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专利名称：一种辅助阳极及铝合金多弯波导零件镀银工艺方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211478358.6

专利申请（专利权）人：西安空间无线电技术研究所
权利人地址：陕西省西安市长安区航天基地东长安街504号

专利发明（设计）人：黄光孙,杨福庆,关跃强,朱秀秀,张旭涛,张磊先,刘云天

专利摘要：本发明公开了一种辅助阳极，为可溶性柔性辅助阳极或不溶性柔性辅助阳极；可溶性柔性辅助阳极包括弹簧和涤纶布；弹簧由与待镀金属相同种类的金属丝绕制而成，涤纶布包裹于弹簧外表面；不溶性柔性辅助阳极包括金属丝网和涤纶布；金属丝网由与待镀金属不同种类的金属丝编织而成，涤纶布包裹于金属丝网外表面。本发明还公开了一种铝合金多弯波导零件镀银工艺方法，包括：二次浸锌、化学镀镍、利用柔性辅助阳极对化学镀镍后的波导依次进行镀铜、镀银和后处理，镀银的过程中使电解液导液管在波导腔内往复运动，提高了腔内镀层的均匀性。本发明有效解决了辅助阳极添加的难题，实现了多弯波导的高质量电镀。

主权利要求：
1.一种铝合金多弯波导零件镀银工艺方法，其特征在于，包括：S1对清洗后的波导进行二次浸锌处理；
S2对二次浸锌处理后的波导进行化学镀镍；
S3利用辅助阳极对化学镀镍后的波导依次进行镀铜、镀银，镀银的过程中使电解液导液管在波导腔内往复运动；
S4对镀银后的波导进行后处理；
步骤S3中，使电解液导液管在波导腔内往复运动的方法为：利用管路将电解液导液管与电解液过滤机出口连通；
将电解液导液管从波导第一端放入，每隔固定时间m将电解液导液管向第二端推送固定距离l，直至电解液导液管管口距离波导第二端的距离≤l，后每隔固定时间m将电解液导液管向波导第一端回拉固定距离l，直至电解液导液管返回波导第一端；
将电解液导液管从波导第二端放入，每隔固定时间m将电解液导液管向第一端推送固定距离l，直至电解液导液管管口距离波导第一端的距离≤l，后每隔固定时间m将电解液导液管向波导第二端回拉固定距离l，直至电解液导液管返回波导第二端；
辅助阳极为可溶性柔性辅助阳极或不溶性柔性辅助阳极；
可溶性柔性辅助阳极包括弹簧和涤纶布；
弹簧由与待镀金属相同种类的金属丝绕制而成，涤纶布包裹于弹簧外表面，弹簧的一端引出后连接至电源的阳极端；弹簧的横截面尺寸比波导口径尺寸小2～4mm；
不溶性柔性辅助阳极包括金属丝网和涤纶布；
金属丝网由与待镀金属不同种类的金属丝编织而成，涤纶布包裹于金属丝网外表面；
金属丝网一端引出后连接至电源的阳极端；金属丝网的横截面尺寸比波导口径尺寸小2～
4mm。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金多弯波导零件镀银工艺方法，其特征在于，步骤S3镀银，镀铜、镀银的过程中，采用两台独立控制的电源分别进行波导外表面和波导内表面的电镀。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金多弯波导零件镀银工艺方法，其特征在于，步骤S3
2 2 2
中，波导内表面镀铜电流密度为1.0A/dm～2A/dm，波导内表面镀银电流密度为0.2A/dm ～2
0.4A/dm。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金多弯波导零件镀银工艺方法，其特征在于，m＝x÷(L?8)；
x为镀银总时间，单位为min，L为波导的总长度，单位为cm；
l＝3～5cm；
由电解液导液管流出的电解液流量为0.5～3L/min。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金多弯波导零件镀银工艺方法，其特征在于，待镀金属为铜或银时，弹簧所用金属丝分别为紫铜丝或纯银丝，金属丝网所用金属丝为镀铂钛丝；
所述镀铂钛丝中，钛丝的直径为20～50微米，铂镀层的厚度为1～3微米。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金多弯波导零件镀银工艺方法，其特征在于，包裹于弹簧外表面或金属丝网外表面的涤纶布的孔隙率≥100目，层数≥3层。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金多弯波导零件镀银工艺方法，其特征在于，辅助阳极表面面积与波导内表面面积之比为0.3～1.2：1。 说明书 : 一种辅助阳极及铝合金多弯波导零件镀银工艺方法技术领域[0001] 本发明属于表面工程技术领域，特别涉及一种铝合金多弯波导零件镀银工艺方法。背景技术[0002] 卫星有效载荷产品实现“轻量化”是其一个重要发展目标，对各单机产品的重量都有极为严格的要求。无法兰波导具有重量轻、占用空间小、安装紧凑等优点，在型号产品中应用越来越广泛。采用无法兰波导设计也是实现“轻量化”的有效途径之一。[0003] 无法兰波导一般由多段直波导和折弯波导焊接而成，如图1所示。如果采用硬钎焊的方法焊接成型再进行表面处理，目前现有的表面处理工艺无法实现多弯波导的镀银，所以只能将子波导段镀银后再进行焊接。这就导致在波导组件拆分时，增加子波导段的数量，增加焊点，累积尺寸精度偏差，降低波导组件尺寸精度，同时也降低无法兰波导的生产效率。由于软钎焊原理，只能在带有镀层的零件表面焊接，如果要对波导进行校形，也必须在整根波导焊接完成后进行。[0004] 因此，如何解决长波导、多弯波导镀银难题，以减少波导组件卡箍焊接数量，提高波导尺寸精度，改善波导组件的电性能，为目前急需进行工艺改进的主要内容之一。[0005] 铝合金双弯(及多弯)波导镀银最大的难点是，由于拐弯结构的特殊性，电镀过程中添加常规的硬质辅助阳极非常困难，而且腔内拐弯部位与辅助阳极贴合紧密，容易导致该部位镀层质量问题发生，腔内溶液流通也更为困难，可以说目前的方法无法确保腔内的镀层质量，合格率接近于零。发明内容[0006] 本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种辅助阳极及铝合金多弯波导零件镀银工艺方法，本发明解决了现有辅助阳极无法有效添加于波导内腔的技术问题，本发明实现了多弯波导的高质量电镀。[0007] 为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：[0008] 一种辅助阳极，为可溶性柔性辅助阳极或不溶性柔性辅助阳极；[0009] 可溶性柔性辅助阳极包括弹簧和涤纶布；[0010] 弹簧由与待镀金属相同种类的金属丝绕制而成，涤纶布包裹于弹簧外表面，弹簧的一端引出后连接至电源的阳极端；弹簧的横截面尺寸比波导口径尺寸小2～4mm；[0011] 不溶性柔性辅助阳极包括金属丝网和涤纶布；[0012] 金属丝网由与待镀金属不同种类的金属丝编织而成，涤纶布包裹于金属丝网外表面；金属丝网一端引出后连接至电源的阳极端；金属丝网的横截面尺寸比波导口径尺寸小2～4mm。[0013] 进一步的，待镀金属为铜或银时，弹簧所用金属丝分别为紫铜丝或纯银丝，金属丝网所用金属丝为镀铂钛丝；[0014] 所述镀铂钛丝中，钛丝的直径为20～50微米，铂镀层的厚度为1～3微米。[0015] 进一步的，包裹于弹簧外表面或金属丝网外表面的涤纶布的孔隙率≥100目，层数≥3层。[0016] 进一步的，辅助阳极表面面积与波导内表面面积之比为0.3～1.2：1。[0017] 一种铝合金多弯波导零件镀银工艺方法，包括：[0018] S1对清洗后的波导进行二次浸锌处理；[0019] S2对二次浸锌处理后的波导进行化学镀镍；[0020] S3利用辅助阳极对化学镀镍后的波导依次进行镀铜、镀银，镀银的过程中使电解液导液管在波导腔内往复运动；[0021] S4对镀银后的波导进行后处理。[0022] 进一步的，步骤S3镀银，镀铜、镀银的过程中，采用两台独立控制的电源分别进行波导外表面和波导内表面的电镀。[0023] 进一步的，步骤S3中，波导内表面镀铜电流密度为1.0A/dm2～2A/dm2，波导内表面2 2镀银电流密度为0.2A/dm～0.4A/dm。外表面的电镀条件可以与内表面的相同，但如果内、外表面的镀层厚度要求不同时，可以在工艺范围内进行单独设置工艺参数。[0024] 进一步的，步骤S3中，使电解液导液管在波导腔内往复运动的方法为：[0025] 利用管路将电解液导液管与电解液过滤机出口连通；[0026] 将电解液导液管从波导第一端放入，每隔固定时间m将电解液导液管向第二端推送固定距离l，直至电解液导液管管口距离波导第二端的距离≤l，后每隔固定时间m将电解液导液管向波导第一端回拉固定距离l，直至电解液导液管返回波导第一端；[0027] 将电解液导液管从波导第二端放入，每隔固定时间m将电解液导液管向第一端推送固定距离l，直至电解液导液管管口距离波导第一端的距离≤l，后每隔固定时间m将电解液导液管向波导第二端回拉固定距离l，直至电解液导液管返回波导第二端。[0028] 进一步的，m＝x÷(L?8)；[0029] x为镀银总时间，单位为min，L为波导的总长度，单位为cm；[0030] l＝3～5cm；[0031] 由电解液导液管流出的电解液流量为0.5～3L/min。[0032] 进一步的，辅助阳极为可溶性柔性辅助阳极或不溶性柔性辅助阳极，辅助阳极置于波导腔内；[0033] 可溶性柔性辅助阳极包括弹簧和涤纶布；[0034] 弹簧由紫铜丝或纯银丝绕制而成，涤纶布包裹于弹簧外表面，弹簧的一端引出后连接至电源的阳极端；弹簧的横截面尺寸比波导口径尺寸小2～4mm；[0035] 不溶性柔性辅助阳极包括金属丝网和涤纶布；[0036] 金属丝网由镀铂钛丝编织而成，涤纶布包裹于金属丝网外表面；金属丝网一端引出后连接至电源的阳极端；金属丝网的横截面尺寸比波导口径尺寸小2～4mm。[0037] 进一步的，步骤S2中所形成的镍层厚度为2μm～4μm；[0038] 步骤S3中形成的铜层厚度为2μm～4μm，银层厚度为7μm～20μm；上述镀层的厚度可按照需求确定。[0039] 本发明与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：[0040] (1)本发明创造性的提出一种柔性辅助阳极，能够产生与波导内腔的随形变形，有效解决了辅助阳极添加的难题，实现了双弯(多弯)波导的高质量电镀；[0041] (2)本发明工艺过程容易控制：采取化学镀镍作为打底层，结合辅助阳极，同时采用溶液微循环等措施，采用双电镀电源电镀技术分别控制波导腔内、腔外的电镀过程，过程控制更容易；[0042] (3)质量可靠：本发明的工艺方法，质量可靠，能有效提高双弯(多弯)无法兰波导零件腔内镀银层质量，经过220℃的热震结合力试验，表面镀层无起泡、起皮、脱落等现象；330℃烘烤30min，镀层不起皮、不起泡；腔内镀层厚度不均匀性≤15％。附图说明[0043] 图1为典型铝合金多弯波导零件示意图；[0044] 图2为本发明可溶性柔性辅助阳极示意图，其中(a)为弹簧示意图，(b)为辅助阳极整体示意图；[0045] 图3为本发明不溶性柔性辅助阳极中金属丝网示意图；[0046] 图4为本发明铝合金多弯波导零件镀银工艺流程图；[0047] 图5为本发明U型弯波导镀银后的效果图。具体实施方式[0048] 下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。[0049] 在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。[0050] 无法兰波导组件焊接生产过程中存在一些工艺和质量问题，例如部分卡箍钎着率不高、无法兰波导组件尺寸精度不足以及部分产品电性能不达标等问题，产品焊接一次合格率仅有70％左右。[0051] 根据无法兰铝合金双弯或多弯波导的结构特性，本发明通过研究和实验，提出了采用化学镍打底、电镀时设计制作合适的象形柔性辅助阳极及增加波导腔内溶液的循环措施，采用双电镀电源电镀技术分别控制波导腔内、腔外的电镀过程，有效解决了双弯(多弯)无法兰波导零件无法镀银的难题，可大幅度提高镀层质量和合格率，满足设计要求。[0052] 按照本发明的铝合金双弯或多弯波导镀银工艺，进行铝合金双弯或多弯波导镀银镀银，腔内外镀银层外观、结合力、厚度、可焊性、抗硫性等质量符合QJ458?88银镀层技术条件的要求；腔内镀银层厚度满足16微米的镀银厚度要求，腔内镀银层厚度不均匀性≤15％；镀银层耐高温性能达到330℃/30min，不起皮、不起泡。一次电镀合格率由0％提高到90％以上。[0053] 本发明的技术方案是：首先对铝合金多弯无法兰波导镀一层化学镍层作为底镀层，避免镀铜镀银添加辅助阳极时对波导腔内表面浸锌层的损伤，提高镀层结合力；在镀铜、镀银过程中设计、制作并添加象形柔性辅助阳极，控制辅助阳极面积与波导腔体内表面面积之比为0.3～1.2：1，有利于提高腔内镀层质量；采用两台电镀电源，分别用于波导腔体2 2外表面和腔体内表面电镀，各自单独控制，内表面镀铜电流密度控制为1.0A/dm ～2A/dm ，2 2镀银电流密度控制为0.2A/dm～0.4A/dm，同时电镀过程中波导腔内添加溶液循环，镀银期间内溶液导入管(电解液导液管)在波导腔内来回往复移动，来提高腔内镀层的厚度均匀性，能更好确保腔内镀层质量。[0054] 使导入管在波导腔往复移动的方法为，在电解液过滤机的出口端，通过“三通”增加一根管路和阀门，固定在镀槽内壁上；另一路管路仍然以正常方式流入镀槽内。同时在该新增管路上设计若干个小孔，在每个小孔上安装合适尺寸的喷嘴，在喷嘴口上安装细小的软硅胶管(导液管)，硅胶管的口径和长度可根据被镀波导口径进行适应性调整。[0055] 在波导镀银时，将硅胶管的出口端从波导的一端口放入，流量通过阀门进行调整和控制。每隔m分钟将导液管往前推送4cm，直至导液管口距离另一端约4cm处，然后往回退拉导液管，每隔m分钟导液管往后退拉4cm；导液管达到端头后，取出导液管并从波导的另一端口放入，以上述同样方式将导液管往前推送和往后推拉。时间m是由波导的长度和所需镀覆时间来确定的：m＝x÷(L?8)，x为镀银总时间(min)，L为波导的总长度(cm)。需要注意的是，由于镀铜层厚度薄、时间短，电镀时导液管可以不在波动腔内来回往复移动。[0056] 本发明的技术核心部分是象形柔性辅助阳极的设计与制作、双电源电镀技术、移动式溶液循环技术。[0057] 辅助阳极包括可溶性柔性辅助阳极或不溶性柔性辅助阳极：[0058] 如图2，可溶性柔性辅助阳极的制作方法为：[0059] 1)采用丙酮或乙醇浸泡或超声对紫铜丝(制作镀铜柔性辅助阳极)、纯银丝(纯度≥99.9％)(制作镀银柔性辅助阳极)进行清洗，去除表面被污染的油污；[0060] 2)将步骤1)浸泡清洗后的紫铜丝、纯银丝自然晾干；[0061] 3)根据波导口径和内腔尺寸，将步骤2)的紫铜丝、纯银丝绕制成口径为“【A?(2～4mm)】×【B?(2～4mm)】”的弹簧，其中A、B为波导的口径尺寸；[0062] 4)将步骤3)的弹簧，一端以丝状引出，可连接到电源的阳极端；[0063] 5)将步骤4)的波导口象形弹簧，用洁净的≥100目的涤纶布包裹起来，至少3层；[0064] 6)将步骤5)获得的波导口象形簧状的柔性铜阳极、柔性银阳极，在镀铜、镀银时分别添加到波导腔内。[0065] 如图3，不溶性柔性辅助阳极的制作方法为：[0066] 1)将直径为20～50微米的钛丝镀铂1～3微米；[0067] 2)将步骤一的镀铂钛丝编制成网状，如图2所示；[0068] 3)根据波导口径和内腔尺寸，选择合适尺寸(一般≤波导口径2～4mm)的步骤2)的镀铂钛丝网(可以叠层)，一端用铂丝绑扎并引出，可连接到电源阳极端；[0069] 4)将步骤3)得到的镀铂钛丝网采用有机溶剂除油、化学除油，除表面被污染的油污；[0070] 5)将步骤4)的镀铂钛丝网叠层(尺寸与可溶性性阳极相近)柔性辅助阳极，用洁净的≥100目的涤纶布包裹起来，至少3层；[0071] 6)将步骤5)获得的不溶性柔性阳极，在镀铜、镀银时分别添加到波导腔内。[0072] 柔性辅助阳极有利于辅助阳极在波导腔内进行随形变形，适应波导腔的弯折，辅助阳极中涤纶布的作用一方面为在利用可溶性柔性辅助阳极进行电镀时，防止辅助阳极溶解产生的杂质附着于波导内壁，影响镀层的平滑度和性能；另一方面为避免电镀过程中辅助阳极与波导接触。本发明将镀铂钛丝制成网状结构的原因是因其刚性大成型较为困难，但用镀铂的微细丝来织成网布则可以实现，并具有柔性。[0073] 本发明的工艺方法具有以下特点：[0074] (1)解决了双弯(多弯)波导无法电镀的难题。[0075] (2)工艺过程容易控制：采取化学镀镍作为打底层，通过设计和制作一种象形柔性的辅助阳极，可有效的解决辅助阳极添加的难题；同时对腔内设计和采用溶液微循环等措施，采用双电镀电源电镀技术分别控制波导腔内、腔外的电镀过程，过程控制更容易。[0076] (3)质量可靠：本发明的工艺方法，质量可靠，能有效提高双弯(多弯)无法兰波导零件腔内镀银层质量，经过220℃的热震结合力试验，表面镀层无起泡、起皮、脱落等现象；330℃烘烤30min，镀层不起皮、不起泡；腔内镀层厚度不均匀性≤15％。[0077] 实施例：[0078] 多弯无法兰波导镀银的工艺流程如图4所示，包括：[0079] 前处理：有机溶剂除油、化学除油、碱腐蚀、酸洗等铝合金前处理；[0080] 二次浸锌：一次浸锌→50％褪锌→二次浸锌；[0081] 化学镀镍：碱性化学镀镍→酸性化学镀镍；[0082] 镀银：镀铜→预镀银→镀银；该步骤中，波导内腔的电镀利用辅助阳极实现，波导外表面的电镀利用外部阳极实现。[0083] 镀银后处理：干燥→除氢→防银变色处理→包装。[0084] 按照本发明的铝合金双弯或多弯波导镀银工艺，进行铝合金双弯或多弯波导镀银镀银，腔内外镀银层外观、结合力、厚度、可焊性、抗硫性等质量符合QJ458?88银镀层技术条件的要求；腔内镀银层厚度满足16微米的镀银厚度要求，腔内镀银层厚度不均匀性≤15％；镀银层耐高温性能达到330℃/30min，不起皮、不起泡。一次电镀合格率由0％提高到90％以上。波导零件的效果如图5所示。[0085] 控制辅助阳极面积与波导腔体内表面面积之比为0.3～1.2：1；[0086] 采用两台电镀电源，分别用于波导腔体外表面和腔体内表面电镀，各自单独控制，2 2 2 2镀铜电流密度为1.2A/dm～1.5A/dm，镀银电流密度控制为0.2A/dm～0.4A/dm，同时电镀过程中波导腔内添加溶液循环，溶液流量为0.5～3L/min，镀银期间内溶液倒入管在波导腔内来回往复移动(一般4?8次)，来提高腔内镀层的厚度均匀性。[0087] 以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。[0088] 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

专利地区：陕西

专利申请日期：2022-11-23

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN115976617B