权利要求
S1.将铝基材浸入碱性除油剂中进行超声除油处理;S2.将除油后的铝基材浸入碱蚀液中进行碱蚀处理;S3.将碱蚀后的铝基材浸入除垢液中进行除垢;S4.采用二次沉锌方法对除垢后的铝基材进行沉锌处理;S5.将沉锌处理后的铝基材置于焦铜镀液中电镀形成镀铜膜;S6.将已形成镀铜膜的铝基材置于酸铜液中进行电镀将镀铜膜加厚;S7.采用工作液对加厚的镀铜膜进行钝化处理;S8.对钝化处后的镀铜膜清洗并烘干。
2.根据权利要求1所述的铝基镀铜薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述碱性除油剂为氢氧化钠5~15g/L、碳酸钠20~30g/L、硅酸钠5~10g/L及脂肪醇聚氧乙烯醚3~5g/L配置的混合液;步骤S1的处理温度为45~60℃以及处理时间为3~8分钟。
3.根据权利要求1所述的铝基镀铜薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述碱蚀液为氢氧化钠30~50g/L、葡萄糖酸钠5~10g/L及酒石酸钾钠3~5g/L配置的混合液;步骤S2的处理温度为25~40℃、时间为10~60秒以及腐蚀量控制为0.5~2g/m2。
4.根据权利要求1所述的铝基镀铜薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述除垢液为硝酸100-150mL/L与氢氟酸5-10mL/L的混合液;步骤S3在室温下处理30-90秒。
5.根据权利要求1所述的铝基镀铜薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S4包括：
步骤S41.一次沉锌，配置含氧化锌8~12g/L、氢氧化钠80~100g/L、酒石酸钾钠20~30g/L及硝酸钠5~10g/L的混合溶液，将除垢后的铝基材置于该混合溶液中并在20~30℃温度区间处理30~60秒，完成一次镀锌工序;
步骤S42.将一次沉锌后的铝基材置于50~80mL/L硝酸溶液，在室温下处理5~15秒，完成退锌工序;
步骤S43.配置含氧化锌6~10g/L、氢氧化钠70~90g/L、三乙醇胺10~20g/L及硫脲0.01~0.03g/L配置的混合溶液，将退锌处理后的铝基材置于该混合溶液中并在20~30℃温度区间处理40~80秒，完成二次镀锌工序。
6.根据权利要求1所述的铝基镀铜薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S5中，所述焦铜镀液为焦磷酸铜40~60g/L、焦磷酸钾180~220g/L、硝酸钾10~20g/L及氨水5~10mL/L配置的混合液;步骤S5的工作pH为 8.0~9.0、电流密度为1~3A/dm2、温度为40~55℃以及时间为5~15分钟。
7.根据权利要求1所述的铝基镀铜薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S6中，所述酸铜液为硫酸铜180~220g/L、硫酸50~70g/L、氯离子50~80mg/L、聚乙二醇2000 0.5~1g/L及2-巯基苯并咪唑0.005~0.01g/L配置的混合液;步骤S6的电流密度为2~5A/dm2、温度为20~30℃以及时间为15~60分钟。
8.根据权利要求1所述的铝基镀铜薄膜的制备方法，其特征在于：所述S7中，所述工作液的各参数控制如下：按浓度计铬酐：葡萄糖=1:3~1:5，葡萄糖初始浓度为1.5-2.7g/L，Cr6+的浓度为0.5-0.7g/L，ph=5-6，循环流量为1.8-2.5m3/h。
9.根据权利要求1所述的铝基镀铜薄膜的制备方法，其特征在于：所述铝基材为纯度≥99%的纯铝或3系、5系或6系铝合金。
10.一种权利要求1-9任一项所述铝基镀铜薄膜的制备方法所制备的铝基镀铜薄膜，其特征在于：包括：铝基材、锌过渡层、焦铜底层和酸铜加厚层;所述铝基镀铜薄膜的总铜镀层厚度为7~35μm，镀层与基材的剥离强度≥5N/cm，表面粗糙度Ra≤0.2μm。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及导电材料制备技术领域，特别涉及一种铝基镀铜薄膜及其制备方法。
背景技术
[0002]铝及铝合金表面镀铜可综合利用铝的轻量化和铜的高导电性，但其应用受限于镀层结合力不足和表面缺陷问题。
[0003]传统的"除油-碱蚀-沉锌-镀铜"工艺，在碱蚀过程易导致铝基材过腐蚀，形成不均匀的蚀刻表面，影响后续镀层平整度。沉锌层与铝基材的结合稳定性差，单一沉锌层易出现置换反应不完全及孔隙率高的问题。直接进行酸性镀铜时，铜离子与锌层的置换反应剧烈，导致镀层结合力下降、出现针孔或麻点。镀层整体耐蚀性不足，在复杂环境中易发生层间腐蚀。上述工艺缺陷导致所制备的铝基镀铜薄膜的性能远不及市场需求。
[0004]现有改进方案如增加浸锌次数或调整镀铜液配方，但未从全工艺链协同角度解决问题，导致镀层性能提升有限。
发明内容
[0005]本发明为解决现有技术中存在的铝基镀铜薄膜的制备方法所制备的的铝基镀铜薄膜的性能不佳的技术问题，提供了一种铝基镀铜薄膜及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铝基镀铜薄膜的制备方法，包括以下步骤：
S1.将铝基材浸入碱性除油剂中进行超声除油处理;S2.将除油后的铝基材浸入碱蚀液中进行碱蚀处理;S3.将碱蚀后的铝基材浸入除垢液中进行除垢;S4.采用二次沉锌方法对除垢后的铝基材进行沉锌处理;S5.将沉锌处理后的铝基材置于焦铜镀液中电镀形成镀铜膜;S6.将已形成镀铜膜的铝基材置于酸铜液中进行电镀将镀铜膜加厚;S7.采用工作液对加厚的镀铜膜进行钝化处理;S8.对钝化处后的镀铜膜清洗并烘干。
[0007]进一步地，步骤S1中，所述碱性除油剂为氢氧化钠5~15g/L、碳酸钠20~30g/L、硅酸钠5~10g/L及脂肪醇聚氧乙烯醚3~5g/L配置的混合液;步骤S1的处理温度为45~60℃以及处理时间为3~8分钟。
[0008]进一步地，步骤S2中，所述碱蚀液为氢氧化钠30~50g/L、葡萄糖酸钠5~10g/L及酒石酸钾钠3~5g/L配置的混合液;步骤S2的处理温度为25~40℃、时间为10~60秒以及腐蚀量控制为0.5~2g/m2。Zn(OH)
进一步地，步骤S3中，所述除垢液为硝酸100-150mL/L与氢氟酸5-10mL/L的混合液;步骤S3在室温下处理30-90秒。
[0009]进一步地，步骤S4包括：
步骤S41.一次沉锌，配置含氧化锌8~12g/L、氢氧化钠80~100g/L、酒石酸钾钠20~30g/L及硝酸钠5~10g/L的混合溶液，将除垢后的铝基材置于该混合溶液中并在20~30℃温度区间处理30~60秒，完成一次镀锌工序;
步骤S42.将一次沉锌后的铝基材置于50~80mL/L硝酸溶液，在室温下处理5~15秒，完成退锌工序;
步骤S43.配置含氧化锌6~10g/L、氢氧化钠70~90g/L、三乙醇胺10~20g/L及硫脲0.01~0.03g/L配置的混合溶液，将退锌处理后的铝基材置于该混合溶液中并在20~30℃温度区间处理40~80秒，完成二次镀锌工序。
[0010]进一步地，步骤S5中，所述焦铜镀液为焦磷酸铜40~60g/L、焦磷酸钾180~220g/L、硝酸钾10~20g/L及氨水5~10mL/L配置的混合液;步骤S5的工作pH为 8.0~9.0、电流密度为1~3A/dm2、温度为40~55℃以及时间为5~15分钟。
[0011]进一步地，步骤S6中，所述酸铜液为硫酸铜180~220g/L、硫酸50~70g/L、氯离子50~80mg/L、聚乙二醇2000 0.5~1g/L及2-巯基苯并咪唑0.005~0.01g/L配置的混合液;步骤S6的电流密度为2~5A/dm2、温度为20~30℃以及时间为15~60分钟。
[0012]进一步地，所述S7中，所述工作液的各参数控制如下：按浓度计铬酐：葡萄糖=1:3~1:5，葡萄糖初始浓度为1.5-2.7g/L，Cr6+的浓度为0.5-0.7g/L，ph=5-6，循环流量为1.8-2.5m3/h。
[0013]进一步地，所述铝基材为纯度≥99%的纯铝或3系、5系或6系铝合金。
[0014]本发明还提供了一种铝基镀铜薄膜的制备方法所制备的铝基镀铜薄膜，包括：铝基材、锌过渡层、焦铜底层和酸铜加厚层;所述制品的总铜镀层厚度为7~35μm，镀层与基材的剥离强度≥5N/cm，表面粗糙度Ra≤0.2μm。
[0015]本发明提供的铝基镀铜薄膜及其制备方法至少具备以下有益效果或优点：
本发明提供的一种铝基镀铜薄膜及其制备方法，通过有机缓蚀剂控制的温和碱蚀、晶粒细化的二次沉锌及无置换风险的焦铜打底，三步创新工艺的协同作用，解决了铝镀铜的结合力与表面质量的难题，所制备的铝基镀铜薄膜相对于传统的铝基镀铜薄膜其品质得到了大幅提升。
附图说明
[0016]图1为本发明实施例提供的一种铝基镀铜薄膜的制备方法流程图。
具体实施方式
[0017]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明的公开内容更加透彻全面。
[0018]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0019]参见图1，本发明实施例提供了一种铝基镀铜薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1.将铝基材浸入碱性除油剂中进行超声除油处理。
[0020]步骤S1中，铝基材为纯度≥99%的纯铝或3系、5系或6系铝合金。例如选用厚度为50μm的1060纯铝箔(铝含量≥99.6%)，尺寸为100mm × 50mm。选用纯铝是因为其成分均一、无第二相，有利于获得均匀的腐蚀和镀层。
[0021]碱性除油剂为氢氧化钠5~15g/L(如本实施例设置为10g/L)、碳酸钠20~30g/L(如本实施例设置为25g/L)、硅酸钠5~10g/L(如本实施例设置为8g/L)及脂肪醇聚氧乙烯醚3~5g/L(如本实施例设置为4g/L)配置的混合液;步骤S1的处理温度为45~60℃(如本实施例设置为52℃)以及处理时间为3~8分钟(如本实施例设置为5分钟)。其中，氢氧化钠为强碱，主要起皂化油脂的作用。氢氧化钠的浓度控制在5~15g/L(如本实施例设置为10g/L)，既能有效去油，又避免了过高浓度对铝箔的过度侵蚀。碳酸钠为pH缓冲剂，用于维持溶液的碱度稳定。硅酸钠为铝缓蚀剂，它能与铝表面形成硅酸铝保护膜，在除油的同时最大限度地减少铝基体的腐蚀，用于保证获得平整的基底。脂肪醇聚氧乙烯醚为非离子表面活性剂，能乳化分解非皂化性油脂，并降低溶液表面张力，增强渗透和清洗效果。超声处理通过空化效应，能够强力冲击工件表面的复杂结构和微孔，确保油污被彻底清除。
[0022]步骤S2.将除油后的铝基材浸入碱蚀液中进行碱蚀处理。
[0023]步骤S2中，碱蚀液为氢氧化钠30~50g/L(如本实施例设置为40g/L)、葡萄糖酸钠5~10g/L(如本实施例设置为8g/L)及酒石酸钾钠3~5g/L(如本实施例设置为4g/L)配置的混合液;步骤S2的处理温度为25~40℃(如本实施例设置为32℃)、时间为10~60秒(如本实施例设置为30秒)以及腐蚀量控制为0.5~2g/m2(如本实施例设置为1g/m2)。
[0024]传统工艺使用高浓度NaOH(80g/L以上)进行剧烈腐蚀，导致表面粗糙不均。本发明实施例将NaOH浓度降至30~50g/L(如本实施例设置为40g/L)，并引入了5~10g/L(如本实施例设置为8g/L)葡萄糖酸钠和3~5g/L(如本实施例设置为4g/L)酒石酸钾钠这两种有机络合缓蚀剂，它们能优先吸附在铝材表面活性较高的点位，抑制这些区域的过度溶解，从而引导腐蚀向更均匀的方向进行，形成微观上均匀、起伏较小的活化表面。这种表面既保证了后续沉锌层的附着力，又为获得高平整度镀层提供了保障。精确控制腐蚀量为0.5~2g/m2是本方案的技术核心，通过控制时间、温度和浓度，确保去除表面氧化膜和污染物，同时形成理想的微观锚定结构，而不损伤基材。
[0025]S3.将碱蚀后的铝基材浸入除垢液中进行除垢。
[0026]步骤S3中，除垢液为硝酸100-150mL/L(如本实施例设置为120mL/L)与氢氟酸5-10mL/L(如本实施例设置为8mL/L)的混合液;步骤S3在室温下处理30-90秒(如本实施例设置为60秒)。
[0027]碱蚀后表面会残留一层黑色的挂灰，主要成分为Al、Si、Fe等元素的不溶物。步骤S3利用硝酸的强氧化性和氢氟酸对硅元素的特殊溶解能力，彻底清除这层挂灰，露出洁净、光亮的铝基体。
[0028]S4.采用二次沉锌方法对除垢后的铝基材进行沉锌处理。
[0029]步骤S4包括：
步骤S41.一次沉锌，配置含氧化锌8~12g/L(如本实施例设置为10g/L)、氢氧化钠80~100g/L(如本实施例设置为90g/L)、酒石酸钾钠20~30g/L(如本实施例设置为25g/L)及硝酸钠5~10g/L(如本实施例设置为8g/L)的混合溶液，将除垢后的铝基材置于该混合溶液中并在20~30℃(如本实施例设置为25℃)温度区间处理30~60秒(如本实施例设置为50秒)，完成一次镀锌工序。
[0030]步骤S41可快速置换出一层覆盖完整的初始锌层。酒石酸钾钠作为络合剂，防止Zn(OH)2沉淀，保证溶液稳定性，硝酸钠能细化锌层结晶。
[0031]步骤S42.将一次沉锌后的铝基材置于50~80mL/L(如本实施例设置为60mL/L)硝酸溶液，在室温下处理5~15秒(如本实施例设置为10秒)，完成退锌工序。
[0032]用硝酸将第一次形成的不均匀、可能疏松的锌层完全溶解。此过程会暴露出一个经过一次“锌置换-溶解”过程，形成一个活化的铝表面。
[0033]步骤S43.配置含氧化锌6~10g/L(如本实施例设置为8g/L)、氢氧化钠70~90g/L(如本实施例设置为80g/L)、三乙醇胺10~20g/L(如本实施例设置为15g/L)及硫脲0.01~0.03g/L(如本实施例设置为0.02g/L)配置的混合溶液，将退锌处理后的铝基材置于该混合溶液中并在20~30℃(如本实施例设置为25℃)温度区间处理40~80秒(如本实施例设置为60秒)，完成二次镀锌工序。
[0034]第二次沉锌液浓度略低于第一次，并引入了三乙醇胺作为更强力的络合剂，使得置换反应速度可控，从而形成一层致密、孔隙率极低的锌层。该方案随着微量硫脲的加入，作为晶粒的细化剂，进一步优化了锌层的微观结构，使其几乎完全隔绝铝基体与后续镀液的接触。
[0035]S5.将沉锌处理后的铝基材置于焦铜镀液中电镀形成镀铜膜。
[0036]步骤S5中，焦铜镀液为焦磷酸铜40~60g/L(如本实施例设置为50g/L)、焦磷酸钾180~220g/L(如本实施例设置为200g/L)、硝酸钾10~20g/L(如本实施例设置为15g/L)及氨水5~10mL/L(如本实施例设置为7g/L)配置的混合液;步骤S5的工作pH为 8.0~9.0(如本实施例设置为8.5)、电流密度为1~3A/dm2(本实施例设置为2A/dm2)、温度为40~55℃(如本实施例设置为48℃)以及时间为5~15分钟(如本实施例设置为10分钟)。
[0037]焦磷酸盐镀铜液是弱碱性，对锌层几乎无化学溶解作用。它完全依靠电沉积方式在锌层上生长铜层，从根本上杜绝了因置换反应导致的结合力劣化。由此形成的“锌-焦铜”界面是纯粹的冶金结合，结合力极强。该焦铜层可作为后续酸性镀铜的阻挡层和导电层。
[0038]S6.将已形成镀铜膜的铝基材置于酸铜液中进行电镀将镀铜膜加厚。
[0039]步骤S6中，酸铜液为硫酸铜180~220g/L(如本实施例设置为200g/L)、硫酸50~70g/L(如本实施例设置为60g/L)、氯离子50~80mg/L(如本实施例设置为65g/L)、聚乙二醇20000.5~1g/L(如本实施例设置为0.8g/L)及2-巯基苯并咪唑0.005~0.01g/L(如本实施例设置为0.08g/L)配置的混合液;步骤S6的电流密度为2~5A/dm2(如本实施例设置为3A/dm2)、温度为20~30℃(如本实施例设置为25℃)以及时间为15~60分钟(如本实施例设置为45分钟)。
[0040]在结合力牢靠的焦铜层上，可采用酸性镀铜进行加厚。聚乙二醇和2-巯基苯并咪唑协同作用，起到优良的光亮和整平效果，使得最终表面粗糙度极低(Ra≤0.2μm)，满足高光亮要求。
[0041]S7.将加厚的镀铜膜进行钝化处理。
[0042]步骤S7中，采用工作液对加厚的镀铜膜进行钝化处理。工作液的各参数控制如下：铬酐(浓度)：葡萄糖(浓度)=1:3~1:5(如本实施例设置为1:3.2)，葡萄糖初始浓度为1.5-2.7g/L(如本实施例设置为2.0g/L)，六价铬(Cr6+)的浓度为0.5-0.7g/L(如本实施例设置为0.6g/L)，ph=5-6(用10%-15%KOH或NaOH调节ph值)，循环流量为1.8-2.5m3/h(如本实施例设置为2m3/h)。
[0043]S8.对钝化处后的镀铜膜清洗并烘干。
[0044]步骤S8中，采用离子水对钝化处后的镀铜膜清洗3次，清洗完成后置于70℃的清洁环境中烘干。
[0045]本发明提供的铝基镀铜薄膜的制备方法所制备的铝基镀铜薄膜性能测试结果如下：
外观：扫描电镜观察，镀层致密、连续，表面无皱褶、锈迹、异物、油污和麻点指纹等，无明显色差、划痕、针孔及凹痕。达因值：经测定为50。拉伸强度:纵向为118.588Mpa，横向为113.941Mpa，远超传统工艺的100Mpa。断裂伸长率：纵向为8.683%，横向为8.727%。剥离强度为1.21kgf/cn。定量剥离强度测试达到5.2 N/cm，远超传统工艺的3-4 N/cm，提升超过40%。轮廓仪测量Ra值为0.18 μm，呈现镜面效果。中性盐雾试验600小时后，表面未出现红锈，仅边缘有轻微白锈，远超常规电子件96小时的要求。
[0046]本发明实施例还提供了一种铝基镀铜薄膜，包括：铝基材、锌过渡层、焦铜底层和酸铜加厚层;该铝基镀铜薄膜的总铜镀层厚度为7~35μm，镀层与基材的剥离强度≥5N/cm，表面粗糙度Ra≤0.2μm。
[0047]本发明实施例提供的一种铝基镀铜薄膜及其制备方法至少具备以下有益效果或优点：
本发明实施例提供的一种铝基镀铜薄膜及其制备方法，通过有机缓蚀剂控制的温和碱蚀、晶粒细化的二次沉锌及无置换风险的焦铜打底，三步创新工艺的协同作用，解决了铝镀铜的结合力与表面质量的难题，所制备的铝基镀铜薄膜相对于传统的铝基镀铜薄膜其品质得到了大幅提升。
[0048]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
说明书附图(1)
