CN115074793B - 一种铜铝复合材料的新型电镀工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力传输的材料技术领域，尤其涉及一种铜铝复合材料的新型电镀工艺，工艺流程如下：超声波除油→水洗→弱酸除油→水洗→弱腐蚀→水洗→除垢→水洗→沉锌→水洗→退锌→水洗→沉锌→水洗→预镀铜或预镀镍→后续电镀。本发明根据铜铝复合材料的特性，及铜元素、铝元素活动顺序，将传统工艺中的电解除油、碱蚀用弱酸除油替代，减少了因电解而导致的元素丢失，及碱蚀引起的两性物质铝的化学反应；除垢工序中将传统工艺中采用的硝酸、硫酸用中强酸磷酸替代，避免了硝酸、硫酸因具有强酸性和强氧化性而与工件反生化学反应，造成工件表面成份发生改变。
Description
技术领域
本发明属于电力传输的材料技术领域，尤其涉及一种铜铝复合材料的新型电镀工艺。
背景技术
在电力和工业电器领域，作为电力传输的材料，传统的做法是采用紫铜排连接，但随着原材料价格日益增长，成本压力大幅增加，这时一种新型复合材料应运而生，铜铝复合材料逐渐应用在电力和工业电器行业领域，它具有显著的轻量化优势和成本优势，在一些特殊领域（铜铝过渡转接等）具有不可替代性。而且铜铝复合材料与铜排相比在抗拉强度、电阻率、电导率等各项性能指标方面都相当接近。
传统铜排，为了增加耐腐蚀性，通常采用镀镍或镀锡进行表面防腐。在紫铜上面进行镀镍或镀锡处理，工艺相对简单。铜铝复合材料，结构形式是铜包铝，生产工艺是水平连铸，在表面处理上要充分考虑铜与铝的各自特性，选取一种最合适的电镀工艺，就显得尤为重要。传统电镀对于铜铝复合材料，一般采取铝合金电镀工艺，工艺流程如下：超声波除油→水洗→电解除油→水洗→碱蚀→水洗→除垢→水洗→沉锌→水洗→退锌→水洗→沉锌→水洗→预镀铜或预镀镍→后续电镀。
常规工艺中，除垢工序中通常使用硝酸、硫酸、除垢剂，此工序中所用的材料均为强酸，具有强腐蚀性、强氧化性，铜铝复合材料在此溶液中，铝基本上腐蚀很小，但铜反应则较为强烈，时间一长，溶液中铜离子逐渐积累，到达一定浓度，铜离子会置换到产品的铝材表面，会对后续电镀结合力造成很大影响，增加不良率。而且除垢溶液中铜离子浓度累积到一定数量，除垢效果及电镀结合力明显变差，这时，除垢溶液就要报废，需要重新配置新溶液，增加了生产成本，以及给废水处理带来很大压力。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种铜铝复合材料的新型电镀工艺，本发明基于传统工艺，经过不断摸索，完善各项工艺流程，探索出一种相对适合铜铝复合材料的新型电镀工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
在本工艺流程中，充分考虑铜材与铝材的不同特性，铝作为一种两性金属，在强酸与强碱中都能产生剧烈反应，铜材在强酸中也能产生剧烈反应，综合考虑两种材料的特性，我们在前处理的工艺中，采用较为温和的药水，尽可能的减少对两种材料的侵蚀，工艺流程如下：
超声波除油（合金除油粉）→水洗→弱酸除油→水洗→弱腐蚀→水洗→除垢→水洗→沉锌→水洗→退锌→水洗→沉锌→水洗→预镀铜或预镀镍→后续电镀。
优选的所述弱酸除油工序中，所用弱酸为酸洗清洗剂。
优选的，所述弱酸除油工序的具体工艺步骤为：水洗→弱酸除油→水洗；弱酸除油工艺条件为：常温条件下，浸泡30-60s。
优选的，所述弱酸除油所用酸洗清洗剂配比为：40-60mL酸洗清洗剂/L水。
优选的，所述弱腐蚀工序的具体工艺为：水洗→弱腐蚀→水洗；弱腐蚀工艺条件为：常温条件下，浸泡30s-60s。
优选的，所述弱腐蚀所用微蚀盐：水=25-30g/L。
优选的，所述除垢工序中，采用非氧化性酸性除垢，所用除垢剂包括铝合金专用除垢剂和磷酸，所述铝合金专用除垢剂与磷酸的重量比为1：3。
优选的，所述除垢工序的具体工艺步骤为：水洗→除垢→水洗；除垢工艺条件为：常温条件下，浸泡30-60s。
在除垢工序中，我们摒弃传统工艺中的强酸侵蚀工艺，采用弱酸性除垢。因为我们在除垢之前的工序中，两次采用弱酸处理，产品的铜铝部位的油污及氧化皮均已得到很好的清理，而且并不会对基体金属造成腐蚀。再经过除垢工序，产品表面已经是相当干净，得到的锌置换层也十分致密细腻，对后续的电镀良品率有显著的提高，基本达到99%以上。镀层性能通过百格测试及热震测试检测，结果也十分理想。
经过实际生产证明，本发明所述工艺在铜铝复合材料产品上，镀层性能及产品外观均能达到较为理想的要求，生产成本及废水处理成本也大大降低。由此可见该电镀工艺在铜铝复合材料上应用是一种较为理想的电镀工艺。
有益效果
本发明公开了一种铜铝复合材料的新型电镀工艺，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1、根据铜铝复合材料的特性，及铜元素、铝元素活动顺序，将传统工艺中的电解除油、碱蚀用弱酸除油替代，减少了因电解而导致的元素丢失，及碱蚀引起的两性物质铝的化学反应；
2、除垢工序中将传统工艺中采用的硝酸、硫酸用中强酸磷酸替代，避免了硝酸、硫酸因具有强酸性和强氧化性而与工件反生化学反应，造成工件表面成份发生改变。
附图说明
图1：本发明所述工艺预处理后的工件一；
图2：本发明所述工艺预处理后的工件二；
图3：本发明所述工艺预处理后的工件三；
图4：本发明所述工艺预处理后的工件四；
图5：本发明所述工艺预处理后电镀镍的工件一；
图6：本发明所述工艺预处理后电镀镍的工件二。
具体实施方式
以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
实施例1
一种铜铝复合材料的新型电镀工艺，工艺流程如下：超声波除油→水洗→弱酸除油→水洗→弱腐蚀→水洗→除垢→水洗→沉锌→水洗→退锌→水洗→沉锌→水洗→预镀铜或预镀镍→后续电镀。
具体工艺步骤如下：
（1）超声波除油：常温，40-50℃，10min，40-60g除油剂/L水；
（2）水洗：常温水洗；
（3）弱酸除油：具体工艺步骤为：水洗→弱酸除油→水洗；工艺条件为：常温，浸泡30-60s，所用酸洗清洗剂配比为：40-60mL酸洗清洗剂/L水；
（4）水洗：常温水洗；
（5）弱腐蚀：工序的具体工艺为：水洗→弱腐蚀→水洗；弱腐蚀工艺条件为：常温条件下，浸泡30s-60s；所用微蚀盐：水=25-30g/L；
（6）水洗：常温水洗；
（7）除垢：采用非氧化性酸性除垢，所用除垢剂包括铝合金专用除垢剂和磷酸，所述铝合金专用除垢剂与磷酸的重量比为1：3；具体工艺步骤为：水洗→除垢→水洗；除垢工艺条件为：常温条件下，浸泡30-60s；
（8）水洗：常温水洗；
（9）沉锌：20-25℃，30-60s，沉锌液100mL/L；
（10）水洗：常温水洗；
（11）退锌：微蚀盐的含量为25-30g/L；
（12）水洗：常温水洗；
（13）沉锌：浸泡两次，30-40s/次，20-25℃；
（14）水洗：常温水洗；
本发明所述工艺预处理后的工件如图1-图4所示。
（15）预镀铜或预镀镍：预镀铜：1A/dm2,5min左右，40℃；预镀镍3-4A/dm2、10min-15min、镍60℃；
（16）后续电镀：珍珠镍 珍珠铬、亮镍、枪黑色等等根据产品需求。
本发明所述工艺预处理后电镀镍的工件如图5-图6所示。
本发明根据铜铝复合材料的特性，及铜元素、铝元素活动顺序，将传统工艺中的电解除油、碱蚀用弱酸除油替代，减少了因电解而导致的元素丢失，及碱蚀引起的两性物质铝的化学反应；
除垢工序中将传统工艺中采用的硝酸、硫酸用中强酸磷酸替代，避免了硝酸、硫酸因具有强酸性和强氧化性而与工件反生化学反应，造成工件表面成份发生改变。
实验例
为了证明本发明所述工艺的有益效果，现对本发明所得的电镀铜铝复合材料进行性能测试，具体如下：
镀层附着强度测试方法热震试验：处理后工件红烤至250℃，保温30min，取出后急速浸入冷水（≤20℃）中连续两次，检查铜铝结合部位的镀层是否有起泡现象。
对每批次工件进行实验，均无起泡现象。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (2)
1.一种铜铝复合材料的新型电镀工艺，其特征在于，所述铜铝复合材料结构形式是铜包铝，工艺流程如下：超声波除油→水洗→弱酸除油→水洗→弱腐蚀→水洗→除垢→水洗→沉锌→水洗→退锌→水洗→沉锌→水洗→预镀铜或预镀镍→后续电镀；
所述弱酸除油工序的具体工艺步骤为：水洗→弱酸除油→水洗；弱酸除油工艺条件为：常温条件下，浸泡30-60s；
所述弱腐蚀工序的具体工艺为：水洗→弱腐蚀→水洗；弱腐蚀工艺条件为：常温条件下，浸泡30s-60s；
所述除垢工序中，采用非氧化性酸性除垢，所用除垢剂包括铝合金专用除垢剂和磷酸，所述铝合金专用除垢剂与磷酸的重量比为1：3；
所述除垢工序的具体工艺步骤为：水洗→除垢→水洗；除垢工艺条件为：常温条件下，浸泡30-60s；
所述弱酸除油工序中，所用弱酸为酸洗清洗剂；所述酸洗清洗剂配比为：40-60mL酸洗清洗剂/L水。
2.根据权利要求1所述的铜铝复合材料的新型电镀工艺，其特征在于，所述弱腐蚀所用微蚀盐：水=25-30g/L。
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