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一种在铝及铝合金卷材上镀铜的方法与流程

发布时间: 2021-01-16 23:56 作者:   美高美官方网站

  本发明涉及一种在金属基材上镀铜的方法,具体涉及一种在铝及铝合金卷材上镀铜的方法,属于金属表面加工处理技术领域。

  电镀工艺就是利用电解原理在金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程,是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化(如锈蚀),提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增进美观等作用。

  传统的电镀生产方式是:先找材料厂商购买材料,再去冲压成型,然后再进行电镀,最后再回到使用者手上。这种方式额外增加了中间环节、运输成本、时间成本等。随着电子产品生产工艺的越来越成熟,对供应商的要求也越来也高,当产品需要焊接、单片重量更轻、生产速度更快的时候,传统的生产方式已不能满足客户的要求。

  传统的电镀方式不能攻克卷材连续电镀的工艺,虽然目前市场上已经有连续电镀的生产工艺,但在铝合金卷材上面电镀铜的工艺尚不成熟,所以要想实现卷材连续生产的电镀工艺还需克服技术上的难关。

  为了解决上述技术问题,本发明提供了一种在铝及铝合金卷材上镀铜的方法,将卷材展开后,依次连续进行如下步骤完成镀铜:

  进一步地,步骤一采用超声波脱脂除油,详细步骤为:在温度为40-60℃的条件下,将卷材于浓度为30-60g/L的碱性除油剂溶液中浸渍7-12秒后,水清洗1次以上;

  进一步地,步骤二的详细步骤为:在温度为10-30℃的条件下,将卷材于15wt%-30wt%的硝酸溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗3次以上。

  进一步地,步骤三的详细步骤为:在温度为10-30℃的条件下,将卷材于15wt%-30wt%的浸锌溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗3次以上;

  进一步地,步骤四的详细步骤为:在温度为10-30℃的条件下,将卷材于15wt%-30wt%的硝酸溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗3次以上;

  进一步地,步骤五的详细步骤为:在温度为10-30℃的条件下,将卷材于15wt%-30wt%的浸锌溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗3次以上。

  进一步地,步骤六的详细步骤为:在温度为50-60℃的条件下,以卷材为阴极,以镍球为阳极,阴极电流密度为5-10A/dm2,卷材在含镍混合溶液中浸渍7-12秒后,水清洗1次以上;含镍混合溶液各组分的浓度配比为:500-700g/L氨基磺酸镍、10-25g/L氯化镍、35-55g/L硼酸、0.12-0.2g/L镍柔软剂、0.1-0.25g/L镍光亮剂,含镍混合溶液的pH值调节为3.0-4.5;

  进一步地,步骤七的详细步骤为:在温度为10-30℃的条件下,将完成镀镍的卷材于10wt%-20wt%的硫酸溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗3次以上。

  进一步地,步骤八的详细步骤为:在温度为30-45℃的条件下,以卷材为阴极,以铜球为阳极,阴极电流密度为5-10A/dm2,卷材在含铜混合溶液中浸渍7-12秒后,水清洗1次以上;含铜混合溶液各组分的浓度配比为:150-180g/L硫酸铜、30-50g/L硫酸、0.12-0.2g/L铜添加剂、0.1-0.25g/L铜光亮剂;含铜混合溶液的pH值调节为1.5-3。其中,铜光亮剂为硫酸、五水合硫酸铜的水溶液。

  进一步地,步骤九的详细步骤为:在温度10-30℃的条件下,将卷材置于含有25wt%-35wt%铜微蚀剂溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗1次以上;铜微蚀剂选用硫酸。

  进一步地,步骤十的详细步骤为:在温度25-60℃的条件下,将完成镀铜的卷材于铜保护剂溶液中浸渍7-12秒后,水清洗1次以上;铜保护剂溶液的浓度为15wt%-25wt%;铜保护剂溶液的pH值为11-14。

  进一步地,步骤十一的详细步骤为:在温度40-60℃的条件下,由重量比3wt%-8wt%的水溶性封闭剂和水组成的溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗1次以上;水溶性封闭剂选用松香水。

  进一步地,步骤十二的详细步骤为:在温度40-60℃的热风条件下,将卷材在热风下进行连续的吹风,再以70-90℃的烘箱进行烘干,吹风、烘干的时间分别为7-12秒。

  本发明的有益效果:实现了铝及铝合金卷材的连续电镀工艺,即铝及铝合金卷材电镀铜的工艺。电镀后的产品具有导电性佳、可焊性强、散热快、重量轻、易冲压、成本低等特点,电镀后的铝材具有铜材的性质,可达到替代铜材的目的。

  本发明是通过特殊电镀工艺将金属铜电镀在铝材表面,在铝合金的表面形成结合牢固、亚亮、致密、均匀、连续的镀层。使电镀后的铝材表面具有铜的特性,同时又具有铝材的优点,可广泛用于手机、电脑通讯等电子产品组件。

  步骤一、超声波脱脂除油工序:在温度为40-60℃的条件下,将以铝合金卷材于浓度为30-60g/L的碱性除油剂溶液中浸渍7-12秒后,水清洗1次以上。

  步骤二、酸洗工序:在温度为10-30℃的条件下,将铝合金卷材于15wt%-30wt%的硝酸溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗3次以上。

  步骤三、浸锌工序:在温度为10-30℃的条件下,将铝合金卷材于15wt%-30wt%的浸锌溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗3次以上。

  步骤四、退锌工序:在温度为10-30℃的条件下,将铝合金卷材于15wt%-30wt%的硝酸溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗3次以上。

  步骤五、二次浸锌工序:在温度为10-30℃的条件下,将铝合金卷材于15wt%-30wt%的浸锌溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗3次以上。

  步骤六、电镀镍工序:在温度50-60℃、阴极电流密度为5-10A/dm2的条件下,以卷材为阴极,镍球为阳极,浸渍于pH值3.0-4.5,且含500-700g/L氨基磺酸镍、10-25g/L氯离子、35-55g/L硼酸、0.12-0.2g/L市售镍添加剂、0.1-0.25g/L镍光亮剂的溶液中浸渍7-12秒(根据厚度要求的不同可增加相应的电镀槽),而后以纯水清洗1次以上。

  步骤七、活化工序:在温度为10-30℃的条件下,将铝合金卷材于10wt%-20wt%的硫酸溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗3次以上。活化工艺用于去除镍层表面的氧化镍。

  步骤八、电镀铜工序:在温度30-45℃、阴极电流密度为5-10A/dm2的条件下,以卷材为阴极,铜球为阳极,浸渍于pH值1.5-3,且含150-180g/L的市售硫酸铜(硫酸铜电镀速率较快,以到达高速电镀的目的)、30-50g/L硫酸(增加硫酸铜的活性,促使增加电镀速率)、0.12-0.2g/L市售铜添加剂(增加产品表面的软弱性,以提升镀层的延展性)、0.1-0.25g/L铜光亮剂(增加产品表面的亮度)的溶液中浸渍7-12秒(根据厚度要求的不同可增加相应的电镀槽),而后以纯水清洗1次以上。铜添加剂:硫酸、五水合硫酸铜、水复合物。电镀铜常用氰化物铜,且电镀温度一般为40-60℃,虽然效果好,但原料有剧毒。本发明为了环保需要,使用硫酸铜溶液,且在比通常更低的电镀温度下,即可完成电镀。

  步骤九、铜微蚀工艺:在温度10-30℃的条件下,将卷材置于含有25wt%-35wt%市售铜微蚀剂溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗一次以上(清洗电镀铜表面的铜粉,防止与外界空气接触而致表面氧化)。铜微蚀剂选用硫酸。

  步骤十、钝化工序:在温度25-60℃的条件下,将卷材于pH值11-14,并含有15wt%-25wt%市售铜保护剂的溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗1次以上。刚电镀上的铜镀层,性状较为活泼,与空气接触容易氧化。本步骤是防止铜的氧化。

  步骤十一、皮膜处理:在温度40-60℃的条件下,由重量比3wt%-8wt%的水溶性封闭剂和水组成的溶液中浸渍7-12秒后,以水清洗1次以上。因为是快速连续电镀,铜镀层很薄,难免留下一些极微小的孔隙(1nm或数个nm),使用松香作为封闭剂将这些孔隙堵上。

  步骤十二、吹风、烘干处理:在温度40-60℃的热风条件下,将铝合金卷材在热风下进行连续的吹风,再以70-90℃的烘箱进行烘干,吹风、烘干的时间为7-12秒。

  电镀用药水直接由市场上进行购买,特殊的工艺的药水由专门的药水供应商进行特别生产,药水的配方部分药水供应商进行专利保护。申请人针对脱脂除油、酸洗、浸锌、活化、钝化、皮膜处理工艺按照一定的比例进行稀释处理达到工艺要求;针对电镀槽需根据不同的药水进行配比(以滴定的方式分析各药水浓度)。

  本发明将铝合金电镀铜的工艺和连续电镀的特殊工艺相结合,实现了整卷铝合金材料连续电镀铜的工艺,很大程度的提高了生产的效率,节省了中间环节生产时间、运输等成本,此材料使用直接冲压成型即可焊接使用。

  以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。


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