一种离子液体镀铝层的电镀工艺的制作方法

本发明涉及表面电镀，具体涉及一种离子液体镀铝层的电镀工艺。

背景技术：

1、金属铝表面容易自发生成致密氧化膜，对基体起到良好的腐蚀防护效果。由于金属铝同时具有密度低、无毒、导热性良好、导电性良好等特点，也被视为一种良好的防腐膜层，广泛运用于各种材料表面的防护，尤其是金属材料。制备铝膜层的方法主要包括气相沉积法(物理和化学手段)、热浸法和电化学沉积法(即电镀法)。相对于其他方法，电镀法具有操作相对简单、工艺参数易于调控和能耗低等特点。由于铝金属非常活泼，铝镀层只能通过无水电解液电沉积制备。镀铝所用的电解液大致可分为三类：无机熔盐体系、有机溶液体系以及离子液体体系。其中，离子液体具有电导率高、电化学窗口宽、热稳定性等优点，因此被视为最具前景的镀铝电解液体系。

2、离子液体镀铝层与金属基材的结合力对镀层的防护效果有至关重要的影响，镀层与基材结合力差容易产生裂纹和微孔，甚至导致镀层剥落，进而极大地降低镀层的防护效果。影响镀层与基材结合力的因素贯穿了整个镀铝工艺流程，包括基材前处理、电镀工艺和后处理等，也受到所选择电解液体系的影响。基材的前处理作为第一道工序，对镀层与基材的结合力有重要影响，合理地选择基材前处理手段可以有效地提升结合力。

3、当前金属基材的电镀前处理手段主要可以分为三大类：机械剥离、酸洗刻蚀和电化学刻蚀，其结合力增强原理均是通过剥离或刻蚀增大基材表面粗糙度，提升镀层与基材之间在微观上互相镶嵌的程度。

4、机械剥离手段以吹砂为主，其原理是利用高速气流和磨料的碰撞、摩擦，将基材表面的部分物质磨除，形成一定的凹凸纹理。吹砂处理不适用于加工精度要求高的零部件，对于零件的凹槽部位也无法进行有效处理。此外，磨砂表面容易藏灰，难以清理。

5、酸洗刻蚀(化学刻蚀)是利用酸性溶液对基材表面进行腐蚀并去除部分物质，提升基材粗糙度。对于活泼金属材料，如铝合金、钢材、镁合金等，由于酸洗过程的高反应性，必须严格控制酸洗液浓度、处理温度和时间。此外，为避免氢脆，高强钢严禁酸洗前处理。

6、电解刻蚀是指基材作为阳极，在电解液中进行电化学溶解的过程。通过电流密度、通电时长和温度等参数可以对电化学刻蚀过程进行高效调控。当前，离子液体镀铝工艺中基材的电解刻蚀处理均采用直流刻蚀法。提升电流密度可以有效增强刻蚀效果，但同时容易引起电解液浓差极化和基材局部钝化，导致刻蚀不均匀，甚至可能导致槽压急剧上升，引发电解液分解。

7、因此，发明人提供了一种离子液体镀铝层的电镀工艺。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本发明实施例提供了一种离子液体镀铝层的电镀工艺，解决了离子液体镀铝层与金属基材结合力较差的技术问题。

3、(2)技术方案

4、本发明提供了一种离子液体镀铝层的电镀工艺，包括以下步骤：

5、对待镀金属基材表面进行预处理；

6、将预处理后的待镀金属基材放置于第一电解池进行脉冲电流预刻蚀；

7、对预刻蚀后的待镀金属基材放置于第二电解池进行离子液体镀铝，得到离子液体镀铝层。

8、进一步地，所述对待镀金属基材表面进行预处理，具体为：

9、依次采用不同目数的水磨砂纸对所述金属基材表面进行打磨，然后分别用去离子水和乙醇进行冲洗并吹干。

10、进一步地，所述将预处理后的待镀金属基材放置于第一电解池进行脉冲电流预刻蚀，具体为：

11、以所述待镀金属基材作为阳极，纯铝箔作为阴极，其中脉冲电流为5～20ma·cm-2，刻蚀时间为10～30min，脉冲占空比为20～80％，温度范围为15～35℃，搅拌速率范围为60～300r·min-1。

12、进一步地，预刻蚀结束后，将待镀金属基材表面的电解液擦除，然后将待镀金属基材浸没至有机溶剂中清洗，清洗后再擦干。

13、进一步地，所述有机溶剂为乙醇、甲苯、二甲苯及丙酮中的至少一种。

14、进一步地，对预刻蚀后的待镀金属基材放置于第二电解池进行离子液体镀铝，得到离子液体镀铝层，具体为：

15、以所述待镀金属基材作为阳极，纯铝箔作为阴极，其中脉冲电流为10～30ma·cm-2，电镀时长为30～90min，脉冲占空比为20～80％，温度范围为15～35℃，搅拌速率范围为60～300r·min-1。

16、进一步地，所述第一电解池与所述第二电解池中为同一类离子液体电解液。

17、进一步地，所述离子液体电解液为alcl3型离子液体电解液。

18、进一步地，所述第一电解池及所述第二电解池均位于氩气氛围保护的手套箱中，箱内水、氧含量均小于1ppm。

19、进一步地，得到离子液体镀铝层后，采用有机溶剂冲洗镀铝后的金属基材，再吸除所述金属基材的表面溶剂，并用乙醇冲洗后吹干。

20、(3)有益效果

21、综上，本发明通过脉冲电流进行预刻蚀处理进而制备离子液体镀铝层。脉冲电流导通期内，金属基材不断溶解，相应的阳离子浓度不断上升。脉冲电流关断期则为金属基材溶解的阳离子提供了更多扩散时间，有利于降低浓差极化，避免金属基材局部钝化或电解液的分解。相比于直流预刻蚀，在相同的平均电流密度下，脉冲电流预刻蚀在导通期内的电流密度更高，有利于刻蚀的进行，可以有效地提升离子液体镀铝层与金属基材的结合力。

技术特征：

1.一种离子液体镀铝层的电镀工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的离子液体镀铝层的电镀工艺，其特征在于，所述对待镀金属基材表面进行预处理，具体为：

3.根据权利要求1所述的离子液体镀铝层的电镀工艺，其特征在于，所述将预处理后的待镀金属基材放置于第一电解池进行脉冲电流预刻蚀，具体为：

4.根据权利要求3所述的离子液体镀铝层的电镀工艺，其特征在于，预刻蚀结束后，将待镀金属基材表面的电解液擦除，然后将待镀金属基材浸没至有机溶剂中清洗，清洗后再擦干。

5.根据权利要求4所述的离子液体镀铝层的电镀工艺，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、甲苯、二甲苯及丙酮中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的离子液体镀铝层的电镀工艺，其特征在于，对预刻蚀后的待镀金属基材放置于第二电解池进行离子液体镀铝，得到离子液体镀铝层，具体为：

7.根据权利要求1所述的离子液体镀铝层的电镀工艺，其特征在于，所述第一电解池与所述第二电解池中为同一类离子液体电解液。

8.根据权利要求7所述的离子液体镀铝层的电镀工艺，其特征在于，所述离子液体电解液为alcl3型离子液体电解液。

9.根据权利要求1所述的离子液体镀铝层的电镀工艺，其特征在于，所述第一电解池及所述第二电解池均位于氩气氛围保护的手套箱中，箱内水、氧含量均小于1ppm。

10.根据权利要求1所述的离子液体镀铝层的电镀工艺，其特征在于，得到离子液体镀铝层后，采用有机溶剂冲洗镀铝后的金属基材，再吸除所述金属基材的表面溶剂，并用乙醇冲洗后吹干。

技术总结本发明涉及表面电镀技术领域，具体涉及一种离子液体镀铝层的电镀工艺。其包括步骤：对待镀金属基材表面进行预处理；将预处理后的待镀金属基材放置于第一电解池进行脉冲电流预刻蚀；对预刻蚀后的待镀金属基材放置于第二电解池进行离子液体镀铝，得到离子液体镀铝层。该离子液体镀铝层的电镀工艺的目的是解决离子液体镀铝层与金属基材结合力较差的问题。技术研发人员：李文,南阳,魏琪,李少杰,韦国科受保护的技术使用者：中国航空制造技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/8