铝基化学镀Ni-(Cu、Co)-P镀层耐蚀性能与电磁屏蔽性能研究

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为了解决某军工通讯产品铝合金部件不能满足军标对该军工产品相关电磁屏蔽性能的要求及提高其在海洋环境中的耐腐蚀性能,本文采用化学镀镍三元合金的工艺对通讯产品进行表面处理,以解决此技术难题。 金属铝具有密度小、比强度高、导电性好等优点,常被用来制造电子产品的外壳。在铝的表面上化学镀Ni-P镀层,可以改善产品的耐蚀性能和电磁屏蔽性能。铝合金由于表面有一层氧化膜,化学镀时需要通过特殊的前处理工艺来去除这层氧化膜。传统的铝合金化学镀前处理工艺复杂,且镀速慢,在很大程度上限制了化学镀镍在铝合金上的实际应用。本研究小组开发的“直接镀”前处理工艺很好的解决了上述问题,在一定镀液配方和工艺参数下,能在铝合金上得到镀速快、表面均匀、孔隙率低、厚度达20μm左右的单层镀层。采用各种不同的方法对镀层的结合力进行了检测,结果表明镀层与铝合金基体的结合力良好。 Cu是电的良导体,对低频下的电磁场通过表面反射衰减有很好的屏蔽作用,且Cu有利于提高镀层的耐蚀性;Co是铁磁性材料,对高频下的电磁场通过内部吸收衰减有很好的屏蔽作用,因此化学镀Ni-Cu-P、Ni-Co-P三元合金镀层常应用于电子产品领域,以提高产品的耐蚀性能和电磁屏蔽性能。本文通过改变镀液中CuSO<,4>·5H<,2>O(CoSO<,4>·7H<,2>O)的含量,以及适当调整工艺参数,在铝基体上获得了不同结构和不同铜(钴)含量的Ni-P、Ni-Cu-P、Ni-Co-P合金镀层。用X射线衍射法分析了镀层结构;用SEM观察了各种结构镀层的表面形貌;用能谱仪测定了各镀层的成分含量,最后得出了镀液配方和工艺参数对镀层结构、形貌、成分的影响规律,达到了镀层成分和组织结构的可控性。 研究了铜(钴)含量对镀速、镀层厚度和孔隙率的影响。结果表明:施镀1.5小时后,镀层厚度可达15-30μm,基本无孔隙。少量的Cu、Co能提高镀速,降低孔隙率。 利用极化曲线法分析了各种成分和结构镀层的耐蚀性能;用四点探针法测量了镀层的导电性,用热磁仪法测量了镀层的导磁性,根据镀层的导电性、导磁性和镀层厚度的数据,对镀层的电磁屏蔽性能进行了分析计算。结果表明(1)同一体系中,按着非晶态→混品态→晶态方向,镀层的耐蚀性能依次递减,导电性和导磁性依次递增,表面反射衰减依次递减,吸收衰减依次递增。(2)Cu元素能明显提高化学镀Ni-Cu-P镀层的耐蚀性、导电性和反射衰减,降低其导磁性和吸收衰减。低频条件下Ni-Cu-P镀层具有极高的反射衰减和屏蔽性能。(3)Co元素能适当提高化学镀Ni-Co-P镀层的耐蚀性能,明显提高导磁性和吸收衰减,降低反射衰减。高频条件下Ni-Co-P镀层具有极高的吸收衰减和总电磁屏蔽效能。根据不同结构和成分的镀层的耐蚀性能和电磁屏蔽性能的测量和计算结果,在综合考虑镀层的耐蚀性和电磁屏蔽性能的前提下,设计出结构为内层晶态+外层非晶态的双层镀层的优选方案,并施镀出双层镀层。双镀层厚度超过40μm,基本无孔隙,且镀层与镀层之间结合力良好。双镀层都具有很好的耐蚀性和电磁屏蔽综合性能,其中内层晶态Ni-Co-P+外层非晶态Ni-Cu-P双镀层结构综合性能最好,完全能满足本试验的要求。
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