CN109295483A - 一种镀铜零件的绝缘保护方法 - Google Patents

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Abstract

一种镀铜零件的绝缘保护方法，属于镀铜绝缘保护技术领域。该方法包括：将待处理的零件的非镀铜部分套装上特种三元乙丙橡胶，依次进行除油，腐蚀，在进行预镀镍，电镀铜，钝化后，得到镀铜零件，其中，电镀铜过程中，镀铜槽液为氰化镀液，具体为：CuCN为75‑90g/L；游离NaCN为15‑25g/L，NaOH为10‑20g/L，Na2CO3≤70g/L，余量为水；其工艺为：电流密度1.0‑2.0A/dm2，温度50‑60℃。该方法采用耐强酸强碱高温的保护材料，并结合零件的结构设计的绝缘保护方法，使得镀面和非镀面过渡区整齐一致，且加工效率高，保证了质量的一致性，因保护不良造成的返修率降低为0，生产效率提高80％以上。

Description

一种镀铜零件的绝缘保护方法
技术领域
本发明涉及镀铜绝缘保护技术领域，具体涉及一种镀铜零件的绝缘保护方法。
背景技术
镀铜层具有良好的防粘结性能，在航空发动机零件的防粘接方面得到广泛的应用。对于各型航空发动机零组件的电镀要求中，多为局部电镀，非镀表面不允许有镀层存在。对于局部电镀零件的保护方法，目前多采用打蜡、缠胶带、金属丝捆绑等方式。由于手工操作，镀面与非镀面过渡区参差不齐，镀层因保护多余物的存在易起泡，造成返修，且加工效率低；胶带和金属丝无法重复使用，蜡的溶解与去除需要加温。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种镀铜零件的绝缘保护方法，该方法替代了原有的绝缘保护方法，该方法是一种通过采用耐强酸强碱高温的保护材料，并结合零件的结构进行设计的一种合理的绝缘保护方法，使得镀面和非镀面过渡区整齐一致，且加工效率高，保证了质量的一致性，采用该绝缘保护方法制备的镀层，采用划线划格法检查，镀层无起泡，保护周期由原来的1小时，缩短至2min，过渡区控制均匀一致，控制在目标值1mm范围内，可重复使用200次以上无变形，因保护不良造成的返修率降低为0，生产效率提高80％以上。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种镀铜零件的绝缘保护方法，包括以下步骤：
步骤1：绝缘保护
将待处理的零件的非镀铜部分套装上特种三元乙丙橡胶，得到待镀铜零件；
所述的特种三元乙丙橡胶为能够耐强酸、强碱和氰化、含六价铬镀液腐蚀的三元乙丙橡胶，其体积膨胀率≤0.3％；
步骤2：除油
将待镀铜零件浸入除油液中，进行除油，得到除油后的待镀铜零件；其中，所述的除油液为强碱混合水溶液；
步骤3：腐蚀
将除油后的待镀铜零件浸入酸洗溶液中，进行腐蚀，得到腐蚀后的待镀铜零件；
步骤4：预镀镍
对腐蚀后的待镀铜零件进行预镀镍，得到预镀镍后的待镀铜零件；其中，预镀镍槽的预镀镍液包含的成分及各个成分的质量浓度含量为：NiCl2·6H2O为200-250g/L，HCl为180-220g/L，余量为水；预镀镍的工艺参数为：电流密度为5-10A/dm2，温度为10～30℃，时间为3-5min；
步骤5：电镀铜
将预镀镍后的待镀铜零件置于镀液槽中进行电镀铜，得到电镀铜后的零件；
其中，镀槽温度为50～80℃，镀铜槽液为氰化镀液，其包括的成分及各个成分的含量分别为：CuCN为75-90g/L；游离NaCN为15-25g/L，NaOH为10-20g/L，Na2CO3≤70g/L，余量为水；
电镀铜的工艺参数为：电流密度1.0-2.0A/dm2，温度50-60℃；
步骤6：钝化
将电镀铜后的零件置于钝化液中进行钝化处理，得到钝化后的镀铜零件；其中，钝化液的成分及各个成分的质量浓度为：Na2Cr2O7·2H2O为100-150g/L，H2SO4为4-6g/L，NaCl为5-10g/L，钝化温度为10～30℃；
步骤7：后处理
将钝化后的镀铜零件去除特种三元乙丙橡胶绝缘保护，得到镀铜零件。
所述的步骤2中，所述的，强碱混合水溶液的主要成分为NaOH、Na2CO3、Na2SiO3、Na3PO4中的一种或几种混合。
所述的步骤2中，除油的温度为60-80℃，时间为10-30min。
所述的步骤3中，所述的酸洗溶液为H2SO4的质量体积浓度为100-150g/L。
所述的步骤3中，腐蚀的温度为15-35℃，腐蚀时间为1-3min。
所述的步骤5中，电镀铜时，阳极材料为1号铜板(T1)。
所述的步骤6中，所述的钝化，钝化时间为3～10s。
本发明的一种镀铜零件的绝缘保护方法，其有益效果为：
1、采用本发明的绝缘保护方法已在飞机发动机的火焰筒、齿轮上使用，对于该类零件具有良好的保护作用，采用该项绝缘保护方法与常规方法相比，保证了质量的一致性，采用划线划格法检查，镀层无起泡，保护周期由原来的1小时，缩短至2min，可重复使用200次以上无变形，因保护不良造成的返修率降低为0，生产效率提高80％以上。
2、采用本发明的绝缘保护方法制备的零件，镀面与非镀面过渡区整齐一致，控制在目标值1mm范围内，且加工效率高、具有较高的稳定性，检测结构合格，实现了批量生产，零件合格率为100％。
3、采用本发明的绝缘保护方法，在航空发动机零件制造和维修过程中得到了广泛应用，有效的保证了产品质量，满足了设计图纸的要求，通过该方法的使用，零件质量可靠，使用情况良好，技术成熟。
4、本发明的绝缘保护方法，可以节省传统方法中的打蜡、除蜡时间，减少材料和能源浪费。
5、本申请采用的特种三元乙丙橡胶，能够耐强酸、强碱和氰化、含六价铬镀液的腐蚀。原采用的普通FX-4橡胶保护套，加工4批次零件后，就发生严重变形，弹性下降，无法继续使用，使用周期短，材料和加工成本浪费较大。特种三元乙丙橡胶，可确保同等使用条件下，保护套可重复使用200次以上。
6、在电镀铜过程中，镀液中，Na2CO3加入的作用为：不但能提高镀液的导电性，PH在11时，碳酸钠有一定的缓冲能力，能稳定镀液的PH值，使阳极极化稍有降低，促进阳极的溶解。
镀液中的NaOH可提高镀液的导电性。
镀液中的氰化亚铜(CuCN)作为镀液的主要成分，与氰化钾(KCN)形成铜氰络离子，铜氰络离子在溶液中平衡电位较负，当钢件、铝件等零件浸入镀铜槽液时，不会发生铜的置换现象，可以从而获得结合力良好的铜镀层。
游离氰化钠(NaCN)是指未与氰化亚铜(CuCN)络合，而是以游离状态存在的氰化钠(NaCN)，游离氰化钠(NaCN)的存在是控制氰化镀铜的重要因素，游离量过低，镀层易粗糙发暗；相反，游离量增加，镀层会较为细致，但游离量过高，会产生大量的氢气，导致沉积效率降低。
附图说明
图1为本发明实施例1中，镀铜零件——轴部镀铬齿牙镀铜零件中镀铬轴部的绝缘保护的结构示意图。
图2为本发明实施例1中，镀铜零件——轴部镀铬齿牙镀铜零件中除齿牙外齿轮其它部分的绝缘保护的结构示意图。
以上图中，1为特种三元乙丙橡胶，2为镀铜零件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
以下实施例中，使用的硫酸的密度为ρ＝1.84g/cm3，使用的盐酸的密度为ρ＝1.19g/cm3。
以下实施例中，每个步骤完成后，均用清水将零件的表面清洗，去除杂质。
实施例1
一种轴部镀铬齿牙镀铜零件的绝缘保护方法，包括以下步骤：
步骤1：绝缘保护
根据待处理的轴部镀铬齿牙镀铜零件2的非镀铜部分形状，设计特种三元乙丙橡胶1保护套，套装在镀铬轴部非镀铜区域，其结构示意图见图1；设计特种三元乙丙橡胶1保护塞，套装在除齿牙以外的镀铜零件2的非镀铜部分，其结构示意图见图2，得到待镀铜零件。
所述的特种三元乙丙橡胶为能够耐强酸、强碱和氰化、含六价铬镀液的腐蚀，其体积膨胀率为0.2％；原采用的普通FX-4橡胶保护套，加工4批次零件后，就发生严重变形，弹性下降，无法继续使用，使用周期短，材料和加工成本浪费较大。特种三元乙丙橡胶，可确保同等使用条件下，保护套可重复使用200次以上。
步骤2：除油
将待镀铜零件浸入除油液中，进行除油，得到除油后的待镀铜零件；
其中，所述的除油液为强碱除油混合水溶液，其主要成分及含量为NaOH为40g/L、Na3PO4·12H2O为10g/L、Na2SiO3为3g/L、Na2CO3为30g/L，其余成分为水。
除油的温度为60℃，除油时间为10min；
步骤3：腐蚀
将除油后的待镀铜零件浸入H2SO4溶液中，进行腐蚀，得到腐蚀后的待镀铜零件；
其中，H2SO4溶液的密度为1.84g/cm3，H2SO4的质量体积浓度为100g/L，腐蚀的温度为15℃，腐蚀时间为1min。
步骤4：预镀镍
将腐蚀后的待镀铜零件在下列溶液中进行预镀镍，得到预镀镍后的待镀铜零件；
其中，预镀镍槽中的预镀镍液包含的成分及各个成分的质量浓度含量为：NiCl2·6H2O为200g/L，HCl为180g/L，余量为水；预镀镍的工艺参数为：电流密度5A/dm2，镀镍槽液温度15℃，时间3min。
步骤5：电镀铜
将预镀镍后的镀铜零件置于镀液槽内，浸入氰化镀液中进行电镀，得到电镀铜后的零件；其中，镀槽温度为50℃，电流密度为1.0A/dm2，阳极材料为T1，镀铜槽液为氰化镀液，其包括的成分及各个成分的含量分别为：CuCN为75g/L，NaCN(游离)15g/L，NaOH为10g/L，Na2CO3为30g/L，余量为水；
步骤6：钝化
将电镀铜后的零件置于钝化槽内，浸入含六价铬槽液中，槽液温度为15℃，钝化槽中钝化液的成分及各个成分的质量浓度为：Na2Cr2O7·2H2O为100g/L，H2SO4(ρ＝1.84g/cm3)为4g/L，NaCl为5g/L，余量为水，钝化时间为3s；
步骤7：后处理
将钝化后的镀铜零件去除特种三元乙丙橡胶绝缘保护，得到镀铜零件。
采用本发明的绝缘保护方法已在飞机发动机的火焰筒、齿轮上使用，对于该类零件具有良好的保护作用，采用该项绝缘保护方法与常规方法相比，保证了质量的一致性，采用划线划格法检查，镀层无起泡，保护周期由原来的1小时，缩短至2min，可重复使用200次以上无变形，因保护不良造成的返修率降低为0，生产效率提高80％以上。
实施例2
一种轴部镀铬齿牙镀铜零件的绝缘保护方法，同实施例1，不同之处在于：
步骤5：电镀铜
将预镀镍后的镀铜零件置于镀液槽内，浸入氰化镀液中进行电镀，得到电镀铜后的零件；其中，镀槽温度为55℃，电流密度为1.5A/dm2，阳极材料为T1，镀铜槽液为氰化镀液，氰化镀液包括的成分及各个成分的含量为：CuCN为80g/L，NaCN(游离)为20g/L，NaOH为15g/L，Na2CO3为40g/L，余量为水；
实施例3
一种轴部镀铬齿牙镀铜零件的绝缘保护方法，同实施例1，不同之处在于：
步骤6：
将电镀铜后的镀铜零件置于钝化槽内，浸入含六价铬槽液中，槽液温度为15℃，钝化槽中钝化液的成分及各个成分的质量浓度为：Na2Cr2O7·2H2O为120g/L，H2SO4(ρ＝1.84g/cm3)为5g/L，NaCl为7g/L，其余成分为水。钝化时间为5s；
实施例4
一种轴部镀铬齿牙镀铜零件的绝缘保护方法，包括以下步骤：
步骤1：绝缘保护
根据待处理的带轴杆齿轮零件的非镀铜部分形状，设计特种三元乙丙橡胶保护套，套装在镀铬轴部非镀铜区域，设计特种三元乙丙橡胶保护塞，套装在除齿牙以外的非镀铜部分，得到待镀铜零件。
所述的特种三元乙丙橡胶为能够耐强酸、强碱和氰化、含六价铬镀液的腐蚀，其体积膨胀率为0.16％；原采用的普通FX-4橡胶保护套，加工4批次零件后，就发生严重变形，弹性下降，无法继续使用，使用周期短，材料和加工成本浪费较大。特种三元乙丙橡胶，可确保同等使用条件下，保护套可重复使用200次以上。
步骤2：除油
将待镀铜零件浸入除油液中，进行除油，得到除油后的待镀铜零件；
其中，所述的除油液为强碱除油混合水溶液，其主要成分及含量为NaOH为58g/L、Na3PO4·12H2O为20g/L、Na2SiO3为6g/L、Na2CO3为65g/L，其余成分为水。
除油的温度为70℃，除油时间为20min；
步骤3：腐蚀
将除油后的待镀铜零件浸入H2SO4溶液中，进行腐蚀，得到腐蚀后的待镀铜零件；
其中，H2SO4溶液的密度为1.84g/cm3，H2SO4的质量体积浓度为120g/L，腐蚀的温度为25℃，腐蚀时间为1.5min。
步骤4：预镀镍
将腐蚀后的待镀铜零件在下列溶液中进行预镀镍，得到预镀镍后的待镀铜零件；
其中，预镀镍槽中的预镀镍液包含的成分及各个成分的质量浓度含量为：NiCl2·6H2O为220g/L，HCl为200g/L，余量为水；预镀镍的工艺参数为：镀镍槽液温度25℃，电流密度8A/dm2，时间4min。
步骤5：电镀铜
将预镀镍后的镀铜零件置于镀液槽内，浸入氰化镀液中进行电镀，得到电镀铜后的零件；其中，镀槽温度为55℃，电流密度为2A/dm2，阳极材料为T1，镀铜槽液为氰化镀液，其包括的成分及各个成分的含量分别为：CuCN为90g/L，NaCN(游离)为25g/L，NaOH为20g/L，Na2CO3为65g/L，余量为水；
步骤6：钝化
将电镀铜后的零件置于钝化槽内，浸入含六价铬槽液中，槽液温度为30℃，钝化槽中钝化液的成分及各个成分的质量浓度为：Na2Cr2O7·2H2O为150g/L，H2SO4为6g/L，NaCl为10g/L，钝化时间为3s；
步骤7：后处理
将钝化后的镀铜零件去除特种三元乙丙橡胶绝缘保护，得到镀铜零件。
采用本发明的绝缘保护方法已在飞机发动机的火焰筒、齿轮上使用，对于该类零件具有良好的保护作用，采用该项绝缘保护方法与常规方法相比，保证了质量的一致性，采用划线划格法检查，镀层无起泡，保护周期由原来的1小时，缩短至2min，可重复使用200次以上无变形，因保护不良造成的返修率降低为0，生产效率提高80％以上。
实施例5
一种轴部镀铬齿牙镀铜零件的绝缘保护方法，同实施例1，不同之处在于：
步骤4：预镀镍
将腐蚀后的待镀铜零件在下列溶液中进行预镀镍，得到预镀镍后的待镀铜零件；
其中，预镀镍槽中的预镀镍液包含的成分及各个成分的质量浓度含量为：NiCl2·6H2O为250g/L，盐酸(HClρ＝1.19g/cm3)为220g/L，余量为水；预镀镍的工艺参数为：电流密度10A/dm2，35℃，时间5min。
实施例6
一种轴部镀铬齿牙镀铜零件的绝缘保护方法，包括以下步骤：
步骤1：绝缘保护
根据待处理的带轴杆齿轮零件的非镀铜部分形状，设计特种三元乙丙橡胶保护套，套装套装在镀铬轴部非镀铜区域，设计特种三元乙丙橡胶保护塞，套装在除齿牙以外的的非镀铜部分，得到待镀铜零件。
所述的特种三元乙丙橡胶为能够耐强酸、强碱和氰化、含六价铬镀液的腐蚀。其体积膨胀率为0.28％；原采用的普通FX-4橡胶保护套，加工4批次零件后，就发生严重变形，弹性下降，无法继续使用，使用周期短，材料和加工成本浪费较大。特种三元乙丙橡胶，可确保同等使用条件下，保护套可重复使用200次以上。
步骤2：除油
将待镀铜零件浸入除油液中，进行除油，得到除油后的待镀铜零件；
其中，所述的除油液为强碱除油混合水溶液，其主要成分及含量为NaOH为75g/L、Na3PO4·12H2O为30g/L、Na2SiO3为10g/L、Na2CO3为100g/L，其余成分为水。
除油的温度为80℃，除油时间为30min；
步骤3：腐蚀
将除油后的待镀铜零件浸入H2SO4溶液中，进行腐蚀，得到腐蚀后的待镀铜零件；
其中，H2SO4溶液的密度为1.84g/cm3，H2SO4的质量体积浓度为150g/L，腐蚀的温度为35℃，腐蚀时间为3min。
步骤4：预镀镍
将腐蚀后的待镀铜零件在下列溶液中进行预镀镍，得到预镀镍后的待镀铜零件；
其中，预镀镍槽中的预镀镍液包含的成分及各个成分的质量浓度含量为：NiCl2·6H2O为250g/L，盐酸(HClρ＝1.19g/cm3)为220g/L，余量为水；预镀镍的工艺参数为：电流密度10A/dm2，35℃，时间5min。
步骤5：电镀铜
将预镀镍后的镀铜零件置于镀液槽内，浸入氰化镀液中进行电镀，得到电镀铜后的零件；其中，镀槽温度为60℃，电流密度为2A/dm2，阳极材料为T1，镀铜槽液为氰化镀液，其包括的成分及各个成分的含量分别为：CuCN为88g/L，NaCN(游离)为24g/L，NaOH为18g/L，Na2CO3为70g/L，余量为水；
步骤6：钝化
将电镀铜后的镀铜零件置于钝化槽内，浸入含六价铬槽液中，槽液温度为35℃，钝化槽中钝化液的成分及各个成分的质量浓度为：Na2Cr2O7·2H2O为150g/L，硫酸H2SO4(ρ＝1.84g/cm3)为6g/L，NaCl为10g/L，其余成分为水。钝化时间为8s；
步骤7：后处理
将钝化后的镀铜零件去除特种三元乙丙橡胶绝缘保护，得到镀铜零件。
采用本发明的绝缘保护方法已在飞机发动机的火焰筒、齿轮上使用，对于该类零件具有良好的保护作用，采用该项绝缘保护方法与常规方法相比，保证了质量的一致性，采用划线划格法检查，镀层无起泡，保护周期由原来的1小时，缩短至2min，可重复使用200次以上无变形，因保护不良造成的返修率降低为0，生产效率提高80％以上。
实施例7
一种轴部镀铬齿牙镀铜零件的绝缘保护方法，同实施例1，不同之处在于：
步骤5：电镀
镀铜槽液为氰化镀液，其包括的成分及各个成分的含量分别为：CuCN为90g/L，NaCN(游离)为25g/L，NaOH为20g/L，Na2CO3为65g/L，余量为水。

Claims (7)

1.一种镀铜零件的绝缘保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：绝缘保护
将待处理的零件的非镀铜部分套装上特种三元乙丙橡胶，得到待镀铜零件；
所述的特种三元乙丙橡胶为能够耐强酸、强碱和氰化、含六价铬镀液腐蚀的三元乙丙橡胶，其体积膨胀率≤0.3％；
步骤2：除油
将待镀铜零件浸入除油液中，进行除油，得到除油后的待镀铜零件；其中，所述的除油液为强碱混合水溶液；
步骤3：腐蚀
将除油后的待镀铜零件浸入酸洗溶液中，进行腐蚀，得到腐蚀后的待镀铜零件；
步骤4：预镀镍
对腐蚀后的待镀铜零件进行预镀镍，得到预镀镍后的待镀铜零件；其中，预镀镍槽的预镀镍液包含的成分及各个成分的质量浓度含量为：NiCl2·6H2O为200-250g/L，HCl为180-220g/L，余量为水；预镀镍的工艺参数为：电流密度为5-10A/dm2，温度为10～30℃，时间为3-5min；
步骤5：电镀铜
将预镀镍后的待镀铜零件置于镀液槽中进行电镀铜，得到电镀铜后的零件；
其中，镀槽温度为50～80℃，镀铜槽液为氰化镀液，其包括的成分及各个成分的含量分别为：CuCN为75-90g/L；游离NaCN为15-25g/L，NaOH为10-20g/L，Na2CO3≤70g/L，余量为水；
电镀铜的工艺参数为：电流密度1.0-2.0A/dm2，温度50-60℃；
步骤6：钝化
将电镀铜后的零件置于钝化液中进行钝化处理，得到钝化后的镀铜零件；其中，钝化液的成分及各个成分的质量浓度为：Na2Cr2O7·2H2O为100-150g/L，H2SO4为4-6g/L，NaCl为5-10g/L，余量为水；钝化温度为10～30℃；
步骤7：后处理
将钝化后的镀铜零件去除特种三元乙丙橡胶绝缘保护，得到镀铜零件。
2.如权利要求1所述的镀铜零件的绝缘保护方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的，强碱混合水溶液的主要成分为NaOH、Na2CO3、Na2SiO3、Na3PO4中的一种或几种混合。
3.如权利要求1所述的镀铜零件的绝缘保护方法，其特征在于，所述的步骤2中，除油的温度为60-80℃，时间为10-30min。
4.如权利要求1所述的镀铜零件的绝缘保护方法，其特征在于，所述的步骤3中，所述的酸洗溶液为H2SO4的质量体积浓度为100-150g/L。
5.如权利要求1所述的镀铜零件的绝缘保护方法，其特征在于，所述的步骤3中，腐蚀的温度为15-35℃，腐蚀时间为1-3min。
6.如权利要求1所述的镀铜零件的绝缘保护方法，其特征在于，所述的步骤5中，电镀铜时，阳极材料为1号铜板。
7.如权利要求1所述的镀铜零件的绝缘保护方法，其特征在于，所述的步骤6中，所述的钝化，钝化时间为3～10s。
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