[发明专利]离子液体中钢表面电镀铜的方法

说明书

离子液体中钢表面镀铜的方法，向乙醚中加入铝粉和CuCl2，铝粉和CuCl2的摩尔比为3：1～1：3；将所得溶液加入到1‑乙基‑3‑甲基咪唑三氟甲磺酸盐离子液体中；添加浓度为1%~3%质量分数的NaCl溶液，配置成离子液体电镀液；将经过预处理的钢基体放入离子液体电镀液中，钢基体为阴极，纯铜板为阳极，采用直流恒电压的方式进行电沉积；电压范围12V～30V，阴阳极间距1cm～3cm，沉积时间10min～10h，离子液体电镀液的温度70℃～150℃；沉积完毕后取出基体，用去离子水冲洗，得到红色或黄色的镀铜钢。本发明解决了传统水溶液镀铜污染大、镀层不够致密、镀层厚度难控制的问题，工艺绿色环保、过程简单、易操作。

技术领域

本发明涉及离子液体中钢表面电镀铜的方法。通过离子液体,采用直流电沉积的方式在钢表面沉积合适厚度的金属铜，以改善钢的表面性能，扩展其应用范围。

背景技术

铜金属导热导电性好，铜镀层对于开发性能各异的钢表面改性产品而言必不可少，尤其是在电子，锂电材料领域中,铜甚至可部分的代替价格昂贵的金属。由于传统水溶液电镀铜的方法污染重，镀层厚度难控制，得到纯铜镀层不够致密，导致其表面性能不够优异，达不到某些领域的特殊要求，应用过程具有一定的局限性。

离子液体是指完全由正负离子组成的室温下为液体的盐，正离子通常为体积相对较大、不对称的有机阳离子，阴离子是体积相对较小的无机阴离子。离子液体由于具熔点低、挥发性低、种类繁多等诸多优点而成为一种新型、环境友好的绿色介质，已在生命科学领域、太阳能电池、电致发光材料、金属电沉积等领域得到广泛应用，如杨培霞等（CN1884622A）公开了一种离子液体中电沉积Co的方法。在此背景下，本发明采用直流电沉积的方式在离子液体中在基体钢的表面电镀铜，通过控制工艺参数得到不同厚度的镀层，从而改善钢的性能，扩大其应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子液体中钢基表面电镀铜的方法，从而解决传统水溶液镀铜中污染严重、镀层不够致密、镀层厚度难控制的问题。

本发明采用如下技术方案：

离子液体中钢表面电镀的方法，包括以下步骤：

（1）向乙醚中加入铝粉和CuCl₂，铝粉和CuCl₂的摩尔比为3：1～1：3，将CuCl₂还原为CuCl，并得到氧化产物AlCl₃；

（2）将步骤（1）所得溶液加入到1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐离子液体中，控制铝粉、CuCl₂和1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐三者的比例在3：1：1~1：3：10；添加浓度为1%~3%质量分数的NaCl溶液，配置成离子液体电镀液；

（3）将经过预处理的钢基体放入上述离子液体中，钢基体为阴极，纯铜板为阳极，采用直流恒电压的方式进行电沉积；电压范围为12V～30V，阴阳极间距为1cm～3cm，沉积时间10min～10h，离子液体的温度控制在70℃～150℃；

（4）沉积完毕后取出基体，用去离子水冲洗，得到红色或黄色的镀铜钢。

所述步骤（1）中铝粉和CuCl₂的摩尔比为3：1、3：2、1：3、2：1或2.4：1；还原过程中使用的试剂均为分析纯试剂。

所述步骤（3）基体预处理的方法是将基体进行机械打磨，打磨后用去离子水冲洗，再用乙醇脱脂，最后冷风吹干。

所述步骤（3）中采用直流恒电压的方式进行电沉积时可以一步完成，此时所述沉积时的电压范围为12V～25V，沉积时间10min～10h。

所述步骤（3）中采用直流恒电压的方式进行电沉积分为两步进行：即先在一个直流恒电压下进行电沉积，沉积一段时间后升高或者降低电压，当电压达到恒定时再进行沉积；所述沉积时的电压范围为12V～25V，阴阳极间距为1cm～3cm，沉积时间10min～10h，离子液体的温度控制在70℃～150℃。