CN105154938B

CN105154938B - 汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层、电镀液及其电镀方法

Info

Publication number: CN105154938B
Application number: CN201510505088.7A
Authority: CN
Inventors: 赵平堂; 张景堂; 覃洪; 张献军
Original assignee: Henan THB Electric Co Ltd
Current assignee: Henan THB Electric Co Ltd
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2035-08-18
Also published as: CN105154938A

Abstract

本发明公开了一种汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层、电镀液及其电镀方法，镀层厚度为0.5微米，各组分的质量百分比如下：铜1~3%、碳纳米管0.2~0.8%，其余为锡；电镀液如下：硫酸亚锡30g/L，硫酸铜3g/L，柠檬酸50g/L，酒石酸35g/L，98%硫酸100mL/L，2‑巯基苯并咪唑0.4mg/L，十二烷基磺酸钠0.1g/L，碳纳米管1g/L。把处理后的汽车端子在25℃的电镀液中、阴极电流密度3A/dm²、滚速8转/分电镀8~12分钟，解决了汽车端子镀锡后插拔力增加过大，装配困难的问题，减少了电镀工序和镀层厚度，在降低成本的同时降低了插拔力、提高了端子的防护性能及抗锌扩散至镀层变色的能力。

Description

汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层、电镀液及其电镀方法

技术领域

本发明属于汽车端子制备技术领域，具体涉及一种汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层的制备方法。

背景技术

汽车端子主要采用黄铜或青铜材料，在潮湿或高温的环境下容易氧化变色接触电阻升高而影响端子导电性，为解决端子的氧化问题，目前主要采用的是在汽车端子上电镀抗氧化性能力较强及导电性好的锡防护层，黄铜基体需预镀0.5微米的铜或镍镀层防止黄铜基体中锌的扩散导致锡镀层变色。然而由于锡镀层硬度较低，摩擦系数大导致了在提高端子防护能力的同时，电镀端子的插拔力提高，导致了汽车端子装配的难度，锡镀层容易在锌扩散的情况出现变色，黄铜基体需增加预镀0.5微米的铜或镍镀层工序来防止黄铜基体中锌的扩散导致锡镀层变色问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题，提供一种一种汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层、电镀液及其电镀方法，解决了汽车端子镀锡后插拔力增加过大，装配困难的问题，减少了电镀工序和镀层厚度，在降低成本的同时降低了插拔力、提高了端子的防护性能及抗锌扩散至镀层变色的能力。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层，该镀层厚度为0.5微米，该镀层各组分的质量百分比如下：铜1~3%、碳纳米管0.2~0.8%，其余为锡。

所述的汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层，该镀层各组分的质量百分比如下：铜2%、碳纳米管0.5%，其余为锡。

一种汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层采用的电镀液，配方如下：硫酸亚锡 25~35g/L，硫酸铜1~5g/L，柠檬酸45~55g/L，酒石酸30~40g/L，98%硫酸95~105mL/L，2-巯基苯并咪唑0.1~0.6mg/L，十二烷基磺酸钠0.05~0.2g/L，碳纳米管0.5~1.5g/L。

所述的汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层采用的电镀液，配方如下：硫酸亚锡 30g/L，硫酸铜 3 g/L，柠檬酸 50g/L，酒石酸35g/L，98%硫酸 100mL/L， 2-巯基苯并咪唑0.4mg/L，十二烷基磺酸钠0.1 g/L，碳纳米管1g/L。

一种汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层的电镀方法，步骤如下：

（1）向洗净的镀槽中加入去离子水，缓缓加入98%硫酸，待溶液冷至25~35℃后加入硫酸亚锡、硫酸铜、柠檬酸、酒石酸及2-巯基苯并咪唑，并不断搅拌使溶解配成溶液A；

（2）把十二烷基磺酸钠和碳纳米管加入去离子水中，通过超声波分散8~15分钟配成溶液B；

（3）把溶液B加入溶液A中，悬挂锡阳极及瓦楞型铁电解阴极板，并经过1.5~2.5小时低电流电解处理，得到电镀液，其中各组分的浓度为：硫酸亚锡 25~35g/L，硫酸铜1~5g/L，柠檬酸45~55g/L，酒石酸30~40g/L，98%硫酸95~105mL/L，2-巯基苯并咪唑0.1~0.6mg/L，十二烷基磺酸钠0.05~0.2g/L，碳纳米管0.5~1.5g/L；

（4）把汽车端子经过3~8分钟超声波除油、10%硫酸活化3~8秒后加入滚筒，在25℃的电镀液中、阴极电流密度3A/dm²且滚速8转/分的条件下电镀8~12分钟（时间增加镀层厚度延长，在端子表面获得均匀锡铜纳米管复合镀层）。

所述步骤（1）中去离子水的体积+步骤（2）中去离子水的体积=所需要的去离子水的总体积。

所述步骤（1）中去离子水的体积+步骤（2）中去离子水的体积<所需要的去离子水的总体积时，在步骤（3）中把溶液B加入溶液A中，然后再添加去离子水至所需体积。

本发明的有益效果：1、采用柠檬酸及酒石酸与铜的络合实现了锡与铜的共沉积增加了锡镀层的硬度，降低了镀层的插拔力。2、碳纳米管预先要在镀锡分散剂十二烷基磺酸钠中超声波分散，并通过滚筒以8转/分的转速滚动，防止其沉降，实现了与锡铜的共沉积，提高了镀层的润滑能力和导电性，降低了插拔力，提高了镀层的防护性能。3、本发明采用0.5微米锡铜碳纳米复合镀层代替了传统的0.5微米铜镀层+2微米锡镀层，在减少工序、降低成本的情况下锌扩散不会导致镀层变色。4、本发明在研制过程中采用TRIZ（发明问题解决理论）中的裁剪法则裁剪掉了辅助的镀铜工序，通过大量的试验把铜引入到镀锡层中提高镀层的硬度，同时通过分析了镀锡这一技术***的进化趋势，根据多种资料判断其处于成熟期，在成熟期可以采用技术***微观进化法则——技术***的进化是沿着减小其元件尺寸的方向发展的，即元件从最初的尺寸向原子，基本粒子的尺寸进化，同时能够更好的实现相同的功能来解决镀层存在的问题，构思出采用锡铜碳纳米管的复合镀层代替锡镀层，并通过多种试验最终获得了碳纳米管复合镀层，它具有更好的抗变色能力、导电性及润滑能力。

附图说明

图1为本发明实施例4镀层的X射线荧光能谱图。

具体实施方式

实施例1

一种汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层采用的电镀液，配方如下：硫酸亚锡25g/L，硫酸铜5g/L，柠檬酸45g/L，酒石酸40g/L，98%硫酸95mL/L，2-巯基苯并咪唑0.6mg/L，十二烷基磺酸钠0.05g/L，碳纳米管1.5g/L。

（1）向洗净的镀槽中加入去离子水，缓缓加入98%硫酸，待溶液冷至25℃后加入硫酸亚锡、硫酸铜、柠檬酸、酒石酸及2-巯基苯并咪唑，并不断搅拌使溶解配成溶液A；

（2）把十二烷基磺酸钠和碳纳米管加入去离子水中，通过超声波分散8分钟配成溶液B；

（3）把溶液B加入溶液A中，悬挂锡阳极及瓦楞型铁电解阴极板，并经过1.5小时低电流电解处理，得到电镀液；

（4）把汽车端子经过3分钟超声波除油、10%硫酸活化8秒后加入滚筒，在25℃的电镀液中、阴极电流密度3A/dm²且滚速8转/分的条件下电镀8分钟。

实施例2

一种汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层采用的电镀液，配方如下：硫酸亚锡35g/L，硫酸铜1g/L，柠檬酸55g/L，酒石酸30g/L，98%硫酸105mL/L，2-巯基苯并咪唑0.1mg/L，十二烷基磺酸钠0.2g/L，碳纳米管0.5g/L。

（1）向洗净的镀槽中加入去离子水，缓缓加入98%硫酸，待溶液冷至35℃后加入硫酸亚锡、硫酸铜、柠檬酸、酒石酸及2-巯基苯并咪唑，并不断搅拌使溶解配成溶液A；

（2）把十二烷基磺酸钠和碳纳米管加入去离子水中，通过超声波分散15分钟配成溶液B；

（3）把溶液B加入溶液A中，此时，若步骤（1）和步骤（2）中去离子水的总量未能达到所需的体积，则需要添加去离子水，使之达到所需要的体积，然后悬挂锡阳极及瓦楞型铁电解阴极板，并经过2.5小时低电流电解处理，得到电镀液；

实施例3

一种汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层采用的电镀液，配方如下：硫酸亚锡30g/L，硫酸铜3g/L，柠檬酸50g/L，酒石酸35g/L，98%硫酸 100mL/L， 2-巯基苯并咪唑0.4mg/L，十二烷基磺酸钠0.1 g/L，碳纳米管1g/L。

（1）向洗净的镀槽中加入去离子水60L，缓缓加入98%硫酸，待溶液冷至30℃后加入30g硫酸亚锡、3g/硫酸铜、50g柠檬酸、35g酒石酸及0.4mg 2-巯基苯并咪唑，并不断搅拌使溶解配成溶液A；

（2）把0.1 g十二烷基磺酸钠和1g碳纳米管加入5L去离子水中，通过超声波分散10分钟配成溶液B；

（3）把溶液B加入溶液A中，然后再加入35L去离子水，悬挂锡阳极及瓦楞型铁电解阴极板，并经过2小时低电流电解处理，得到电镀液；

（4）把汽车端子经过5分钟超声波除油、10%硫酸活化5秒后加入滚筒，在25℃的电镀液中、阴极电流密度3A/dm²且滚速8转/分的条件下电镀10分钟，得到锡铜碳纳米管复合镀层的的厚度为5微米，其中各组分含量为铜2%、碳纳米管0.5%，其余为锡。

实施例4

按实施例3中电镀液配方及电镀方法，取H65黄铜材料制造有锁紧装置DJ621-6.3A插头及DJ621-6.3B插座各3公斤分别放入滚筒进行电镀铜锡纳米管复合镀层0.5微米。采用X射线荧光能谱仪测定了镀层的成份为铜2.0%,锡97.5，碳0.5%。能谱图如如1所示。

按照汽车行业标准QC/T417-2001第二部分4.3***力和拔出力的测定、4.16盐雾试验测定、4.8接触电阻测其***力、拔出力、抗蚀性能、接触电阻，在150度的烘箱中放置10小时测定其抗基体锌热扩散试验检验镀层抗变色性能。同时采用镀铜0.5微米后镀锡2微米或直接电镀锡2微米的DJ621-6.3A插头及DJ621-6.3B插座，采用相同方法测定其***力、插拔力、抗蚀性能、接触电阻及抗锌扩散能力，其结果与直接电镀铜锡纳米管复合镀层0.5微米的端子性能进行对比如下表。

黄铜DJ621-6.3插头、插座镀层情况	第一次***力 N	第一次拔出力N	初次插接后接触电阻毫欧姆	48小时盐雾试验	150度10小时热扩散试验
						无镀层	32.1	31.5	4.3	50%黄铜基体表面出现明显褐色氧化斑	黄铜基体表面90%在高温下出现白色氧化膜
0.5微米锡铜纳米管复合镀层	32.8	31.9	3.1	镀层未发现腐蚀	镀层银白色无变化
						2微米锡镀层	42.8	43.9	3.7	镀层腐蚀面积10%	锡镀层成灰色
0.5微米铜镀层+2微米锡镀层	44．2	44.7	3.8	镀层腐蚀面积少于3%	镀层无明显变化

从上表可知在汽车端子上电镀0.5微米锡铜纳米管复合镀层不仅端子的***和拔出力比锡、及铜+锡镀层的***力拔出力降低10N以上，与无镀层端子相比无明显变化，同时接触电阻也有一定降低；盐雾试验结果表明其抗蚀性超过0.5微米铜镀层+2微米锡镀层；抗锌扩撒变色能力好，与0.5微米铜镀层+2微米锡镀层一致，表明0.5微米锡铜纳米管复合镀层可以在降低插拔力的情况下具有降低的接触电阻、良好的抗蚀性能及抗锌扩散变色能力，在省去镀0.5微米铜的工序下提高了电镀端子的相关性能。

Claims

1.一种汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层，其特征在于：该镀层厚度为0.5微米，该镀层各组分的质量百分比如下：铜1~3%、碳纳米管0.2~0.8%，其余为锡。

2.根据权利要求1所述的汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层，其特征在于：该镀层各组分的质量百分比如下：铜2%、碳纳米管0.5%、其余为锡。

3.权利要求1所述的汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层采用的电镀液，其特征在于配方如下：硫酸亚锡 25~35g/L，硫酸铜1~5g/L，柠檬酸45~55g/L，酒石酸30~40g/L，98%硫酸95~105mL/L，2-巯基苯并咪唑0.1~0.6mg/L，十二烷基磺酸钠0.05~0.2g/L，碳纳米管0.5~1.5g/L。

4.根据权利要求3所述的汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层采用的电镀液，其特征在于配方如下：硫酸亚锡30g/L，硫酸铜3g/L，柠檬酸50g/L，酒石酸35g/L，98%硫酸 100mL/L，2-巯基苯并咪唑0.4mg/L，十二烷基磺酸钠0.1 g/L，碳纳米管 1 g/L。

5.采用权利要求3所述的电镀液形成权利要求1所述的汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层的电镀方法，其特征在于步骤如下：

（3）把溶液B加入溶液A中，悬挂锡阳极及瓦楞型铁电解阴极板，并经过1.5~2.5小时低电流电解处理的，得到电镀液，其中各组分的浓度为：硫酸亚锡 25~35g/L，硫酸铜1~5g/L，柠檬酸45~55g/L，酒石酸30~40g/L，98%硫酸95~105mL/L，2-巯基苯并咪唑0.1~0.6mg/L，十二烷基磺酸钠0.05~0.2g/L，碳纳米管0.5~1.5g/L；

（4）把汽车端子经过3~8分钟超声波除油、10%硫酸活化3~8秒后加入滚筒，在25℃的电镀液中、阴极电流密度3A/dm²且滚速8转/分的条件下电镀8~12分钟。

6.根据权利要求5所述的汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层的电镀方法，其特征在于：所述步骤（1）中去离子水的体积+步骤（2）中去离子水的体积=所需要的去离子水的总体积。

7.根据权利要求5所述的汽车端子锡铜碳纳米管复合镀层的电镀方法，其特征在于：所述步骤（1）中去离子水的体积+步骤（2）中去离子水的体积<所需要的去离子水的总体积时，在步骤（3）中把溶液B加入溶液A中，然后再添加去离子水至所需体积。