[发明专利]一种铜/铝复合导电排的电镀制备方法以及装置

说明书

技术领域

 本发明涉及输电用导电排，具体是一种在组合电磁场作用下铜/铝复合导电排的电镀制备方法以及装置。

背景技术

随着我国电力工业的迅速发展，对输电设备（如高低压开关柜、高低压母线槽等）使用需求也日益增加，而输电设备的制造需要大量消耗高导电性的铜，但我国的铜资源相对匮乏，其40%~50%的铜材依赖于进口，造成铜价在近年来价格不断上涨，增加了企业制造的成本。为降低成本，在市场上已逐步出现铜的替代产品，如利用我国铝资源非常丰富的特点，制备铜/铝复合导电排，通过使用少量的铜和其它金属结合做成产品来替代铜，达到既能满足铜导体的技术指标，又可以大幅度降低产品成本的目的。

目前市场上铜/铝复合导电排的常见制备方法是包覆法，通过将高纯度铜带同心地包覆在铝导线的外表面，通过多道次拉拔及热处理，制成所需的导电产品；其较之纯铜导体，铜/铝复合材料导体具有明显优势：重量轻、线质柔软、成本低廉、节约铜资源等，但用包覆法制备铜/铝复合导电排时存在以下缺陷：1、导体中含铜量仍然较大，其含铜重量比为40%左右，材料成本比较高； 2、两种金属间的结合牢度不足，生产出来后部分成品从断面可见缝隙，影响了导体的质量和导电性能。

中国专利200910035288.5提出了一种铜/铝复合导电排的电镀制备方法，通过采用铝排表面电镀铜的方法制备了含铜重量比较小并且两种金属结合较致密的导电排产品，较之包覆法该制备方法具有明显的质量和成本优势，但该专利提出的电镀生产方法直接用于铜/铝复合导电排的生产时仍然存在着一些不足之处：为了使产品表面镀上的电解铜分布均匀，在电镀中通过吹气法对产品表面硫酸铜溶液进行搅拌，但气体搅拌法的搅拌强度有限、搅拌不均匀以及喷吹气体会把杂质带进电镀槽，污染溶液，并且使镀液与空气接触，易使电镀溶液氧化，不利于提高产品质量。

发明内容

本发明目的是为了克服现有铜/铝复合导电排的电镀制备方法的不足，提供一种在组合电磁场作用下电镀制备成本低、镀层均匀而致密的铜/铝复合导电排的方法。

本发明是通过以下技术方案实现：首先制备导电用铝排，然后把铝排放入清洗装置进行清洗，清洗后把铝排放入预镀装置中进行预镀铜，将预镀铜后的铝排放入主镀装置中进行硫酸铜镀铜得到铜/铝复合导电排；最后对铜/铝复合导电排进行后处理得到最终产品；本发明的特点是对现有制备铜/铝复合导电排的工艺改变较少，对基底材料及其状态没有特殊要求，通过在原有制备铜/铝复合导电排过程中施加组合电磁场对溶液进行螺线型搅拌，实现制备高质量的铜/铝复合导电排的目标。

本发明所述的制备导电用铝排是指先制备1-20 mm，宽20-300 mm的圆边铝排，制作后根据产品需要用模具拉拔至所需的尺寸。

本发明所述的清洗装置由清洗槽、超声波发生器和铝排移动装置组成，其中铝排移动装置由转动手柄、转动轴和夹紧装置组成，转动手柄通过销钉固定在转动轴一端，转动轴通过轴承安装在清洗槽侧壁上，并可以转动，夹紧装置安装在清洗槽内的转动轴另一端。清洗槽内装有氢氧化钠碱性溶液，超声波发生器安装在清洗槽两面侧壁，铝排的清洗过程为：将铝排固定在铝排移动装置的夹紧装置上并置入清洗槽内浸泡，浸泡时间5 -10分钟，碱洗槽内溶液温度为20 - 40摄氏度，同时通过设置在清洗槽内的超声波发生器，施加频率范围为20～50 kHz的超声波作用在铝排表面，清洗表面的氧化层及油污等脏物，并通过铝排移动装置使得铝排作一定幅度的转动，从而使铝排均匀地接受超声波的振动清洗，再配合氢氧化钠碱性溶液浸泡碱洗作用，达到把铝排彻底清洗干净的目的，完毕后迅速将铝排放入清水槽内用流动水进行冲洗干净。

本发明所述的预镀装置由预镀槽组成，铝排预镀铜采用氰化物预镀工艺：将清洗过的铝排迅速放入预镀槽中进行预镀铜，预镀槽内温度为20～50℃，预镀时间1～5min，在铝排表面镀上一层薄薄而均匀的铜层，以增强铜镀层与基体的结合强度，预镀铜完成后把铝排放入清水槽中冲洗干净。

本发明所述的主镀装置由主镀槽和电磁场发生器组成，其中主镀槽内装有硫酸铜溶液，电磁场发生器安装在主镀槽两面侧壁和底部，铝排主镀铜时，铝排电镀表面作为阴极，电解铜板作为阳级平铺在主镀槽的底部，将已预镀铜的铝排放入主镀槽进行镀铜，设置在主镀槽外的电磁场发生器，在主镀铜时施加电磁场作用，给溶液施加旋转磁场和行波磁场进行螺旋形搅拌，通过电磁螺旋形搅拌作用，克服电镀离子在不同高度方向的离子相分布差异，降低了浓差极化，使铝排表面镀上的电解铜分布均匀，从而在铝排表面获得均匀而致密的镀层。