[发明专利]一种铜基镀层的环保型电镀液及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜基镀层的环保型电镀液及其使用方法。

背景技术

装备制造业在我国国民经济发展和实现工业现代化中具有关键性的地位和作用。高性能表面处理技术已成为先进制造业重点发展的关键技术之一，在军事、航天、信息等高新技术领域和人民物质生活方面都具有重要的支撑作用。基于阴极还原原理的电镀方法，在金属材料表面处理领域占据重要位置。但目前的电镀技术大多需要在特定的水性电镀液中进行，而电镀液一般具有强腐蚀性或剧毒，在电镀操作过程中，常常排放大量气、液、固体废物，对环境造成严重危害。因此，从根本改善表面处理加工方法出发，开发环境友好型电镀方法对于表面处理行业的技术发展和升级具有重要意义。

室温离子液体是由特定有机阳离子和阴离子构成的在室温或接近室温下呈液态的熔盐体系，它具有一系列独特的物理化学性能，是一种真正的“绿色”溶剂。室温离子液体作为电化学反应的介质溶剂，与水性电镀液或有机溶剂相比，具有独特优势，如反应效率高、电化学窗口宽、蒸汽压极低、热稳定性高等。尤其是离子液体中不含有H⁺，电镀金属时可以避免析氢反应发生及镀层金属中的氢夹杂，从而可以提高镀层的机械性能。英国Leicester大学的Abbott等开发了深共熔溶剂型离子液体[A.P.Abbott，D.Boothby，G.Capper，D.L.Davies and R.K.Rasheed，J.Am.Chem.Soc.，2004，126，9142-9147]。此类离子液体具有合成简单、廉价、纯度高、应用简便等特有优点。此外，深共熔溶剂所采用的主要原料为可生物降解的有机物。最近的研究表明，粘度比水性溶剂高的深共熔溶剂有助于使纳米颗粒长时间稳定地悬浮于镀液中，从而为金属基复合镀提供了优良的沉积条件[A.P.Abbott，K.El Ttaib，G.Frisch，K.J.McKenzieand K.S.Ryder，Phys.Chem.Chem.Phys.，2009，11，4269-4277；Martis P，DilimonVS，Delhalle J，MekhalifZ.Electrochim.Acta 2010，55，5407-5410]，因此，深共熔溶剂成为环保型电镀金属及其复合镀层的理想溶剂。

高强度高导电铜镀层是一种应用广泛的功能材料，而将具有自润滑性的纳米碳管或高硬度的金刚石，SiC等粉体作为增强相来制备铜基复合镀层，有望使镀层具有优良耐磨性能，高硬度等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜基镀层的环保型电镀液及其使用方法。

本发明的铜基镀层的环保型电镀液是以氯化胆碱基深共熔溶剂作为电镀液溶剂，每升电镀液中含有：

CuCl₂·2H₂O或者CuCl₂        0.1～1摩尔，

复合镀层添加剂              0～10克，

所说的复合镀层添加剂是纳米碳管粉体、SiC粉体、金刚石粉体和Al₂O₃粉体中的一种或几种混合物，氯化胆碱基深共熔溶剂是氯化胆碱与乙二醇按摩尔比1∶2混合液，或者是氯化胆碱与尿素按摩尔比1∶2混合液。

上述的复合镀层添加剂粉体的大小可以为微米量级或者纳米量级。

铜基镀层的环保型电镀液的制备方法：将CuCl₂·2H₂O或者CuCl₂以及复合镀层添加剂按比例溶解于氯化胆碱基深共熔溶剂中，即可。

铜基镀层的环保型电镀液的使用方法，是以纯铜为阳极，电镀工件作为阴极，施镀电压为0.2～2V，温度为室温～100℃，电镀结束后，镀层依次用甲醇和水清洗，吹干。

本发明中，电镀铜基镀层的厚度由电镀时间决定。

本发明的优点在于：

本发明的电镀液成分简单，配制方便，以氯化胆碱基深共熔溶剂作为电镀液溶剂环境友好。使用该电镀液电镀铜基镀层工艺简单可控，不含腐蚀性物质，电镀过程中无蒸汽排放。所得铜基镀层表面平整。尤其是电镀铜基复合涂层时，镀液无需机械搅拌，简化复合电镀工艺，有利于大规模生产。

附图说明

图1是铜镀层表面的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：