CN112680757B - 一种电极的电镀镀镍工艺 - Google Patents

Abstract

一种电极的电镀镀镍工艺，包括以下具体步骤：(1)对电极依次进行预处理；(2)在电极的需焊处上涂覆一层防镀保护涂料，进行镀前保护；(3)将电极悬挂于用导电性能良好的材料制成的挂具上，预热处理后浸没于镀槽的电镀液中并连接阴极，在两边适当的距离放置阳极，通电后使镍离子在电极表面沉积；(4)镀镍后，将需焊处的防镀保护涂料进行去除处理，露出未镀镍的表面；(5)对去除保护的电极进行后处理。本发明对电极的焊接处进行镀前保护，采用挂镀工艺进行镀镍，镀后再将保护去掉，露出裸铜表面，以便焊接牢固，而其他部位表面全部镀镍，以保证电极的防锈和导电质量，这种有选择性的局部电镀工艺为国际先进工艺。

Description

一种电极的电镀镀镍工艺

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及一种电极的电镀镀镍工艺。

背景技术

目前，新能源汽车等IGBT电力半导体配件功率电极(以下简称电极或电极片)的电镀工艺直接影响着电极焊接的牢固程度。国内传统的电镀方法是将配件全部镀镍，就是先在板材上冲裁出电极片，然后将电极片全部浸入电镀液中进行电镀，使电极片所有部位表面都镀有镍层，这样会造成电极在焊点处虚焊，甚至造成脱落，对汽车的安全性造成致命危险。如附图1所示，国外同类产品采用电镀板冲裁加工工艺，就是先对板材的两侧表面预先电镀上镍层，然后冲裁出双面带镍的电极片，这种电极的重大缺陷是电极侧面裸露，极容易引起氧化生锈，影响IGBT的使用寿命及安全。

发明内容

本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种电极的电镀镀镍工艺，通过在电极的焊接处施加镀前保护，实现选择性局部电镀。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：一种电极的电镀镀镍工艺，包括以下具体步骤：

(1)对冲压成形好的电极进行预处理；所述预处理包括除油除锈和超声波清洗；

除油除锈：将抛光后的电极放入到滚桶中，滚桶中装有1/2体积的除油除锈溶液，室温下浸泡15-35min，在70-90r/min的转速转动下清洗30-60min，达到除油和除锈目的，提高电极表面的光洁度；

超声波清洗：经过除油除锈后的电极在40℃的超声波体积分数为20-30％的乙醇水溶液中进行超声处理2-3min，超声波频率为45Hz；清洗掉电极表层附着的污渍；

(2)在电极的焊接处上涂覆一层防镀保护涂料，所述防镀保护涂料为三防漆或绝缘漆，可以对电极的焊接处进行镀前保护，避免电镀过程中镍离子在焊接处的表面上沉积；

(3)将电极悬挂于用导电性能良好的材料制成的挂具上，预热处理后浸没于镀槽的电镀液中并连接阴极，在两边适当的距离放置阳极，通电后使镍离子在电极上未覆盖防镀保护涂料的表面沉积；

(4)镀镍后，将焊接处的防镀保护涂料进行去除处理，所述去除处理是指选择碱性活化剂溶液、108稀释剂和香蕉水中的一种或几种对防镀保护涂料包裹的焊接处浸泡20-30分钟；露出未镀镍的裸露表面，方便后续的焊接固定；

(5)对去除保护的电极进行后处理，所述后处理包括醇洗，醇洗是指将电极表面用体积分数为50％的乙醇水溶液清洗一次；然后用去离子水进行清洗三遍后吹干即可。

为进一步完善，所述三防漆包括以下重量组分：聚氨酯18-24份、三乙烯四胺8-12份、异丙醇40-50份、乙酸乙酯10-15份、钛酸酯偶联剂1-2份、乙酸丁酯6-12份、松香改性醇酸树脂12-14份、消泡剂1-5份、防水添加剂2-6份、防静电添加剂1-3份，环已酮21～23份，硫酸铅1.7～1.9份。

进一步完善，所述阳极采用纯度为99.99％的镍板，所述阴极采用黄铜片，所述阳极和阴极之间的间距为6.5-7.5cm，所述挂具采用钛螺栓；所述预热处理为预热8-15min，预热温度为30-36℃。

进一步完善，所述镀镍液包括如下的重量组分：镍盐30-60份，络合剂40-150份，pH调节剂0.1-150份，光亮剂0-2份，促进剂0.002-1份，水1000份，所述镍盐选自硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、碳酸镍中的一种或几种，所述络合剂选自酒石酸盐、柠檬酸盐、乙二胺四乙酸盐、焦磷酸盐、铵盐葡萄糖酸、苹果酸、甲叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸中的一种或几种；所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或几种，所述促进剂为丙二酸、丁二酸、氨基乙酸、丙酸中的一种或多种；所述电镀液温度为25-46℃，PH在2-5之间。

进一步完善，所述预处理还保护抛光和活化步骤；抛光：将超声波清洗后的电极放入磁力抛光机中打磨抛光20-30分钟，提高电极表面粗糙度，满足电镀要求；活化：将抛光后的电极采用5wt％～15wt％的盐酸溶液进行活化1min，使其表面的氧化膜溶解露出活泼的金属界面，保证电镀层与基体的结合力，最后吹干即可。

进一步完善，所述后处理还包括醇洗前的除氢和憎水处理；除氢：镀镍后的电极放入到豆油中在200℃下进行除氢处理3-4h，然后自然冷却后擦去浮油即可；憎水处理：在对除氢处理后电极的镀镍层表面通过含有质量分数为8-10％憎水剂的憎水溶液进行憎水处理；所述憎水剂为BH-103。

进一步完善，步骤(3)中每升所述电镀液中添加有2.5-3ml/L的镀镍纳米添加剂。

进一步完善，将经过步骤(3)镀镍后的电极投入浸金液中浸泡，在镍层表面形成厚度为0.035-0.045μm的浸金层，保护镍层不被氧化。

进一步完善，所述除油除锈溶液中含有：促进剂2.5-3.5g/L，扩散剂1.5-2.5g/L、渗透剂2-3g/L和20wt％～50wt％的硝酸。

一种电极，经过上述电镀镀镍工艺进行处理。所述电极为IGBT电力半导体配件功率电极，采用铜材料制成，所述需焊处为两个折弯的焊接脚，所述防镀保护涂料覆盖的范围为焊接脚末端向内6-10mm的一段位置，电极上设置有供钛螺栓穿过的悬挂孔和IGBT芯片固定孔。

本发明有益的效果是：

1、本发明将电极的焊接处6-10mm范围用防镀保护涂料进行镀前保护，然后采用挂镀工艺进行镀镍，镀后再将保护去掉，露出裸铜表面，这样使电极的焊接脚能在镀后保持裸铜状态，以便焊接牢固，而其他部位表面全部镀镍，以保证电极的防锈和导电质量，这种有选择性的局部电镀工艺为国际先进工艺。

2、本发明在镀镍前对电极进行抛光、除油除锈、超声波清洗和活化等预处理，提高镀镍层的质量，电极先是在磁力抛光机抛光，提高电极表面的粗糙度，方便镀层附着；接着进行除油除锈，去除电极表面的油污和锈渍，然后通过超声波清洗，清洗效率高，最后增加活化工序，用盐酸对电极表面的氧化膜进行破坏，提高后续电镀表面质量。

3、本发明在镀镍后对电极进行采用了比较温和的除氢和憎水处理，除氢处理可以避免电极发生氢脆现象，提高了镀镍层的气密性，憎水处理采用憎水剂BH-103，可以提高镀层的防水性和耐腐蚀性。

4、本发明制备的三防漆配比合理，可以改善电极表面的性能，聚氨酯、钛酸酯偶联剂、松香改性醇酸树脂和消泡剂复合使用，可以提高漆膜的绝缘能力，纳米防水添加剂和防静电添加剂的添加使漆膜具有不浸润性，封口效果好，防止漏电，达到良好的绝缘效果，保证电极在挂镀镀镍的过程中可以有效避免焊接脚处镀上镍层。

5、按照本发明配置的电镀液镀镍，镍层与铜基电极的结合力强，硬度高，细致光亮，耐磨性好。电镀液中添加有镀镍纳米添加剂，镍镀层致密、结晶细化、孔隙率下降，抗腐蚀性提高1-3个级别。

6、电极镀镍后经过浸金处理，可以在镍层表面形成0.035-0.045μm的浸金层，在不影响焊接的同时，提高镍层表面的抗氧化性。

附图说明

图1为采用电镀板冲裁加工工艺得到的电极结构示意图；

图2为采用本发明电镀镀镍工艺得到的电极结构示意图；

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明：

本实施例中一种电极的电镀镀镍工艺，包括以下具体步骤：

(1)对电极进行以下预处理；

除油除锈：将抛光后的电极放入到滚桶中，滚桶中装有1/2体积的除油除锈溶液，所述除油除锈溶液中含有：促进剂2.5-3.5g/L，扩散剂1.5-2.5g/L、渗透剂2-3g/L和20wt％～50wt％的硝酸。促进剂、扩散剂和渗透剂的合理配比可以加快电极表面油污的溶解，硝酸可以对电极表面的锈渍和氧化物进行有效去除，室温下浸泡15-35min，在70-90r/min的转速转动下清洗30-60min，达到除油和除锈目的，提高电极表面的光洁度；

超声波清洗：经过除油除锈后的电极在40℃的超声波体积分数为20-30％的乙醇水溶液中进行超声处理2-3min，超声波频率为45Hz；清洗掉电极表层附着的污渍；

抛光：将超声波清洗后的电极放入磁力抛光机中打磨抛光20-30分钟，提高电极表面粗糙度，在不损伤的情况下将电极结构的同时将表面的粗糙度提高到0.8以上，满足电镀要求，为获得良好的镀层性能的重要保证；

活化：将抛光后的电极采用5wt％～15wt％的盐酸溶液进行活化1min，使其表面的氧化膜溶解露出活泼的金属界面，保证电镀层与基体的结合力，最后吹干即可。活化的作用是清洁表面的轻氧化层、油脂和残留物，为下一步的镀镍提供较为湿润活性的铜表面。

(2)在电极的焊接处上涂覆一层防镀保护涂料，所述防镀保护涂料为三防漆或绝缘漆，可以对电极的焊接处进行镀前保护，避免电镀过程中镍离子在焊接处的表面上沉积；所述三防漆包括以下重量组分：聚氨酯18-24份、三乙烯四胺8-12份、异丙醇40-50份、乙酸乙酯10-15份、钛酸酯偶联剂1-2份、乙酸丁酯6-12份、松香改性醇酸树脂12-14份、消泡剂1-5份、防水添加剂2-6份、防静电添加剂1-3份，环已酮21～23份，硫酸铅1.7～1.9份。聚氨酯、钛酸酯偶联剂、松香改性醇酸树脂和消泡剂复合使用，可以提高漆膜的绝缘能力，纳米防水添加剂和防静电添加剂的添加使漆膜具有不浸润性，封口效果好，防止漏电，达到良好的绝缘效果，保证电极在挂镀镀镍的过程中可以有效避免焊接脚处镀上镍层。

(3)将电极悬挂于用导电性能良好的材料制成的挂具上，预热处理后浸没于镀槽的电镀液中并连接阴极，在两边适当的距离放置阳极，通电后使镍离子在电极上未覆盖防镀保护涂料的表面沉积；所述阳极采用纯度为99.99％的镍板，成形的镍层纯度高；所述阴极采用黄铜片，所述挂具采用钛螺栓；所述阳极和阴极之间的间距为6.5-7.5cm，保证镍离子具有较好的移动范围，所述预热处理为预热8-15min，预热温度为30-36℃，可以提高镍离子在电极表面沉积的速度。所述镀镍液包括如下的重量组分：镍盐30-60份，络合剂40-150份，pH调节剂0.1-150份，光亮剂0-2份，促进剂0.002-1份，水1000份，所述镍盐选自硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、碳酸镍中的一种或几种，所述络合剂选自酒石酸盐、柠檬酸盐、乙二胺四乙酸盐、焦磷酸盐、铵盐葡萄糖酸、苹果酸、甲叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸中的一种或几种；所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或几种，所述促进剂为丙二酸、丁二酸、氨基乙酸、丙酸中的一种或多种；所述电镀液温度为25-46℃，PH在2-5之间。

步骤(3)中每升所述电镀液中添加有2.5-3ml/L的镀镍纳米添加剂。镀镍纳米添加剂的作用能够使镍镀层致密、结晶细化，孔隙率下降10-20％，抗腐蚀能力比同等厚度镍层提高1～3级。镀镍纳米添加剂使镍离子沉积的镍层紧密细致，在镀镍的工艺中、有了纳米添加剂的作用，大大的提高了镍层的耐蚀性能，但它不会与镍共沉积。将经过步骤(4)镀镍后的电极投入浸金液中浸泡，在镍层表面形成厚度为0.035-0.045μm的浸金层，只起保护镍层不被氧化。

(4)镀镍后，将焊接处的防镀保护涂料进行去除处理，所述去除处理是指选择碱性活化剂溶液、108稀释剂和香蕉水中的一种或几种对防镀保护涂料包裹的焊接处浸泡20-30分钟；露出未镀镍的裸露表面，方便后续的焊接固定这样不会造成电极在焊点处虚和脱落，提高了汽车的安全性。相比于国外同类产品的电镀板冲裁加工工艺，通过本镀镍工艺后的电极侧面覆盖有镍层，不裸露，不容易引起氧化生锈；

(5)对去除保护的电极进行后处理，

除氢：镀镍后的电极放入到豆油中在200℃下进行除氢处理3-4h，然后自然冷却后擦去浮油即可；除氢处理可以去除电极内部的氢离子，避免发生氢脆的缺陷，可以避免镍层开裂；

憎水处理：在对除氢处理后电极的镀镍层表面通过含有质量分数为8-10％憎水剂的憎水溶液进行憎水处理；所述憎水剂为BH-103，可以形成BH憎水膜层，有效提高镍层的憎水性能和耐腐蚀性，水珠在表面流走不留痕迹。

醇洗：将电极表面用体积分数为50％的乙醇水溶液清洗一次；去除多余的憎水剂和其他残留物。

然后用去离子水进行清洗三遍后吹干即可。去离子水可以去除镍层上的离子状杂质，表面更纯净，更不容易造成电化学腐蚀。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (7)

1.一种电极的电镀镀镍工艺，其特征是包括以下具体步骤：

对电极进行预处理；所述预处理包括除油除锈和超声波清洗；

除油除锈：将抛光后的电极放入到滚桶中，滚桶中装有 1/2 体积的除油除锈溶液，室温下浸泡15-35min，在70-90r/min 的转速转动下清洗30-60min，达到除油和除锈目的，提高电极表面的光洁度；

超声波清洗：经过除油除锈后的电极在40℃的超声波体积分数为 20-30% 的乙醇水溶液中进行超声处理2-3 min，超声波频率为45Hz；清洗掉电极表层附着的污渍；

在电极的焊接处上涂覆一层防镀保护涂料，所述防镀保护涂料为三防漆，可以对电极的焊接处进行镀前保护，避免电镀过程中镍离子在焊接处的表面上沉积；所述电极为IGBT电力半导体配件功率电极，所述焊接处为焊接脚，所述防镀保护涂料覆盖的范围为焊接脚末端向内6-10mm的一段位置；所述三防漆包括以下重量组分：聚氨酯18-24份、三乙烯四胺8-12份、异丙醇40-50份、乙酸乙酯10-15份、钛酸酯偶联剂1-2份、乙酸丁酯6-12份、松香改性醇酸树脂12-14份、消泡剂1-5份、防水添加剂2-6份、防静电添加剂1-3份，环已酮21～23份，硫酸铅1.7～1.9份；

将电极悬挂于用导电性能良好的材料制成的挂具上，预热处理后浸没于镀槽的电镀液中并连接阴极，在两边适当的距离放置阳极，通电后使镍离子在电极上未覆盖防镀保护涂料的表面沉积；

镀镍后，将焊接处的防镀保护涂料进行去除处理，所述去除处理是指选择碱性活化剂溶液、108稀释剂和香蕉水中的一种对防镀保护涂料包裹的焊接处浸泡20-30分钟；直到露出未镀镍的裸露表面，方便后续的焊接固定；

对去除保护的电极进行后处理，所述后处理包括醇洗，醇洗是指将电极表面用体积分数为 50% 的乙醇水溶液清洗一次；然后用去离子水进行清洗三遍后吹干即可。

2.根据权利要求1所述的一种电极的电镀镀镍工艺，其特征是：所述阳极采用纯度为99.99% 的镍板，所述阴极采用黄铜片，所述阳极和阴极之间的间距为6.5-7.5cm，所述挂具采用钛螺栓；所述预热处理为预热 8-15min，预热温度为30-36℃。

3.根据权利要求1中所述的一种电极的电镀镀镍工艺，其特征是：所述镀镍液包括如下的重量组分：镍盐30-60份，络合剂40-150份，pH调节剂0.1-150份，光亮剂0-2份，促进剂0.002-1份，水1000份，所述镍盐选自硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、碳酸镍中的一种或几种，所述络合剂选自酒石酸盐、柠檬酸盐、乙二胺四乙酸盐、焦磷酸盐、铵盐葡萄糖酸、苹果酸、甲叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸中的一种或几种；所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或几种，所述促进剂为丙二酸、丁二酸、氨基乙酸、丙酸中的一种或多种；所述电镀液温度为25-46℃，PH在2-5之间。

4.根据权利要求1所述的一种电极的电镀镀镍工艺，其特征是：所述预处理还包括 抛光和活化步骤；抛光：将超声波清洗后的电极放入磁力抛光机中打磨抛光20-30分钟，提高电极表面粗糙度，满足电镀要求；活化：将抛光后的电极采用5wt％～15wt％的盐酸溶液进行活化1min，使其表面的氧化膜溶解露出活泼的金属界面，保证电镀层与基体的结合力，最后吹干即可。

5.根据权利要求1所述的一种电极的电镀镀镍工艺，其特征是：所述后处理还包括醇洗前的除氢和憎水处理；除氢：镀镍后的电极放入到豆油中在200℃下进行除氢处理3-4h，然后自然冷却后擦去浮油即可；憎水处理：在对除氢处理后电极的镀镍层表面通过含有质量分数为 8-10% 憎水剂的憎水溶液进行憎水处理；所述憎水剂为BH-103。

6.根据权利要求1所述的一种电极的电镀镀镍工艺，其特征是：将经过步骤（3）镀镍后的电极投入浸金液中浸泡，在镍层表面形成厚度为0.035-0.045μm的浸金层，保护镍层不被氧化。

7.根据权利要求1所述的一种电极的电镀镀镍工艺，其特征是：所述除油除锈溶液中含有：促进剂 2.5-3.5g/L，扩散剂 1.5-2.5g/L、渗透剂 2-3g/L和20wt％～50wt％的硝酸。

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