鍍層、通信設備及鍍層的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明的實施例提供了一種鍍層、通信設備及鍍層的制備工藝，涉及通信設備領域，能夠承受環境的高溫、高濕和高腐蝕。所述鍍層包括：鎳層和錫合金層；錫合金層包括質量份數為20%~70%的Cu、20%~70%的Sn和10%~60%的Ni，以及0~20%的其他元素。本發明可用于通信設備的鍍層工藝中。
【專利說明】鍍層、通信設備及鍍層的制備工藝
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及通信設備領域，尤其涉及一種鍍層、通信設備及鍍層的制備工藝。
【背景技術】
[0002]通信系統領域常用的結構和設備有整機、模塊、電子設備構件和基板等等。這些結構和設備有時需要應用在復雜的外界環境中，或者需要與其他結構或設備進行焊接操作，又或者需要應用到自身的某些電學性能。因此，如何保證這些通信結構或設備能夠應用在復雜外界環境中、具有良好的焊接性能和電學性能從而保證良好的工作可靠性變得至關重要。
[0003]目前針對該問題的解決方案繁多，相差迥異。例如，在基材的表面處理中，主要有表面鍍Ag/N1、Sn/Ni或Zn/Ni等這幾種結構來減輕外界復雜環境的影響并改善設備的電學性能和焊接能力。對于Ag/Ni結構而言，雖然可解決基材的電學問題及一定程度上的防腐問題，但是銀鍍層化學性質不穩定，易硫化和氧化，存儲條件高，服役壽命短。且銀鍍液成本高亦不穩定，不易于成本的管控。對于Sn/Ni結構而言，錫鍍層的含量不能低于99%。

【發明內容】

[0004]本發明的實 施例的主要目的在于，提供一種鍍層、通信設備及鍍層的制備工藝，能夠承受環境的高溫、高濕和高腐蝕。
[0005]為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案:
[0006]第一方面，本發明提供了一種鍍層，包括:
[0007]鎳層和錫合金層；錫合金層包括質量份數為20%~70%的Cu、20%~70%的Sn和10%~60%的Ni，以及0~20%的其他元素。
[0008]在第一方面的第一種可能實現方式中，所述其他元素不包括有害物質。
[0009]結合第一方面的第一種可能實現方式中，在第二種可能實現方式中，所述其他元素不包括鉛、鎘、汞和六價鉻。
[0010]結合第一方面，在第三種可能實現方式中，所述錫合金層的厚度為0.1 μ m-20 μ m。
[0011]結合第一方面或第一方面的第三種可能實現方式，在第四種可能實現方式中，所述鎳層的厚度為0.1 μ m-20 μ m。
[0012]結合第一方面，在第五種可能實現方式中，所述鍍層還包括銅層。
[0013]結合第一方面的第五種可能實現方式，在第六種可能實現方式中，所述銅層的厚度為 0.1 μ m~20 μ m。
[0014]第二方面，本發明提供了一種通信設備，包括:本發明實施例提供的所述鍍層，所述鍍層設置在所述通信設備的基材上。
[0015]第三方面，本發明提供了一種上述鍍層的制備工藝，包括:
[0016]步驟1:提供一基材；
[0017]步驟2:在所述基材上化學鍍鎳和/或電鍍鎳，形成鎳層；[0018]步驟3:在所述鎳層上電鍍錫合金，形成錫合金層。
[0019]在第三方面的第一種可能實現方式中，在步驟2中，所述形成的錫合金層的厚度為 0.1 μ m~20 μ m。
[0020]結合第三方面或第三方面的第一種可能實現方式，在第三方面的第二種可能實現方式中，在步驟3中，所述形成的鎳層的厚度為0.1 μ m"20 μ m0
[0021]結合第三方面，在第三方面的第三種可能實現方式中，所述步驟2包括:在所述基材上電鍍銅，形成銅層；在所述銅層上化學鍍鎳和/或電鍍鎳，形成鎳層。
[0022]結合第三方面的第三種可能實現方式，在第四種可能實現方式中，所述銅層的厚度形成為0.1 μ πm20 μ m。
[0023]本發明實施例提供的鍍層、通信設備及鍍層的制備工藝，在基材上依次設置有鎳層和錫合金層，采用錫合金層使得鍍層的抗氧化、抗腐蝕的能力提高，能夠承受環境的高溫、高濕和高腐蝕，而鍍層整體的成本下降，此外包括錫合金層的鍍層還具有良好的焊接效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發明一 實施例提供的鍍層結構示意圖；
[0026]圖2為本發明另一實施例提供的鍍層結構示意圖；
[0027]圖3為本發明一實施例提供的鍍層的制備工藝流程圖；
[0028]圖4為本發明另一實施例提供的鍍層的制備工藝流程圖；
[0029]圖5為本發明一具體實施例提供的鍍層的制備工藝流程圖；
[0030]圖6為本發明一實施例的鍍層界面SEM圖；
[0031]圖7為本發明一實施例的耐高溫測試圖；
[0032]圖8為本發明一實施例的耐蝕性測試圖；
[0033]圖9a_9c為本發明一實施例的可焊性測試圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0035]下面結合附圖對本發明實施例鍍層、通信設備及鍍層的制備工藝進行詳細描述。
[0036]本發明實施例提供了一種鍍層20，如圖1所述，該鍍層20包括:鎳層201和錫合金層202。該鍍層20可設置于基材10上，基材10可以為鋁、銅、馬口鐵等材料?？梢岳斫獾氖?，本發明實施例對基材不作具體限定，本領域技術人員可根據公知常識或常用技術手段將本發明提供的鍍層設置于其他基材上。錫合金層202由錫和其他元素的合金形成。優選的，錫合金層202可以包括錫、銅、鎳等元素。當然，本發明實施例對此不作限定，還可選擇出銅、鎳外的其他元素。
[0037]優選的，所述錫合金層202包括質量份數為20%~70%的Cu、20%~70%的Sn和10%~60%的Ni，以及0-20%的其他元素。例如，在該錫合金層202中，Cu的質量含量可以為30%、40%、50%、60%、65%等，Sn的質量含量可以為25%、30%、40%、50%、60%等，Ni的質量含量可以為15%、20%、30%、40%、50%等。除了上述含量的Cu、Sn和Ni之外，錫合金層202還可包括剩余質量份數的其他元素。
[0038]優選的，所示鎳層201可包括化學鎳層2011和電鍍鎳層2012?；瘜W鎳層2011保證鍍層良好的致密性，電鍍鎳層2012提高鍍鎳的速度，在基材上依次設置化學鎳層2011和電鍍鎳層2012，使鍍層20達到更好的工藝效果。
[0039]本發明實施例提供的鍍層，在基材10上依次設置有鎳層201和錫合金層202，錫合金層中由于加入銅、鎳等元素，相對于純的電鍍銀層和電鍍錫層顯著提高了抗氧化和抗腐蝕的能力，又由于使得錫合金的熔點提高，可以避免鍍層在焊接過程中造成的表面錫的嚴重溶解，保證焊接后表面的平整度。鍍層20的成本只相當于電鍍銀層的1/3。綜上，本發明實施例提供的鍍層20能夠承受環境的高溫、高濕和高腐蝕，而鍍層20的整體成本下降，此外包括錫合金層202的鍍層20還由于較高的熔點而具有良好的焊接效果。
[0040]此外，在本發明提供的一個優選實施例中，所述錫合金層202中的其他元素不包括有害物質，具體的例如，所述其他元素不包括鉛、鎘、汞和六價鉻等。當然，可以理解的是，有害物質不限于此處舉例說明的元素。
[0041]為了更好的實現本發明提供的鍍層的抗氧化、抗腐蝕和高焊接性能，在本發明提供的又一實施例中，錫合金層202的厚度為0.?μπ-20μπι，鎳層201的厚度為
0.1 μ π-20 μ m。例如，該錫合金層202的厚度可以為0.5 μ m、2 μ m、7 μ m、10 μ m、15 μ m、19 μ m等。鎳層201的厚度可以為0.5 μ m、2 μ m、7 μ m、10 μ m、15 μ m、19 μ m等。進一步優選的，所述錫合金層202的厚度范圍可以為0.Ιμπ-?Ομπι，鎳層201的厚度為Ιμπ-?δμπι。
[0042]可選的，對于有防鹽霧要求的基材，在又一實施例中，如圖2所述鍍層20可進一步包括銅層203，該銅層203與上述鎳層201和錫合金層202可依次設置于基材10上。優選的，銅層103的厚度為0.1 μ m"20 μ m0例如，該銅層202的厚度可以為0.5 μ m、2 μ m、7 μ m、10 μ m、15 μ m、19 μ m等。進一步優選的，所述銅層202的厚度范圍可以為I μ π-?5 μ m。添加了銅層203的鍍層20具有較高的耐煙霧性能。
[0043]與本發明實施例提供的上述鍍層相對應的，本發明實施例還提供一種通信設備，該通信設備包括本發明實施例提供的鍍層20，該鍍層20設置在所述通信設備的基材10上。對鍍層20的說明詳見前述實施例，此處不再贅述。
[0044]本發明實施例提供的通信設備，在通信設備基材10上設置有鍍層20，鍍層20包括鎳層201和錫合金層202，依次設置于基材10上，采用錫合金層202使得通信設備的抗氧化、抗腐蝕的能力提高，能夠承受環境的高溫、高濕和高腐蝕，而信設備整體的成本下降，此外通信設備因為鍍層20而具有良好的焊接效果和電學性能。
[0045]與本發明實施例提供的上述鍍層相對應的，本發明實施例還提供了該鍍層的制備工藝，如圖3所示，制備工藝包括:
[0046]步驟1:提供一基材。
[0047]基材10可以為鋁、銅、馬口鐵等材料。可以理解的是，本發明實施例對基材不作具體限定，本領域技術人員可根據公知常識或常用技術手段選擇其他基材。
[0048]該步驟包括必要的對基材的清洗處理及表面活化處理，以方面后續步驟中的施鍍。例如，可通過超聲發生器清洗基材表面的油污，再通過水洗和堿洗等對基材進行進一步的清潔。為了使在基材上形成的鍍層更加牢固，例如可通過在基材表面上進行沉鋅處理以去除基材表賣弄的氧化層，使基材表面形成活性層?？梢岳斫獾氖牵绢I域技術人員還可根據公知常識或常用技術手段采用其他方法對基材進行清洗或表面活化處理，本發明對此不作具體限定。
[0049]步驟2:在所述基材上化學鍍鎳和/或電鍍鎳，形成鎳層。[0050]在本步驟中可單獨采用化學鍍鎳工藝在基材上形成鎳層，或者單獨采用電鍍鎳工藝在基材上形成鍍層，又或者可以采用化學鍍鎳和電鍍鎳這兩者在基材上形成鎳層。例如，可選的，可在采用化學鍍鎳工藝在基材上形成一鎳層后，在該鎳層表面采用電鍍鎳工藝形成另一鎳層。化學鍍鎳工藝保證鍍層良好的致密性，電鍍鎳工藝提高鍍鎳的速度，將二者結合使用能達到更好的工藝效果。
[0051]優選的，在上述化學鍍鎳或電鍍鎳的過程中，可多次施鍍。在施鍍過程中，鍍層表面易產生還原氣體，影響鍍層的形成效果，因此可在一次施鍍后進行清洗以去除表面還原氣體，然后再進行第二次施鍍。以此類推，從而保證鍍層的致密性和厚度。
[0052]其中，鎳層的鍍層厚度可通過鍍液的濃度、電鍍或化學鍍的時間、電流密度等工藝條件進行綜合控制和調整。優選的，為了更好的實現本發明提供的鍍層的抗氧化、抗腐蝕和高焊接性能，步驟2中形成的鎳層的厚度為0.1 μ m~20 μ m。例如，鎳層的厚度可以為
0.5 μ m、2 μ m、7 μ m、10 μ m、15 μ m、19 μ m等。進一步優選的,鎳層的厚度為1μm~15 μ m。當然本發明實施例對此不作具體限定，本領域技術人員可根據公知常識或常用技術手段將鎳層形成為其他厚度。
[0053]步驟3:在所述鎳層上電鍍錫合金，形成錫合金層。
[0054]錫合金層包括質量份數為20%~70%的Cu、20%~70%的Sn和10%~60%的Ni，以及0-20%的其他元素。對錫合金層的說明具體可參照前述的鍍層實施例，此處不再贅述。
[0055]與鍍鎳過程類似，本步驟中也可采用多次施鍍在鎳層上形成錫合金層以保證鍍層的致密性。
[0056]其中，錫合金層的鍍層厚度可通過鍍液的濃度、電鍍的時間、電流密度等工藝條件進行綜合控制和調整。優選的，為了更好的實現本發明提供的鍍層的抗氧化、抗腐蝕和高焊接性能，步驟3中形成的錫合金層的厚度為0.1 μm~20 μ m。例如，錫合金層的厚度可以為0.5 μ m、2 μ m、7 μ m、10 μ m、15 μ m、19 μ m等。進一步優選的，錫合金層的厚度為
0.1μm~10μm。當然本發明實施例對此不作具體限定，本領域技術人員可根據公知常識或常用技術手段將錫合金層形成為其他厚度。
[0057]最后，對形成了鍍層的基材進行清洗、烘干以除去鍍液，然后高溫烘烤以使鍍層結構更加牢固、緊密。即可得到本發明的鍍層。
[0058]本發明實施例提供的鍍層制備工藝，在基材上依次形成鎳層和錫合金層，錫合金層中由于加入銅、鎳等元素，相對于純的電鍍銀層和電鍍錫層顯著提高了抗氧化和抗腐蝕的能力，又由于使得錫合金的熔點提高，可以避免鍍層在焊接過程中造成的表面錫的嚴重溶解，保證焊接后表面的平整度。鍍層的成本只相當于電鍍銀層的1/3。綜上，本發明實施例提供的鍍層制備工藝能夠使形成的鍍層承受環境的高溫、高濕和高腐蝕，而制備成本下降，此外包括錫合金層的鍍層還由于較高的熔點而具有良好的焊接效果。
[0059]可選的，對于有防鹽霧要求的基材，在又一實施例中，如圖4所示，步驟2具體可包括:
[0060]步驟2a:在所述基材上電鍍銅，形成銅層；
[0061]步驟2b:在所述銅層上化學鍍鎳和/或電鍍鎳，形成鎳層。
[0062]其中，銅層的鍍層厚度可通過鍍液的濃度、電鍍的時間、電流密度等工藝條件進行綜合控制和調整。優選的，為了更好的實現本發明提供的鍍層的抗氧化、抗腐蝕和高焊接性能，步驟2a中形成的銅層的厚度為0.1 μm*20 μ m。例如,銅層的厚度可以為0.5 μ m、2 μ m、7 μ m、10 μ m、15 μ m、19 μ m等。進一步優選的,銅層的厚度為I μm-?5 μ m。當然本發明實施例對此不作具體限定，本領域技術人員可根據公知常識或常用技術手段將銅層形成為其他厚度。
[0063]步驟2b中鎳層的形成工藝可參照本發明在前一實施例中提供的鎳鍍層制備工藝，此處不再贅述。
[0064]為了更好的說明本發明提供的鍍層及其制備工藝，如圖5所示，下面提供了一具體實施例進行詳細說明。
[0065]實施例1:
[0066]如圖4示出的流程圖，首先對部件基材進行表觀檢驗，以保證基材沒有嚴重油污、金屬屑、毛刺、劃傷、油漆油墨層以及銹蝕和氧化皮等缺陷；再把基材放入清洗槽，先用超聲發生器進行超聲處理(201(取飛01(取，58~25008)，除去基材表面的油污，超聲由于具有震蕩和聲空化效應，可使基材表面受到脈沖液體的沖擊，該沖擊為脈沖沖擊，可形成瞬間的高溫高壓微氣泡點和微射流，使得基材表面附著的油污被沖擊掉或變得松弛，利于后續的堿液除污；然后再進行水洗；之后再浸入一定濃度的堿溶液(Na0H，45~300g/L，2(T6(rC，5s"l500s)中進行進一步除污垢。
[0067]部件表面除污之后，在其表面進行沉鋅預處理(處理1~4次)，以除去基材表面的氧化層，使其表面活化形成活性層；再在此基礎上鍍鎳層，先化學鍍鎳然后電鍍鎳形成I μm-5 μ m的鎳層，然后鍍錫合金層，形成I μm-5 μ m的錫合金層。其中錫合金層包括30%的Cu、40%的Sn和25%的Ni。上述鍍層的厚度通過鍍液的濃度、電鍍或化學鍍的時間、電流密度等工藝，綜合控制調整。
[0068]最后對部件進行清洗(清洗f 5次)，除去以上工序在部件表面留下的鍍液；再烘干除去表面的水份，再高溫烘烤使鍍層組織更加的牢固、致密。即可得具有本發明中所述鍍層結構及性能的功能鍍層。
[0069]為了更好的說明本發明提供的鍍層的性能，對鍍層進行了如下性能測試。
[0070](I)鍍層成分測試
[0071]對本發明提供的鍍層界面進行了 SEM (scanning electronmicroscope,掃描電子顯微鏡)測試，如圖6所示。在部件的鋁基材上依次為化學鎳層、電鍍鎳層、和錫合金層。
[0072](2)耐高溫測試
[0073]如表1所示，對鍍層進行了耐高溫測試。
[0074]表1耐高溫測試
【權利要求】
1.一種鍍層,其特征在于,包括: 鎳層和錫合金層； 錫合金層包括質量份數為20%~70%的Cu、209T70%的Sn和10%~60%的Ni，以及0~20%的其他元素。
2.根據權利要求1所述的鍍層，其特征在于，所述其他元素不包括有害物質。
3.根據權利要求2所述的鍍層，其特征在于，所述其他元素不包括鉛、鎘、汞和六價鉻。
4.根據權利要求1所述的鍍層，其特征在于，所述錫合金層的厚度為0.1μm-20μm。
5.根據權利要求1或4所述的鍍層，其特征在于，所述鎳層的厚度為0.1 μ m-20 μ m。
6.根據權利要求1所述的鍍層，其特征在于，所述鍍層還包括銅層。
7.根據權利要求6所述的鍍層，其特征在于，所述銅層的厚度為0.1 μ m-20 μ m。
8.一種通信設備，其特征在于，包括: 權利要求1-7任一項所述的鍍層，所述鍍層設置在所述通信設備的基材上。
9.一種權利要求1-7任一項所述的鍍層的制備工藝，其特征在于，包括: 步驟1:提供一基材； 步驟2:在所述基材上化學鍍鎳和/或電鍍鎳，形成鎳層； 步驟3:在所述鎳層上電鍍錫合金，形成錫合金層。
10.根據權利要求9所述的鍍層的制備工藝，其特征在于， 在步驟3中，所述形成的錫合金層的厚度為0.1 μ m-20 μ m。
11.根據權利要求9或10所述的鍍層的制備工藝，其特征在于， 在步驟2中，所述形成的鎳層的厚度為0.1 μm-20 μ m。
12.根據權利要求9所述的鍍層的制備工藝，其特征在于，所述步驟2包括: 在所述基材上電鍍銅，形成銅層； 在所述銅層上化學鍍鎳和/或電鍍鎳，形成鎳層。
13.根據權利要求12所述的鍍層的制備工藝，其特征在于， 所述銅層的厚度形成為0.1 μ m-20 μ m。
【文檔編號】C23C30/00GK103834946SQ201210487213
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月26日 優先權日:2012年11月26日
【發明者】匡玲藝, 董有光, 何大鵬, 張強, 薛瑤香 申請人:華為技術有限公司, 深圳市環翔精飾工業有限公司