1.前言 铝及其合金具有重量轻、比强度高、导电性优良、在大气环境中稳定性好、价格低廉等特点，其应用范围正逐步扩大。 在航空、航天工业中，随着铝及其合金的大量使用，结构钢使用量的逐步减少，飞行器的速度、航程大幅度提高，据统计，约有1/4左右的零部件是由铝及其合金制造的。 在家用轿车制造业，为了减轻轿车的辎重、降低油耗、增加提速能力，也在大量地使用高强度铝合金制造基础构件(如发动机壳体等)。 在电力系统，由于铝材本身具有良好的导电性，以铝代铜的技术革新正迅速展开。如铝基大电流汇流的应用越来越广泛。在电器(电子)行业，铝基母板、铜-铝复合板的应用也越来越多。在民用领域，铝及其合金的应用实例比比皆是。 一般说来，如果不对铝及其合金进行恰当地表面处理，其应用范围将大大减小。例如，没有铝材阳极氧化处理技术，就不会有铝合金的日用品。如果不改善铝的表面导电性，就不可能将其用于电力、电子行业(铝质电容器除外)。 虽然铝材的表面处理措施多种多样，但归纳起来可分为两大类：一类是为了提高其化学稳定性、耐磨性、装饰性(着色等)、介电特性等而采用化学氧化或电化学阳极氧化处理技术;另一类是为了降低其表面电阻而采用表面导电改性处理技术。 刷镀技术在铝材加工中的应用主要是进行表面导电改性处理，或恢复加工超差零件的尺寸精度。然而，由于铝材种类繁多(纯铝、硬铝、锻铝、防锈铝、铸铝等)，表面状态差异显著，因此，如何保证铝及其合金的刷镀质量一直是一个令人头疼的问题。 尽管有很多资料介绍过铝材电镀(电刷镀)方法，但往往是就事论事，不具备普遍的适应性，适合于一种铝材的刷镀方法不一定适用于另一种铝材。 从本质上讲，铝是一种高化学活性金属。但是，在日常生活中，很少见到其体现高化学活性的本性。这是因为在大气环境中铝很容易被氧化，在其表面上生成了与基体结合牢固的氧化膜(Al2O3)，氧化膜的再生能力很强，即使在有水环境中，氧化膜也能够快速再生。铝上镀层结合力差的原因就是没能在镀前处理的过程中彻底去除氧化膜。能否彻底去掉氧化膜并防止其再生，是决定铝及其合金上电刷镀质量高低的关键。 使用FJY系列刷镀技术中的铝活化液，可以显著提高活化效果，实际刷镀效果表明，该系列铝材活化处理技术具有广泛的适应性，镀层与基体的结合力甚至超过铝材本身的抗拉强度。本文介绍部分应用实例，说明就FJY系列铝活化技术在铝及其合金表面刷镀中应用特点。 2.刷镀工艺及说明 2.1铝及其合金刷镀工艺流程 机械打磨→电净→水洗→铝活化1号→水洗→铝活化2号→水洗→铝活化3号→(水洗)→铝活化4号→水洗→高韧性底铜→水洗→刷镀符合使用性能要求的工作层(铜、锡、银、金等)→水洗→检验 2.2工艺说明 机械打磨：机械打磨的作用是为了去除在前期加工过程中残存的表面缺陷，例如铸造缺陷(氧化皮、毛刺、沙粒等)。有些铝件浸涂过表面保护剂(如清漆等)，还有些铝件已经进行过阳极氧化处理(或化学氧化处理等)，氧化处理后的表面有较厚的氧化膜(特别是阳极氧化处理)。因此，为了保证刷镀层与基体之间的结合力，刷镀之前必须用水砂纸打磨待镀表面，彻底去除表面附着物，露出新鲜的纯金属表面。 电净：电净的作用是去除残留在工件表面的油污等污物。可以多进行几次电净处理，直到工件工件表面能被水完全湿润，不挂水珠。 铝活化：铝活化1至铝活化4是为了彻底去除铝表面的氧化膜并防止其再生。此步骤是保证刷镀层与基体结合牢固的关键步骤。如果刷镀层与基体结合不牢，一定是该步骤没有处理到位。如果镀层结合不牢的质量问题，应彻底打磨掉刷镀层，重新进行活化处理。 刷镀高韧性底铜：有人用酸铜、或碱铜作铝上刷镀的过渡层，一般来说这种方法的成功率很低，常常出现基体的过腐蚀、或镀层起皮现象。建议使用FJY系列刷镀液中的高韧性底铜，只有如此，才能保证刷镀质量。 镀工作层：铝件的使用场合不同，工作层的性质也发生相应的变化。表面镀锡、镀银、镀金是为了提高其导电性能或焊接性能。表面镀镍、镀高硬铜可提高其耐磨性能。有时为了改善电磁屏蔽性能，也可能要求镀坡莫合金或镍-磷合金等。一般情况下，可以将工作层直接镀在底铜上面。但是，如果工作层是镀金层，还应在底铜上镀一层镍作阻挡层，然后在镍上镀金。 3.铝及其合金刷镀应用实例 3.1铝合金刷镀在军品加工中的应用 移动式导弹发射工程车是我国为了提高作战机动性、隐蔽性而研制成功的移动式导弹发射装置。可以根据作战机动性的需要，随时、随地发射导弹，并对导弹的飞行轨迹进行实时控制，确保导弹命中目标。为了防止敌方对工程车控制中心进行电磁干扰，同时保证控制设备所产生的电磁波不发生泄露，以免被敌方发现，必须将电子设备密封在由铝合金制造的方舱内，方舱的交接缝处采用钎焊方法密封。为了提高铝合金表面的可焊性，需要在铝合金的表面上电刷镀铜。西安某国防研究机构，采用我校研制成功的FJY系列铝合金表面电刷镀铜技术，在铝合金方舱的搭接面进行可焊性镀铜。测试结果表明，钎焊部位的搭接强度高于铝合金本身的机械强度。该技术还曾经用於军品波导器的表面加工。方舱成品、波导器刷镀分别如图1、图2所示。  图1军品方舱  图2军品波导器 3.2铝合金刷镀在发动机壳体、镀铬铝基滚筒修复中的应用 为了减轻车辆的重量，很多发动机壳体的材质是铸铝的。与铸铁壳体相比，铸铝壳体的耐磨性要差一些。因此，常常需要对铸铝壳体的磨损面进行修复或表面强化。因为发动机使用一段时间后，轴与相关构件的配合间隙变大，机器震动加剧，瓦座发生剧烈磨损。当简单的零件更换已经不能满足维修要求的时候，采用刷镀法修复发动机壳体非常有效。图3是刷镀法修复发动机铸铝壳体的实物照片，修复部位是壳体的瓦座。 在所有材质印刷机滚筒的电刷镀修复过程中，表面镀铬铝基滚筒的修复是最困难的。不论是铝基材，还是镀铬表面，很难保证其上的镀层与基体有牢固的结合力。只有采用FJY系列刷镀技术中的铬面、铝面复合刷镀方法才能保证刷镀质量。除FJY系列刷镀技术外，国内外其它任何刷镀技术均不能完成镀铬铝滚筒的电刷镀任务。图4是镀铬铝滚筒电刷镀修复实物照片。  图3电刷镀法修复发动机瓦座  图4镀铬铝滚筒电刷镀修复 3.3铝合金电刷镀金、银、锡及其应用 由于金价昂贵，一般情来说，很少有人要求在铝合金上电刷镀金。但是在特殊情况下，铝上电刷镀金也有其应用背景，图5是某工程物理研究院要求在铝上电刷镀金的实物照片。 在电力、电子领域，经常需要在铝材表面镀银以改善其电连接性能。例如，很多高压开关厂都要求在其铝材工件上局部电刷镀银。国内多数企业采用的是剧毒的有氰镀银技术，对安全生产、环保带来危害。我校采用FJY系列无氰镀银技术进行镀银生产，对于静配合件，其使用效果与有氰镀银相当。图6是法国进口水力发电铝材高压绝缘子无氰镀银应用实例。  图5铝上无氰镀金  图6铝材高压绝缘子无氰镀银 虽然镀银层具有极好的导电性，但是在工业大气、特别是潮湿的大气环境中，在镀银层的表面很容易产生氧化膜或硫化膜(俗称银变色)，从而使镀银部位的接触电阻增加。尽管有人采取各种各样的方法防止或减缓银层变色，但是到目前为止，还没有找到一种既能防止银层变色，又不降低银层表面导电性的有效方法。 由于镀锡层在空气中有较好的稳定性，并具有良好的可焊性、导电性和低廉的成本，所以在电力、电子设备的电连接部位，人们开始采用FJY系列高稳定性光亮电刷镀锡技术代替以前常用的电刷镀银技术进行表面导电性处理，图7、图8是铝上镀锡实物照片。其它关于铝材刷镀的例子还有很多，如用刷镀法生产铜-铝复合板、修复铸铝模具等。了解更多内容，请登陆“中国刷镀网”查看相关内容、图片。  图7铝基软连接镀锡  图8铝板锡焊接头镀锡 4.结论 通过铝材刷镀应用实例介绍可知，西北工业大学研制的FJY系列铝材表面刷镀技术，可以在多种型号的铝及铝合金上刷镀高质量的表面镀层，解决了当前铝材刷镀层与基体结合力差的难题。在相关领域的特殊效果证明，该技术具有广阔的应用前景。 |
