CN114606545A - 一种应变计焊盘表面处理的电化学方法 - Google Patents

一种应变计焊盘表面处理的电化学方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，包括：对应变计焊盘表面进行除油处理；对除油处理后的应变计焊盘表面进行活性处理；对活性处理后的应变计焊盘表面电镀镍层。本发明提供的一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，在厚度只有3～5μm的应变计焊盘上，通过电化学方法制备了一金属过渡层，大幅度提升了易焊性以及焊接强度，焊接剪切力均值达到55N以上，进而在很大程度上提高了应变计焊接和使用过程中的稳定性。

Description

一种应变计焊盘表面处理的电化学方法
技术领域
本发明涉及一种应变计的制备技术，具体涉及一种应变计焊盘表面处理的电化学方法。
背景技术
现代社会正在逐步进入万物互联、数据为王的时代，传感器作为物联网的终端和采集数据的源头，赋予了万物“感官”功能，且比人类感知更准确、感知范围更广。近年来，国内外的应变式传感器的需求出现了大幅度的增长，而作为其核心部件的应变计的需求相应出现了大幅度的增长。
然而，大部分应变计敏感栅都采用伊文合金(镍铬铝铜合金)或康铜合金 (铜镍合金)，这两种合金具有高的电阻率和低的电阻温度系数，并且电阻温度系数可由热处理和轧制工艺在一定范围内进行调整，因此容易实现在不同条件下温度自补偿的目的。
但是，应变计在使用的过程中，应变计输出信号需要通过两根引线与电路板连接，而引线和应变计焊盘之间必须通过焊锡焊接。由于敏感栅中的氧化物化学稳定性好，去除比较困难，所以在现有的工业化生产过程中必须采用助焊剂，以提升易焊性，进而提升焊接品质和效率。目前使用助焊剂焊接的工艺，一方面容易造成虚焊；另一方面助焊剂增加了环保的压力，也容易对焊接工人造成皮肤和眼睛的损伤。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种应变计焊盘表面处理的电化学方法。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，包括：
对应变计焊盘表面进行除油处理；
对除油处理后的应变计焊盘表面进行活性处理；
对活性处理后的应变计焊盘表面电镀镍层。
进一步地，所述对应变计焊盘表面进行除油处理的步骤具体为：
首先配制5～10％wt NaOH水溶液，并将其温度控制在40～50℃之间，将应变计浸泡在中5～10分钟，取出后用自来水冲洗干净；
配置5～10％wt Na2CO3水溶液，并在配置好的水溶液中添加聚苯乙烯磺酸和二甲基硅油，添加量分别为0.2％wt和0.1％wt，形成水溶液Ⅰ；
将水溶液Ⅰ的温度控制在20～40℃之间，应变计作为阴极，不锈钢片作为阳极，采用两电极恒电流电解；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
优选地，采用两电极恒电流电解时，电解的电流密度控制在电流密度5～10 mA·cm～2，电解时间控制在300～500s。
进一步地，所述对应变计焊盘表面进行活性处理的步骤具体为：
配制5～10％wt HCl水溶液，形成水溶液Ⅱ；将水溶液Ⅱ温度控制在 50～60℃之间，将应变计浸泡在水溶液Ⅱ中5～10分钟，取出后用自来水冲洗干净；
配制5～15％wt HCl水溶液，并在配置好的水溶液中添加十二烷基硫酸钠，添加量分别为0.1～0.2％wt，形成水溶液Ⅱ；
将配置好的水溶液作为电解液，温度控制在20～40℃之间，将应变计作为阳极，不锈钢片作为阴极，采用两电极恒电流电解活化；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
优选地，采用两电极恒电流电解活化时，电解的电流密度控制在3～5 mA·cm～2，电解时间控制在400～600s。
进一步地，所述对应变计焊盘表面电镀镍层的步骤具体为：
配制NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O以及硼酸的水溶液，浓度分别为 20～30％wt、2～5％wt以及3～6％wt，形成水溶液Ⅲ；
将水溶液Ⅲ温度控制在20～40℃之间，将应变计作为阴极，镍片作为阳极，采用两电极脉冲电流电镀；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
优选地，采用两电极脉冲电流电镀时，脉冲开通时间100～600ms，脉冲关断时间300～1000ms。
优选地，采用两电极脉冲电流电镀时，电流密度控制在电流密度2～100 mA·cm～2，根据需要电解脉冲总时间控制在20～600s。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明提供的一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，在厚度只有3～5μm 的应变计焊盘上，通过电化学方法制备了一金属过渡层，大幅度提升了易焊性以及焊接强度，根据日本JIS Z 3198-7-2003标准，焊接剪切力均值达到55N以上，进而在很大程度上提高了应变计焊接和使用过程中的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的一种应变计焊盘表面处理的电化学方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
本发明提供了一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，参见图1，包括：
对应变计焊盘表面进行除油处理；
对除油处理后的应变计焊盘表面进行活性处理；
对活性处理后的应变计焊盘表面电镀镍层。
本实施例中，所述对应变计焊盘表面进行除油处理的步骤具体为：
首先配制5％wt NaOH水溶液，并将其温度控制在40℃之间，将应变计浸泡在中5分钟，取出后用自来水冲洗干净；
配置5％wt Na2CO3水溶液，并在配置好的水溶液中添加聚苯乙烯磺酸和二甲基硅油，添加量分别为0.2％wt和0.1％wt，形成水溶液Ⅰ；
将水溶液Ⅰ的温度控制在20℃之间，应变计作为阴极(将夹具夹在敏感栅上通电，焊盘浸入水溶液Ⅰ)，不锈钢片作为阳极，采用两电极恒电流电解(电化学除油)；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
具体地，采用两电极恒电流电解时，电解的电流密度控制在电流密度5 mA·cm～2，电解时间控制在300s。
本实施例中，所述对应变计焊盘表面进行活性处理的步骤具体为：
配制5％wt HCl水溶液，形成水溶液Ⅱ。将水溶液Ⅱ温度控制在50℃之间，将应变计浸泡在水溶液Ⅱ中5～10分钟，取出后用自来水冲洗干净；
配制5％wt HCl水溶液，并在配置好的水溶液中添加十二烷基硫酸钠，添加量分别为0.1％wt，形成水溶液Ⅱ；
将配置好的水溶液作为电解液，温度控制在20℃之间，将应变计作为阳极 (将夹具夹在敏感栅上，焊盘浸入电解液)，不锈钢片作为阴极，采用两电极恒电流电解活化；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
具体地，采用两电极恒电流电解活化时，电解的电流密度控制在3 mA·cm～2，电解时间控制在400s。
本实施例中，所述对应变计焊盘表面电镀镍层的步骤具体为：
配制NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O以及硼酸的水溶液，浓度分别为20％wt、 2％wt以及3％wt，形成水溶液Ⅲ；
将水溶液Ⅲ温度控制在20℃之间，将应变计作为阴极(将夹具夹在敏感栅上，焊盘浸入电解液)，镍片作为阳极，采用两电极脉冲电流电镀；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
具体地，采用两电极脉冲电流电镀时，脉冲开通时间100～600ms，脉冲关断时间300ms。
具体地，采用两电极脉冲电流电镀时，电流密度控制在电流密度2 mA·cm～2，根据需要电解脉冲总时间控制在20s。
根据日本JIS Z 3198-7-2003标准，焊接剪切力均值达到55.3N。
实施例2
本发明提供了一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，参见图1，包括：
对应变计焊盘表面进行除油处理；
对除油处理后的应变计焊盘表面进行活性处理；
对活性处理后的应变计焊盘表面电镀镍层。
本实施例中，所述对应变计焊盘表面进行除油处理的步骤具体为：
首先配制10％wt NaOH水溶液，并将其温度控制在50℃之间，将应变计浸泡在中10分钟，取出后用自来水冲洗干净；
配置10％wt Na2CO3水溶液，并在配置好的水溶液中添加聚苯乙烯磺酸和二甲基硅油，添加量分别为0.2％wt和0.1％wt，形成水溶液Ⅰ；
将水溶液Ⅰ的温度控制在40℃之间，应变计作为阴极(将夹具夹在敏感栅上通电，焊盘浸入水溶液Ⅰ)，不锈钢片作为阳极，采用两电极恒电流电解(电化学除油)；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
具体地，采用两电极恒电流电解时，电解的电流密度控制在电流密度10 mA·cm～2，电解时间控制在500s。
本实施例中，所述对应变计焊盘表面进行活性处理的步骤具体为：
配制10％wt HCl水溶液，形成水溶液Ⅱ。将水溶液Ⅱ温度控制在60℃之间，将应变计浸泡在水溶液Ⅱ中10分钟，取出后用自来水冲洗干净；
配制15％wt HCl水溶液，并在配置好的水溶液中添加十二烷基硫酸钠，添加量分别为0.2％wt，形成水溶液Ⅱ；
将配置好的水溶液作为电解液，温度控制在40℃之间，将应变计作为阳极(将夹具夹在敏感栅上，焊盘浸入电解液)，不锈钢片作为阴极，采用两电极恒电流电解活化；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
具体地，采用两电极恒电流电解活化时，电解的电流密度控制在5 mA·cm～2，电解时间控制在600s。
本实施例中，所述对应变计焊盘表面电镀镍层的步骤具体为：
配制NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O以及硼酸的水溶液，浓度分别为30％wt、 5％wt以及6％wt，形成水溶液Ⅲ；
将水溶液Ⅲ温度控制在40℃之间，将应变计作为阴极(将夹具夹在敏感栅上，焊盘浸入电解液)，镍片作为阳极，采用两电极脉冲电流电镀；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
具体地，采用两电极脉冲电流电镀时，脉冲开通时间600ms，脉冲关断时间1000ms。
具体地，采用两电极脉冲电流电镀时，电流密度控制在电流密度100 mA·cm～2，根据需要电解脉冲总时间控制在600s。
根据日本JIS Z 3198-7-2003标准，焊接剪切力均值达到56.7.3N。
实施例3
本发明提供了一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，参见图1，包括：
对应变计焊盘表面进行除油处理；
对除油处理后的应变计焊盘表面进行活性处理；
对活性处理后的应变计焊盘表面电镀镍层。
本实施例中，所述对应变计焊盘表面进行除油处理的步骤具体为：
首先配制5～10％wt NaOH水溶液，并将其温度控制在45℃之间，将应变计浸泡在中8分钟，取出后用自来水冲洗干净；
配置10％wt Na2CO3水溶液，并在配置好的水溶液中添加聚苯乙烯磺酸和二甲基硅油，添加量分别为0.2％wt和0.1％wt，形成水溶液Ⅰ；
将水溶液Ⅰ的温度控制在30～35℃之间，应变计作为阴极(将夹具夹在敏感栅上通电，焊盘浸入水溶液Ⅰ)，不锈钢片作为阳极，采用两电极恒电流电解(电化学除油)；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
具体地，采用两电极恒电流电解时，电解的电流密度控制在电流密度10 mA·cm～2，电解时间控制在400s。
本实施例中，所述对应变计焊盘表面进行活性处理的步骤具体为：
配制5～10％wt HCl水溶液，形成水溶液Ⅱ。将水溶液Ⅱ温度控制在50℃之间，将应变计浸泡在水溶液Ⅱ中5分钟，取出后用自来水冲洗干净；
配制15％wt HCl水溶液，并在配置好的水溶液中添加十二烷基硫酸钠，添加量分别为0.2％wt，形成水溶液Ⅱ；
将配置好的水溶液作为电解液，温度控制在20～30℃之间，将应变计作为阳极(将夹具夹在敏感栅上，焊盘浸入电解液)，不锈钢片作为阴极，采用两电极恒电流电解活化；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
具体地，采用两电极恒电流电解活化时，电解的电流密度控制在5 mA·cm～2，电解时间控制在400s。
本实施例中，所述对应变计焊盘表面电镀镍层的步骤具体为：
配制NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O以及硼酸的水溶液，浓度分别为30％wt、 5％wt以及3％wt，形成水溶液Ⅲ；
将水溶液Ⅲ温度控制在30～40℃之间，将应变计作为阴极(将夹具夹在敏感栅上，焊盘浸入电解液)，镍片作为阳极，采用两电极脉冲电流电镀；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
具体地，采用两电极脉冲电流电镀时，脉冲开通时间300ms，脉冲关断时间600ms。
具体地，采用两电极脉冲电流电镀时，电流密度控制在电流密度30 mA·cm～2，根据需要电解脉冲总时间控制在500s。
根据日本JIS Z 3198-7-2003标准，焊接剪切力均值达到57.1N。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，其特征在于，包括：
对应变计焊盘表面进行除油处理；
对除油处理后的应变计焊盘表面进行活性处理；
对活性处理后的应变计焊盘表面电镀镍层。
2.如权利要求1所述的一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，其特征在于，所述对应变计焊盘表面进行除油处理的步骤具体为：
首先配制5～10％wt NaOH水溶液，并将其温度控制在40～50℃之间，将应变计浸泡在中5～10分钟，取出后用自来水冲洗干净；
配置5～10％wtNa2CO3水溶液，并在配置好的水溶液中添加聚苯乙烯磺酸和二甲基硅油，添加量分别为0.2％wt和0.1％wt，形成水溶液Ⅰ；
将水溶液Ⅰ的温度控制在20～40℃之间，应变计作为阴极，不锈钢片作为阳极，采用两电极恒电流电解；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
3.如权利要求2所述的一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，其特征在于，采用两电极恒电流电解时，电解的电流密度控制在电流密度5～10mA·cm～2，电解时间控制在300～500s。
4.如权利要求3所述的一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，其特征在于，所述对应变计焊盘表面进行活性处理的步骤具体为：
配制5～10％wt HCl水溶液，形成水溶液Ⅱ；将水溶液Ⅱ温度控制在50～60℃之间，将应变计浸泡在水溶液Ⅱ中5～10分钟，取出后用自来水冲洗干净；
配制5～15％wt HCl水溶液，并在配置好的水溶液中添加十二烷基硫酸钠，添加量分别为0.1～0.2％wt，形成水溶液Ⅱ；
将配置好的水溶液作为电解液，温度控制在20～40℃之间，将应变计作为阳极，不锈钢片作为阴极，采用两电极恒电流电解活化；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
5.如权利要求4所述的一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，其特征在于，采用两电极恒电流电解活化时，电解的电流密度控制在3～5mA·cm～2，电解时间控制在400～600s。
6.如权利要求5所述的一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，其特征在于，所述对应变计焊盘表面电镀镍层的步骤具体为：
配制NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O以及硼酸的水溶液，浓度分别为20～30％wt、2～5％wt以及3～6％wt，形成水溶液Ⅲ；
将水溶液Ⅲ温度控制在20～40℃之间，将应变计作为阴极，镍片作为阳极，采用两电极脉冲电流电镀；
电解完成后用自来水冲洗干净，自然晾干。
7.如权利要求6所述的一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，其特征在于，采用两电极脉冲电流电镀时，脉冲开通时间100～600ms，脉冲关断时间300～1000ms。
8.如权利要求6所述的一种应变计焊盘表面处理的电化学方法，其特征在于，采用两电极脉冲电流电镀时，电流密度控制在电流密度2～100mA·cm～2，根据需要电解脉冲总时间控制在20～600s。
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