铝带可焊性连续电镀工艺的开发及关键性技术研究

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本文的研究围绕铝及铝合金带材的可焊性连续电镀展开,在生产过程中紧密跟踪,与现场工作人员密切配合,通过现场和实验室的联合试验,共同解决了调试期间出现的各种问题,最终获得了性能优良可靠的目标产品。铝带连续电镀镍时,出现了上部边缘镀层结合力差的问题。考虑到甘油的保湿作用,本文首次提出了在浸锌液中添加甘油,利用pH试纸液痕法、时间电位曲线测试及热震-划格法,分别研究了加入不同浓度甘油的浸锌液在一次浸锌后,铝试片上滞留液膜的分布、浸锌层的稳定电位变化及镀层结合力。结果表明,加入甘油后,浸锌液膜分布均匀,甘油质量浓度在20g/L时可有效防止浸锌层上部因液膜干燥而被氧化,从而保证后续镀镍层的结合力。为解决镀镍铝带表面出现不规则分布的黑点的问题,开发了四元合金无氰浸锌液。利用USB电子显微镜观察铝合金试样浸锌后的表面,发现与普通浸锌液相比,该浸锌液所得的锌层致密、均匀、晶粒细致,避免了浸锌层因晶粒粗大,在酸性镀镍液中发生化学溶解而引入锌离子杂质,进而使镀镍层表面出现黑点、斑纹等缺陷。生产实践中,将铝带可焊性电镀的生工艺简化为化学除油、酸洗、一次浸锌和电镀镍,此工艺省时省工,节省成本,获得了可焊性的镀镍铝带。分别利用OCA视频接触角测量仪和高倍光学显微镜观察并测量了铝带镀镍层对SAC焊料的润湿角,两种方法测得的润湿角平均值均为11°左右,满足可焊性分级标准中,优良润湿性的判断依据θ≤30°。利用万能材料测试机测试了镀镍铝带焊接接口的剪切强度,通过SEM测试观察了焊接界面的微观形貌,实验结果表明,镀镍铝带的焊接性能完全能够满足散热制件的要求。为降低成本,减少污染,在铝带浸锌后以氨基磺酸亚铁体系电镀铁取代镀镍,并将镀铁层作为中间层,而后可进一步电镀锡、铜等可焊性镀层。通过Hull槽试验对氨基磺酸盐镀液的pH值、操作温度、镀液组成等工艺条件进行了优化。在优化的工艺条件下,分别对相应镀层的结合力、耐蚀性及可焊性进行了表征,结果表明,氨基磺酸盐镀铁工艺可达到良好的镀层结合力和镀锡层焊料润湿性,而耐蚀性能稍有欠缺。
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