[发明专利]一种铜金刚石复合材料金锡焊接镀层的制备方法

说明书

本发明涉及一种铜金刚石复合材料金锡焊接镀层的制备方法，该方法制备的金镀层表观颜色均匀、结合力可承受≥350℃高温烘烤，且金镀层未出现起皮、起泡、裂纹以及脱落等现象，涂层质量高；采用浓硫酸粗化基材，实现了在不腐蚀基材的前提下金刚石颗粒组分的粗化，同时采用化学镀镍层热处理强化及二次化学镀镍活化协同作用的方式提高了底镀层与基材之间的结合强度；本发明采用的化学镀镍溶液体系所制备的Ni‑P合金底镀层内应力较低，经热处理强化处理后结晶细致、孔隙率低，在高温烘烤工况下稳定性较高。

技术领域

本发明涉及一种铜金刚石复合材料金锡焊接镀层的制备方法，特别涉及一种应用于航天器大功率微波产品、相控阵天线、宇航电源等载荷铜金刚石复合材料热沉底板、壳体表面耐高温金锡焊接金镀层的制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

铜金刚石复合材料的热导率可实现≥600W/m·k，远高于可伐合金、钼铜合金等常规热沉材料，在航天、航空等领域相控阵天线T/R模块、大功率微波产品以及宇航电源热沉载体、壳体等产品中具有广泛的应用前景。

芯片、功率器件以及T/R模块与铜金刚石复合材料热沉底板、壳体的连接主要通过焊接的方式实现，其中采用金锡焊料钎焊为常用的焊接方式之一。铜金刚石复合材料因金刚石颗粒的存在导致其表面焊接性能较差，为满足焊接要求，需在其表面制备润湿性能良好的镀层。金镀层表面润湿性能较高，为金锡焊料钎焊主要应用的镀层种类。

铜金刚石复合材料中金刚石颗粒组分不导电，但其含量高达60％左右，镀层沉积过程中无法直接在其表面结晶形核，导致镀层与基材之间的接触面积减少，镀层结合力较差，因此铜金刚石复合材料表面镀层的结合力较金属材料表面镀层结合力差。金锡焊料的熔点约310℃，焊接过程中的峰值温度可高达350℃，远高于金镀层220℃的结合力测试温度。铜金刚石复合材料表面金镀层为满足金锡焊接功能要求，其表面金镀层耐高温性能需满足≥350℃烘烤。由于铜金刚石复合材料的材料特点，采用常规方法在其表面制备的金镀层经高温烘烤测试后易出现起皮、起泡等结合力问题，严重制约了其应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种铜金刚石复合材料金锡焊接镀层的制备方法，该方法制备的金镀层表观颜色均匀、结合力可承受≥350℃高温烘烤，采用浓硫酸粗化基材，实现了在不腐蚀基材的前提下金刚石颗粒组分的粗化，同时采用化学镀镍层热处理强化及二次化学镀镍活化协同作用的方式提高了底镀层与基材之间、金镀层与底镀层之间的结合强度。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种铜金刚石复合材料金锡焊接镀层的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将铜金刚石复合材料的表面进行化学粗化，化学粗化时间为40min～60min；

(2)、将铜金刚石复合材料的表面进行电解除油，电解除油溶液温度>55℃，持续时间为10min～20min；

(3)、将铜金刚石复合材料的表面进行光亮酸洗；

(4)、将铜金刚石复合材料的表面进行酸洗；

(5)、将铜金刚石复合材料的表面进行去膜，去膜溶液温度>55℃，持续时间为5s～10s；

(6)、将铜金刚石复合材料的表面进行酸洗；

(7)、将铜金刚石复合材料的表面进行敏化，敏化时间为20min～30min；

(8)、将铜金刚石复合材料的表面进行活化，活化时间为10min～15min；

(9)、将铜金刚石复合材料的表面进行还原；

(10)、将铜金刚石复合材料的表面进行化学镀镍，化学镀镍溶液的PH值为4.2～4.6，溶液温度为70℃～85℃，所述化学镀镍溶液配方如下：