多層薄壁電沉積波紋管及其加工方法
【專利摘要】一種多層薄壁電沉積波紋管及其加工方法，它包括金屬波紋管，技術要點是：該金屬波紋管的管壁為內、中、外三層結構，內層及外層為純鎳或鎳鈷合金層，中間層為金屬銅。加工方法是：在沉積鎳層前，先在波紋管芯模外表面上進行閃鍍銅打底再進行鎳層沉積；并且在脫模工序時采用硝酸將閃鍍銅層清洗掉。將閃鍍完銅底層的工件先放入電沉積鎳溶液或電沉積鎳鈷溶液進行沉積，取出清洗，然后在上述沉積銅溶液中沉積，再取出清洗，最后再將工件放入電沉積鎳溶液或電沉積鎳鈷溶液進行沉積，即為金屬波紋管的成品。沉積層的厚度和電流、時間成正比；中間沉積銅層占波紋管平均壁厚的15-20%，上下兩層的沉積鎳層各占40-42%。
【專利說明】多層薄壁電沉積波紋管及其加工方法【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬波紋管制造【技術領域】，具體地說是一種多層薄壁電沉積波紋管及其加工方法。
【背景技術】
[0002]采用電沉積(電鑄)方法可制作加工具有微型、異型、薄壁等特點的金屬波紋管。在國內被廣泛應用于高精尖技術及國防領域。與其它工藝成形的金屬波紋管相比，具有靈敏度高，位移量大，體積小等優點。電沉積波紋管的壁厚一般在0.03-0.15mm之間，材料主要分為純鎳和鎳鈷合金兩種，使用溫度在220°C以下。因此，電沉積波紋管在應用中普遍存在焊接形式單一，可靠性差等缺點。限制了電沉積波紋管的推廣和應用，從而使電沉積波紋管生產工藝發展緩慢。
[0003]在制作加工壁厚在0.05mm以下的電沉積波紋管時，原子沉積時間短，原子與原子間具有多孔性。在進行氣密性檢驗時合格率僅有20%左右。即使通過氣密性檢驗的產品在可靠性方面仍然存在問題。由其在進行離心和振動等試驗后，部分波紋管發生漏氣甚至出現斷裂現象。因此，目前薄壁電沉積波紋管在產品合格率和可靠性等方面都不能達到使用要求。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種多層薄壁電沉積波紋管及其加工方法，以消除原子與原子間具有多孔性，保證可靠的氣密性。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:該多層薄壁電沉積波紋管，它包括有金屬波紋管本體，其特征是:該金屬波紋管的管壁為內、中、外三層結構，內層及外層為純鎳或鎳鈷合金層，中間層為金屬銅。
[0006]上述中間金屬銅層的厚度占金屬波紋管管壁厚度的15-20%。
[0007]本發明多層薄壁電沉積波紋管的加工方法，該加工方法包括:
①先將電沉積波紋管芯模進行除油并浸鋅的前處理加工，然后在沉積銅電解液中進行閃鍍銅打底，閃鍍銅底層的厚度小于0.005mm ；
②將閃鍍完銅底層的工件先放入電沉積鎳溶液或電沉積鎳鈷溶液進行沉積，取出清洗，然后在上述沉積銅溶液中沉積，再取出清洗，最后再將工件放入電沉積鎳溶液或電沉積鎳鈷溶液進行沉積；沉積層的厚度和電流、時間成正比；中間沉積銅層占波紋管平均壁厚的15-20%,上下兩層的沉積鎮層各占40_42%。；
③達到0.03_~0.15_厚度的工件進行脫模后，常溫下通過硝酸液將沉積在內壁的沉積銅層進行清洗去除后，成為金屬波紋管的成品；
沉積銅電解液的工藝規范如下:硫酸銅180-220g/l，硫酸50-70 g/1 2-四氫噻唑硫酮 0.001-0.002 g/Ι，聚乙二醇 0.03-0.04 g/Ι,電鍍液溫度 40-42。。，pH 值 8.5-9,陰極電流密度 0.5-1 A/dm2 ；電沉積鎳溶液的工藝規范如下:氨基磺酸鎳400g/l，氯化鎳14-15g/l，硼酸34-36g/l，加入少量的防針孔劑，電鍍液溫度48-49°C，pH值4-4.5，陰極電流密度2.5A/dm2 ；
在電沉積鎳溶液的工藝規范的基礎上加入氨基磺酸鈷30g/l，即為電沉積鎳鈷溶液的工藝規范；
硝酸液的工藝規范如下:硝酸30-90ml/l，硫酸3-5ml/l，時間1-2S。
[0008]如上所述的防針孔劑為十二烷基硫酸鈉，用量為l_2g/l。
[0009]本發明具有如下優點:
1、由于沉積鎳層與沉積銅層相比較，沉積鎳層具有多孔性，而沉積銅層結晶致密。本發明正是利用沉積銅層本身具有的結晶致密性能、優良的機械性能和焊接性能，與鎳沉積層的優良的彈性性能相結合的多層材料結構達到改變提高波紋管的整體性能的目的；同時在不同沉積層之間可形成鎳原子與銅原子的相互滲透，顯著改善意單一鎳沉積層帶來的多孔性。從而提高產品加工成品率、可靠性和耐溫性能。
[0010]2、本發明提供一種新材料成份和新材料結構的電沉積波紋管加工方法，產品成型后氣密性檢驗合格率達到60%，降低了生產成本。產品使用溫度由原來的220°C提高到300°C。減小了焊接溫度對波紋管的熱影響。更重要的是增加了薄壁電沉積波紋管的可靠性，在離心和振動試驗后產品無漏氣現象。滿足了該類產品在高精尖技術及國防領域生產中的要求。
[0011]3、本發明還具有結構簡單，質量穩定，應用范圍寬，使用壽命長等特點；而且生產工藝易控制，環保，便于工業化生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明局剖結構示意簡圖。
[0013]下面將結合附圖通過實例對發明作進一步詳細說明，但下述的實例僅僅是本發明其中的例子而已，并不代表本發明所限定的權利保護范圍，本發明的權利保護范圍以權利要求書為準。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
由圖1所示，圖中的I為金屬波紋管，該金屬波紋管I的管壁為內、中、外三層結構，內層2及外層4為純鎳或鎳鈷合金層，中間層3為金屬銅。
[0015]其加工方法為:在沉積鎳層前，先在波紋管芯模外表面上進行閃鍍銅打底再進行鎳層沉積，并且在脫模工序時采用硝酸將閃鍍銅層清洗掉。
[0016]先將電沉積波紋管芯模進行除油和浸鋅(至少兩次)等前處理加工，然后在沉積銅電解液中進行閃鍍銅打底，閃鍍銅層的厚度小于0.005_。工藝規范如下:
硫酸銅180-220g/l
硫酸50-70g/l
2-四氫噻唑硫酮0.001-0.002g/l
聚乙二醇0.03-0.04g/l
電鍍液溫度40-42 °CpH 值8.5-9
陰極電流密度0.5-lA/dm2
將閃鍍完銅底層的工件先放入電沉積鎳溶液或電沉積鎳鈷溶液進行沉積，取出清洗，然后在上述沉積銅溶液中沉積，再取出清洗，最后再將工件放入電沉積鎳溶液或電沉積鎳鈷溶液進行沉積。沉積層的厚度和電流、時間成正比。中間沉積銅層占波紋管平均壁厚的15-20%，上下兩層的沉積鎳層各占40-42%。電沉積鎳工藝規范如下:
氨基磺酸鎳400g/l
氯化鎳14-15g/l
硼酸34-36g/l
十二烷基硫酸納l-2g/l
電鍍液溫度48-49 °C
pH 值4-4.5
陰極電流密度2.5A/dm2
需要說明以下幾點:
1、嚴格控制中間沉積銅層的厚度，如果太厚會使整個波紋管彈性指標趨向于銅波紋管性能而失去鎳材料的高彈性能。太薄起不到提高結晶致密性的作用。
[0017]2、工件在兩種沉積液之間轉換時要將工件上帶出的沉積液沖洗干凈，防止溶液互相污染。并且盡量減少工件轉換和暴露在空氣中的時間，保證工件表面處于活化狀態，使沉積的銅原子和鎳原子相互滲透。
[0018]3、多層結構中在銅層做為中間層不變的情況下，上下兩金屬層可選擇純鎳層和鎳鈷合金層自由組合來替代。
[0019]達到厚度的工件進行脫模后，內壁是沉積銅層。采用下面的工藝配制硝酸液進行清洗，完成波紋管的成型工作。
[0020]硝酸30_90ml/l 硫酸 3-5ml/l 溫度室溫
時間 5-10S 舉例
加工薄壁電沉積波紋管，規格為014mm (外徑)X09mm (內徑)X33mm (總長)X30 (波數)，技術要求如下:
1.剛度4-7g/mm;
2.壓縮位移:大于4mm;
3.壁厚小于0.05mm;
4.泄漏率小于IX IO-uiPaVs ;
采用相同鎳沉積溶液的成型工裝和加工純鎳和多層電沉積波紋管各48只，分兩次成型，每次成型24件。加工 工藝如下表:
【權利要求】
1.一種多層薄壁電沉積波紋管，它包括有金屬波紋管本體，其特征是:該金屬波紋管的管壁為內、中、外三層結構，內層及外層為純鎳或鎳鈷合金層，中間層為金屬銅。
2.根據權利要求1所述的多層薄壁電沉積波紋管，其特征是:中間金屬銅層的厚度占金屬波紋管管壁厚度的15-20%。
3.一種多層薄壁電沉積波紋管的加工方法，其特征是: ①先將電沉積波紋管芯模進行除油并浸鋅的前處理加工，然后在沉積銅電解液中進行閃鍍銅打底，閃鍍銅底層的厚度小于0.005mm ； ②將閃鍍完銅底層的工件先放入電沉積鎳溶液或電沉積鎳鈷溶液進行沉積，取出清洗，然后在上述沉積銅溶液中沉積，再取出清洗，最后再將工件放入電沉積鎳溶液或電沉積鎳鈷溶液進行沉積；沉積層的厚度和電流、時間成正比；中間沉積銅層占波紋管平均壁厚的15-20%，上下兩層的沉積鎳層各占40-42% ； ③達到0.03mm~0.15mm厚度的工件進行脫模后，常溫下通過硝酸液將沉積在內壁的沉積銅層進行清洗去除后，成為金屬波紋管的成品； 沉積銅電解液的工藝規范如下:硫酸銅180-220g/l，硫酸50-70 g/1 2-四氫噻唑硫酮 0.001-0.002 g/Ι，聚乙二醇 0.03-0.04 g/Ι，電鍍液溫度 40_42°C，pH 值 8.5-9，陰極電流密度 0.5-1 A/dm2 ； 電沉積鎳溶液的工藝規范如下:氨基磺酸鎳400g/l，氯化鎳14-15g/l，硼酸34-36g/l，加入少量的防針孔劑，電鍍液溫度48-49°C，pH值4-4.5，陰極電流密度2.5A/dm2 ； 在電沉積鎳溶液的工藝規范的基礎上加入氨基磺酸鈷30g/l，即為電沉積鎳鈷溶液的工藝規范； 硝酸液的工藝規范如下:硝酸3 0-90ml/l，硫酸3-5ml/l，時間1-2S。
4.根據權利要求3所述多層薄壁電沉積波紋管的加工方法，其特征是:所述的防針孔劑為十二烷基硫酸鈉，用量為l_2g/l。
【文檔編號】C25D5/14GK103540981SQ201310520999
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】劉謙, 劉繼文, 肖躍軍, 韓新博, 王濤, 錢江, 宋林紅, 王雪 申請人:沈陽儀表科學研究院有限公司