铝材局部硬焊表面的前处理方法技术

本发明专利技术提供了一种操作简单、制造成本低、适合工业化生产的铝材局部硬焊表面的前处理方法，所述方法包括以下顺序步骤：１）去除铝材表面的氧化膜并覆镀一层改质金属；２）在覆镀改质金属的铝材表面覆镀介层金属；３）在覆镀介层金属的铝材表面覆镀湿润金属；上述每一步骤均以相应的刷镀液为电解液，以铝工件为阴极，以镀刷为阳极，用刷镀方式在铝材表面覆镀金属。按本发明专利技术前处理方法处理后的铝材表面可达到很高的沾湿性和抗拉强度，断裂位置可发生在介层金属层，完全符合硬焊要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及 一 种，属于硬焊

技术介绍
硬焊， 一般又称冷焊，是一种低温的焊接方式，焊接的温度低于底材的熔点，意即低温熔点的焊料只以固溶的方式接着于底材。铝材如同钛材、钽材， 都属于致密氧化膜材料，其氧化膜再生容易且与底材紧密接合，影响了底材的 焊接可能性，以致铝材的硬焊十分困难。US4352450中公开釆用锡/铅/锌合金作为焊料，对铝材一面焊接一面磨擦， 可达到硬焊铝目的；US4386051中公开釆用锡/铅/锌合金再加上微量铝合金作 为焊料及运用超音波对铝材一面焊接一面磨擦，可达到硬焊铝目的；US5147471 中公开釆用添加锗及碳化硅及运用超音波对铝材一面焊接一面磨擦，可达到 硬焊铝目的；US5322205中公开釆用融熔盐为助焊剂并运用超音波对铝材一面 焊接一面磨擦，可达到硬焊铝目的。综上所述，为实现对铝材进行硬焊，目前主要釆取选用合适的焊料，运用 超音波对铝材一面焊接一面磨擦的方法，如果铝材局部需要硬焊，釆用这种方 法处理，不仅操作麻烦，制造成本高,也不适合工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种操 作简单、制造成本低、适合工业化生产的。 为达到上述目的，本专利技术釆取以下技术方案予以实现 本专利技术的包括以下顺序步骤1) 去除铝材表面的氧化膜并覆镀一层改质金属；2) 在覆镀改质金属的铝材表面覆镀介层金属；3)在覆镀介层金属的铝材表面覆镀湿润金属。上述每一步骤均以相应的刷镀液为电解液，以铝工件为阴极，以 镀刷为阳极，用刷镀方式在铝材表面覆镀金属。所述刷镀层厚度为0.1-100jLim,其中l 10iam较好，2 5ym最好。 所述覆镀改质金属的刷镀液是以纯碱、氧化锌、锡酸盐及导电盐配置而 成的水溶液，其中纯碱为氢氧化钠或氢氧化钾或二者混合，锡酸盐为锡酸钠 或锡酸钾或二者混合，导电盐为钾或钠的卤素盐或硫酸盐或磷酸盐或焦磷酸盐。 所述改质金属为锌或锡或其合金。所述改质金属镀层中的锡锌重量比在0. 2~4之间，其中1 3较好，2~2. 5 最好。所述覆镀介层金属的刷镀液是以镍盐、合金盐及缓冲盐配置而成的水溶 液，其中镍盐为碳酸镍、硫酸镍；氯化镍、磷酸镍、醋酸镍中的一种或一种 以上；合金盐为锡、钴、钯、钌、铼、铱、铑等氧化还原电位大于镍且能与镍 共析形成面心立方晶型的金属离子与路易式酸形成的共轭盐，能与其共轭的路 易式酸为碳酸根、硫酸根、氯化根、磷酸根、醋酸根中的任一种；缓冲盐为磷 酸盐、狞檬酸盐，草酸盐、琥珀酸盐、苹果酸盐等二质子以上的多质子酸盐中 的一种或一种以上。所述介层金属为镍或镍合金。所述覆镀湿润金属的刷镀液是以锡盐、合金盐及缓冲盐配置而成的水溶 液，其中锡盐为硫酸锡或氯化锡或二者混合，合金盐为铟、锑、铋、镉的硫 酸盐或氯化盐或铅的醋酸盐，缓冲盐为磷酸盐、梓檬酸盐，草酸盐、琥珀酸盐、 苹果酸盐等二质子以上的多质子酸盐中的一种或一种以上。所述湿润金属为锡或锡合金。按本专利技术的上述前处理方法对需要局部硬焊的铝材表面进行前处理，处理 后的铝材表面可达到很高的沾湿性和抗拉强度，断裂位置可发生在介层金属层， 完全符合硬焊要求。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明，其目的仅在于更好理解本专利技术的 内容而非限制本专利技术的保护范围 实施例1对需要局部硬焊的铝材(LC4)表面按以下顺序步骤进行前处理1) 去除铝材表面的氧化膜并覆镀一层改质金属；2) 在覆镀改质金属的铝材表面覆镀介层金属；3) 在覆镀介层金属的铝材表面覆镀湿润金属。 每一步骤的具体处理方法如下一、去除铝材表面的氧化膜并覆镀一层改质金属因对铝材表面改质须符合以下原则去除氧化膜并令其不会再生，允许其 后的镀层紧密附着。本实施例使用覆镀改质金属的刷镀液为电解液，首先将 铝工件以浸泡的方式接触电解液，经过短时间后，再以铝工件为阴极，镀刷为 阳极，对需要局部硬焊的铝材表面进行刷镀，以去除铝材表面的氧化膜 并覆镀一层改质金属，覆镀的改质金属为锌或锡或其合金，镀层的厚度为2. 1 ji m。覆镀改质金属的刷镀液是以纯碱、氧化锌、锡酸盐及导电盐配置而成的 水溶液，其中纯碱为氢氧化钠或氢氧化钾或二者混合，锡酸盐为锡酸钠或锡 酸钾或二者混合，导电盐为钾或钠的卣素盐或硫酸盐或磷酸盐或焦磷酸盐。覆镀改质金属的刷镀液在配置时，首先以纯碱及氧化锌发生如式1的反 应而产生锌氧离子(Zn02-) Zn0+20H——Zn02—+H20 (1) 其中的导电盐以焦嫌酸钾为例，覆镀改质金属的刷镀液配置完成后，其中含 有锌氧离子(Zn02—)、氢氧根离子(OH—)、锡酸根离子(Sn(H0)6—)、焦磷酸根离 子(K2P207—)、钾离子(K+),其中氢氧根离子(OH—)首先与氧化铝接触时发生如 式2的反应，产生可溶于碱液的铝酸根离子，并将新鲜无氧化膜的铝材表面露 出。其后铝材进一步被氢氧根离子所溶解如式3的反应而产生自由电子。 Al203+40『—2HA103-2+H20 (2) ■+A1—H2A103—+H20+3e- (3)前述产生的自由电子即可用以还原锌氧离子与锡酸根离子成为元素锌及锡，如 式4、 5的反应<formula>formula see original document page 6</formula> (4 )Sn(H0)6—+4e_ —Sn+60tf (5) 但是锌氧离子被还原成为元素锌较锡酸根离子被还原成为元素锡占优势，这是 因为锌氧离子较易被还原。故此时铝材的表面只有一层薄而锌含量高的置换层。 其后以刷镀的方式对铝材施以负直流电，即可以电动势还原锌氧离子与锡酸根 离子成为元素锌及锡。因为刷镀类似于冲镀，反应动力的瓶颈受制于锌氧离子 与锡酸根离子的质传，故刷镀所产生的镀层中的元素锌及锡的比例，可由覆镀 改质金属的刷镀液中锌氧离子与锡酸根离子的比例控制。经过设计及实验得 出镀层锡锌比可落在0.2~4之间，较佳的镀层锡锌比可落在1-3之间，最 佳的镀层锡锌比可落在2 2.5之间。这样设计的优点是首先，因为铝与锌比 铝与锡有较佳固溶能力，铝材的表面有一层薄而锌含量高的置换层有利于较佳 固溶能力，亦即有利于强附着力；其次，在自然还境中锡较锌耐蚀；最后，锡 锌比不宜太高，因为锡比锌贵得多，但是锡锌比偏高时，有利于其后的刷镀工 艺中电镀液的选择比较宽广。本实施例镀层的锡锌比为2。 二、在覆镀改质金属的铝材表面覆镀介层金属介层金属扮演稳定硬焊接口的角色，选择介层金属的原则是l)介层金属 能倾向与经改质铝材表面的锌或锡或其合金形成固溶合金，意即锌或锡或其合 金对介层金属具有湿润性；2)介层金属能倾向与湿润金属形成固溶合金，意即 湿润金属对介层金属具有湿润性；3)介层金属的熔点要高于铝材、锌或锡或其 合金、湿润金属及焊料，事实上越高越好；4)介层金属与锌或锡或其合金形成 的固溶合金及介层金属与湿润金属形成的固溶合金熔点要高于铝材、锌或锡或 其合金、湿润金属、焊料，事实上越高越好，但是却不能高于介层金属。符合 以上原则的介层金属所产生的效果是在执行硬焊时，介层金属维持镀态的膜层， 而介于铝材间的锌或锡或其合金及介于焊料的湿润金属均与介层金属沾湿焊 合，达到稳定硬焊接口的角色。本实施例以覆镀介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝材局部硬焊表面的前处理方法，其特征在于，所述方法包括以下顺序步骤：１）去除铝材表面的氧化膜并覆镀一层改质金属；２）在覆镀改质金属的铝材表面覆镀介层金属；３）在覆镀介层金属的铝材表面覆镀湿润金属；上述每一 步骤均以相应的刷镀液为电解液，以铝工件为阴极，以镀刷为阳极，用刷镀方式在铝材表面覆镀金属。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何靖，
申请(专利权)人：何靖，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]