一种提高电火工品接插性能的表面处理方法技术

本发明专利技术提供了一种提高电火工品接插性能的表面处理方法，采用超声波精饰表面处理工艺，由于引入超声波的作用，使得强酸溶液温度低且处理时间短，不仅不易造成基底的过腐蚀，而且可以对封接件插针表面可以起到去氧化薄膜、提高基材表面光洁度，并具有去除毛刺等功能，对插针表面存在的微小缺陷可以起到整平的作用。然后用去离子水反复清洗，在不引入杂质离子的前提下可以彻底清除插针表面的残留物，保证后续电镀过程中，促进金属Au+在电极表面均匀形核，晶粒增长速度减缓，不仅可以提高镀层与基底间的结合力，而且所得电镀金层表面光亮、致密，保证了接插件的接插性能。

【技术实现步骤摘要】
一种提高电火工品接插性能的表面处理方法
本专利技术涉及电火工品用封接件电镀领域，特别是涉及航天用电火工品对接插性能有特别要求的表面处理

技术介绍
玻璃-金属封接件(简称封接件)是指在氮气气氛保护下，把特殊玻璃粉和预氧化的金属外壳及插针在600～1000℃烧结而成的一种连接体。封接件广泛应用于兵器、航天、航空、船舶、石油爆破等领域，其中电火工品是其重要应用领域之一。封接件作为电火工品的关键部件，起到支撑及连接的作用。插接端(尤其是插针)电镀镀层质量直接影响到火工品的安全性、可靠性。因此，插接端电镀镀层应当具有良好的电性能、抗化学腐蚀性，同时应具有耐高温及一定的耐磨性。为此，插接端(尤其是插针)采用表面镀金。金属Au是最好的电镀材料。但由于纯金柔软、硬度低，为了提高镀金层硬度，通常加入Ni、Cu等合金元素，形成Au-Ni、Au-Cu等合金镀层。加入合金元素虽然可以起到提高镀层硬度的作用，但必然会导致其电阻增大(纯金的电阻为2.4p)。考虑到航天用电火工品接插件的导电性能，设计要求电镀金层必须达到99.9％的纯金。在此前提下，航天用电火工品封接件的接插端与插头在无电负荷的情况下，经过500次插拔后，应满足接插端结构完好，接插端插针镀层只允许磨损，但不允许起皮或成片脱落。目前大多数玻璃封接厂家生产的封接件经电镀后，大部分封接件接插端插针与插头插拔几次之后，用肉眼可以明显看见镀金层出现起皮或掉层现象。目前，生产中传统封接件的表面处理方法依次包括步骤：去油脱脂、自来水清洗、酸洗、去离子水清洗、电镀金、去离子水清洗、酒精脱水、烘箱干燥。采用传统表面处理方法存在以下问题：a.封接件插拔性能较低，采用传统电镀方法处理后，出现部分封接件接插端在与插头插拔十几次，甚至插拔几次就会出现镀金层起皮或脱落等现象，达不到航天用电火工品封接件对接插性能的要求。b.该方法通用性差，传统的电镀方法主要适用于普通电火工品的表面处理，不适应于对接插寿命要求较高的电火工品封接件的表面处理。c.合格率低，不利于封接件批量生产。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种提高电火工品封接件接插寿命的表面处理方法，生产工艺简洁，保证了电火工品用封接件接插性能的长期稳定，进一步提高了电火工品的安全可靠性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：1)将烧结好的封接件放入化学溶液中进行超声波清洗，清洗温度为30～50℃，时间为1～3min；所述化学溶液以水为溶剂，溶质包括体积浓度为90～100ml/L的磷酸、体积浓度为50ml/L的硝酸、体积浓度为80ml/L的盐酸、质量浓度为30g/L的聚乙二醇、质量浓度为3g/L的磺基水杨酸和质量浓度为3～5g/L的烟酸；2)将超声波清洗后的封接件用去离子水清洗两次，每次清洗5分钟；3)将清洗过的封接件进行电镀金；所述电镀金的参数为KAu(CN)2：1～15g/l、(NH4)3C6H5O7：100～120g/l、KSbC4H4O7·1/2H2O：0.05～0.3g/l。4)将电镀金后的封接件用去离子水清洗若干次，每次清洗5分钟；5)采用酒精浸泡清洗过的封接件5分钟；6)在-0.08MPa负压和120～150℃温度条件下对封接件进行真空干燥8-10小时后，然后保持负压状态自然冷却。本专利技术的有益效果是：采用超声波精饰表面处理工艺，由于引入超声波的作用，使得强酸溶液温度低且处理时间短，不仅不易造成基底的过腐蚀，而且可以对封接件插针表面可以起到去氧化薄膜、提高基材表面光洁度，并具有去除毛刺等功能，对插针表面存在的微小缺陷可以起到整平的作用。然后用去离子水反复清洗，在不引入杂质离子的前提下可以彻底清除插针表面的残留物，保证后续电镀过程中，促进金属Au+在电极表面均匀形核，晶粒增长速度减缓，不仅可以提高镀层与基底间的结合力，而且所得电镀金层表面光亮、致密，保证了接插件的接插性能。采用该方法处理，能将封接件的接插寿命提高到稳定的500次以上(封接件接插端插针与插头在插拔500次以后，镀金层表面没有出现起皮或脱落现象)。该方法通用性较广，适用于所有电火工品用封接件的表面处理。本专利技术工艺环保简洁，节省原材料，降低生产成本，可实现批量生产，产品合格率高。通过以上关键工序的操作，可提高基材表面的光洁度，彻底去除插针表面的氧化皮，保证后续镀金层的镀层质量。事实证明，该方法有效得当，能够将电火工品用封接件的接插寿命提高到稳定的500次插拔不发生起皮掉层现象，满足航天对电火工品接插件的使用要求。附图说明图1是本专利技术的方法流程示意图；图2是本专利技术电火工品封接件装配示意图；图中，1-金属插针，2-玻璃管，3-金属壳体。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。提高电火工品封接件接插寿命需要考虑两个方面，一般插接端插针表面镀层硬度越高，其耐磨性越好，封接件的接插寿命越长，可靠性越高，因此首先是考虑提高封接件接插端插针表面镀金层的硬度。目前，市场上采用在电镀渡液中加入合金元素，形成合金镀层来提高镀金层硬度。这对一般的对电性能要求不高的电火工品封接件尚且可行，但是对电性能要求高封接件(电阻越小越好)，目前纯金的电阻最小为2.4p，加入合金元素必然会导致其电阻增大，因此单纯从提高接插端插针表面镀金层的硬度方面考虑不可行。第二是降低接插端插针与插头间的摩擦系数。可以从提高接插端插针表面镀金层的表面光洁度考虑，镀金层的外观质量取决于所镀基材表面的光亮致密性。通过日常试验发现，插针在生产制造过程中，由于加工原因会导致插针表面出现划痕或麻坑等一系列缺陷，在后续电镀过程中，金属盐离子在凹凸不平的金属表面沉积，使得镀层晶粒粗大，镀层表面不均匀。加之所镀金层很薄(一般为0.1μm～0.3μm)，必然会导致插针镀金层表面粗燥，严重的会出现起皮甚至掉层现象。镀层的表面光洁度降低，使得插针与插头间的摩擦系数增加，造成封接件接插性能降低。因此可以通过提高封接件接插端插针表面的表面光洁度，来达到提高电火工品封接件接插性能的目的。本专利技术针对生产过程中存在的问题，对提高封接件插针基材表面光洁度的表面处理工艺进行研究和改进，并经生产实践后，专利技术了一种不仅能有效去除插针表面氧化膜，而且可以改善基材表面光洁度的环保型化学处理工艺。经过处理后的产品表面质量和接插性能得到极大改善和提高，满足设计和客户的需求。如图1所示，本专利技术包括以下步骤：a.超声波精饰由于接插件插针在机加过程中，会存在划痕或麻坑等缺陷，加之后续经过玻璃高温封接之后插针表面也会出现一层氧化薄膜。传统的办法是采用盐酸或硫酸浸泡酸洗，不仅对基材表面起不到整平的作用，又不能保证完全清除插针表面的氧化薄膜，还极易对基材造成过腐蚀。在后续电镀金过程中，Au+在基材表面有划痕的地方不能均匀沉积，使得晶粒生长粗大，表现为镀层表面不均匀致密。另一方面，残留在基底表面的氧化薄膜使得渡液中欲镀Au+不能在此沉积，该处无镀层或比其他部位镀的慢，最终导致镀层表面出现麻点或掉层等缺陷。本专利技术采用超声波加化学溶液综合处理技术，利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用对溶液和污物直接、间接的作用，使插针表面及缝隙中的污物层被分散、乳化、剥离从而达到基材表面净化的目的，且作用时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高电火工品接插性能的表面处理方法，其特征在于包括下述步骤：1)将烧结好的封接件放入化学溶液中进行超声波清洗，清洗温度为30～50℃，时间为1～3min；所述化学溶液以水为溶剂，溶质包括体积浓度为90～100ml/L的磷酸、体积浓度为50ml/L的硝酸、体积浓度为80ml/L的盐酸、质量浓度为30g/L的聚乙二醇、质量浓度为3g/L的磺基水杨酸和质量浓度为3～5g/L的烟酸；2)将超声波清洗后的封接件用去离子水清洗两次，每次清洗5分钟；3)将清洗过的封接件进行电镀金；4)将电镀金后的封接件用去离子水清洗若干次，每次清洗5分钟；5)采用酒精浸泡清洗过的封接件5分钟；6)在‑0.08MPa负压和120～150℃温度条件下对封接件进行真空干燥8‑10小时后，然后保持负压状态自然冷却。

【技术特征摘要】
1.一种提高电火工品接插性能的表面处理方法，其特征在于包括下述步骤：1)将烧结好的封接件放入化学溶液中进行超声波清洗，清洗温度为30～50℃，时间为1～3min；所述化学溶液以水为溶剂，溶质包括体积浓度为90～100ml/L的磷酸、体积浓度为50ml/L的硝酸、体积浓度为80ml/L的盐酸、质量浓度为30g/L的聚乙二醇、质量浓度为3g/L的磺基水杨酸和质量浓度为3～5g/L的烟酸；2)将超声波清洗后的封接件用去离子水清洗两次，每次清洗5分钟；3)将清洗过的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨欣，王海震，祝捷，程加奇，姜鹏涛，杨云龙，
申请(专利权)人：中国兵器工业第二一三研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61