专利名称：铜基复合材料复合电铸制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铜基复合材料复合电铸制备方法，属复合电镀技术领域。
本发明的技术方案是以复合电沉积原理为基础，用金属铜作阳极材料，厚度为1mm的金属铜板作为阴极沉积母体，在复合电镀槽中选择配制电铸镀液。将增强体添加到电铸镀液中，并加入共沉积促进剂，然后通电使金属铜离子与增强体共同沉积在阴极母体上，最后将复合电铸镀层从阴极上剥离而得到整体增强铜基复合材料。
本发明所使用的阳极材料为国产磷铜板(Cu为99.9％，P为0.02～0.06％)。电铸镀液可分别选用硫酸铜电铸液、硝酸盐电铸液以及氟硼酸盐电铸液。添加的增强体在电铸镀液中的浓度范围为5～100g/L，增强体可选用不同的种类，如颗粒(如SiC、BN、石墨、PFTE等颗粒)、晶须(如SiC晶须)、以及短纤维(如石墨纤维、碳纤维等)，以制备出多种增强铜基复合材料。所采用的共沉积促进剂为阳离子氟碳表面活性剂(FC)、三乙醇胺、六次甲基四胺和硫脲四种添加剂混和配制所得，其在电铸镀液中的成分配比为阳离子氟碳表面活性剂1～5g/L，三乙醇胺30～80ml/L，六次甲基四胺10～50g/L，硫脲0～30mg/L。
本发明是在水溶液中进行，温度不超过90℃，而且只需在一般电镀设备基础上略加改造就可用作该复合电铸设备，成本较低。另外通过调整工艺参数可有效控制增强体在铜基复合材料中的含量和分布均匀程度，使材料在较大范围内保持较好的物理及力学性能。本发明结合复合电沉积原理和电铸技术，在工艺成本相对较低，操作温度不高的情况下，制备的铜基复合材料增强颗粒分布均匀、整体厚度相对普通电镀镀层较大、性能优异，材料表面平整、光洁度较好。
工艺步骤在SiCp加入电铸镀液中之前，先用纯净水与部分配制好的共沉积促进剂混和溶解，再将SiCp放入其中进行搅拌处理以打碎团聚的SiCp，并脱去SiCp表面的杂质。之后，将SiCp和共沉积促进剂一起放入电铸镀液中，并不断搅拌电铸镀液。电镀槽中采用自行研制的板式升降搅拌器，在电铸复合槽的底部安装一片钻有许多小孔的平板，通过电机的作用在槽内上下往复运动使颗粒在镀液中均匀悬浮分散。通电使SiCp与铜离子共同沉积在阴极母体上。调整工艺参数阴极电流密度为5A/dm2；施镀温度为25℃；搅拌频率为60r/min。整个通电制备过程中要不断搅拌电铸镀液。
所得Cu/SiCp复合材料中SiCp含量为25％(体积百分比)，SiCp在材料中分布均匀。而且材料表面平整性、光洁度较好。
工艺步骤与例1的工艺步骤相同。所得Cu/SiCp复合材料中SiC晶须含量为32％(体积百分比)，而且SiC晶须在材料中分布均匀。
阳极材料为国产磷铜板(Cu为99.9％，P为0.02～0.06％)，厚度为1mm的金属铜板作为阴极沉积母体。增强体用SiCp(粒径为7μm)35g/L，共沉积促进剂成分为(各添加剂的比例均为其在电镀镀液中的成分配比)阳离子氟碳表面活性剂2.5g/L；三乙醇胺50ml/L；六次甲基四胺25g/L；硫脲10mg/L。
工艺步骤与例1的工艺步骤相同。
所得Cu/SiCp复合材料中SiCp含量为27％(体积百分比)，SiCp在材料中分布均匀。同时，本工艺采用的电流密度较高(12A/dm2)，沉积速度快。
权利要求
1.一种铜基复合材料复合电铸制备方法，其特征在于用金属铜作阳极材料，金属铜板作为阴极沉积母体，在复合电镀槽中的电铸镀液中，添加5～100g/L的增强体和由阳离子氟碳表面活性剂1～5g/L，三乙醇胺30～80ml/L，六次甲基四胺10～50g/L，硫脲0～30mg/L混和配制所得的共沉积促进剂，通电使金属铜离子与增强体共同沉积在阴极母体上，再将复合电铸镀层从阴极上剥离而得到整体增强铜基复合材料。
2.如权利要求1所说的铜基复合材料复合电铸制备方法，其特征在于增强体为SiC、BN、石墨、PTFE等颗粒或SiC晶须或石墨纤维、碳纤维等。
3.如权利要求1所说的铜基复合材料复合电铸制备方法，其特征在于电铸镀液选用硫酸铜电铸液、硝酸盐电铸液或氟硼酸盐电铸液。
全文摘要
一种铜基复合材料复合电铸制备方法,用金属铜作阳极材料,金属铜板作为阴极沉积母体,在电铸镀液中添加增强体和由阳离子氟碳表面活性剂、三乙醇胺、六次甲基四胺、硫脲混和配制所得的共沉积促进剂,通电使金属铜离子与增强体共同沉积在阴极母体上,再将复合电铸镀层从阴极上剥离而得到整体增强铜基复合材料。本发明结合复合电沉积原理和电铸技术,在工艺成本相对较低,操作温度不高的情况下,制备的铜基复合材料增强颗粒分布均匀、整体厚度相对普通电镀镀层较大、性能优异。
文档编号C25D3/38GK1362539SQ0113913
公开日2002年8月7日 申请日期2001年12月20日 优先权日2001年12月20日
发明者胡文彬, 胡国华, 朱建华, 沈彬, 刘磊 申请人:上海交通大学