[发明专利]一种适用于复杂零件的变极性脉冲镀铜工艺

说明书

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可以在复杂零件上施镀的变极性脉冲镀铜工艺，以提升单金属电镀技术水平，解决直流镀铜工艺存在的抗氧化性能力低、铜层厚度均匀性差、孔隙率高及生产效率低的问题。具体工艺流程为：除油→热水洗→冷水洗→弱腐蚀→冷水洗→变极性脉冲镀铜→冷水洗→检查气孔→冷水洗→透光→冷水洗→钝化→吹干→检验。采用该工艺进行镀铜，可使镀铜层平整、细致、光亮，结合力良好，能够显著改善铜层的孔隙率，达到了防腐、防硫、防氧化的目的。

技术领域

本发明涉及金属腐蚀与防护技术领域，特别是针对形状复杂的单金属电镀技术。

背景技术

铜的标准电极电位比较正，在铁基或锌基体上镀铜层属阴极镀层，因此只有当镀层致密无孔时才对基体有机械保护作用。另外，现有的直流镀铜工艺生产的零件在空气中极易失去光泽，与潮湿空气中的二氧化碳、硫化物和氯化物作用，表面生成一种新的物质，使零件表面变色较重。因此决定研究一种新型的镀铜工艺，即采用变极性脉冲镀铜工艺取代直流镀铜工艺，使其结晶致密，提高铜层的化学稳定性、厚度均匀性及降低孔隙率。

另外，飞机发动机中大部分齿轮零件局部需进行渗氮、碳以及氰化处理，非渗面要进行保护，传统工艺采用直流镀铜方法，铜层厚度不小于30μm，但在进行渗碳、渗氮及氰化处理过程中发现有漏渗现象，而且镀铜的周期很长，往往要电镀至600min以上才能保证零件表面没有气孔，严重影响飞机发动机零件批量生产的质量和进度需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可以在复杂零件上施镀的变极性脉冲镀铜工艺，以提升单金属电镀技术水平，解决直流镀铜工艺存在的抗氧化性能力低、铜层厚度均匀性差、孔隙率高及生产效率低的问题。

本发明技术方案如下：

一种适用于复杂零件的变极性脉冲镀铜工艺，其特征在于：具体工艺流程为：除油→热水洗→冷水洗→弱腐蚀→冷水洗→变极性脉冲镀铜→冷水洗→检查气孔冷水洗→透光→冷水洗→钝化→吹干→检验。

其中，变极性脉冲镀铜时，镀液的配方为：氯化铜(CuCl2)，14～20g/l；洒石酸钾钠45～67g/l；硼酸(H3BO3)，25～35g/l；有机胺类化合物(优选二甲基甲酰胺)0.01～0.04ml/L；氢氧化钠(NaOH)，15～23g/L。

变极性脉冲镀铜的操作条件为：镀液温度≯45℃，pH＝8.5(用稀KOH溶液调节)；镀液搅拌。阳极材料为T1，阴极面积：阳极面积＝1：1.5。

采用变极性脉冲电源进行电镀铜时，需通过调节6个脉冲参数来获得高质量的镀层，即：正、反向工作比；正、反向平均电流密度和正、反向工作频率。本发明确定了变极性脉冲镀铜工艺参数的最佳组合范围为：

变极性脉冲镀铜的工艺参数为：频率：1000Hz；电流密度：0.6～1.0A/dm2；正向工作比为15～20％(即电流导通时间占15～20％，其它时间电流关停)；负向工作比为8％～10％。采用该工艺进行镀铜，可使得到的镀铜层平整、细致、光亮，结合力良好，能够显著改善铜层的孔隙率，达到了防腐、防硫、防氧化的目的。

本发明所述工艺适合应用于飞机发动机形状复杂的零件，特别适用于飞机发动机的锥齿或弧齿。该工艺代替原有的直流镀铜工艺，在提高铜镀层的致密性、厚度均匀性，降低孔隙率的同时，可以解决齿轮在渗碳、渗氮及氰化处理过程中的漏渗及生产效率低等问题。

本发明有益效果为：