一種鉬基體上金屬鍍層的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鑰基體上金屬鍍層的制備方法。
【背景技術】
[0002]鑰及鑰合金是耐高溫材料，其無鐵磁性、高熔點、高強度、高導熱性、低熱膨脹系數等特點使其在航空航天、微電子、半導體等領域廣泛應用。但是，在高溫場合，金屬鑰的耐氧化能力差，其表面很容易被氧化，產生黑色的氧化膜，該氧化膜沒有任何保護作用，因此，該性質影響鑰的高溫實用性。在常溫下，其表面也很容易產生氧化膜，同時其導電性不及銀和銅，所以用于半導體元件的鑰片一般都鍍上一層保護膜，以保證材料具備一些必要的特性，如改善可焊性、降低接觸電阻等。比如，為改善鑰材料的導電性能、耐熱性能及釬焊性能，銠、釕、銀、鉬等貴金屬均被研究電鍍在鑰片上以提高鑰的可應用性。
[0003]目前的多數研究表明，常規的鑰表面電鍍金屬比較困難，主要問題是，由于鑰與氧具有強的親和力，很容易在鑰表面產生一層致密氧化膜，影響鍍層與基體之間的結合力，導致電鍍失效。因此，常規鑰電鍍的程序基本包括:除油——去氧化膜——活化——沖擊鍍鉻一一鍍鎳一一電鍍。根據這個程序，在鑰表面電鍍貴金屬或其它金屬之前，在鑰表面沖擊鍍鉻，然后鍍鎳，最后鍍目的鍍層的思路成為多數鑰表面電鍍提高鍍層結合力的常規方法。當然在沖擊鍍鉻之前，鑰表面的前處理不好，依然也會帶來鍍層結合力不好的問題。專利(CN103668368A)中提供了一種鑰上電鍍鈀作為中間鍍層，再鍍銀的工藝。利用電鍍鈀結合高溫冶金融合的方式提高鈀與金屬鑰以及銀與鈀之間的結合力。該專利利用冶金的方法來解決鍍層之間的結合力，具有能耗高、過程復雜的缺點，其過程中并沒有特別關注電鍍鑰之前鑰表面的氧化膜存在對鍍層與結合力之間的重要影響。
【發明內容】
[0004]本發明的目的為了解決上述的電鍍過程中，由于鑰基體表面的氧化膜存在從而影響鑰基體與鍍層之間的結合力低等技術問題而提供一種鑰基體上金屬鍍層的制備方法，該方法通過充分清除鑰基體表面的氧化膜，然后電鍍獲得金屬鍍層，該方法有效增強了鑰基體與金屬鍍層的結合力。
[0005]本發明的技術原理
表面除油后的鑰基體進行陽極電解，一是有效清除氧化膜以及黏度在基體表面的異物，異物以及氧化膜的剝離對提高鍍層附著力至關重要；另外還可有效增大鑰基體表面積，增大金屬鍍層與鑰基體之間的接觸面積在很大程度上提高了二者之間相互錨合的程度，對提聞結合力有幫助；
陽極電解后的鑰基體的表面進一步進行陰極電解，利用生成的活性氫對殘留在鑰基體表面的微量氧化膜進行進一步的還原，從而徹底清除基體表面的氧化膜，提高鍍層與基體之間的結合力。
[0006]本發明的技術方案一種鑰基體上金屬鍍層的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、鑰基體表面的氧化膜的清除
①、鑰基體表面除油
將鑰基體置于丙酮或溫度為80-90°C、濃度為110g/L的氫氧化鈉水溶液中，超聲輔助清洗30min，然后用無水乙醇清洗；
②、陽極電解
以除油后的鑰基體為陽極，鉛板為陰極，在陽極電解液中控制電流密度為10-22A/dm2進行電解l_2min，然后用去離子水清洗干凈；
所述陽極電解液，按每升計算，其組成及含量如下:
硫酸 0_300g/L 鉻酐 0-300g/L 余量為水；
優選硫酸濃度為3-50g/L，鉻酐濃度為50-280g/L ；
③、陰極電解
將陽極電解后的鑰基體作為陰極，鉛板為陽極，在陰極電解液中控制電流密度為10-22A/dm2進行陰極電解2-5min，電解完后用去離子水清洗，即完成了鑰基體表面的氧化膜的清除；
所述的陰極電解液，按每升計算，其組成及含量如下:
硫酸 30-100g/L 余量為水；
優選硫酸濃度為40-70g/L ；
(2)、電鍍
將步驟(I)中鑰基體表面的氧化膜清除后的鑰基體作為陰極，采用鉛板或與待鍍金屬層材質相同的金屬板為陽極，在電鍍液中控制電流密度為l_22A/dm2進行電鍍5-40min，即在鑰基體表面形成金屬鍍層；
所述的電鍍液中，含有待鍍金屬；
本發明的一優選實施例中，所述的電鍍液，按每升計算，其組成及含量如下:
硫酸2.5g
鉻酐250g
三價鉻Ig
余量為水。
[0007]本發明的又一優選實施例中，所述的電鍍液，按每升計算，其組成及含量如下: 所述的電鍍液，按每升計算，其組成及含量如下:
硫酸60g
硫酸銅200g
余量為水。
[0008]上述電鍍過程中，可以通過依次使用不同的電鍍液進行電鍍，從而在鑰基體上形成不同的金屬復合鍍層。
[0009]本發明的有益效果本發明的一種鑰基體上金屬鍍層的制備方法，在電鍍實施之前通過對鑰基體除油、陽極電解、陰極電解的處理，從而徹底清除基體表面的氧化膜，即得到一個無油、無氧化膜、潔凈的鑰表面用于后續的電鍍，從而提高金屬鍍層與鑰基體之間的結合力。
【具體實施方式】
[0010]下面通過具體實施例并結合附圖對本發明進一步闡述，但并不限制本發明。
[0011]本發明的各實施例中鑰基體上形成的金屬鍍層與鑰基體的結合力的評價方法，步驟如下:
將3M膠帶緊緊貼在鍍層上，膠帶里面不能有氣泡，然后呈90度快速拉扯膠帶，觀察鍍層是否被剝離基體以及剝離的情況。在不剝離的情況下，來回將試樣彎曲180度，觀察斷裂面鍍層是否起皮、脫落。
[0012]實施例1
一種鑰基體上金屬鍍層的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、鑰基體表面的氧化膜的清除
①、鑰基體表面除油
將鑰基體置于丙酮中，超聲輔助清洗30min，然后用無水乙醇清洗；
所述的鑰基體為2cm*5cm的鑰箔；
②、陽極電解
以除油后的鑰基體為陽極，鉛板為陰極，控制電流密度為ΙΟΑ/dm2，在陽極電解液中進行電解2min，然后用去離子水清洗干凈；
所述陽極電解液，按每升計算，其組成及含量如下:
硫酸300g
余量為水；
③、陰極電解
將陽極電解后的鑰基體作為陰極，鉛板為陽極，在陰極電解液中控制電流密度為1A/dm2進行陰極電解5min，電解完后用去離子水清洗，即完成了鑰基體表面的氧化膜的清除；所述的陰極電解液，按每升計算，其組成及含量如下:
硫酸30g
余量為水；
(2)、電鍍
將步驟(I)中鑰基體表面的氧化膜清除后的鑰基體作為陰極，鉛板為陽極，控制電流密度為15A/dm2，在電鍍液中進行電鍍30min，即在鑰基體表面形成銀白色的鍍鉻金屬層；所述的電鍍液，按每升計算，其組成及含量如下:
硫酸2.5g
鉻酐250g
三價鉻Ig
余量為水。
[0013]采用日本Hitachi (日立)S-3400N掃描電子顯微鏡對上述所得的銀白色的鍍鉻金屬層進行掃描，所得的SEM圖如圖1所示，從圖1中可以看出在鑰基體上得到了一層銀白色的鍍鉻層，該鉻層是有無數節瘤狀小晶粒組成，鍍層均勻致密，由此表明通過上述全處理過程，能夠實現鑰基體上金屬鉻層的成功電鍍。
[0014]結合力測試結果表明，膠帶撕扯后，無脫皮，折斷后，邊緣不起皮、鍍鉻金屬層不脫落。
[0015]實施例2
一種鑰基體上金屬鍍層的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、鑰基體表面的氧化膜的清除
①、鑰基體表面除油
將鑰基體置于溫度為80-90°C、濃度為110g/L的氫氧化鈉水溶液中，超聲輔助清洗30min，然后用無水乙醇清洗；
所述的鑰基體為2cm*5cm的鑰箔；
②、陽極電解
以除油后的鑰基體為陽極