，可应用于所有状态的铝合金零件，热震实验结果显示铝合金零件经本发明所述方法镀铜后可经受280℃高温3min不起泡。
本发明所述前处理方法工艺稳定，处理过程易于控制，不仅适用于铝合金材料的氰化镀铜的前处理，还适用于铝合金材料的其它电镀和化学镀工艺的前处理，例如可以是镀银、铬和锡等，还可以是其他金属，本领域人员可根据需要进行选择。
第二方面，本发明提供了一种铝合金镀铜方法，其采用本发明所述前处理方法进行前处理，之后进行氰化镀铜。
优选地，氰化镀铜得到厚度为8-12μm的铜镀层，厚度例如可为8μm、9μm、10μm或11μm等。铜镀层的厚度并不限于此范围，本领域人员可以根据实际需要调整氰化镀铜的工艺参数来调节得到的铜镀层的厚度。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明化学砂化处理在保证不腐蚀铝合金基体的基础上，均匀的去除表面氧化皮和钝化膜，且终点具有易于控制的优点，经去挂灰处理后能得到干净、未钝化且表面粗糙度均匀的铝合金基体表面，从而有利于提高镀层结合力。
(2)通过一次浸锌和二次浸锌配合进行，并调整两次浸锌中分别使用的浸锌溶液的配方，使多种金属盐交互作用并在铝合金基体表面迅速形成致密的锌层，防止铝合金基体的自然钝化，致密的浸锌层对提高预镀层与基体的结合力起到重要作用。
(4)预镀镍处理在浸锌层的基础上，进一步提高镀铜底层的结合力和致密性，通过大电流、高浓度的预镀溶液快速在浸锌层基础上形成一层金属镍层，能提高过渡层的高温耐受度，确保高温下底层于基体不脱落。
(5)通过焊接性能及耐高温(280℃)性能测试方法对镀层结合力进行测试，镀层起泡、脱落的概率大幅降小，由30％降到1％左右，结合力大幅提高，可应用于各种尺寸的铝合金汇流条电镀，并确保280℃焊接不会出现镀层脱落现象。
附图说明
图1是采用现有技术制备的铝合金镀铜汇流条焊接后不合格镀层的照片；
图2是本发明实施例1得到的铝合金镀铜汇流条焊接后合格镀层的照片。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种3A21铝合金的镀铜方法，其工艺流程、溶液配方及工艺参数如下：
工艺流程结构包含，化学砂化处理—去挂灰—一次浸锌—二次浸锌—预镀镍—镀铜
一种3A21铝合金的镀铜方法，其流程如下：
将3A21铝合金材料加工的零件清理掉表面的油污，进行化学砂化处理，砂化溶液中的各组分的含量为：氢氧化钠45g/L，磷酸钠55/L，氟化氢铵30g/L，氯化铵10g/L，余量为水。化学砂化处理的温度为55℃，化学砂化处理的时间为1min，同时调整铝合金表面状态等，得到表面呈黑色的零件；将砂化后的零件浸入去挂灰溶液，去挂灰溶液为质量分数为60wt％的硝酸，直至表面黑色挂灰完全去除呈现铝本色为止；将表面状态良好的零件浸入一次浸锌溶液中进行一次浸锌处理，一次浸锌溶液中各组分含量为：氧化锌40g/L，氢氧化钠250g/L，三氯化铁35g/L，酒石酸钾钠2g/L，硫酸镍2g/L，一次浸锌的时间为2min，铝合金零件表面呈灰色；将一次浸锌后的零件转入二次浸锌溶液中，进行二次浸锌，二次浸锌溶液中各组分含量为：氧化锌15g/L，氢氧化钠200g/L，三氯化铁35g/L，酒石酸钾钠2g/L，硫酸镍2g/L，硝酸钠2.5g/L，二次浸锌的时间为1.5min，铝合金零件表面呈灰色；将表面呈灰色的零件马上用清水冲洗，即刻将完成上述工序的零件转入预镀镍槽中，进行预镀镍处理，预镀液中各种组分含量为：硫酸镍280g/L，硼酸35g/L，盐酸40ml/L，预镀镍的电流密度为15A/dm2，预镀镍的时间为3min。将完成预镀镍后的零件转入镀铜溶液中，进行镀铜处理至10μm。
操作时应注意观察前处理过程中零件表面的变化情况，浸锌溶液的配制一定严格按照工艺执行，两次浸锌操作过程要顺畅进行，避免中断，减少停留等因素带来的不良影响，预镀镍过程严格按照预镀镍溶液成分及相关的工艺参数执行，尽量避免人为因素导致的工艺稳定性差。
采用本实施例所述方法，在3A21铝合金表面得到的镀铜层外观均一，经受280℃焊接后对镀层的结合力进行测试，镀层无脱落起泡现象；同时采用弯折法进行镀层结合力测试，均无镀层脱落现象。
实施例2
一种用于3A21铝合金的镀铜方法，其工艺流程、溶液配方及工艺参数如下：
工艺流程结构包含，化学砂化处理—去挂灰—一次浸锌—二次浸锌—预镀镍—镀铜
一种3A21铝合金的镀铜方法，其流程如下：
将3A21铝合金材料加工的零件清理掉表面的油污，进行化学砂化处理，砂化溶液中的各组分的含量为：氢氧化钠40g/L，磷酸钠50/L，氟化氢铵40g/L，氯化铵5g/L，余量为水。化学砂化处理的温度为30℃，化学砂化处理的时间为3min，同时调整铝合金表面状态等，得到表面呈黑色的零件；将砂化后的零件浸入去挂灰溶液，去挂灰溶液为质量分数为50wt％的硝酸，直至表面黑色挂灰完全去除呈现铝本色为止；将表面状态良好的零件浸入一次浸锌溶液中进行一次浸锌处理，一次浸锌溶液中各组分含量为：氧化锌30g/L，氢氧化钠300g/L，三氯化铁30g/L，酒石酸钾钠5g/L，硫酸镍5g/L，一次浸锌的时间为5min，铝合金零件表面呈灰色；将一次浸锌后的零件转入二次浸锌溶液中，进行二次浸锌，二次浸锌溶液中各组分含量为：氧化锌15g/L，氢氧化钠100g/L，三氯化铁50g/L，酒石酸钾钠5g/L，硫酸镍2g/L，硝酸钠5g/L，二次浸锌的时间为1min，铝合金零件表面呈灰色；将表面呈灰色的零件马上用清水冲洗，即刻将完成上述工序的零件转入预镀镍槽中，进行预镀镍处理，预镀液中各种组分含量为：硫酸镍200g/L，硼酸50g/L，盐酸20ml/L，预镀镍的电流密度为15A/dm2，预镀镍的时间为5min。将完成预镀镍后的零件转入镀铜溶液中，进行镀铜处理至8μm。
操作时应注意观察前处理过程中零件表面的变化情况，浸锌溶液的配制一定严格按照工艺执行，两次浸锌操作过程要顺畅进行，避免中断，减少停留等因素带来的不良影响，预镀镍过程严格按照预镀镍溶液成分及相关的工艺参数执行，尽量避免人为因素导致的工艺稳定性差。
采用本实施例所述方法，在3A21铝合金表面得到的镀铜层外观均一，经受280℃焊接后对镀层的结合力进行测试，镀层无脱落起泡现象；同时采用弯折法进行镀层结合力测试，均无镀层脱落现象。
实施例3
一种3A21铝合金的镀铜方法，其工艺流程、溶液配方及工艺参数如下：
工艺流程结构包含，化学砂化处理—去挂灰—一次浸锌—二次浸锌—预镀镍—镀铜
一种3A21铝合金的镀铜方法，其流程如下：
将3A21铝合金材料加工的零件清理掉表面的油污，进行化学砂化处理，砂化溶液中的各组分的含量为：氢氧化钠75g/L，磷酸钠70/L，氟化氢铵20g/L，氯化铵15g/L，余量为水。化学砂化处理的温度为60℃，化学砂化处理的时间为0.5min，同时调整铝合金表面状态等，得到表面呈黑色的零件；将砂化后的零件浸入去挂灰溶液，去挂灰溶液为质量分数为60wt％的硝酸，直至表面黑色挂灰完全去除呈现铝本色为止；将表面状态良好的零件浸入一次浸锌溶液中进行一次浸锌处理，一次浸锌溶液中各组分含量为：氧化锌50g/L，氢氧化钠200g/L，三氯化铁45g/L，酒石酸钾钠2.5g/L，硫酸镍2g/L，一次浸锌的时间为3min，铝合金零件表面呈灰色；将一次浸锌后的零件转入二次浸锌溶液中，进行二次浸锌，二次浸锌溶液中各组分含量为：氧化锌10g/L，氢氧化钠250g/L，三氯化铁30g/L，酒石酸钾钠3g/L，硫酸镍3g/L，硝酸钠4.5g/L，二次浸锌的时间为3min，铝合金零件表面呈灰色；将表面呈灰色的零件马上用清水冲洗，即刻将完成上述工序的零件转入预镀镍槽中，进行预镀镍处理，预镀液中各种组分含量为：硫酸镍300g/L，硼酸20g/L，盐酸38ml/L，预镀镍的电流密度为13A/dm2，预镀镍的时间为6min。将完成预镀镍后的零件转入镀铜溶液中，进行镀铜处理至12μm。
操作时应注意观察前处理过程中零件表面的变化情况，浸锌溶液的配制一定严格按照工艺执行，两次浸锌操作过程要顺畅进行，避免中断，减少停留等因素带来的不良影响，预镀镍过程严格按照预镀镍溶液成分及相关的工艺参数执行，尽量避免人为因素导致的工艺稳定性差。
采用本实施例所述方法，在3A21铝合金表面得到的镀铜层外观均一，经受280℃焊接后对镀层的结合力进行测试，镀层无脱落起泡现象；同时采用弯折法进行镀层结合力测试，均无镀层脱落现象。
实施例4
一种3A21铝合金的镀铜方法，其工艺流程、溶液配方及工艺参数如下：
工艺流程结构包含，化学砂化处理—去挂灰—一次浸锌—二次浸锌—预镀镍—镀铜
一种3A21铝合金的镀铜方法，其流程如下：
将3A21铝合金材料加工的零件清理掉表面的油污，进行化学砂化处理，砂化溶液中的各组分的含量为：氢氧化钠80g/L，磷酸钠70/L，氟化氢铵40g/L，氯化铵15g/L，余量为水。化学砂化处理的温度为30℃，化学砂化处理的时间为1min，同时调整铝合金表面状态等，得到表面呈黑色的零件；将砂化后的零件浸入去挂灰溶液，去挂灰溶液为由质量分数为60wt％的硝酸、质量分数为40wt％的氢氟酸和水组成的混合溶液，混合溶液中硝酸与氢氟酸的体积比为1:5，直至表面黑色挂灰完全去除呈现铝本色为止；将表面状态良好的零件浸入一次浸锌溶液中进行一次浸锌处理，一次浸锌溶液中各组分含量为：氧化锌30g/L，氢氧化钠200g/L，三氯化铁30g/L，酒石酸钾钠2g/L，硫酸镍2g/L，一次浸锌的时间为5min，铝合金零件表面呈灰色；将一次浸锌后的零件转入二次浸锌溶液中，进行二次浸锌，二次浸锌溶液中各组分含量为：氧化锌10g/L，氢氧化钠200g/L，三氯化铁30g/L，酒石酸钾钠2g/L，硫酸镍2g/L，硝酸钠2g/L，二次浸锌的时间为3min，铝合金零件表面呈灰色；将表面呈灰色的零件马上用清水冲洗，即刻将完成上述工序的零件转入预镀镍槽中，进行预镀镍处理，预镀液中各种组分含量为：硫酸镍200g/L，硼酸20g/L，盐酸20ml/L，预镀镍的电流密度为10A/dm2，预镀镍的时间为3min。将完成预镀镍后的零件转入镀铜溶液中，进行镀铜处理至10μm。
操作时应注意观察前处理过程中零件表面的变化情况，浸锌溶液的配制一定严格按照工艺执行，两次浸锌操作过程要顺畅进行，避免中断，减少停留等因素带来的不良影响，预镀镍过程严格按照预镀镍溶液成分及相关的工艺参数执行，尽量避免人为因素导致的工艺稳定性差。
采用本实施例所述方法，在3A21铝合金表面得到的镀铜层外观均一，经受280℃焊接后对镀层的结合力进行测试，镀层无脱落起泡现象；同时采用弯折法进行镀层结合力测试，均无镀层脱落现象。
对比例1
一种3A21铝合金的镀铜方法，其工艺流程、溶液配方及工艺参数如下：
工艺流程结构包含，机械吹砂—碱腐蚀—一次浸锌—二次浸锌—镀铜
一种3A21铝合金的镀铜方法，其流程如下：
将3A21铝合金材料加工的零件清理掉表面的油污，进行机械吹砂处理，采用不小于50目的石英砂，在压力0.2Mpa的大气压下对零件表面进行吹砂处理，处理的时间为1min，得到表面粗化呈灰白色的基体表面；将吹砂后的零件浸入碱腐蚀溶液中，溶液成分：55g/L的氢氧化钠，温度：60℃，处理时间：1min；将碱洗后零件浸入除挂灰溶液直至表面黑色挂灰完全去除呈现铝本色为止；将表面状态良好的零件浸入一次浸锌溶液中进行一次浸锌处理，一次浸锌溶液中各组分含量为：氧化锌60g/L，氢氧化钠220g/L，一次浸锌的时间为2min，铝合金零件表面呈灰色；将一次浸锌后的零件转入浸锌溶液中，进行二次浸锌，二次浸锌溶液成分与一次浸锌在相同溶液中进行，二次浸锌的时间为1.5min，铝合金零件表面呈灰色；将表面呈灰色的零件马上用清水冲洗，即刻将完成上述工序的零件转入镀铜槽中，进行镀铜处理至所需厚度。
采用本实施例所述方法，在3A21铝合金表面得到的镀铜层容易气泡，经受200℃烘烤对镀层的结合力进行测试，镀层脱落起泡概率较高；同时采用弯折法进行镀层结合力测试，零件镀层脱落现象高达30％。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种铝合金的电镀或化学镀的前处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将铝合金零件依次进行化学砂化处理，去挂灰，一次浸锌，二次浸锌以及预镀镍，其中，化学砂化处理通过将铝合金零件浸入砂化溶液实现，所述砂化溶液由以下成分组成氢氧化钠40-80g/L，磷酸钠50-70g/L，氟化氢铵20-40g/L，氯化铵5-15g/L，余量为水。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学砂化处理的温度为30-60℃；
优选地，化学砂化处理的时间为0.5-3min，优选为0.5-1min。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在化学砂化处理之前进行化学除油的步骤。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述去挂灰为将经化学砂化处理后的零件浸入去挂灰溶液中；
优选地，所述去挂灰溶液为硝酸或硝酸与氢氟酸的混合溶液；
优选地，所述硝酸的质量分数为40-60wt％；
优选地，硝酸与氢氟酸的混合溶液由氢氟酸、硝酸以及水组成，氢氟酸占硝酸与氢氟酸的混合溶液的体积百分数为5vol％，硝酸与氢氟酸的体积比优选为1:5；
优选地，氢氟酸的质量分数为40wt％。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述一次浸锌为：将经去挂灰后的零件浸入一次浸锌溶液中；
优选地，所述一次浸锌溶液由以下成分组成：氧化锌30-50g/L，氢氧化钠200-320g/L，三氯化铁30-45g/L，酒石酸钾钠2-5g/L，硫酸镍2-5g/L，余量为水；
优选地，所述一次浸锌的时间为2-5min。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述二次浸锌为将经一次浸锌后的零件浸入二次浸锌溶液中；
优选地，所述二次浸锌溶液为：氧化锌10-15g/L，氢氧化钠100-250g/L，三氯化铁30-50g/L，酒石酸钾钠2-5g/L，硫酸镍2-5g/L，硝酸钠2-5g/L；
优选地，二次浸锌的时间为1-3min。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述预镀镍为将经二次浸锌后的零件转入含有预镀液的预镀镍槽中进行预镀镍；
优选地，所述预镀液由以下成分组成：硫酸镍200-320g/L，硼酸20-50g/L，盐酸20-40ml/L，余量为水；
优选地，所述预镀镍的电流密度为5-15A/dm2；
优选地，所述预镀镍的时间为3-15min；
优选地，所述铝合金零件为3A21铝合金零件、2A12、2024或7075中的任意一种，优选为3A21铝合金零件。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将铝合金零件浸入砂化溶液中0.5-3min，在30-60℃下进行化学砂化处理，所述砂化溶液包括：氢氧化钠40-80g/L，磷酸钠50-70g/L，氟化氢铵20-40g/L，氯化铵5-15g/L；
(2)将化学砂化处理后的铝合金零件浸入去挂灰溶液中，进行去挂灰处理；
(3)将去挂灰后的零件转入一次浸锌溶液中2-5min，进行一次浸锌，所述一次浸锌溶液包括：氧化锌30-50g/L，氢氧化钠200-320g/L，三氯化铁30-45g/L，酒石酸钾钠2-5g/L，硫酸镍2-5g/L；
(4)将一次浸锌后的零件转入二次浸锌溶液中1-3min，进行二次浸锌，所述二次浸锌溶液包括：氧化锌10-15g/L，氢氧化钠100-250g/L，三氯化铁30-50g/L，酒石酸钾钠2-5g/L，硫酸镍2-5g/L，硝酸钠2-5g/L；
(5)将二次浸锌后的零件转入含有预镀液的预镀镍槽中，在5-15A/dm2的电流密度下进行预镀镍3-15min，所述预镀液包括：硫酸镍200-320g/L，硼酸20-50g/L，盐酸20-40ml/L。
9.一种铝合金镀铜的方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-8任一项所述的方法进行前处理，之后进行氰化镀铜。
10.如权利要求9所述的铝合金镀铜的方法，其特征在于，氰化镀铜得到厚度为8-12μm的铜镀层。
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