摘 要

泡沫镍具有质轻、比强度高等优点，在新能源材料、化学催化材料等领域有广泛的应用。研究发现泡沫镍增强的锡基复合焊料片能够节省钎焊时间，提高钎焊效率，但锡在泡沫镍中填充性很差。因此采用合适的工艺改善锡基钎料在泡沫镍中的填充性具有重要的意义。

本文主要采用超声波辅助电镀的方法在泡沫镍表面制备一层铜镀层，主要研究了电流密度大小对泡沫镍表面及孔隙内铜镀层厚度和均匀性的影响，比较了锡在未镀铜、镀铜及镀铜后再进行热处理的泡沫镍片中填充性的差异。

研究结果表明，在过小电流密度下进行电镀，镀层的厚度较小，部分位置甚至没镀上；过大电流密度下进行电镀，镀层不均匀。泡沫镍表面制备铜镀层后，锡在泡沫镍中的填充性得到了很大的提高。与镀铜的泡沫镍片化学镀锡效果相比，镀铜后进行热处理的泡沫镍片化学镀锡的效果没有明显的差异。

关键词：泡沫镍；铜镀层；超声波辅助电镀；浸渗熔锡

Abstract

The foam nickel has the advantages of light weight and high strength, and has wide application in the fields of new energy materials, chemical catalysis materials and so on. It is found that the foamed nickel reinforced tin-based solder sheet can save the brazing time and improve the brazing efficiency, but the filling of the tin is poor in the foam nickel. Therefore, it is of great significance to improve the filling property of tin-based brazing filler metal in foam nickel by using a suitable process.

In this paper, a layer of copper coating was prepared on the surface of foamed nickel by ultrasonic assisted plating. The influence of the current density on the thickness and uniformity of the copper coating in the surface and pores of the foam nickel was studied. The difference in the filling properties of tin in nickel foam with no copper, copper and copper plating with heat treatment was followed.

The results show that the plating is carried out at too small a current density, the thickness of the coating is small, and the part is not even plated. The plating is carried out at an excessive current density and the coating is not uniform. After the preparation of copper coating on the surface of foam nickel, the filling of tin in foam nickel has been greatly improved. There is no significant difference in the effect of electroless tin plating on the foamed nickel sheet after heat treatment with copper plating.

Key Words：Foam nickel; copper coating; ultrasonic assisted plating; tin

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题的研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状及分析 2

1.2.1泡沫金属的研究现状 2

1.2.2 焦磷酸盐体系电镀铜镀层 3

1.2.3退火工艺 3

1.2.4超声波辅助电镀技术 4

1.2.5电流密度对电镀的影响 5

1.3 本文的主要研究内容 6

第2章 实验材料和方法 7

2.1实验材料制备 7

2.1.1 实验材料规格 7

2.1.2 电解液的制备 7

2.2 实验过程 7

2.2.1 泡沫Ni表面电镀Cu 7

2.2.2 表面镀铜后泡沫镍片的热处理 8

2.2.3 制备Sn-Ni和Sn-Cu-Ni复合焊料片 8

2.3实验分析方法 8

2.3.1 不同电流下泡沫镍表面铜镀层的观察分析 8

2.3.2 不同条件下锡的填充性能及金属间化合物的观察 8

第3章 实验结果与分析 10

3.1 不同电流条件下电镀样品的微观组织观察结果 10

3.1.1电流密度为4A/dm²时微观组织 10

3.1.2电流密度为6A/dm²时微观组织 12

3.1.3电流密度为8A/dm²时微观组织 14

3.2不同条件下泡沫镍片与锡结合情况 16

3.2.1泡沫镍片浸渗熔锡 16

3.2.2 泡沫镍片表面电镀铜后浸渗熔锡 17

3.2.3 泡沫镍片表面电镀铜退火处理后浸渗熔锡 19

3.3 本章小结 20

结 论 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

泡沫金属是一种金属基体中孔径小，孔隙率大的金属材料，金属内部具有大量的三维网状结构，特殊的结构决定了泡沫金属具有特殊的物理表现性能及优异的力学性能，泡沫金属具有比表面积大，质量轻，比强度和比刚度高等优点，在新能源材料、催化载体、结构增强等材料的制备等领域有着广泛的应用^[1]。近些年来，对泡沫金属的制备、性能及应用开发等方面的研究都取得了不小的进展。

锡铅钎料是应用最为广泛的软钎料，具有熔化温度低，导电性能好,耐蚀性较好等特点。但是由于铅和铅化物有剧毒，对环境和人类安全都存在着巨大的威胁，因此，国内外目前都已明文规定限制含铅焊料的使用，截止2006年6月底，锡铅钎料正式退出了历史舞台，无铅焊料的开发与应用便受到了广泛的关注^[2]。

在软钎焊过程中，锡基钎料本身存在着突出的问题，如低温和锡金属本身较低的力学性能将会导致焊接接头强度不足，难以满足焊缝质量的要求。哈尔滨工业大学的王子祺^[3]研究发现使用泡沫Ni-Sn复合焊料将能很好地解决这一问题。原因是将Sn基金属填充在Ni骨架内进行低温钎焊，镍元素具有突出的磁导性，在感应钎焊加热时能够局部加热，使钎料优先融化，母材的温度不至于过高。同时稳定的泡沫Ni骨架力学性能较好，提供稳定的间隙，有效控制锡基钎料的溢出，从而在成分和结构上都提高了钎焊焊点的可靠性。