[发明专利]一种超声波电镀铝合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，具体涉及一种超声波电镀铝合金的方法。 

背景技术

f大于20kHz的声波为超声波，超声波频率高、波长短，传播的方向性好、穿透能力强。当超声波作用于液体介质时，超声波疏密相间地向前传播使液体发生振动，引起介质分子以其平衡位置为中心发生振动。在超声波压缩相内，介质分子问的平均距离减小，而在超声波稀疏相内，介质分子问的平均距离增大。倘若声强足够大，使液体受到的相应负压亦足够强，分子间平均距离增大到超过极限距离，导致出现空穴，溶解在溶液中的气体被吸人空穴中形成数以万计的微小气泡，这些小气泡在超声波纵向传播的负压区产生及生长，在正压区迅速崩溃，在崩溃点处产生一个寿命极短的局部热点，这就是超声空化。超声空化创造了一个异常的高温、高压等极端条件，这为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种新的物理化学环境。 

超声波在电镀技术方面的应用已经有相关的报道，如超声电镀锡合金工艺研究、超声电镀锡合金研究、超声快速电镀锡技术。超声波在电镀中有下述几方面的作用： 

（1)促进电沉积过程电镀过程中的搅拌过程，如旋转搅拌、循环流动等机械搅拌以及人工搅拌等都只能在一定程度上减小阴极附近扩散层的有效厚度。当超声波作用于镀液中以后，超声空化现象和振动作用相当于对镀液施加了一个异常强烈的搅拌作用，这种作用使阴极扩散层的有效厚度迅速减小，电极表面 的金属离子浓度增加，沉积速度加快。也正是由于降低了浓差极化，在超声波电镀时允许使用较高的工作电流密度，从而使工作电流密度范围变宽，电镀的操作条件得以改善。此外，超声波的微射流还强化了镀液的扩散传质过程，大幅度提高了受扩散控制的镀液体系电沉积速度。 

（2)改善镀层质量 

在电镀过程中，超声空化作用可使氢气进入空化泡或作为空化核，有利于氢气的析出。同时，超声空化产生的声冲击波不断地清洁电极表面，有利于驱除聚集在电极表面上的气泡，从而减少了镀层的孔隙，降低了镀层因析氢而产生的氢脆，减小了镀层的内应力，增加了镀层的致密性，提高了镀层质量。 

（3)促进微纳米颗粒的分散和沉积 

在微纳米复合镀层的制备过程中，超声波对溶液中微纳米颗粒的搅拌分散作用远超过了机械搅拌所能达到的剧烈程度，这对微粒的分散效果尤其明显。超声波产生的声波可使悬浮在溶液中的微粒在宏观上均匀分布，而空化效应所产生的高压激波及强烈的随机振荡可粉碎团聚状的粒子群，使微粒进一步得到分散而均匀化，改善了微粒在镀液中的分散性。 

此外，在复合镀层的电沉积中常加入一些表面活性剂使微粒带电，超声空化效应和超声传播过程中产生的微射流可以清洗干净原本吸附在微粒表面的气体和杂质，改善了微粒与镀液的润湿条件，使其更容易吸附带电的表面活性剂离子，从而使微粒在阴极上的沉积量增多，促进了微粒与金属离子的共沉积，有利于形成均匀、致密而平整的复合镀层。 

超声波辅助电镀技术是超声化学和电化学学科交叉的前沿研究领域之一。但目前还没有关于超声波辅助用于铝合金电镀锡工艺的报道。传统的铝合金镀锡电镀沉积速度缓慢，镀层粗糙、疏松，结合力不高等缺点。如果能够将超声 波技术应用于电镀铝合金中，研发出适合于铝合金的超声波电镀工艺，将会大大推动行业的进步。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种超声波电镀铝合金的方法，把超声波辅助用于铝合金镀锡工艺中，使工作电流密度范围变宽，电镀的操作条件得以改善，减少了镀层的孔隙，降低了镀层因析氢而产生的氢脆，减小了镀层的内应力，增加了镀层的致密性，提高了镀层质量。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种超声波电镀铝合金的方法，其顺次包括以下步骤：镀前处理、一次沉锌、超声波电镀镍、超声波电镀酸铜、超声波电镀锡、镀后处理。 

镀前处理是现有技术，包括超声除油、第一次水洗、活化、第二次水洗的步骤。 

优选地，超声波电镀镍步骤中，镀液包含硫酸镍310g/L、氯化镍60g/L、硼酸50g/L；镀液的ＰＨ值在4.5－5之间，温度为20－30℃，阴极电流密度为2.3Ａ/dm³，电镀时间为5-20min；超声波的功率为400-1000w、频率为28-100kHz。