摘要: 采用正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法, 對(duì)鋁合金表面電鍍前處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn), 并在LY12 鋁合金表面實(shí)現(xiàn)了電刷鍍銅工藝, 所得刷鍍銅層與基體結(jié)合強(qiáng)度高, 滿足錫焊連接質(zhì)量要求。該工藝操作簡(jiǎn)便, 節(jié)約能源, 生產(chǎn)效率高, 易于推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: 鋁合金、電刷鍍、錫焊、結(jié)合力
引言
鋁合金因具有重量輕、比強(qiáng)度高、色澤美觀、耐腐蝕及可塑性和成型性能好等優(yōu)點(diǎn), 廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用等許多領(lǐng)域。經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚? 鋁合金還可以滿足其它特殊的使用要求。雖然鋁及鋁合金的表面處理方法很多, 但鍍前預(yù)處理是鍍層能否滿足性能要求的關(guān)鍵。某一工程結(jié)構(gòu)要求在尺寸為2000mm×3000mm 的鋁合金板上單面四個(gè)周邊, 每個(gè)周邊寬120mm 處涂鍍金屬涂層,用于錫焊連接, 實(shí)現(xiàn)密封、電磁屏蔽功能。根據(jù)使用要求難以進(jìn)行電鍍、化學(xué)鍍施工, 焊接后的結(jié)合力也難以保證。相比之下, 電刷鍍可以滿足這些特殊要求, 這是由電刷鍍可以在常溫、無槽、局部區(qū)域高速電沉積的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)所決定的。采用正交設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法, 經(jīng)過多次試驗(yàn)研究, 應(yīng)用鋅酸鹽表面預(yù)處理后刷鍍銅鍍層的工藝來實(shí)現(xiàn)這一要求, 施工簡(jiǎn)便, 節(jié)約能源, 易于推廣應(yīng)用。
1　工藝流程
初除油→電凈→表面粗化→水洗→出光→水洗→浸鋅→水洗→二次浸鋅→鍍堿銅→吹干焊接→結(jié)合力檢驗(yàn)
2　工藝規(guī)范
211　丙酮除油
用脫脂棉蘸取丙酮溶液, 在待鍍部位擦拭, 初步除掉表面灰塵、油脂。
212　電　凈
將工件作為陰極, 不銹鋼作為陽極, 電壓8～ 10V , 室溫, 交替操作兩次。
213　鋁合金表面粗化
用粗化液在電凈后的鋁合金試件表面粗化30 s(不通電) , 室溫下, 當(dāng)在表面上能觀察到小氣泡冒出時(shí), 即認(rèn)為表面粗化操作工序已經(jīng)到位。
214　出　光
表面經(jīng)粗化處理后, 室溫, 在出光溶液進(jìn)行出光30s 左右, 直到整個(gè)待鍍面白亮為止。
215　浸　鋅
在浸鋅處理溶液中, 鋁合金在除去表面氧化膜的同時(shí), 表面沉積一層鋅層, 防止了鋁合金進(jìn)一步氧化, 鋁合金表面電位向正方向移動(dòng)。本試驗(yàn)研究中,采用二次浸鋅法進(jìn)行浸鋅操作。第一次浸鋅處理后,表面的氧化膜被溶解, 形成的浸鋅層呈灰色。一次浸鋅層結(jié)晶較為粗糙, 浸鋅層與基體的結(jié)合力不好, 需要在出光液中進(jìn)行退鋅(10s左右) , 去掉疏松層;用水沖洗后, 再進(jìn)行二次浸鋅操作, 才能獲得更均勻、細(xì)致、緊密、完整的浸鋅層, 表面呈均勻的灰色到青
灰色。二次浸鋅時(shí), 浸鋅層不可過厚, 只要求均勻、致密即可。
216　電刷鍍銅
采用堿銅鍍銅溶液, 在二次浸鋅后的鋁合金試樣上刷鍍銅。試件作為陰極, 刷鍍電壓8～12 V。實(shí)驗(yàn)表明, 在6～10um 的鍍層范圍之內(nèi), 鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度很好, 滿足焊接要求。這是因?yàn)檫^厚的鍍層本身就存在拉應(yīng)力, 使得鍍層與基體結(jié)合力變差, 所以鍍層厚度不宜超過10um。
217　焊接方法、鍍層與基體結(jié)合力測(cè)試
在待焊面上均勻地涂上焊油, 將焊絲卷成螺旋狀圓盤, 放在兩個(gè)刷鍍好的試樣之間, 在加熱的同時(shí)用一定的壓力壓住試樣, 至焊錫熔化滲出, 然后讓其自然冷卻。將焊接后的試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn), 拉伸強(qiáng)度達(dá)到4kg/mm2而試樣不會(huì)產(chǎn)生分離, 完全滿足工程設(shè)計(jì)要求的抗拉強(qiáng)度。
3　工藝說明
1) 鋁合金屬兩性金屬, 電凈除油、出光腐蝕的時(shí)間不宜過長(zhǎng)。
2) 多次實(shí)驗(yàn)證明, 該工藝中的浸鋅操作是鋁合金表面能否獲得滿意鍍層的重要工序。在浸鋅處理操作過程中, 二次浸鋅操作適宜形成穩(wěn)定致密的浸鋅層。為后續(xù)的電刷鍍銅工序打好基礎(chǔ); 由于浸鋅液有一定的黏度, 浸鋅后的表面采用多道水洗(或熱水洗) , 以避免局部表面鍍不上等缺陷。
3) 鍍前預(yù)處理的目的是除去鋁合金表面的氧化膜, 各道工序在操作時(shí)盡量做到連貫、迅速, 各工序間清洗要干凈, 特別是出光腐蝕的工件, 不能在空氣中停留的時(shí)間過長(zhǎng), 處理后應(yīng)迅速置于清水中。
4) 采用電刷鍍工藝, 以電凈除油工序代替了普通電鍍工藝中的化學(xué)除油工序,不需要加熱, 節(jié)約了能源。