[发明专利]电镀和预处理铝工件的方法

说明书

发明领域

本发明涉及在铝或铝合金工件或制品的至少一个表面上施用金属层的方法，其包括清洗和活化表面的简单预处理步骤以及产生随后施用的金属层的良好附着的步骤。本发明也涉及在至少一个表面上电镀有金属层的铝合金产品。更具体地，本发明涉及在用于无焊剂钎焊操作中的铝合金钎焊薄板产品包覆层上施用钎焊促进金属的金属层的方法。

如下所知，除非另有说明，所有合金命名和状态(temper)命名指的是由铝协会出版的铝标准和数据及注册记录中的铝协会命名。

发明背景

铝产品的镀镍被广泛使用，因为镍提供明亮的、有光泽的外观，长期持久并能够导电。另外，镀镍的更特别的用途是在钎焊薄板产品的制造中。铝合金钎焊薄板包括铝合金芯部和在一面或两面上的填料合金的包覆层。铝钎焊薄板被广泛使用在例如热交换器的生产中。

然而，铝-硅合金作为填充材料的使用是有问题的，因为氧化铝层在钎焊过程中必须破裂。这可通过在钎焊前在工件上施用化学焊剂而实现。用于钎焊铝合金中的焊剂通常由碱金属和碱土金属氯化物和氟化物的混合物或冰晶石构成。焊剂在钎焊温度下起作用，以致破裂、扩散并溶解氧化物薄膜。然而，在工件上施用化学焊剂是相当费力的，因此是昂贵的方法。

因此在过去，已经开发并应用了例如US-2003/0098338-A1中描述的无焊剂钎焊技术，在此以参见的方式完全引用。在这样的一种技术中，在要钎焊的零件上涂覆钴、铁、或更优选镍的钎焊促进金属。在钎焊过程中，镍与下面的铝合金进行放热反应，因此使氧化铝层破裂并允许下面熔融的铝包覆金属流到一起并连接。因为这种方法无需氟化物焊剂，因此也适合与富含镁的铝合金一起使用，例如有利地用于热交换器结构中。

除镍、铁或钴涂层外，也可添加润湿剂以在钎焊过程中改善包覆合金的润湿性。然而，镀镍需要金属表面大量的预处理，例如清洗、腐蚀、除垢等。这又是由于附着力强的氧化物层的存在。如果铝合金表面不进行适当的预处理，镍涂层将具有差的附着力或被污染，因此会阻碍产品的钎焊性。因此，具有所有必要预处理步骤的镀镍是昂贵的并且是环境不友好的工艺。

发明概述

本发明的目的是提供通过电镀在铝合金产品上施用金属层的方法，该方法需要尽可能少的步骤，无需使用含氟化物的组分。

本发明的又一目的是获得金属涂的铝合金产品，其中施用的金属涂层附着良好，在随后的钎焊操作中可用于破碎氧化物层。

本发明通过根据权利要求1的施用金属涂层的方法和根据权利要求1 4的铝合金产品解决这些目的的一个或多个。

在铝或铝合金工件的至少一个表面上施用金属层的方法包括如下步骤：通过在含有硫酸和选自镍、铁和钴的金属离子的预处理浴中的阴极活化预处理表面，和通过电镀预处理过的工件施用金属层，且其中金属层选自镍、铁、钴和其合金。对本领域技术人员而言将是立刻就清楚的：当施用的金属层含有镍或镍合金时，预处理浴应含有镍离子，而施用铁或钴或其合金时，预处理浴分别含有铁离子和钴离子。

附图简要描述

图1显示了用于钎焊测试的试样上的角形(angle-on-coupon)。

优选实施方式的详细描述

本发明基于下面的发现：在简单硫酸溶液中进行阴极活化后，铝合金产品的直接金属镀覆例如镍镀覆是可能的，其中在简单的硫酸溶液中仅添加有例如以硫酸镍形式的镍离子。在这种活化工艺中无需氟化物组分。因为活化浴含有与优选用作镍镀液(plating bath)的Watts浴相同的组分，排除了交叉污染。在废水处理上也没有问题。

认为在含有镍离子的硫酸溶液中的阴极活化过程中，通过表面上的薄的氧化铝膜会生成镍核，因此形成在随后镀覆步骤中施用的镍层的锚定点(anchor spot)。这样，阴极活化步骤与在铝表面和镍涂层间产生薄连接层具有相同的作用。对于使用铁或钴的情况相同，但加以必要的改变。

预处理浴优选含有约15-200g/l、优选80-150g/l的NiSO₄.H₂O，和约50-350g/l，优选约150-250g/l的H₂SO₄。在优选的实施方式中，预处理浴还含有硼酸作为缓冲剂，例如在1-50g/l、优选20-40g/l的范围。

优选的用于纯镍镀覆的浴是含有硫酸镍、氯化镍和硼酸的Watts浴。