CN107304479A - 一种高硅铝合金的镀覆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高硅铝合金的镀覆方法，适用于硅含量为27％～60％的高硅铝合金，属于金属表面改性领域。该镀覆方法基本步骤为：除油、粗化、一次活化、化学预镀镍、一次镀镍、热处理、二次活化、二次镀镍、镀金。使用该镀覆方法得到的高硅铝合金镀层均匀，结合良好，经高温烘焙实验后无起泡、脱落或变色现象，经焊接封装后气密性达到使用要求。

Description

一种高硅铝合金的镀覆方法
技术领域：
本发明属于金属表面改性领域，涉及一种高硅铝合金的镀覆方法，适用于硅含量为
27％～60％的高硅铝合金。
技术背景
高硅铝合金具有热膨胀系数低(CTE：7×10-6～20×10-6K-1，可调)、热导率高(TC：130～180W·m-1·K-1，可调)、低密度(约为2.5g·cm-3)、良好的力学性能、以及较好的精密加工性能等特点，是世界上公认的“第三代电子封装材料”，现已成功应用于军用航天、航空等领域中微波组件的封装。
电子封装材料在使用过程中要求其具有防锈、防霉变和良好的电接触性能，同时实现与输入/输出端口及加电馈通端口的连接器的可靠焊接，由于硅含量较高的硅铝合金，硅、铝两相热膨胀系数相差较大，材料与焊料的润湿性较差，直接焊接比较困难，这就需要在封装壳体表面镀一层附着力好，可焊性高的镀层。一般选择在高硅铝合金表面镀镍和金以提高润湿性，但高硅铝合金中有大量非金属的硅，材料的导电性能比一般的铝合金差，直接电镀得到的金属镀层不均匀、结合力较差，产品在使用过程易起泡、脱落和变色，壳体封装之后漏气率过大，造成用于电子封装的壳体材料成品率低、不同批次产品性能不稳定的后果，很难适用我国集成电路产业的飞速发展。
目前，高硅铝合金的镀覆方法一般是在常规铝合金镀覆的基础上改进而来，即电镀和化学镀，镀覆的金属为镍和金，其工艺过程一般为除油、粗化、两次镀锌、镀镍、活化和镀金等步骤。除油一般可以碱洗或者丙酮清洗，粗化用酸一般加氢氟酸，可以一定程度腐蚀硅相，提高硅相表面粗糙度，镀锌主要是为了提高高硅铝合金的导电能力，增强镍在基体表面的附着能力，提高镀镍的效率，镀镍过程一般先化学预镀，然后再进行电镀，镍层的厚度约为10～30μm，为了提高金在镍层表面的附着能力，需要对镍层表面进行活化，最后再镀一层金，金层厚度约为2～5μm，可以防止镍层氧化。但在实际生产过程中，镀覆的具体工艺差别较大，包括前处理中各种处理液和镀液的配比、各种处理工序的持续时间和先后顺序、镀层的后续处理等，找到一种合适的镀覆工艺对高硅铝合金材料在电子封装领域的大规模成功应用至关重要。
发明内容：
本发明针对现有技术的不足，提供一种高硅铝合金的镀覆方法，通过除油、粗化、一次活化、化学预镀镍、电镀镍、一次镀镍、热处理、二次活化、二次镀镍、镀金等具体步骤，得到均匀稳定、结合力较强的镀层，满足电子封装壳体激光焊接气密性和可靠性要求。
本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，包括下述步骤:
步骤一
对表面清洁的高硅铝合金进行粗化处理和首次活化处理，得到待镀高硅铝合金；
步骤二
将步骤一所得的带镀高硅铝合金置于镀液A中进行化学预镀，得到试样B；
所述镀液A包括下组分：
硫酸镍20～80g/L、
磷酸二氢钠30～100g/L、
柠檬酸钠20～60g/L、
氯化铵30～100g/L；
所述镀液A的pH值为8.2～9.2；
步骤三
以步骤二所得试样B为负极，将所述试样B置于镀液C中进行首次电镀，得到试样D；所述镀液C包括下述组分：
硫酸镍80～150g/L，
氯化镍80～150g/L，
碳酸镍80～150g/L，
硼酸20～40g/L，
双氧水2～10ml/L；
所述镀液C的pH值为4.8～5.8，
首次电镀时，控制电流密度为0.4～0.8A/dm2；优选为0.7～0.8A/dm2；
步骤四
将步骤三所得试样D置于保护气氛中，于350～450℃进行热处理，冷却，得到试样E；
步骤五
对试样E进行再次活化后，进行第二次电镀，直至镀层的总厚度为25～40μm，得到试样F；
步骤六
在试样F镀金，得到成品。
本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，步骤一中，高硅铝合金中，Si的质量百分含量为27％～60％。
本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，步骤一中，所述表面清洁的高硅铝合金是通过下述方案得到：
将高硅铝合金按设计尺寸进行加工后，于室温下，在丙酮溶液中清洗5～15min。在丙酮溶液中清洗以便更好的除油。
本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，步骤一中；所述粗化处理为：将表面清洁的高硅铝合金置于溶液G中，室温下粗化1～10min，取出，清水冲洗后，超声水洗10～40min，然后于60～80℃烘干，得到粗化后的试样；所述溶液G包括下述组分：
硝酸200～400ml/L，
氢氟酸100～150ml/L，
双氧水80～150ml/L。
超声水洗能去除高硅铝合金表面的疏松组织。所述超声水洗时，超声的频率为30-80KHz。
本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，步骤一中；所述首次活化处理为：将粗化后的试样置于溶液H中，在150～200℃，活化1～30min，取出，清水洗净，于60～80℃烘干；得到待镀高硅铝合金；所述溶液H包括下述组分：
醋酸镍30～100g/L，
磷酸二氢钠30～100g/L。
本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，步骤二中，将步骤一所得的带镀高硅铝合金置于镀液A中，于45～85℃进行化学预镀3～10min，取出，清水洗净，于60～80℃烘干得到试样B。
本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，步骤三中，在室温下进行首次电镀，首次电镀的时间为10～30min、优选为10～15min；首次电镀后取出，清水洗净，60～80℃烘干；得到试样D。
本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，步骤四中，将步骤三所得试样D置于真空炉中，于350～450℃进行真空热处理0.5～3h，随炉冷却，得到试样E；真空热处理时，控制炉内真空度为1.0×10-4～1.0×10-3Pa。本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，步骤五中，对试样E进行再次活化时，所用活化液为溶液H；活化1～5min后取出，清水洗净，60～80℃烘干；然后再进行第二次电镀。
本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，步骤五中，进行第二次电镀时，所用镀液的pH值为4.8～5.8，其包括下述组分：
硫酸镍80～150g/L，
氯化镍80～150g/L，
碳酸镍80～150g/L，
硼酸20～40g/L，
双氧水2～10ml/L；
第二电镀时，控制电流密度为0.4～0.8A/dm2、优选为0.5～0.8A/dm2，电镀时间为10～30min、优选为25-30min，第二次电镀完成后，取出，清水洗净，60～80℃烘干；得到试样F。
作为优选方案，本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，首次电镀的电流密度大于第二次电镀的电流密度。
作为优选方案，本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，首次电镀的时间小于第二次电镀的时间。
本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，步骤六中，镀金所用镀液包括下述组分：
柠檬酸金钾5～10g/L，
柠檬酸5～20g/L、
柠檬酸钾10～30g/L；
镀金时，以纯金板作为阳极，以试样F为阴极，控制镀液的pH值为4.8～5.8、温度为40～66℃，电流密度为0.4～0.8A/dm2，电镀10～30min后取出，清水洗净，60～80℃烘干得到成品。
本发明一种高硅铝合金的镀覆方法，所得成品检测其镀层厚度和均匀性。利用Quanta-200环境扫描电镜直观测量镍层和金层厚度，镍层厚度25～40μm，金层厚度2～5μm，镀层均匀，结合良好，无明显缺陷；高温烘焙测试：将镀金后的高硅铝合金试样在电阻炉和空气气氛中加热至350±10℃烘烤1h，取出，冷却至室温，10倍放大镜下观察镀层无起泡、脱落或变色现象；激光焊接检漏测试：将镀金后的高硅铝合金试样置于10％氢气和90％氮气氛下，310℃保温15min，免焊剂进行激光焊接焊接，焊后抽真空预充10％氦气细检，发现漏率低于5.0×10-9Pa·m3·s-1，氟油初检不漏。
原理和优势
本发明通过各步骤以及个条件参数的协同作用，得到了镀层结合紧密，便于封装焊接的成品。
本发明与现有技术相比较，省去了浸锌、镀锌过程，同时通过各步骤和条件参数的协同做作用，在保证镀层性能的同时简化了工艺，降低了生产成本。
本发明在化学预镀前，进行粗化处理和首次活化处理，这为化学预镀镍得到高品质镍层提供了必要条件；尤其是为了得到界面结合力强、表面平整的高品质镍层提供了必要条件。
本发明在碱性条件下于45～85℃进行化学预镀，这为后续电镀镍提供良好的导电性能，同时化学预镀所得镀层致密度较高，连续性好，与高硅铝合金结合比较紧密。通过化学预镀和高电流密度短时间的首次电镀，得到了与高硅铝合金结合紧密的镀层，同时高电流密度短时间的首次电镀，尽可能的保证了所得镀层表面平整。这为后续的第二次电镀以及镀金得到均匀平整光亮的成品提供了必要条件。
本发明适当参数条件下的第一次电镀和热处理能获得10～20μm的均匀镀镍层，热处理过程镍层的硬度成倍增加，减小了与基材的硬度差距，且镀层晶粒会发生再结晶并长大，消除镍层内应力，增强塑性和韧性，镀层与基体在界面处形成扩散层，提高界面结合力，有效防止镀金后烘烤过程中的气泡、脱落现象；再次活化和第二次电镀增加了镍层厚度，使镍层总厚度能达到25～40μm。本发明的镀金工艺中没有选择传统的剧毒氰化金钾作为镀液配方，而是选择柠檬酸金钾作为替代，有利于提高生产安全性以及环保性，获得的镀层厚度为2～5μm，镀层均匀，与镀镍层结合良好，经高温烘焙实验后无起泡、脱落或变色现象，经激光焊接检漏实验后密闭性良好，完全满足使用要求。整个生产过程与传统高硅铝合金镀覆相比省去了浸锌过程，在保证镀层性能的同时简化了工艺，降低了生产成本。
附图说明
图1为硅含量分别为27wt％、42wt％、50wt％、60wt％的高硅铝合金内部组织照片。
图2为实施例1中高硅铝合金镀金后的宏观照片和100倍金相照片。
图3为实施例1中高硅铝合金镀金后镀层横截面照片。
图4为对比例1镀镍和金后金高硅铝合金镀层截面SEM照片。
图5为对比例2镀镍和金后金高硅铝合金镀层截面SEM照片。
图6为对比例3镀镍和金后金高硅铝合金镀层截面SEM照片。
图1由a、b、c、d四幅图组成，图1中a为27wt％的高硅铝合金内部组织照片；b为42wt％的高硅铝合金内部组织照片；c为50wt％的高硅铝合金内部组织照片；d为60wt％的高硅铝合金内部组织照片。
图2由a、b两幅图组成，图2中，a为实施例1中高硅铝合金镀金后的宏观照片；b为放大100倍的金相照片。从图2中可以看出所得成品表面平整、镀层均匀
图3由a、b两幅图组成，从图3中可以看出高硅铝合金镀金后镀层横截情况，尤其是可以看出镀层与基体结合紧密；镀层均匀，无明显缺陷。
从图4可以看出，该产品镀层均匀性差，有明显缺陷。
从图5可以看出，该产品镀层均匀性差，有明显缺陷。
从图6可以看出，该产品镀层均匀性差，有明显缺陷。
具体实施方式
实施例1：
硅含量为27％的高硅铝合金镀覆。
1)除油。将机加工后硅含量为27wt％的高硅铝合金在室温下置于丙酮溶液中清洗除油10min，室温晾干；
2)粗化。配方为硝酸300ml/L、氢氟酸100ml/L、双氧水100ml/L和水，配成的混合溶液为1L，室温下将机加工后的试样置于粗化液中轻轻摆动3min，取出，清水洗净，再超声水洗20min，置于60℃干燥箱中烘干；
3)一次活化。配方为醋酸镍60g/L、磷酸二氢钠80g/L和水，配成的混合溶液为1L，活化液加热至160℃，活化过程保持上下波动不超过5℃，将试样置于活化液中轻轻摆动10min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
4)化学预镀镍。配方为硫酸镍70g/L、磷酸二氢钠60g/L、柠檬酸钠40g/L、氯化铵50g/L和水，配成的混合溶液为1L，用氨水调PH值为8.6，预镀液水浴加热至65℃，预镀过程保持镀液温度上下波动不超过2℃，将试样置于预镀液中8min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
5)一次镀镍。配方为硫酸镍120g/L、氯化镍110g/L、碳酸镍125g/L、硼酸25g/L、双氧水5ml/L和水配成的混合溶液为1L，PH值为5.2，镀液水浴加热至55℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.7A/dm2，电镀时间15min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
6)热处理。热处理工艺为：将一次镀镍后的试件放入真空炉中抽真空后升温至420℃，保温1h，真空度1.0×10-4Pa，随炉冷却后，取出；
7)二次活化。配方为醋酸镍80g/L、磷酸二氢钠70g/L和水，配成的混合溶液为1L，加热至160℃，将试样置于活化液中轻轻摆动3min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
8)二次镀镍。配方为硫酸镍120g/L、氯化镍110g/L、碳酸镍125g/L、硼酸25g/L、双氧水5ml/L和水配成的混合溶液为1L，PH值为5.2，镀液水浴加热至55℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.5A/dm2，电镀时间30min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
9)镀金。配方为柠檬酸金钾8g/L、柠檬酸15g/L、柠檬酸钾20g/L、和水配成的混合溶液为1L，以纯金板作为阳极，二次镀镍后的高硅铝合金试样作为阴极，PH值为5.2，镀液水浴加热至50℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.6A/dm2，电镀时间25min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
10)镀层性能测试。
镀层厚度及均匀性检测：利用Quanta-200环境扫描电镜直观测量镍层和金层厚度，镍层厚度32～38μm，金层厚度2～4μm，镀层均匀，结合良好，无明显缺陷；高温烘焙测试：将镀金后的高硅铝合金试样在电阻炉和空气气氛中加热至350±10℃烘烤1h，取出，冷却至室温，10倍放大镜下观察镀层无起泡、脱落或变色现象；激光焊接检漏测试：将镀金后的高硅铝合金试样置于10％氢气和90％氮气氛下，310℃保温15min，免焊剂进行激光焊接焊接，焊后抽真空预充10％氦气细检，发现漏率低于5.0×10-9Pa·m3·s-1，氟油初检不漏。
实施例2：
硅含量为42％的高硅铝合金镀覆。
1)除油。将机加工后硅含量为42％的高硅铝合金在室温下置于丙酮溶液中清洗除油10min，室温晾干；
2)粗化。配方为硝酸290ml/L、氢氟酸110ml/L、双氧水100ml/L和水，配成的混合溶液为1L，室温下将机加工后的试样置于粗化液中轻轻摆动4min，取出，清水洗净，再超声水洗20min，置于60℃干燥箱中烘干；
3)一次活化。配方为醋酸镍65g/L、磷酸二氢钠85g/L和水，配成的混合溶液为1L，活化液加热至160℃，活化过程保持上下波动不超过5℃，将试样置于活化液中轻轻摆动12min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
4)化学预镀镍。配方为硫酸镍75g/L、磷酸二氢钠65g/L、柠檬酸钠45g/L、氯化铵55g/L和水，配成的混合溶液为1L，用氨水调PH值为8.7，预镀液水浴加热至65℃，预镀过程保持镀液温度上下波动不超过2℃，将试样置于预镀液中10min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
5)一次镀镍。配方为硫酸镍125g/L、氯化镍115g/L、碳酸镍130g/L、硼酸25g/L、双氧水5ml/L和水配成的混合溶液为1L，PH值为5.2，镀液水浴加热至55℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.7A/dm2，电镀时间15min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
6)热处理。热处理工艺为：将一次镀镍后的试件放入真空炉中抽真空后升温至410℃，保温1h，真空度1.0×10-4Pa，随炉冷却后，取出；
7)二次活化。配方为醋酸镍80g/L、磷酸二氢钠75g/L和水，配成的混合溶液为1L，加热至160℃，将试样置于活化液中轻轻摆动4min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
8)二次镀镍。配方为硫酸镍125g/L、氯化镍115g/L、碳酸镍130g/L、硼酸25g/L、双氧水5ml/L和水配成的混合溶液为1L，PH值为5.2，镀液水浴加热至55℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.6A/dm2，电镀时间30min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
9)镀金。配方为柠檬酸金钾10g/L、柠檬酸20g/L、柠檬酸钾25g/L、和水配成的混合溶液为1L，以纯金板作为阳极，二次镀镍后的高硅铝合金试样作为阴极，PH值为5.2，镀液水浴加热至55℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.6A/dm2，电镀时间25min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
10)镀层性能测试。
镀层厚度及均匀性检测：利用Quanta-200环境扫描电镜直观测量镍层和金层厚度，镍层厚度35～39μm，金层厚度3～4μm，镀层均匀，结合良好，无明显缺陷；高温烘焙测试：将镀金后的高硅铝合金试样在电阻炉和空气气氛中加热至350±10℃烘烤1h，取出，冷却至室温，10倍放大镜下观察镀层无起泡、脱落或变色现象；激光焊接检漏测试：将镀金后的高硅铝合金试样置于10％氢气和90％氮气氛下，310℃保温15min，免焊剂进行激光焊接焊接，焊后抽真空预充10％氦气细检，发现漏率低于5.0×10-9Pa·m3·s-1，氟油初检不漏。
实施例3：
硅含量为50％的高硅铝合金镀覆。
1)除油。将机加工后硅含量为50％的高硅铝合金在室温下置于丙酮溶液中清洗除油10min，室温晾干；2)粗化。配方为硝酸290ml/L、氢氟酸115ml/L、双氧水100ml/L和水，配成的混合溶液为1L，室温下将机加工后的试样置于粗化液中轻轻摆动4min，取出，清水洗净，再超声水洗20min，置于60℃干燥箱中烘干；
3)一次活化。配方为醋酸镍70g/L、磷酸二氢钠90g/L和水，配成的混合溶液为1L，活化液加热至160℃，活化过程保持上下波动不超过5℃，将试样置于活化液中轻轻摆动12min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
4)化学预镀镍。配方为硫酸镍80g/L、磷酸二氢钠70g/L、柠檬酸钠50g/L、氯化铵60g/L和水，配成的混合溶液为1L，用氨水调PH值为8.6，预镀液水浴加热至65℃，预镀过程保持镀液温度上下波动不超过2℃，将试样置于预镀液中10min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
5)一次镀镍。配方为硫酸镍130g/L、氯化镍120g/L、碳酸镍135g/L、硼酸25g/L、双氧水5ml/L和水配成的混合溶液为1L，PH值为5.1，镀液水浴加热至55℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.7A/dm2，电镀时间15min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
6)热处理。热处理工艺为：将一次镀镍后的试件放入真空炉中抽真空后升温至410℃，保温1h，真空度1.0×10-4Pa，随炉冷却后，取出；
7)二次活化。配方为醋酸镍85g/L、磷酸二氢钠70g/L和水，配成的混合溶液为1L，加热至160℃，将试样置于活化液中轻轻摆动4min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
8)二次镀镍。配方为硫酸镍120g/L、氯化镍115g/L、碳酸镍130g/L、硼酸25g/L、双氧水5ml/L和水配成的混合溶液为1L，PH值为5.2，镀液水浴加热至55℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.6A/dm2，电镀时间30min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
9)镀金。配方为柠檬酸金钾10g/L、柠檬酸25g/L、柠檬酸钾25g/L、和水配成的混合溶液为1L，以纯金板作为阳极，二次镀镍后的高硅铝合金试样作为阴极，PH值为5.2，镀液水浴加热至55℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.7A/dm2，电镀时间25min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
10)镀层性能测试。
镀层厚度及均匀性检测：利用Quanta-200环境扫描电镜直观测量镍层和金层厚度，镍层厚度36～40μm，金层厚度3～4μm，镀层均匀，结合良好，无明显缺陷；高温烘焙测试：将镀金后的高硅铝合金试样在电阻炉和空气气氛中加热至350±10℃烘烤1h，取出，冷却至室温，10倍放大镜下观察镀层无起泡、脱落或变色现象；激光焊接检漏测试：将镀金后的高硅铝合金试样置于10％氢气和90％氮气氛下，310℃保温15min，免焊剂进行激光焊接焊接，焊后抽真空预充10％氦气细检，发现漏率低于5.0×10-9Pa·m3·s-1，氟油初检不漏。
实施例4：
硅含量为60％的高硅铝合金镀覆。
1)除油。将机加工后硅含量为50％的高硅铝合金在室温下置于丙酮溶液中清洗除油10min，室温晾干；2)粗化。配方为硝酸310ml/L、氢氟酸115ml/L、双氧水100ml/L和水，配成的混合溶液为1L，室温下将机加工后的试样置于粗化液中轻轻摆动5min，取出，清水洗净，再超声水洗20min，置于60℃干燥箱中烘干；
3)一次活化。配方为醋酸镍75g/L、磷酸二氢钠95g/L和水，配成的混合溶液为1L，活化液加热至160℃，活化过程保持上下波动不超过5℃，将试样置于活化液中轻轻摆动15min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
4)化学预镀镍。配方为硫酸镍85g/L、磷酸二氢钠75g/L、柠檬酸钠50g/L、氯化铵60g/L和水，配成的混合溶液为1L，用氨水调PH值为8.6，预镀液水浴加热至65℃，预镀过程保持镀液温度上下波动不超过2℃，将试样置于预镀液中15min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
5)一次镀镍。配方为硫酸镍135g/L、氯化镍125g/L、碳酸镍135g/L、硼酸25g/L、双氧水5ml/L和水配成的混合溶液为1L，PH值为5.3，镀液水浴加热至60℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.8A/dm2，电镀时间15min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
6)热处理。热处理工艺为：将一次镀镍后的试件放入真空炉中抽真空后升温至400℃，保温1.5h，真空度1.0×10-4Pa，随炉冷却后，取出；
7)二次活化。配方为醋酸镍85g/L、磷酸二氢钠70g/L和水，配成的混合溶液为1L，加热至160℃，将试样置于活化液中轻轻摆动5min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
8)二次镀镍。配方为硫酸镍125g/L、氯化镍115g/L、碳酸镍130g/L、硼酸25g/L、双氧水5ml/L和水配成的混合溶液为1L，PH值为5.3，镀液水浴加热至55℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.6A/dm2，电镀时间30min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
9)镀金。配方为柠檬酸金钾10g/L、柠檬酸30g/L、柠檬酸钾30g/L、和水配成的混合溶液为1L，以纯金板作为阳极，二次镀镍后的高硅铝合金试样作为阴极，PH值为5.1，镀液水浴加热至55℃，将试样置于镀液中，电流密度为0.7A/dm2，电镀时间30min，取出，清水洗净，置于60℃干燥箱中烘干；
10)镀层性能测试。
镀层厚度及均匀性检测：利用Quanta-200环境扫描电镜直观测量镍层和金层厚度，镍层厚度31～35μm，镍层与铝硅基体结合紧密，金层厚度2～3μm，镀层均匀平直，结合良好，无明显缺陷；高温烘焙测试：将镀金后的高硅铝合金试样在电阻炉和空气气氛中加热至350±10℃烘烤1h，取出，冷却至室温，10倍放大镜下观察镀层无起泡、脱落或变色现象；激光焊接检漏测试：将镀金后的高硅铝合金试样置于10％氢气和90％氮气氛下，310℃保温15min，免焊剂进行激光焊接焊接，焊后抽真空预充10％氦气细检，发现漏率低于5.0×10- 9Pa·m3·s-1，氟油初检不漏。
对比例1
其他条件均与实施例1一致，不同之处在于：省去了3)、4)、5)、6)，同时将8)中的施镀时间延长至53min；镀层厚度及均匀性检测：利用Quanta-200环境扫描电镜直观测量镍层和金层厚度，镍层与铝硅基体结合极不紧密，部分铝硅基体甚至尚未镀上镍，金层厚度2～3μm，镀层均匀性差，有明显缺陷，如附图4所示；高温烘焙测试：将镀金后的高硅铝合金试样在电阻炉和空气气氛中加热至350±10℃烘烤1h，取出，冷却至室温，10倍放大镜下观察镀层有起泡和脱落现象；激光焊接检漏测试：将镀金后的高硅铝合金试样置于10％氢气和90％氮气氛下，310℃保温15min，免焊剂进行激光焊接焊接，焊后抽真空预充10％氦气细检，发现漏率高于1.0×10-3Pa·m3·s-1。由此可以看其所得产品的性能远远不如本发明。
对比例2
其他条件均与实施例1一致，不同之处在于：将实施例1中的4)、5)颠倒，即先进行第一次电镀再进行化学预镀；镀层厚度及均匀性检测：利用Quanta-200环境扫描电镜直观测量镍层和金层厚度，镍层厚度较薄，约为3～8μm，且不均匀，镍层与部分铝硅基体结合不紧密，金层厚度2～3μm，镀层均匀性差，如附图5所示；高温烘焙测试：将镀金后的高硅铝合金试样在电阻炉和空气气氛中加热至350±10℃烘烤1h，取出，冷却至室温，10倍放大镜下观察镀层有起泡和脱落现象；激光焊接检漏测试：将镀金后的高硅铝合金试样置于10％氢气和90％氮气氛下，310℃保温15min，免焊剂进行激光焊接焊接，焊后抽真空预充10％氦气细检，发现漏率高于1.0×10-6Pa·m3·s-1。由此可以看其所得产品的性能远远不如本发明。
对比例3
其他条件均与实施例1一致，不同之处在于：5)中的电流密度控制为0.3A/dm2，电镀时间50min；8)中的电流密度控制为1.2A/dm2，电镀时间5min；镀层厚度及均匀性检测：利用Quanta-200环境扫描电镜直观测量镍层和金层厚度，镍层厚度较均匀，但较薄，约为5～8μm，金层厚度3～4μm，镀层均匀，如附图6所示；高温烘焙测试：将镀金后的高硅铝合金试样在电阻炉和空气气氛中加热至350±10℃烘烤1h，取出，冷却至室温，10倍放大镜下观察镀层有起泡和脱落现象；激光焊接检漏测试：将镀金后的高硅铝合金试样置于10％氢气和90％氮气氛下，310℃保温15min，免焊剂进行激光焊接焊接，焊后抽真空预充10％氦气细检，发现漏率高于1.0×10-6Pa·m3·s-1。由此可以看其所得产品的性能远远不如本发明。

Claims (10)

1.一种高硅铝合金的镀覆方法，其特征在于，包括下述步骤:
步骤一
对表面清洁的高硅铝合金进行粗化处理和首次活化处理，得到待镀高硅铝合金；
步骤二
将步骤一所得的带镀高硅铝合金置于镀液A中进行化学预镀，得到试样B；
所述镀液A包括下组分：
硫酸镍20～80g/L、
磷酸二氢钠30～100g/L、
柠檬酸钠20～60g/L、
氯化铵30～100g/L；
所述镀液A的pH值为8.2～9.2；
步骤三
以步骤二所得试样B为负极，将所述试样B置于镀液C中进行首次电镀，得到试样D；所述镀液C包括下述组分：
硫酸镍80～150g/L，
氯化镍80～150g/L，
碳酸镍80～150g/L，
硼酸20～40g/L，
双氧水2～10ml/L；
所述镀液C的pH值为4.8～5.8，
首次电镀时，控制电流密度为0.4～0.8A/dm2；优选为0.7～0.8A/dm2；
步骤四
将步骤三所得试样D置于保护气氛中，于350～450℃进行热处理，冷却，得到试样E；
步骤五
对试样E进行再次活化后，进行第二次电镀，直至镀层的总厚度为25～40μm，得到试样F；
步骤六
在试样F镀金，得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金的镀覆方法，其特征在于：步骤一中，高硅铝合金中，Si的质量百分含量为27％～60％。
3.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金的镀覆方法，其特征在于：步骤一中；所述粗化处理为：将表面清洁的高硅铝合金置于溶液G中，室温下粗化1～10min，取出，清水冲洗后，超声水洗10～40min，然后于60～80℃烘干，得到粗化后的试样；所述溶液G包括下述组分：
硝酸200～400ml/L，
氢氟酸100～150ml/L，
双氧水80～150ml/L；
步骤一中；所述首次活化处理为：将粗化后的试样置于溶液H中，在150～200℃，活化1～30min，取出，清水洗净，于60～80℃烘干；得到待镀高硅铝合金；所述溶液H包括下述组分：
醋酸镍30～100g/L，
磷酸二氢钠30～100g/L。
4.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金的镀覆方法，其特征在于：步骤二中，将步骤一所得的带镀高硅铝合金置于镀液A中，于45～85℃进行化学预镀3～10min，取出，清水洗净，于60～80℃烘干得到试样B。
5.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金的镀覆方法，其特征在于：步骤三中，在室温下进行首次电镀，首次电镀的时间为10～30min；首次电镀后取出，清水洗净，60～80℃烘干；得到试样D。
6.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金的镀覆方法，其特征在于：步骤四中，将步骤三所得试样D置于真空炉中，于350～450℃进行真空热处理0.5～3h，随炉冷却，得到试样E；真空热处理时，控制炉内真空度为1.0×10-4～1.0×10-3Pa。
7.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金的镀覆方法，其特征在于：步骤五中，对试样E进行再次活化时，所用活化液为溶液H；活化1～5min后取出，清水洗净，60～80℃烘干；然后再进行第二次电镀；
进行第二次电镀时，所用镀液的pH值为4.8～5.8，其包括下述组分：
硫酸镍80～150g/L，
氯化镍80～150g/L，
碳酸镍80～150g/L，
硼酸20～40g/L，
双氧水2～10ml/L；
第二电镀时，控制电流密度为0.4～0.8A/dm2，电镀时间为10～30min，第二次电镀完成后，取出，清水洗净，60～80℃烘干；得到试样F。
8.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金的镀覆方法，其特征在于：
首次电镀的电流密度大于第二次电镀的电流密度；
首次电镀的时间小于第二次电镀的时间。
9.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金的镀覆方法，其特征在于：步骤六中，镀金所用镀液包括下述组分：
柠檬酸金钾5～10g/L，
柠檬酸5～20g/L、
柠檬酸钾10～30g/L；
镀金时，以纯金板作为阳极，以试样F为阴极，控制镀液的pH值为4.8～5.8、温度为40～66℃，电流密度为0.4～0.8A/dm2，电镀10～30min后取出，清水洗净，60～80℃烘干得到成品。
10.根据权利要求1所述的一种高硅铝合金的镀覆方法，其特征在于：
所得成品利用Quanta-200环境扫描电镜直观测量镍层和金层厚度，镍层厚度25～40μm，金层厚度2～5μm，镀层均匀；
所得成品进行高温烘焙测试；所述高温烘焙测试为：将镀金后的高硅铝合金试样在电阻炉和空气气氛中加热至350±10℃烘烤1h，取出，冷却至室温，10倍放大镜下观察镀层无起泡、脱落或变色现象；激光焊接检漏测试：将镀金后的高硅铝合金试样置于10％氢气和90％氮气氛下，310℃保温15min，免焊剂进行激光焊接焊接，焊后抽真空预充10％氦气细检，发现漏率低于5.0×10-9Pa·m3·s-1，氟油初检不漏。
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Denomination of invention: A plating method for high silicon aluminum alloy

Granted publication date: 20190709

Pledgee: Jinzhou Branch of Hunan Ningxiang Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: CHANGSHA BOLANG SIDA NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD.|Changsha Braun Sida metal material Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980027062

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