一种钼铜合金表面电镀金新方法与流程

1.本发明涉及一种钼铜合金表面电镀金新方法，属金属表面处理技术领域。


背景技术：

2.钼铜合金具有高电导、高热导以及膨胀系数小的优良特性，广泛应用于国防、航天航空、电子、冶金、化工等诸多领域；然而钼铜合金表面极易氧化，且氧化膜层的化学性质稳定，致使钼铜合金表面润湿性差，加工困难，无法满足国防、航空航天产品应用要求，因此通常都要对钼铜合金进行镀金处理，以大幅提高钼铜合金的导电性和焊接性能，使钼铜合金最终达到国防及航空航天产品使用标准，基于此，钼铜合金镀金工艺的镀层结合力和可焊接性能就显得尤为重要，但现有钼铜合金的三种电镀金工艺还存在以下缺陷：其一、采用喷砂的前处理方式然后进行预镀铬和预镀镍作为预镀层的镀金工艺，尽管能在一定程度上提高镀层结合力和焊接性能，但镀铬使用的镀液一般都含有cr
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，不仅严重污染环境，而且对人体危害大，此外，上述工艺的喷砂前处理方法无法适用于精密零件和形状复杂工件的处理。
3.其二、通过真空炉热处理镍层来提高镍层与基材的结合力，进而改善镀层的结合力，保证金锡焊料对金层的可焊性，但此工艺对镍层的厚度要求十分严格，通常复杂结构零件在电镀镍过程中极易造成镀层厚度不均匀，直接影响真空炉对镍层热处理的效果，降低生产良率。
4.其三、采用氯化钯置换镀工艺，尽管能有效解决金锡焊料的结合力和可焊性问题，但该工艺在工件除油后即直接采用阳极浸蚀，极易因工件表面状态不一致造成钼铜合金基材局部过腐蚀，严重影响钼铜合金基材处理后的表面状态，另外，采用钯盐进行活化处理，价格昂贵，加工成本高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种钼铜合金表面电镀金新方法，实现与钼铜合金基材具有良好结合力的中间预镀层，保证后续镀金层与钼铜合金基材的结合力和金锡焊料对镀金层的焊接性能，使得高温烘烤下的金锡焊料在镀金层表面润湿性好，镀金层不起泡，不变色，厚薄均匀，颜色一致，避免对环境造成污染，有效降低加工成本，且适配处理包括精密零件和形状复杂工件在内的所有工件。以解决现有工艺通过镀铬提高镀层结合力、通过热处理镍层改善镀层结合力和通过氯化钯置换改善镀层结合力，易造成环境污染和无法处理精密零件和形状复杂工件，适用范围受限；热处理效果差，镀层处理良性率低，严重影响钼铜合金基材处理后的表面粗糙度，及钯盐活化价格昂贵，加工成本高的问题。
6.本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：一种钼铜合金表面电镀金新方法,其特点是：它是通过包括如下的步骤实现的：步骤1）、超声波除油
将钼铜合金工件放置在超声波清洗机中处理1～3min，除油所使用的溶液是体积分数为90～110ml/l的ds
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1152清洗剂，超声波清洗频率为40khz，超声波清洗液温度为45～55℃，去除钼铜合金工件表面的油污和其它异物；步骤2）、化学酸洗化学酸洗所用酸洗液组分由：体积分数为380～420ml/l的硝酸、体积分数为380～420ml/l的硫酸、体积分数为160～240ml/l的水组成，操作温度为15～25℃，将步骤1处理后的钼铜合金工件浸入所述酸洗液中晃动10～15s，除去钼铜合金工件表面的氧化膜，获得金属表面均匀洁净的钼铜合金工件，化学酸洗完成后立刻将该钼铜合金工件放入流水中冲洗干净；步骤3）、活化活化使用的溶液为体积分数为45～55%的盐酸，操作温度为45～55℃，将步骤2处理后的钼铜合金工件浸入活化溶液中，活化时间为1～3min，活化完成后快速用流水冲洗干净；步骤4）、化学粗化化学粗化采用阳极浸蚀的方法，使用的阳极浸蚀粗化液由：体积分数为650～750ml/l的硫酸和体积分数为250～350ml/l的水组成，以不锈钢为阴极，将步骤3处理后的钼铜合金工件浸入阳极浸蚀粗化液中，控制电流密度为4～6a/dm2，粗化时间为10～15min；除去钼铜合金工件表面的氧化皮和不良组织，增大比表面积，从而增加镀层与钼铜合金工件基材的结合力；将完成化学粗化处理后的钼铜合金工件放置在装有清水的超声波清洗机中进行超声清洗1～3min，彻底除去钼铜合金工件在阳极浸蚀过程中产生的异物，该处理完成后，钼铜合金工件的金属表面呈均匀的“紫铜色”；步骤5）、闪镀镍及化学镀镍闪镀镍在化学镍槽中进行，闪镀镍所用溶液采用市售ds
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1101环保中磷化学镍溶液；闪镀镍所用阳极板为99.99%电解镍板，闪镀电流为5～8 a/dm2，闪镀时间为40 ～50s，当所述化学镍溶液升至设定工作温度85～91℃后，将步骤4处理后的钼铜合金工件与电源阴极相连，将所述电解镍板与电源阳极相连，通电后在所述化学镍溶液中进行闪镀镍，闪镀镍完成后关闭电源，并迅速取出电解镍阳极板，保证钼铜合金工件继续在化学镍溶液中进行化学镀镍，化学镍溶液镀镍时间为20～30min，ph值为4.8～5.2，通过直接在所述化学镍溶液中进行“紫铜色”钼铜合金工件的冲击电流闪镀镍活化处理，保证镍层与钼铜合金工件良好的结合力，在此基础上继续进行化学镀镍，即可获得厚度均匀且结合力良好的镍层；步骤6）、预镀金预镀金采用市售ds
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1301预镀金药水，将步骤5处理后的钼铜合金工件放入所述预镀金药水中，所述预镀金药水的ph值控制在3.8～4.2，金离子浓度为0.8～1.2g/l，比重为1.03～1.05，预镀金时间为45～55s，预镀金完成后，将钼铜合金工件用去离子水冲洗干净，然后在热纯水中继续清洗，清洗时间为5～10s，热纯水温度为50～60℃；步骤7）、镀金镀金采用市售ds
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2301镀金药水，将步骤6处理后的钼铜合金工件放入所述镀金药水中，所述镀金药水的ph值控制在5.8～6.2，金离子浓度为7.8～8.2g/l，比重为1.16～1.19，镀金时间为4～6min，所得金层厚度为0.45～0.71um，镀金完成后，将钼铜合金工件用
流水冲洗干净，即获得电镀金钼铜合金工件质量合格产品。
7.本发明与现有技术相比的有益效果在于：该钼铜合金表面电镀金新方法，通过酸洗液组分由体积分数为380～420ml/l的硝酸、体积分数为380～420ml/l的硫酸、体积分数为160～240ml/l的水组成的酸洗液进行化学酸洗，并通过体积分数为45～55%的盐酸进行活化处理，初步去除钼铜合金工件表面难镀金属氧化物，得到表面洁净、均匀的金属层，进而通过由体积分数650～750ml/l的硫酸溶液为阳极浸蚀粗化液，对所述金属层进行化学粗化，进一步去除金属层表面不良组织，并使金属层表面形成合适粗糙度，活化金属层和增大金属比表面积，利于钼铜合金基材与镀层之间获得良好结合力，通过在化学镍溶液中进行大电流冲击闪镀，在高密度电流极化和化学镍溶液还原沉积的双重作用下，使镀层与钼铜合金工件基材之间形成更好结合力的过渡层，在此基础上继续进行化学镍沉积，获得均匀、致密且耐高温性能良好的镀镍层，最后在此中间镀镍层的基础上进行预镀金和电镀金，即最终获得350℃温度、10min耐受试验条件下，钼铜合金工件外观颜色一致、不起泡、不变色的镀金层，同时获得金锡焊料在镀金层表面的润湿性好的效果。实现与钼铜合金基材具有良好结合力的中间预镀层，保证后续镀金层与钼铜合金基材的结合力及金锡焊料对镀金层的焊接性能，避免对环境造成污染，有效降低加工成本，且适配处理包括精密零件和形状复杂工件在内的所有工件。解决了现有工艺通过镀铬提高镀层结合力和焊接性能、通过热处理镍层和氯化钯置换镀改善镀层结合力，易造成环境污染和无法处理精密零件和形状复杂工件，适用范围受限；热处理效果差，镀层处理良性率低，严重影响钼铜合金基材处理后的表面粗糙度，及钯盐活化，价格昂贵，加工成本高的问题。
8.下面对该钼铜合金表面电镀金新方法的实施方式作进一步详细说明：一种钼铜合金表面电镀金新方法，其特点是，它是通过包括如下七个步骤实现的：步骤1）、超声波除油；步骤2）、化学酸洗；步骤3）、活化；步骤4）、化学粗化；步骤5）、闪镀镍及化学镀镍；步骤6）、预镀金；步骤7）、镀金；所述步骤1）采用超声波清洗机除油，除油所使用的溶液是体积分数为90～110ml/l的ds
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1152清洗剂，超声波清洗频率为40khz，超声波清洗液温度为45～55℃，去除钼铜合金工件表面的油污和其它异物。
9.所述步骤2）中采用的酸洗液组分由：体积分数为380～420ml/l的硝酸、体积分数为380～420ml/l的硫酸和体积分数为160～240ml/l的水组成，实际操作温度为15～25℃，处理时间为10～15s，将清洗后的钼铜合金工件浸入该酸洗溶液中晃动10～15s，除去钼铜合金工件表面的氧化膜，获得均匀洁净的金属表面；化学酸洗完成后需立即将钼铜合金工件放入流水中冲洗干净；通过本发明步骤2）快速去除钼铜合金工件表面氧化膜而得到均匀的金属表面。
10.所述步骤3）活化所采用溶液为体积分数为45～55%的盐酸（为分析纯），操作温度为45～55℃，活化时间为1～3min，活化完成后快速用流水将工件冲洗干净。
11.所述步骤4）化学粗化的阳极浸蚀粗化液由体积浓度650～750ml/l的硫酸溶液组成，不锈钢为阴极，电流密度为4～6a/dm2，粗化时间为10～15min；采用阳极浸蚀的方式对酸洗完成后的均匀金属表面进行粗化处理，通过对钼铜合金工件表面进行阳极浸蚀化学粗化处理，一方面除去钼铜合金工件表面的氧化皮和不良组织，另一方面通过提高其金属比
表面积增加镀层与钼铜合金工件基材的结合力；步骤4完成后需将钼铜合金工件放置在装有清水的超声波清洗机中进行超声清洗1～3min，以确保彻底除去钼铜合金工件在阳极浸蚀过程中产生的黑色膜，粗化完成后金属表面应呈均匀的“紫铜色”。
12.所述步骤5）闪镀镍及化学镀镍，闪镀镍在化学镍槽中进行，化学镍溶液采用ds
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1101环保中磷化学镍溶液；闪镀镍所用极板为99.99%电解镍板，闪镀电流为5～8 a/dm2，闪镀时间为40 ～50s，具体操作为：化学镍溶液升至设定工作温度85～91℃后，将钼铜合金工件与电源阴极相连，将电解镍板与电源阳极相连，通电后在化学镍溶液中进行闪镀镍，闪镀镍完成后，关闭电源并迅速取出镍阳极板，保证钼铜合金工件继续在化学镍溶液中进行化学镀镍，化学镀镍时间为20～30min，化学镍溶液的ph值为4.8～5.2；通过直接在化学镍溶液中进行“紫铜色”钼铜合金工件的冲击电流闪镀镍活化处理，保证镍层与钼铜合金工件基材良好的结合力，在此基础上继续进行化学镀镍，即获得均匀且结合力良好的镍层。
13.所述步骤6）预镀金，采用ds
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1301的预镀金药水，ph值控制在3.8～4.2，金离子浓度为0.8～1.2g/l，比重为1.03～1.05，预镀金时间为45～55s；预镀金完成后，将钼铜合金工件用去离子水冲洗干净，然后在热纯水中清洗，清洗时间为5～10s，热纯水温度为50～60℃。
14.所述步骤7）镀金，采用ds
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2301的镀金药水，ph值控制在5.8～6.2，金离子浓度为7.8～8.2g/l，比重为1.16～1.19，镀金时间为4～6min，所得金层厚度为0.45～0.71um，镀金完成后将钼铜合金工件用流水冲洗干净，即获得质量合格的电镀金钼铜合金工件产品。
15.本发明钼铜合金表面电镀金新方法，通过化学酸洗和活化，初步去除钼铜合金工件表面难镀金属氧化物，得到表面均匀的金属层，进而通过阳极浸蚀的方法对金属表面进行化学粗化，进一步去除金属表面不良组织，活化金属表面和增大金属比表面积，以便钼铜合金工件基材与镀层之间获得良好的结合力；化学粗化完成后在化学镍溶液中进行大电流冲击闪镀镍，在高密度电流和化学镍溶液还原沉积的双重作用下获得与钼铜合金工件基材之间更好结合力的过渡层，随后进行化学镍沉积，获得均匀、致密且耐高温性能良好的中间镀镍层，最后在此中间镀镍层的基础上进行预镀金和镀金，即能够获得在350℃高温、时长10min烘烤条件下，外观颜色一致、不起泡、不变色的镀金层，同时，金锡焊料在镀金层表面的润湿性良好。
16.实施例11）超声波除油以浸泡的方式对钼铜合金工件进行超声波清洗除油，除油所使用的溶液是体积分数为90ml/l的ds
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1152清洗剂，其余为自来水，所用超声波清洗机的频率为40khz，超声波清洗温度为45℃，时间为3min，超声波清洗机清洗完成后用流水将钼铜合金工件冲洗干净；2）化学酸洗化学酸洗所选用的酸洗液由体积分数为380ml/l的硝酸、体积分数为380ml/l的硫酸和体积分数为240ml/l的水组成，实际操作温度为15℃，将经过步骤1清洗后的钼铜合金工件浸入该酸洗液中晃动15s后立即取出用流水冲洗干净，需保证钼铜合金工件表面没有氧化物残留；3）活化活化所使用的溶液为体积分数为50%的盐酸，（分析纯），操作温度为45℃，活化时
间为1min，将经过步骤2酸洗后的钼铜合金工件浸入所述盐酸溶液中，活化完成后快速用流水冲洗干净；4）化学粗化阳极浸蚀粗化液由体积分数为650ml/l的硫酸溶液组成，不锈钢为阴极，电流密度为4a/dm2，粗化时间为15min，将经过步骤3活化处理后的钼铜合金工件浸入所述阳极浸蚀粗化液中进行化学粗化，然后在清水中用超声波清洗机清洗干净；5）闪镀镍及化学镀镍闪镀镍在化学镍槽中进行，化学镍溶液采用ds
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1101环保中磷化学镍溶液；闪镀镍所用极板为99.99%电解镍板，将钼铜合金工件与电源阴极相连，将99.99%的电解镍板与电源阳极相连，通电后在化学镍溶液中进行闪镀镍，闪镀电流为5 a/dm2，闪镀时间为50s，化学镍溶液温度85℃；闪镀镍完成后，关闭电源并迅速取出镍阳极板，钼铜合金工件继续在化学镍溶液中进行化学镀镍，化学镍溶液ph值为5.15，工作温度为85℃，化学镀镍时间为30min，化学镀镍完成后用流水冲洗干净；6）预镀金预镀金采用ds
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1301的预镀金药水，ph值控制在4.1，金离子浓度为0.875g/l，比重为1.05，预镀金时间为45s；预镀金完成后，将钼铜合金工件用去离子水冲洗干净，然后在热纯水中清洗，清洗时间为10s，热纯水温度为50℃；7）镀金电镀金药水采用ds
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2301的镀金药水，ph值控制在5.9，金离子浓度为7.8g/l，比重为1.17，镀金时间为4min，镀金完成后将工件用流水冲洗干净。
17.实施例21）超声波除油以浸泡的方式对钼铜合金工件进行超声波清洗除油，除油所使用的溶液是体积分数为100ml/l的ds
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1152清洗剂，其余为自来水，超声波清洗机的频率为40khz，超声波清洗温度为50℃，时间为2min，超声波清洗完成后用流水冲洗干净；2）化学酸洗化学酸洗液所选用的酸洗液由体积分数为400ml/l的硝酸、体积分数为400ml/l的硫酸和200ml/l的水，实际操作温度为20℃，将钼铜合金工件浸入该溶液中晃动13s后立即取出用流水冲洗干净，需保证工件表面没有氧化物残留；3）活化活化所使用的溶液为体积分数为50%的盐酸（分析纯），操作温度为50℃，活化时间为2min，活化完成后快速用流水冲洗干净；4）化学粗化阳极浸蚀粗化液由体积分数为700ml/l的硫酸溶液组成，不锈钢为阴极，电流密度为5a/dm2，粗化时间为13min，然后在清水中进行超声波清洗；5）闪镀镍及化学镀镍闪镀镍在化学镍槽中进行，化学镍溶液采用ds
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1101环保中磷化学镍溶液；闪镀镍所用极板为99.99%电解镍板，将钼铜合金工件与电源阴极相连，将99.99%的电解镍板与电源阳极相连，通电后在化学镍溶液中进行闪镀镍，闪镀电流为6.5 a/dm2，闪镀时间为45 s，
化学镍溶液温度88℃；闪镀镍完成后，关闭电源并迅速取出镍阳极板，钼铜合金工件继续在化学镍溶液中进行化学镀镍，化学镍溶液的ph值为5.17，工作温度88℃，化学镀镍时间为25min，化学镀镍完成后用流水冲洗干净；6）预镀金预镀金采用ds
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1301的预镀金药水，ph值控制在4.13，金离子浓度为0.981g/l，比重为1.05，预镀金时间为50s；预镀金完成后，将钼铜合金工件用去离子水冲洗干净，然后在热纯水中清洗，清洗时间为8s，热纯水温度为55℃；7）镀金镀金药水采用ds
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2301的镀金药水，ph值控制在5.9，金离子浓度为8.0g/l，比重为1.17，电镀金时间为5min，电镀金完成后将钼铜合金工件用流水冲洗干净。
18.实施例31）超声波除油以浸泡方式对钼铜合金工件进行超声波清洗除油，除油所使用的溶液是体积分数为110ml/l的ds
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1152清洗剂，其余为自来水；超声波清洗机的频率为40khz，超声波清洗温度为55℃，时间为1min，超声波清洗完成后用流水冲洗干净；2）化学酸洗化学酸洗液所选用的酸洗液由体积分数为420ml/l的硝酸、体积分数为420ml/l的硫酸和160ml/l的水，实际操作温度为25℃，将钼铜合金零件浸入该溶液中晃动10s后立即取出用流水冲洗干净，需保证工件表面没有氧化物残留；3）活化活化所使用的溶液为体积浓度为50%的盐酸（分析纯），操作温度为50℃，活化时间为3min，活化完成后快速用流水冲洗干净；4）化学粗化阳极浸蚀粗化液由体积浓度750ml/l的硫酸和250ml/l的水组成的溶液，不锈钢为阴极，电流密度为5a/dm2，粗化时间为10min，然后在清水中进行超声波清洗；5）闪镀镍及化学镀镍闪镀镍在化学镍槽中进行，化学镍溶液采用ds
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1101环保中磷化学镍溶液；闪镀镍所用极板为99.99%电解镍板，将工件与电源阴极相连，将99.99%的电解镍板与电源阳极相连，通电后在化学镍溶液中进行闪镀镍，闪镀电流为8 a/dm2，闪镀时间为40s，化学镍溶液温度91℃。闪镀镍完成后，关闭电源并迅速取出镍阳极板，钼铜合金工件继续在化学镍溶液中进行化学镀镍，化学镍溶液ph值为5.17，工作温度91℃，化学镀镍时间为20min，化学镀镍完成后用流水冲洗干净；6）预镀金预镀金采用ds
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1301的预镀金药水，ph值控制在4.13，金离子浓度为1.21g/l，比重为1.05，预镀金时间为55s；预镀金完成后，将钼铜合金工件用去离子水冲洗干净，然后在热纯水中清洗，清洗时间为5s，热纯水温度为60℃；7）镀金镀金药水采用ds
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2301的镀金药水，ph值控制在5.9，金离子浓度为8.13g/l，比重为1.17，镀金时间为6min，镀金完成后将钼铜合金工件用流水冲洗干净。
19.本发明所述的钼铜合金包括mo50cu50和mo70cu30两种，钼铜合金工件在电镀前需要用砂纸打磨。
20.本发明一种钼铜合金表面电镀金新方法，通过包括超声波除油、化学酸洗、活化、化学粗化、闪镀镍及化学镀镍、预镀金和镀金这七个步骤实现；通过化学酸洗和活化处理，初步去除钼铜合金工件基材表面金属氧化物，得到表面基本均匀的金属层；通过化学粗化彻底去除金属表面难镀氧化物并增加比表面积，通过在化学镍溶液中进行闪镀镍后再进行化学镀镍，并确定化学粗化和闪镀镍的工艺方法和工艺参数，在高密度电流冲击活化和化学还原沉积共同作用下获得结合力良好的中间镀镍层，然后再此基础上实施预镀金、镀金，增强了镀层与基材之间的结合力和可焊接性能，使得至少在350℃高温下烘烤10min的金锡焊料在镀金层表面的润湿性好，镀金层不起泡，不变色，厚薄均匀，颜色一致，避免对环境造成污染，有效降低加工成本，且适配包括精密零件和形状复杂工件在内的所有钼铜合金工件进行电镀处理，工艺方法操作简单，具有很好的应用前景。
21.以上所述只是本发明的较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内，而不背离本发明的实质和范围。