CN110592628A - 一种硅铝复合材料的镀覆工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅铝复合材料的镀覆工艺,其具体步骤为:中性除油超声、热纯水超声清洗、碱蚀、粗化、一次浸锌、去锌、二次浸锌、化学镍硼、电镀镍、电镀金。本发明中的工艺能够有效在硅铝复合材料表面镀覆上一层结合力良好、表面均匀的镀层,满足钎焊和二次机加的要求,有效节省镀覆时间且镀液能重复使用,实用性强。
Description
技术领域
本发明属于材料表面处理领域,具体涉及一种硅铝复合材料的镀覆工艺。
背景技术
硅铝复合材料具有与半导体材料相近的热膨胀系数、热导率高、低密度、良好的力学性能和较好的精密加工性能等特点,已经被广泛运用于航天航空、电力电子等领域。但是硅铝复合材料与焊料的润湿性较差,直接焊接困难,为提高硅铝复合材料的焊接性能,需要对其表面镀覆一层附着力良好、可焊性高的镀层,一般选择镀镍镀金。
因硅铝复合材料中非金属硅含量高,导致该材料导电性能不如铝合金。且硅相分布不均,若直接电镀,会导致镀层均匀性变差,且附着力低,易出现起泡和起皮现象。硅铝复合材料直接电镀,成品率低,无法满足生产需求,因此化学镀镍成为硅铝复合材料镀覆工艺的关键技术。
化学镀镍是一个自催化沉积过程,镀覆材料表面存在杂质时,易出现起泡起皮现象。硅铝复合材料中铝具有较强的活泼性,易与空气中的氧气反应,生成致密氧化膜,直接化学镀镍会出现起泡、起皮现象。且氧化膜的存在,使得化学镀镍镀层与基体结合强度低,在二次机加过程中会直接剥落。铝为两性金属,与酸、碱都极易发生反应,因此对化学镀镍镀液的选择造成了较大困难。同时,硅铝复合材料中的硅相,由于其对酸、碱都具有强抗腐蚀性,极难对其进行表面处理。且化学镀镍过程中,由于硅相不能自触发化学镀镍的自沉积过称,因此需要化学镀镍工艺具有极好沉积覆盖效果,且镀层内应力要小,否则极易出现漏点和起泡现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅铝复合材料的镀覆工艺,以使硅铝复合材料的表面获得结合力良好的镀层。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种硅铝复合材料的镀覆工艺,包括以下步骤:
中性除油:将硅铝复合材料置于中性除油槽中,超声清洗;
热纯水超声:将中性除油后的硅铝复合材料置于热纯水中,进行超声清洗;
碱蚀:将热纯水超声清洗后的硅铝复合材料置于碱蚀溶液中10~40s,碱蚀液配方为:NaOH浓度为10~20g/L,Na2CO3浓度为30~40g/L,其余为纯水;纯水超声清洗;
粗化:将碱蚀后的硅铝复合材料置于粗化溶液中20~50s,粗化液的配方为:HNO3浓度为60~70vol.%,HF的浓度为5~15vol.%,其余为纯水;纯水超声清洗;
一次浸锌:将粗化后的硅铝复合材料置于一次浸锌溶液中40s~80s,纯水超声清洗;
去锌:将一次浸锌后的硅铝复合材料置于去锌溶液中,纯水超声清洗;
二次浸锌:将去锌后的硅铝复合材料置于二次浸锌溶液中10~40s,纯水超声清洗;
化学镀镍硼:将二次浸锌后的硅铝复合材料置于化学镀镍硼槽中,时间:20~30min,温度:60~70℃,纯水超声清洗;
电镀镍:将化学镀镍硼后的硅铝复合材料置于电镀镍槽中,时间:15~25min,温度:50~60℃,纯水超声清洗;
电镀金:将电镀镍后的硅铝复合材料置于电镀金槽中,时间:10~30min,温度45~55℃,纯水超声清洗。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:(1)本发明提供的硅铝复合材料碱蚀液,能有效去除硅铝表面存在的氧化膜,从而得到颜色均匀的表面;(2)本发明提供的硅铝复合材料粗化液能,有效去除硅铝复合材料表明存在的硅颗粒,使得硅铝复合材料表面一致性提升;(3)通过两次浸锌后得到的硅铝复合材料表面薄锌层,能有效提高镀层与基体的结合强度;(4)化学镀镍硼能有效覆盖硅铝复合材料表面,得到均匀性一致的镀层,使得硅铝复合材料表面具有一致的导电性;(5)本发明提供的工艺,能有效在硅铝复合材料表面镀覆上一层结合力良好,焊接性能优良的镀层,完全能满足二次机加要求。
具体实施方式
一种硅铝复合材料的镀覆工艺,包括以下步骤:
中性除油:将硅铝复合材料置于中性除油槽中,超声清洗;
热纯水超声:将中性除油后的硅铝复合材料置于热纯水中,进行超声清洗;去除硅铝复合材料深腔内杂质;
碱蚀:将热纯水超声清洗后的硅铝复合材料置于碱蚀溶液中10~40s,碱蚀液配方为:NaOH浓度为10~20g/L,Na2CO3浓度为30~40g/L,其余为纯水;纯水超声清洗;该工艺是为了去除硅铝复合材料表面形成的氧化膜,露出新鲜镀覆表面;
粗化:将碱蚀后的硅铝复合材料置于粗化溶液中20~50s,粗化液的配方为:HNO3浓度为60~70vol.%,HF的浓度为5~15vol.%,其余为纯水;纯水超声清洗;该工艺是为了去除硅铝复合材料表面硅颗粒,提升硅铝复合材料表面一致性;
一次浸锌:将粗化后的硅铝复合材料置于一次浸锌溶液中40s~80s,纯水超声清洗;该工艺是为了在硅铝复合材料表面镀覆上一层薄锌层,提高硅铝复合材料的镀层结合强度;
去锌:将一次浸锌后的硅铝复合材料置于去锌溶液中,纯水超声清洗;
二次浸锌:将去锌后的硅铝复合材料置于二次浸锌溶液中10~40s,纯水超声清洗;该工艺的目的是为了再次在硅铝复合材料表面镀上一层更加致密的薄锌层,使得硅铝复合材料与镀层具有更好的结合强度;
化学镀镍硼:将二次浸锌后的硅铝复合材料置于化学镀镍硼槽中,时间:20~30min,温度:60~70℃,纯水超声清洗;该工艺是为了在硅铝复合材料表面镀覆上一层均匀致密的化学镍硼镀层,使得硅铝复合材料表面具有一致的导电性;
电镀镍:将化学镀镍硼后的硅铝复合材料置于电镀镍槽中,时间:15~25min,温度:50~60℃,纯水超声清洗;该工艺的目的是为了在化学镍硼镀层上镀覆一层均匀的电镀镍,提高镍层与金层的结合强度,使得镀层具有良好的结合强度;
电镀金:将电镀镍后的硅铝复合材料置于电镀金槽中,时间:10~30min,温度45~55℃,纯水超声清洗。
进一步的,碱蚀步骤中,碱蚀液温度:65~85℃。
进一步的,粗化步骤中,粗化溶液温度为室温。
进一步的,中性除油步骤中,超声清洗20~40min,温度45~55℃。
进一步的,热纯水超声步骤中,将中性除油后的硅铝复合材料置于热纯水中,进行超声清洗,时间:5~10min,温度:75~85℃。
进一步的,去锌步骤中,将一次浸锌后的硅铝复合材料置于去锌溶液中,时间:10~40s。
进一步的,一次浸锌溶液温度为25~35℃。
进一步的,二次浸锌溶液温度为25~35℃。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
硅含量低于30wt.%的硅铝复合材料镀覆工艺包括以下步骤:
中性除油:将硅铝复合材料置于中性除油槽中,超声清洗20~40min,温度45~55℃;
热纯水超声:将中性除油后的硅铝复合材料置于热纯水中,进行超声清洗,时间:5~10min,温度:75~85℃;
碱蚀:将热纯水超声清洗后的硅铝复合材料置于碱蚀溶液中,碱蚀液配方:NaOH浓度为10~20g/L,Na2CO3浓度为30~40g/L,其余为纯水,时间:30~40s,温度:65~85℃,纯水超声;
粗化:将碱蚀后的硅铝复合材料置于粗化溶液中,粗化液配方:HNO3浓度为60~70vol.%,HF的浓度为5~15vol.%,其余为纯水,时间:20~30s,温度:室温,纯水超声;
一次浸锌:将粗化后的硅铝复合材料置于一次浸锌溶液中,时间:40s~80s,温度:25~35℃,纯水超声洗净;
去锌:将一次浸锌后的硅铝复合材料置于去锌溶液中,时间:10~40s,温度:室温,纯水超声;
二次浸锌:将去锌后的硅铝复合材料置于二次浸锌溶液中,时间:10~40s,温度25~35℃,纯水超声洗净;
化学镀镍硼:将二次浸锌后的硅铝复合材料置于化学镀镍硼槽中,时间:20~30min,温度:60~70℃,纯水超声;
电镀镍:将化学镀镍硼后的硅铝复合材料置于电镀镍槽中,时间:15~25min,温度:50~60℃,纯水超声;
电镀金:将电镀镍后的硅铝复合材料置于电镀金槽中,时间:10~30min,温度45~55℃,纯水超声;
本实施例中,由于硅铝复合材料中铝含量高,所以碱蚀时间相对增加,增加至30~40s,粗化时间相对减少,减少至20~30s。
实施例2
硅含量介于30wt.%~55wt.%的硅铝复合材料镀覆工艺包括以下步骤:
中性除油:将硅铝复合材料置于中性除油槽中,超声清洗20~40min,温度45~55℃;
热纯水超声:将中性除油后的硅铝复合材料置于热纯水中,进行超声清洗,时间:5~10min,温度:75~85℃;
碱蚀:将热纯水超声清洗后的硅铝复合材料置于碱蚀溶液中,碱蚀液配方:NaOH浓度为10~20g/L,Na2CO3浓度为30~40g/L,其余为纯水,时间:20~30s,温度:65~85℃,纯水超声;
粗化:将碱蚀后的硅铝复合材料置于粗化溶液中,粗化液配方:HNO3浓度为60~70vol.%,HF的浓度为5~15vol.%,其余为纯水,时间:30~40s,温度:室温,纯水超声;
一次浸锌:将粗化后的硅铝复合材料置于一次浸锌溶液中,时间:40s~80s,温度:25~35℃,纯水超声洗净;
去锌:将一次浸锌后的硅铝复合材料置于去锌溶液中,时间:10~40s,温度:室温,纯水超声;
二次浸锌:将去锌后的硅铝复合材料置于二次浸锌溶液中,时间:10~40s,温度25~35℃,纯水超声洗净;
化学镀镍硼:将二次浸锌后的硅铝复合材料置于化学镀镍硼槽中,时间:20~30min,温度:60~70℃,纯水超声;
电镀镍:将化学镀镍硼后的硅铝复合材料置于电镀镍槽中,时间:15~25min,温度:50~60℃,纯水超声;
电镀金:将电镀镍后的硅铝复合材料置于电镀金槽中,时间:10~30min,温度45~55℃,纯水超声;
本实施例中,由于硅铝复合材料中铝含量降低,硅含量增加,所以碱蚀时间相对减少,减少至20~30s,粗化时间相对增加,增加至30~40s。
实施例3
硅含量大于55wt.%的硅铝复合材料镀覆工艺包括以下步骤:
中性除油:将硅铝复合材料置于中性除油槽中,超声清洗20~40min,温度45~55℃;
热纯水超声:将中性除油后的硅铝复合材料置于热纯水中,进行超声清洗,时间:5~10min,温度:75~85℃;
碱蚀:将热纯水超声清洗后的硅铝复合材料置于碱蚀溶液中,碱蚀液配方:NaOH浓度为10~20g/L,Na2CO3浓度为30~40g/L,其余为纯水,时间:10~20s,温度:65~85℃,纯水超声;
粗化:将碱蚀后的硅铝复合材料置于粗化溶液中,粗化液配方:HNO3浓度为60~70vol.%,HF的浓度为5~15vol.%,其余为纯水,时间:40~50s,温度:室温,纯水超声;
一次浸锌:将粗化后的硅铝复合材料置于一次浸锌溶液中,时间:40s~80s,温度:25~35℃,纯水超声洗净;
去锌:将一次浸锌后的硅铝复合材料置于去锌溶液中,时间:10~40s,温度:室温,纯水超声;
二次浸锌:将去锌后的硅铝复合材料置于二次浸锌溶液中,时间:10~40s,温度25~35℃,纯水超声洗净;
化学镀镍硼:将二次浸锌后的硅铝复合材料置于化学镀镍硼槽中,时间:20~30min,温度:60~70℃,纯水超声;
电镀镍:将化学镀镍硼后的硅铝复合材料置于电镀镍槽中,时间:15~25min,温度:50~60℃,纯水超声;
电镀金:将电镀镍后的硅铝复合材料置于电镀金槽中,时间:10~30min,温度45~55℃,纯水超声;
本实施例中,由于硅铝复合材料中铝含量较少,硅含量较高,所以碱蚀时间相对减少,减少至10~20s,粗化时间相对增加,增加至40~50s。
以上仅为本发明的较佳实施案例,不应以此限制本发明的范围,即凡是本发明权利要求书及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰,皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。
Claims (8)
1.一种硅铝复合材料的镀覆工艺,其特征在于,包括以下步骤:
中性除油:将硅铝复合材料置于中性除油槽中,超声清洗;
热纯水超声:将中性除油后的硅铝复合材料置于热纯水中,进行超声清洗;
碱蚀:将热纯水超声清洗后的硅铝复合材料置于碱蚀溶液中10~40s,碱蚀液配方为:NaOH浓度为10~20g/L,Na2CO3浓度为30~40g/L,其余为纯水;纯水超声清洗;
粗化:将碱蚀后的硅铝复合材料置于粗化溶液中20~50s,粗化液的配方为:HNO3浓度为60~70vol.%,HF的浓度为5~15vol.%,其余为纯水;纯水超声清洗;
一次浸锌:将粗化后的硅铝复合材料置于一次浸锌溶液中40s~80s,纯水超声清洗;
去锌:将一次浸锌后的硅铝复合材料置于去锌溶液中,纯水超声清洗;
二次浸锌:将去锌后的硅铝复合材料置于二次浸锌溶液中10~40s,纯水超声清洗;
化学镀镍硼:将二次浸锌后的硅铝复合材料置于化学镀镍硼槽中,时间:20~30min,温度:60~70℃,纯水超声清洗;
电镀镍:将化学镀镍硼后的硅铝复合材料置于电镀镍槽中,时间:15~25min,温度:50~60℃,纯水超声清洗;
电镀金:将电镀镍后的硅铝复合材料置于电镀金槽中,时间:10~30min,温度45~55℃,纯水超声清洗。
2.根据权利要求1所述的硅铝复合材料的镀覆工艺,其特征在于,碱蚀步骤中,碱蚀溶液温度为65~85℃。
3.根据权利要求1所述的硅铝复合材料的镀覆工艺,其特征在于,粗化步骤中,粗化溶液温度为室温。
4.根据权利要求1所述的硅铝复合材料的镀覆工艺,其特征在于,中性除油步骤中,超声清洗20~40min,温度45~55℃。
5.根据权利要求1所述的硅铝复合材料的镀覆工艺,其特征在于,热纯水超声步骤中,将中性除油后的硅铝复合材料置于热纯水中,进行超声清洗,时间:5~10min,温度:75~85℃。
6.根据权利要求1所述的硅铝复合材料的镀覆工艺,其特征在于,去锌步骤中,将一次浸锌后的硅铝复合材料置于去锌溶液中10~40s。
7.根据权利要求1所述的硅铝复合材料的镀覆工艺,其特征在于,一次浸锌溶液温度为25~35℃。
8.根据权利要求1所述的硅铝复合材料的镀覆工艺,其特征在于,二次浸锌溶液温度为25~35℃。
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