CN105779979A - 一种铝焊丝镀铜工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电化学镀铜技术领域，尤其是一种用于流水线上的铝焊丝镀铜工艺方法。主要经过电解酸洗、活化、然后在酸性化学镀铜液中镀铜、镀铜后再进行中和、清洗、用高晶模在润滑剂中进行抛光而制成的一种镀铜铝焊丝，焊丝表面含有0.05‑0.11％的铜为保护层。作为一种替代传统铝焊丝的新型焊丝，在制造过程中，能够有效降低铝焊丝的外观，保证焊丝表面光滑，无凹坑。在焊接过程中能有效增加导电性，从而减少焊接后气孔的产生。用相同的电流电压进行焊接时，焊接更稳定。同时焊丝受表面镀层的保护，其保质期更长，更适于焊缝的全位置焊接。

Description

一种铝焊丝镀铜工艺
技术领域
本发明属于电化学镀铜技术领域，尤其是一种用于流水线上的铝焊丝镀铜工艺方法。
背景技术
传统的铝焊丝一般无保护层，表面为铝的氧化层，这主要是由于铝焊丝在制造过程中经过了多次热处理而产生的，为清除热处理产生的氧化层，可以采用酸洗，刮削等工艺，但是该工艺对焊丝表面会产生不同层度的破坏，形成凹坑；凹坑容易吸收空气中的水分，焊接时产生气孔，影响焊缝质量。国内很多铝焊丝在焊接后，表面都会产生数目不等的气孔，影响了焊缝的强度、质量，造成我们生产的铝焊丝只能够用于低端行业，中高端行业的铝焊丝都依赖进口。
镀铜焊丝的产生，由于表面增加了铜，焊丝表面质量得到提高，同时增加了导电性，更加适合于长焊缝的焊接，焊接、热输入更为稳定，使焊丝也能够用于高端的航空，地铁，军工等行业。
但是，铝焊丝镀铜过程中，由于铝有高度的电子亲和力,所以铝表面的氧化膜刚一清除后,很迅速地又形成新的氧化膜,这给镀铜带来较大的困难。氧化膜的存在会直接影响镀层和基体的结合力，从而影响铝焊丝在焊接过程中的送丝问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种新的制造工艺来制备焊接性能和焊缝性能都更好的镀铜铝焊丝。
本发明采用的技术方案为：将拉拔好的铝焊丝经过电解酸洗、活化、在酸性镀铜液中镀铜、中和、清洗、抛光，制成的一种镀铜铝焊丝，
具体步骤为：
(1)电解酸洗
将拉拔好的铝焊丝经过质量浓度为10～15％的硫酸溶液中进行常温(25℃)电解酸洗，去除拉丝过程中，焊丝上附着的润滑粉等油脂物，
其中，铝焊丝为铝硅铝镁的裸丝，电流为40A/根，走丝速度控制为6m/s；
(2)活化
将酸洗后的铝焊丝经过质量浓度为5～8％的硫酸溶液，同时施加超声波(优选频率为28KHZ、功率为1800W的超声波清洗机)进行活化，走丝速度控制为6m/s，
活化的目的在于去除铝焊丝表面的氧化膜，
(3)化学镀铜
将活化后的铝焊丝经过含有硫酸、硫酸铜和1-二甲基胺-2-丙炔的混合溶液实现常温(25℃)化学镀铜，混合溶液中硫酸的质量浓度为30g/L，硫酸铜质量浓度为70～90g/L,1-二甲基胺-2-丙炔在混合溶液中的含量为10～15ml/L，镀铜时间为1～2秒；
(4)对镀铜后的铝焊丝再用pH值为8的弱碱液进行中和、水清洗、电烘干，最后用高晶模在润滑剂中进行抛光，
上述润滑剂为棕榈油，抛光压缩率控制在10％左右，并且中和、水清洗、抛光都是在流水线上完成的，铝焊丝的走丝速度控制为6m/s。
经过上述工艺镀铜后，使铝焊丝表面含有(占镀铜后焊丝总重)0.05～0.11％的铜，作为保护层。
本发明的镀铜铝焊丝有如下优点：
在制造过程中进行在线镀铜，能够提高焊丝表面质量，没有凹坑等表面不良情况发生，减少空气中水分的吸附；
同时本发明也解决了铝的镀铜不良的现象，通过超声波活化这一工序，去除铝表面的氧化膜，同时走丝速度控制在大于5m/s，使铝焊丝还没有重新生成氧化膜时，就进入了镀铜工序；通过这一方式使铝焊丝表面形成光亮的铜层，在化学镀铜液中加入的1-二甲基胺-2-丙炔能够有效地促进铜在铝焊丝表面的附着，减轻了流水线设备的压力，节约了工艺成本；
铜的导电性能要优于铝的导电性，所以用相同的电流电压进行焊接时，镀铜铝焊丝焊接更稳定，热输入稳定，可以防止产生气泡及改善焊缝的品质和提高其机械性能。所以镀铜铝焊丝的焊接性能和焊缝性能更好。
具体实施方式
首先将铝，镁粉，硅及其它合金元素通过熔炼，制坯，轧制，退火拉拔等工序，加工成预定直径的裸丝。通常的铝焊丝生产在这个时期的线径会比用户需要的线径高几个等级，经过刮削拉拔后加工到用户需要的线径，
而本发明中的焊丝制备无需经过这一工序，而是直接制备到用户需要的线径，再进行如下的步骤：
实施例1
(1)电解酸洗
将拉拔好的铝焊丝经过质量浓度为12％的硫酸溶液中进行常温(25℃)电解酸洗，电流为40A/根，走丝速度为6m/s；
(2)活化
将酸洗后的铝焊丝经过质量浓度为6％的硫酸溶液，同时施加频率为28KHZ、功率为1800W的超声波进行活化，走丝速度为6m/s；
(3)化学镀铜
将活化后的铝焊丝经过含有硫酸、硫酸铜和1-二甲基胺-2-丙炔的混合溶液实现常温化学镀铜，混合溶液中硫酸的质量浓度为30g/L，硫酸铜质量浓度为80g/L,1-二甲基胺-2-丙炔在混合溶液中的含量为12ml/L，镀铜时间仅为1秒；
(4)对镀铜后的铝焊丝再用pH值为8的弱碱液进行中和、水清洗、电烘干，最后用高晶模在棕榈油润滑剂中进行抛光，抛光压缩率控制在10％，并且中和、水清洗、抛光都是在流水线上完成的，铝焊丝的走丝速度为6m/s。
经过上述工艺镀铜后，使铝焊丝表面含有(占镀铜后焊丝总重)0.10％的铜作为保护层。
普通的铝焊丝，经过刮削后，拉拔到定制线径，表面会形成凹坑等不良现象。而本发明经过镀铜后，铜层厚度可以达到0.20μm以上，对铝焊丝表面进行的全覆盖，没有凹坑等表面不良情况；在焊接过程中，铜起主要的导电作用，铜的导电性比铝的导电性好，这样在相同的焊接电流电压下，焊接更稳定，热输入更稳定，同时适合长焊缝的焊接，焊接后无气孔，增加了焊缝的品质，提高了焊缝的强度。所以镀铜铝焊丝的焊接性能和焊缝性能比纯铝焊丝更好。
由于铜的密度比铝大，单位体积内铜比铝的自由电子多，所以铜的导电性能比铝好。铝的电导率约为铜的62％，密度为铜的33％。在电阻相同的条件下，铜和铝的体积比为0.618，重量比为2.03。影响铝性能的因素为杂质，如铬、锂、锰、钒(它们会大大降低铝的电导率)，高端铝焊丝必须要加入这许多元素来调节焊缝质量，所以势必影响了焊丝的导电性能。而表面镀铜后，引入了铜介质，提高了焊丝的导电性，提高了焊丝的焊接稳定性。
比较例1
与上述实施例1相比，在化学镀铜液中不含“1-二甲基胺-2-丙炔”这一组分，其余工艺均与实施例1相同，具体步骤为：
(1)电解酸洗
将拉拔好的铝焊丝经过质量浓度为12％的硫酸溶液中进行常温(25℃)电解酸洗，电流为40A/根，走丝速度为6m/s；
(2)活化
将酸洗后的铝焊丝经过质量浓度为6％的硫酸溶液，同时施加频率为28KHZ、功率为1800W的超声波进行活化，走丝速度为6m/s；
(3)化学镀铜
将活化后的铝焊丝经过含有硫酸、硫酸铜的混合溶液实现常温化学镀铜，混合溶液中硫酸的质量浓度为30g/L，硫酸铜质量浓度为80g/L,镀铜时间为1秒；
(4)对镀铜后的铝焊丝再用pH值为8的弱碱液进行中和、水清洗、电烘干，最后用高晶模在棕榈油润滑剂中进行抛光，抛光压缩率控制在10％，并且中和、水清洗、抛光都是在流水线上完成的，铝焊丝的走丝速度为6m/s。
经过上述工艺镀铜后，使铝焊丝表面含有(占镀铜后焊丝总重)0.05％的铜作为保护层，铜层厚度不足0.10μm，相比于实施例1的镀铜效果明显下降。

Claims (8)

1.一种铝焊丝镀铜工艺，其特征在于：所述的镀铜工艺为，将拉拔好的铝焊丝经过电解酸洗、活化、在酸性镀铜液中镀铜、中和、清洗、抛光，制成的一种镀铜铝焊丝。
2.如权利要求1所述的铝焊丝镀铜工艺，其特征在于：所述镀铜工艺的具体步骤为，
(1)电解酸洗
将拉拔好的铝焊丝经过质量浓度为10～15％的硫酸溶液中进行常温电解酸洗，电流为40A/根；
(2)活化
将酸洗后的铝焊丝经过质量浓度为5～8％的硫酸溶液，同时施加超声波进行活化；
(3)化学镀铜
将活化后的铝焊丝经过含有硫酸、硫酸铜和1-二甲基胺-2-丙炔的混合溶液实现常温化学镀铜；
(4)对镀铜后的铝焊丝进行中和、水清洗、电烘干，最后用高晶模在润滑剂中进行抛光。
3.权利要求2所述的铝焊丝镀铜工艺，其特征在于：步骤(3)中的硫酸和硫酸铜的混合溶液中，硫酸的质量浓度为30g/L，硫酸铜质量浓度为70～90g/L，1-二甲基胺-2-丙炔在混合溶液中的含量为10～15ml/L。
4.权利要求2所述的铝焊丝镀铜工艺，其特征在于：步骤(3)中的镀铜时间为1～2秒。
5.权利要求2所述的铝焊丝镀铜工艺，其特征在于：步骤(4)中，用pH值为8的弱碱液对镀铜后的铝焊丝进行中和。
6.权利要求2所述的铝焊丝镀铜工艺，其特征在于：步骤(4)中所述的润滑剂为棕榈油。
7.权利要求2所述的铝焊丝镀铜工艺，其特征在于：步骤(4)中，抛光的压缩率控制在10％。
8.权利要求2所述的铝焊丝镀铜工艺，其特征在于：步骤(1)、(2)、(4)中，电解酸洗、活化、中和、水清洗、抛光都是在流水线上完成的，铝焊丝的走丝速度控制为6m/s。
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