CN106968004A - 一种磁性材料的电镀工艺方法 - Google Patents

一种磁性材料的电镀工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磁性材料的电镀工艺方法，包括以下步骤：恒张力放线、碱洗后水洗、脱脂处理、酸洗后水洗、烫洗、连续电镀、水洗、烘干、红外测径和收线，本发明可在导体表面制备镀层均匀致密的铁镍镀层，厚度为2～10μm，导体外镀一层铁镍镀层，由于导体无磁性，但镀层后整个充电线圈带有磁性成为磁性材料，在无线充电过程中降低导线的高频趋肤效应电阻，提高电感值，使得线圈Q值提高，显著提高充电线圈的电磁转化率。

Description

一种磁性材料的电镀工艺方法
技术领域：
本发明涉及电镀方法领域，更具体的说是涉及一种磁性材料的电镀工艺方法。
背景技术：
无线充电器是指利用电磁波感应原理进行充电的设备，原理类似于变压器。在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电。由于接收线圈组装在电子设备内部，对线圈的尺寸要求极其严格。现有的无线充电线圈，采用纯铜作为导体，在高频电流下，电流的趋肤效应导致的导线实际有效载流面积减小，其对电流的电阻也相应的增大，导致品质因素Q下降(Q＝2πf*L/R)，使得电磁转化率低，充电效率低。因此有必要对现有技术进行改进，来解决现有技术中存在的不足之处。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种磁性材料的电镀工艺方法，可在导体表面制备镀层均匀致密的铁镍镀层，镀层后整个充电线圈带有磁性成为磁性材料，降低导线的高频趋肤效应电阻，提高电感值，使得线圈Q值提高，充电效率提高，显著提高充电线圈的电磁转化率。
本发明的技术解决措施如下：
一种磁性材料的电镀工艺方法，包括如下步骤：
1)将缠绕在放线盘上的母线进行放线，母线的线径为0.25±0.01mm，母线的直流电阻为0.333～0.392Ω。
2)母线经过恒张力放线装置进行张力调节，使放线张力保持恒张力放线，恒张力为1.5±0.5kgf，放线速度为5-15m/min。
3)碱洗后水洗：将恒定张力的母线浸入在7％-10％的NaOH溶液中进行洗涤处理，清除母线表层的油污及杂质，且NaOH溶液的温度为50℃～55℃；NaOH溶液的PH值＞11；碱洗时间10-20S，然后再用清水对碱洗后的母线进行清洗。
4)脱脂处理：将步骤(3)处理的母线经过7％～10％的NaOH和5％～10％的除油剂组成的溶液中进行脱脂处理，处理温度50℃～55℃，脱脂处理时间10-20S，对母线进行二次除油，强化除油效果，为后道的酸洗及均匀电镀打下基础。
5)酸洗后水洗：将步骤(4)处理的母线在7-10％的稀硫酸中进行洗涤，清洗母线表层的锈痕，生成氧化膜，活化母线表层，酸洗时间10-20S，然后再用清水对其进行清洗。
6)连续电镀：经步骤(5)处理后的母线作为阴极，阳极采用镍，且镍装设于钛篮中，将母线恒张力经过电镀液进行电镀处理，所述电镀液的PH值为3～4，电镀液的温度为55℃～65℃，电镀时的电流密度为1～25A/dm2，电镀时间3～11min，电镀液是主镀槽中的主镀液通过液泵输送到电镀槽中的溶液，当电镀液通电时，电镀液与电镀槽中的镍阳极反应，在母线线材表层形成镍沉积，每1L电镀液中镍离子浓度为60～80g，铁离子浓度为30-40g，硼酸30-45g，氯化镍10-20g。
7)将步骤(6)电镀并清洗后的线材用清水进行清洗；然后在温度为50℃～55℃，电导率≤100μs的水中清洗，对镀层表面进行深度清洗，清除杂质及附着物。
8)烘干：将水洗后的线材经过烘干装置进行去氢烘干，烘干温度110℃～220℃，烘干时间为10-20S。
9)红外测径：将烘干的线材经过红外线测径装置进行红外测径，保证电镀的均匀性。
10)收线：将红外测径后的线材进行收卷，收线恒张力为1.5±0.5kgf，收线排距0.6mm。
作为优选，所述主镀液装设于主镀槽中，主镀槽的长度为700±50mm，宽度为650±50mm，高度为350±50mm，主镀槽容积193L；所述电镀槽的长度为176cm，宽度为29cm，高度为20cm。
作为优选，所述钛篮有8～10个，钛篮内装满镍块，钛篮固定装设于电镀槽内，钛篮的长度为400±50mm，宽度为20±10mm，高度为80±30mm。
作为优选，处理后母线表面镀铁镍的厚度为2～10μm。
如采用一种磁性材料的电镀工艺方法对线材进行电镀的设备，包含：
放线盘：将母线缠绕其上进行放线。
恒张力放线装置：装设在放线盘之后，保证母线的放线张力恒定。
碱洗装置：装设在恒张力放线装置之后，碱洗装置是用来清除母线表层的油污及杂质。
第一次水洗装置：装设在碱洗装置之后，用来清除母线表层的碱液及杂质。
脱脂处理装置：装设在碱洗装置之后，脱脂处理装置用于对母线进行二次除油，强化除油效果，为后道的酸洗及均匀电镀打下基础。
活化处理装置：装设在脱脂处理装置之后，所述活化处理装置包含依序排列的一酸洗处理装置以及第二次水洗装置，酸洗处理装置用于清洗母线表层的锈痕，生成氧化膜，并使线材表面形成多个洁净微细孔面，活化母线表层；第二次水洗装置用于清洁线材表面酸液及杂质。
连续电镀装置：装设在活化处理装置之后，所述连续电镀装置包括依序排列的一电镀槽以及第三次水洗装置，所述电镀槽连通有主镀槽，主镀槽内的主镀液从电镀槽的进线端输送进入电镀槽，且电镀液从电镀槽的出线端输出进入主镀槽，且主镀槽连接有电解装置，电解装置将进入主镀槽内的电镀液进行电解提纯处理；电镀槽内装有电镀液，通电时，电镀液与电镀槽中的镍阳极反应，在母线线材表层形成镍沉积；第三次水洗装置用于清洗镀层表层的镀液及杂质。
烫洗装置：装设在连续电镀装置之后，主要对镀层表面进行深度清洗，清除杂质及附着物；
烘干装置：装设在连续电镀装置之后，所述烘干装置用于将镀铁镍的线材进行去氢烘干。
红外测径装置：装设在烘干装置之后，将烘干后的线材进行红外测径，保证电镀的均匀性。
恒张力收线装置：装设在红外测径装置之后，保证线材的的收线张力恒定。
收线盘：将线材缠绕其上进行收线。
本发明的有益效果在于：
本发明由于中心导体层无磁性，但位于中心导体层外部的镀层属于磁性材料，当充电通电时，增磁材料可降低导线的高频趋肤效应电阻，提高电感值，使得线圈Q值提高，提高了电磁转化率，从而使充电效率提高。本发明主要用于苹果智能电子设备，如苹果手机、苹果手表、苹果平板电脑等的无线充电线材的电镀处理，通过恒张力放线、碱洗、脱脂处理、酸洗、水洗、连续电镀、水洗、烘干、红外测径和收线等步骤，并利用控制机构控制其操作，导体表面制备镀层均匀致密的铁镍镀层，厚度为2～10μm，提高电镀品质。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的结构示意图；
图中符号说明：1—放线盘；2—母线；3—恒张力放线装置；4—碱洗装置；5—第一次水洗装置；6—脱脂处理装置；7—酸洗处理装置；8—第二次水洗装置；9—电镀槽；10—主镀槽；11—第三次水洗装置；12—烫洗装置；13—烘干装置；14—红外测径装置；15—恒张力收线装置；16—收线盘。
具体实施方式：
实施例一，见附图1，一种磁性材料的电镀工艺方法，包括如下步骤：
1)将缠绕在放线盘上的母线进行放线，母线的线径为0.25mm，母线的直流电阻为0.37Ω，母线为铜丝。
2)母线经过恒张力放线装置进行张力调节，使放线张力保持恒张力放线，恒张力为1kgf，放线速度为10m/min。
3)碱洗后水洗：将恒定张力的母线浸入在8％的NaOH溶液中进行洗涤处理，清除母线表层的油污及杂质，且NaOH溶液的温度为52℃；NaOH溶液的PH值为12；碱洗时间为15S；然后再用清水对碱洗后的母线进行清洗。
4)脱脂处理：将步骤(3)处理的母线经过9％的NaOH和8％的除油剂组成的溶液中进行脱脂处理，处理温度52℃，脱脂处理时间为15S，对母线进行二次除油，强化除油效果，为后道的酸洗及均匀电镀打下基础。
5)酸洗后水洗：将步骤(4)处理的母线在9％的稀硫酸中进行洗涤，清洗母线表层的锈痕，生成氧化膜，活化母线表层，酸洗时间15S，然后再用清水对其进行清洗。
6)连续电镀：经步骤(5)处理后的母线作为阴极，阳极采用镍，且镍装设于钛篮中，所述钛篮有8～10个，钛篮内装满镍块，钛篮固定装设于电镀槽内，钛篮的长度为400mm，宽度为20mm，高度为80mm。将母线恒张力经过电镀液进行电镀处理，所述电镀液的PH值为3.6，电镀液的温度为60℃，电镀时的电流密度为15A/dm2，电镀时间5min，电镀液是主镀槽中的主镀液通过液泵输送到电镀槽中的溶液，当电镀液通电时，电镀液与电镀槽中的镍阳极反应，在母线线材表层形成镍沉积，电镀槽的长度为176cm，宽度为29cm，高度为20cm；主镀液装设于主镀槽中，主镀槽的长度为725mm，宽度为675mm，高度为394mm，主镀槽容积193L；每1L电镀液中镍离子浓度为70g，铁离子浓度为30g，硼酸35g，氯化镍15g。
7)将步骤(6)电镀并清洗后的线材用清水进行清洗；然后在温度为52℃，电导率为50μs的水中清洗，对镀层表面进行深度清洗，清除杂质及附着物；
8)烘干：将水洗后的线材经过烘干装置进行去氢烘干，烘干温度170℃，烘干时间为15S。
9)红外测径：将烘干的线材经过红外线测径装置进行红外测径，保证电镀的均匀性；
10)收线：将红外测径后的线材进行收卷，收线恒张力为1kgf，收线排距0.6mm。
经上述步骤处理后母线表面镀铁镍的厚度为5μm。
如采用一种磁性材料的电镀工艺方法对线材进行电镀的设备，包含放线盘1，将母线2缠绕在放线盘上进行放线；经放线盘放出的母线进入恒张力放线装置3中，恒张力放线装置装设在放线盘之后，保证母线的放线张力恒定；经恒张力放线装置放线的母线以恒定的张力进入碱洗装置4，碱洗装置装设在恒张力放线装置之后，碱洗装置是用来清除母线表层的油污及杂质；经碱洗后的母线进入第一次水洗装置5进行清洗，第一次水洗装置5装设在碱洗装置之后；经第一次水洗装置后的线材进入脱脂处理装置6，所述脱脂处理装置装设在第一次水洗装置之后，脱脂处理装置用于对母线进行二次除油，强化除油效果，为后道的酸洗及均匀电镀打下基础；母线脱脂处理后进入活化处理装置，所述活化处理装置装设在脱脂处理装置之后，所述活化处理装置包含依序排列的酸洗处理装置7以及第二次水洗装置8，酸洗处理装置用于清洗母线表层的锈痕，生成氧化膜，并使线材表面形成多个洁净微细孔面，活化母线表层，第二次水洗装置用于清洁线材表面酸液及杂质。
母线经活化处理后进入连续电镀装置，所述连续电镀装置装设在活化处理装置之后，所述连续电镀装置包括依序排列的一电镀槽9以及第三次水洗装置11，所述电镀槽连通有主镀槽10，主镀槽内的主镀液从电镀槽的进线端输送进入电镀槽，且电镀液从电镀槽的出线端输出进入主镀槽，且主镀槽连接有电解装置，电解装置将进入主镀槽内的电镀液进行电解提纯处理；电镀液是主镀槽中的主镀液通过液泵输送到电镀槽中的溶液，当电镀液通电时，电镀液与电镀槽中的镍阳极反应，在母线线材表层形成镍沉积；第三次水洗装置用于清洗镀层表层的镀液及杂质。
经电镀后的线材进入烫洗装置12，烫洗装置装设在第三次水洗装置11之后，经烫洗后的线材进入烘干装置13，所述烘干装置装设在烫洗装置之后，所述烘干装置用于将镀铁镍的线材进行去氢烘干；然后线材进入红外测径装置14，红外测径装置装设在烘干装置之后，将烘干后的线材进行红外测径，保证电镀的均匀性；然后线材进入恒张力收线装置15，恒张力收线装置装设在红外测径装置之后，保证线材的的收线张力恒定；最后将线材缠绕在收线盘16上进行收线。
实施例二，其电镀的设备与实施例一的电镀的设备相同，其线材电镀方法，包括如下步骤：
1)将缠绕在放线盘上的母线进行放线，母线的线径为0.26mm，母线的直流电阻为0.39Ω，母线为铜丝。
2)母线经过恒张力放线装置进行张力调节，使放线张力保持恒张力放线，恒张力为2kgf，放线速度为15m/min。
3)碱洗后水洗：将恒定张力的母线浸入在10％的NaOH溶液中进行洗涤处理，清除母线表层的油污及杂质，且NaOH溶液的温度为55℃；NaOH溶液的PH值为12；碱洗时间20S，然后再用清水对碱洗后的母线进行清洗。。
4)脱脂处理：将步骤(3)处理的母线经过10％的NaOH和10％的除油剂组成的溶液中进行脱脂处理，处理温度55℃，脱脂处理时间20S，对母线进行二次除油，强化除油效果，为后道的酸洗及均匀电镀打下基础。
5)酸洗后水洗：将步骤(4)处理的母线在10％的稀硫酸中进行洗涤，清洗母线表层的锈痕，生成氧化膜，活化母线表层，酸洗时间20S，然后再用清水对其进行清洗。
6)连续电镀：经步骤(5)处理后的母线作为阴极，阳极采用镍，且镍装设于钛篮中，所述钛篮有10个，钛篮内装满镍块，钛篮固定装设于电镀槽内，钛篮的长度为400mm，宽度为20mm，高度为80mm。将母线恒张力经过电镀液进行电镀处理，所述电镀液的PH值为4，电镀液的温度为65℃，电镀时的电流密度为20A/dm2，电镀时间10min，电镀液是主镀槽中的主镀液通过液泵输送到电镀槽中的溶液，当电镀液通电时，电镀液与电镀槽中的镍阳极反应，在母线线材表层形成镍沉积，电镀槽的长度为176cm，宽度为29cm，高度为20cm；主镀液装设于主镀槽中，主镀槽的长度为725mm，宽度为675mm，高度为394mm，主镀槽容积193L；每1L电镀液中镍离子浓度为80g，铁离子浓度为40g，硼酸40g，氯化镍15g。
7)将步骤(6)电镀并清洗后的线材在温度为55℃，电导率为20μs的水中清洗，清洗线材表层的镀液及杂质。
8)烘干：将水洗后的线材经过烘干装置进行去氢烘干，烘干温度220℃，烘干时间为20S。
9)红外测径：将烘干的线材经过红外线测径装置进行红外测径，保证电镀的均匀性；
10)收线：将红外测径后的线材进行收卷，收线恒张力为2kgf，收线排距0.6mm。
经上述步骤处理后母线表面镀铁镍的厚度为10μm，镀层的厚度与电镀液的浓度有关，而且与电镀的电流密度和电镀时间有关，电镀液的浓度越大，电流密度越大，电镀时间越长，镀层厚度越厚。
上述实施例是对本发明进行的具体描述，只是对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术人员根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种磁性材料的电镀工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将缠绕在放线盘上的母线进行放线，母线的线径为0.25±0.01mm，母线的直流电阻为0.333～0.392Ω；
2)母线经过恒张力放线装置进行张力调节，使放线张力保持恒张力放线，恒张力为1.5±0.5kgf，放线速度为5-15m/min；
3)碱洗后水洗：将恒定张力的母线浸入在7％-10％的NaOH溶液中进行洗涤处理，清除母线表层的油污及杂质，且NaOH溶液的温度为50℃～55℃；NaOH溶液的PH值＞11；碱洗时间10-20S，然后再用清水对碱洗后的母线进行清洗；
4)脱脂处理：将步骤(3)处理的母线经过7％～10％的NaOH和5％～10％的除油剂组成的溶液中进行脱脂处理，处理温度50℃～55℃，脱脂处理时间10-20S，对母线进行二次除油，强化除油效果，为后道的酸洗及均匀电镀打下基础；
5)酸洗后水洗：将步骤(4)处理的母线在7-10％的稀硫酸中进行洗涤，清洗母线表层的锈痕，生成氧化膜，活化母线表层，酸洗时间10-20S，然后再用清水对其进行清洗；
6)连续电镀：经步骤(5)处理后的母线作为阴极，阳极采用镍，且镍装设于钛篮中，将母线恒张力经过电镀液进行电镀处理，所述电镀液的PH值为3～4，电镀液的温度为55℃～65℃，电镀时的电流密度为1～25A/dm2，电镀时间3～11min，电镀液是主镀槽中的主镀液通过液泵输送到电镀槽中的溶液，当电镀液通电时，电镀液与电镀槽中的镍阳极反应，在母线线材表层形成镍沉积，每1L电镀液中镍离子浓度为60～80g，铁离子浓度为30-40g，硼酸30-45g，氯化镍10-20g；
7)将步骤(6)电镀并清洗后的线材用清水进行清洗；然后在温度为50℃～55℃，电导率≤100μs的水中清洗，对镀层表面进行深度清洗，清除杂质及附着物；
8)烘干：将水洗后的线材经过烘干装置进行去氢烘干，烘干温度110℃～220℃，烘干时间为10-20S；
9)红外测径：将烘干的线材经过红外线测径装置进行红外测径，保证电镀的均匀性；
10)收线：将红外测径后的线材进行收卷，收线恒张力为1.5±0.5kgf，收线排距0.6mm。
2.根据权利要求1所述的一种磁性材料的电镀工艺方法，其特征在于：所述主镀液装设于主镀槽中，主镀槽的长度为700±50mm，宽度为650±50mm，高度为350±50mm，主镀槽容积193L；
所述电镀槽的长度为176cm，宽度为29cm，高度为20cm。
3.根据权利要求2所述的一种磁性材料的电镀工艺方法，其特征在于：所述钛篮有8～10个，钛篮内装满镍块，钛篮固定装设于电镀槽内，钛篮的长度为400±50mm，宽度为20±10mm，高度为80±30mm。
4.根据权利要求1所述的一种磁性材料的电镀工艺方法，其特征在于：处理后母线表面镀铁镍的厚度为2～10μm。
5.如采用权利要求1～4中任一所述的一种磁性材料的电镀工艺方法对线材进行电镀的设备，其特征在于：包含：
放线盘：将母线缠绕其上进行放线；
恒张力放线装置：装设在放线盘之后，保证母线的放线张力恒定；
碱洗装置：装设在恒张力放线装置之后，碱洗装置是用来清除母线表层的油污及杂质；
第一次水洗装置：装设在碱洗装置之后，用来清除母线表层的碱液及杂质；
脱脂处理装置：装设在碱洗装置之后，脱脂处理装置用于对母线进行二次除油，强化除油效果，为后道的酸洗及均匀电镀打下基础；
活化处理装置：装设在脱脂处理装置之后，所述活化处理装置包含依序排列的一酸洗处理装置以及第二次水洗装置，酸洗处理装置用于清洗母线表层的锈痕，生成氧化膜，并使线材表面形成多个洁净微细孔面，活化母线表层；第二次水洗装置用于清洁线材表面酸液及杂质；
连续电镀装置：装设在活化处理装置之后，所述连续电镀装置包括依序排列的一电镀槽以及第三次水洗装置，所述电镀槽连通有主镀槽，主镀槽内的主镀液从电镀槽的进线端输送进入电镀槽，且电镀液从电镀槽的出线端输出进入主镀槽，且主镀槽连接有电解装置，电解装置将进入主镀槽内的电镀液进行电解提纯处理；当电镀液通电时，电镀液与电镀槽中的镍阳极反应，在母线线材表层形成镍沉积；第三次水洗装置用于清洗镀层表层的镀液及杂质；
烫洗装置：装设在连续电镀装置之后，主要对镀层表面进行深度清洗，清除杂质及附着物；
烘干装置：装设在连续电镀装置之后，所述烘干装置用于将镀铁镍的线材进行去氢烘干；
红外测径装置：装设在烘干装置之后，将烘干后的线材进行红外测径，保证电镀的均匀性；
恒张力收线装置：装设在红外测径装置之后，保证线材的的收线张力恒定；
收线盘：将线材缠绕其上进行收线。
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