铝带可焊性连续电镀工艺的开发及关键性技术研究

摘要

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20 g/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。

目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2本课题国内外研究现状

1.2.1铝带可焊性连续电镀的研究

1.2.2铝合金浸锌工艺的研究

1.2.3电镀铁工艺的研究

1.3本课题主要研究内容

第2章实验材料及研究方法

2.1实验材料

2.2实验仪器

2.3铝带可焊性电镀工艺

2.4研究方法

2.4.1浸锌滞留液膜分布测试

2.4.2时间电位曲线测试

2.4.3电镀铁Hull槽试验

2.4.4镀层结合力测试

2.4.5镀层可焊性测试

2.4.6镀层耐蚀性测试

第3章镀镍铝带生产故障及解决对策

3.1铝带可焊性连续电镀工艺流程的调整

3.2浸锌液中甘油的添加对镀镍层结合力的影响

3.2.1甘油对试样浸锌滞留液膜分布的影响

3.2.2浸锌液中甘油对浸锌层稳定电位的影响

3.2.3甘油对浸锌过程电位变化的影响

3.2.4浸锌液中甘油对镀层结合力的影响

3.3镀镍铝带表面缺陷的消除

3.3.1镀镍铝带表面发黑问题的解决对策

3.3.2镀镍铝带表面黑点的消除

3.4本章小结

第4章镀镍铝带生产调试及其可焊性

4.1铝带连续镀镍生产工艺的调试

4.1.1铝带镀镍前处理工艺的调试

4.1.2铝带电镀镍工艺的调试

4.2铝带连续电镀镍的生产管理

4.3镀镍铝带的钎焊性能

4.3.1镀镍铝带SAC焊料润湿性

4.4.2镀镍铝带焊接接口剪切强度

4.4.3镀镍铝带焊接界面致密性

4.4本章小结

第5章氨基磺酸盐镀铁代镍工艺的研究

5.1氨基磺酸盐镀铁工艺的优化

5.1.1导电盐浓度的影响

5.1.2抗坏血酸浓度的影响

5.1.3镀液pH值的影响

5.1.4镀液温度的影响

5.2氨基磺酸盐镀铁工艺的镀层结合力

5.3铝上锡/铁镀层的钎焊性能

5.3.1焊料润湿时间

5.3.2焊料润湿面积及润湿角

5.4氨基磺酸盐镀铁工艺的镀层耐蚀性

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致谢