一种复合结构材料的电流化学镀装置及其施镀方法
【专利摘要】本发明公开了一种复合结构材料的电流化学镀装置，包括待镀基片；电源；通电导线，其连接所述电源与所述待镀基片；镀件支架，所述待镀基片设置在所述镀件支架中；镀液槽，所述待镀基片与所述镀件支架设置在所述镀液槽中；以及开关。本发明还公开了一种电流化学镀装置的施镀方法。本发明可制备出具有高灵敏度巨磁阻抗效应的复合结构材料，实现磁敏传感器敏感元件的小型化和高分辨率，与现有技术磁控溅射等制备方法相比较，改善了敏感元件的磁性能并降低了生产成本。
【专利说明】一种复合结构材料的电流化学镀装置及其施镀方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合层结构磁性材料及制造【技术领域】，具体涉及一种复合结构材料的电流化学镀装置及其施镀方法。
【背景技术】
[0002]巨磁阻抗效应是指磁性材料的交流阻抗随外磁场而显著变化的现象。该效应具有灵敏度高、反应快和稳定性好等特点，在传感器技术和磁记录技术中具有巨大的应用潜能。基于该技术制造的传感器，广泛应用于汽车电子、无损探伤、自动控制、电子罗盘等领域。目前，巨磁阻抗材料有单质丝、条带、薄膜、以及复合结构丝/膜等。复合结构丝或膜相对单质磁性材料而言，在较低频率下即可得到较大的磁阻抗效应，其灵敏度和巨磁阻抗效应较高，在传感器制备中有很大的性能优势。目前，制备复合结构材料的方法主要有磁控溅射法和电镀/化学镀。但是磁控溅射镀膜设备价格昂贵，溅射周期长，所以很难实现产业化。化学镀方法成本低，但是无法控制磁性层的磁结构，用其做成的传感器灵敏度不高。
【发明内容】
[0003]本发明克服了【背景技术】中的上述不足，提出一种复合结构材料的电流化学镀装置及其施镀方法。本发明施镀方法在施镀磁性材料过程中，给镀件施加适当大小的电流，电流在镀件周围感生环向磁场，诱导镀层形成环向磁结构。使用本发明制备的复合结构材料的巨磁阻抗效应的大小和灵敏度得到了明显的提高。
[0004]本发明提出了一种复合结构材料的电流化学镀装置，包括:
待镀基片，用于作为待镀复合结构材料的基底；
电源，用于为所述待镀基片提供电流；
通电导线，将所述电源与待镀基片串联连接，实现向所述待镀基片通电；
镀件支架，所述待镀基片设置在所述镀件支架中，用于固定并保持待镀基片；
镀液槽，所述待镀基片与所述镀件支架设置在所述镀液槽中，用于放置镀液。
[0005]本发明装置进一步包括导线保护管，其设置在所述通电导线与所述待镀基片的连接处，用于实现导电镀液与通电导线间的绝缘。
本发明装置进一步包括恒温浴槽，所述镀液槽设置在所述恒温浴槽中，用于控制所述镀液的温度。
[0006]本发明装置中，所述镀液槽中设置有镀液。其中，所述镀液可以包括:
0.005-0.05mol/L 的硫酸镍、0.005-0.05mol/L 的硫酸钴、0.10-0.50mol/L 的次亚磷酸钠、
0.05-0.20mol/L 的柠檬酸钠、0.05-0.30mol/L 的酒石酸钠、0.25-0.75mol/L 的硫酸铵。
[0007]本发明还提出一种复合结构材料的电流化学镀装置的施镀方法，利用本发明复合结构材料的电流化学镀装置进行施镀，包括如下步骤:
步骤一:去除所述待镀基片表面的氧化层与杂质；
步骤二:对所述待镀基片进行敏化处理；步骤三:对所述待镀基片进行活化处理；
步骤四:将所述待镀基片放置于所述镀液槽中，通电，所述待镀基片在所述镀液中施
镀；
步骤五:取出施镀后的所述待镀基片，待干燥后得到复合结构材料。
[0008]其中，所述镀液的pH值为7.6^9.6。所述镀液的温度为6(T96°C。
[0009]其中，所述步骤四中通电的电流大小为10mA~4A，通电施镀时间为0.2tT5h。 [0010]本发明在电流化学镀过程中，通过外加电流诱导磁性层形成环向磁结构。施加电流后复合结构材料的巨磁阻抗效应明显增强，本发明方法简单，应用于传感器敏感元件制备，大大降低了生产成本，便于实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明复合结构材料的电流化学镀装置的结构示意图。
[0012]图2为【背景技术】化学镀方法制备的复合结构丝的巨磁阻抗变化曲线图。
[0013]图3为本发明施镀方法制备的复合结构丝的巨磁阻抗变化曲线图。
[0014]图4为本发明施镀方法的流程示意图。
[0015]图5为本发明电流化学镀装置中的电流在镀件(待镀基片)周围产生的环向磁场示意图。
[0016]图6为现有技术化学镀方法施镀后制备得到的铜丝磁畴结构示意图。
[0017]图7为本发明施镀方法施镀后制备得到的铜丝磁畴结构示意图。
[0018]图8为本发明电流化学镀装置中的导线保护管的A向示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
[0020]图1为本发明复合结构材料的电流化学镀装置的示意图，I为通电导线，2为镀液槽，3为待镀基片，4为镀件支架，5为导线保护管，6为恒温浴槽，7为开关，8为电源。
[0021]本发明电流化学镀装置包括待镀基片3、镀件支架4、镀液槽2、电源8、通电导线1、以及开关。如图1所示。待镀基片3用于作为待镀复合结构材料的基底，待镀基片3设置在镀件支架4中。优选地，待镀基片3为铜丝。镀件支架4用于固定待镀基片和复合结构材料。镀液槽2用于放置镀液，待镀基片3与镀件支架4设置在镀液槽2中。
[0022]通电导线I将电源8与待镀基片3串联连接起来。电源8为待镀基片3提供电流。通过在通电导线I中设置开关7来控制待镀基片3的通电情况。开关设置在通电导线I上。
[0023]本发明进一步包括恒温浴槽6，将镀液槽2设置在恒温浴槽6中，恒温浴槽6用于控制镀液的温度。优选地，恒温浴槽6将镀液的温度恒定控制在90°C。
[0024]本发明进一步包括导线保护管5，如图1、图8所示。导线保护管5设置在待镀基片3与通电导线I的连接处，用于实现导电镀液与通电导线的绝缘。
[0025]镀液槽2中设置有镀液，镀液可以包括:0.005-0.05mol/L的硫酸镍、0.005-0.05mol/L 的硫酸钴、0.10-0.50mol/L 的次亚磷酸钠、0.05-0.20mol/L 的柠檬酸钠、
0.05-0.30mol/L的酒石酸钠、0.25-0.75mol/L的硫酸铵。优选地，镀液的组成包括硫酸镍
0.025mol/L、硫酸钴0.035mol/L、次亚磷酸钠0.30 mol/L、柠檬酸钠0.10 mol/L、酒石酸钠
0.15 mol/L、硫酸铵 0.5 mol/L, pH 值约为 8.6。
[0026]如图4所示，本发明施镀方法包括以下步骤:
步骤一:去除待镀基片3表面的氧化层与杂质。
[0027]步骤二:对待镀基片3进行敏化处理。
[0028]步骤三:对待镀基片3进行活化处理。
[0029]步骤四:将待镀基片3放置于镀液槽2中并通电，待镀基片3在镀液中施镀。优选地，待镀材料3所在的镀液的pH值为7.6^9.6，温度为6(T96°C，通电的电流大小为IOmA~4A，时间为0.2h~5h。
[0030]步骤五:取出施镀后的待镀材料3，待干燥后得到复合结构材料。
[0031]实施例1
按照现有技术的传统施镀方法进行施渡。镀液组成包括硫酸镍0.025mol/L、硫酸钴
0.035mol/L、次亚磷酸钠0.30 mol/L、柠檬酸钠0.10 mol/L、酒石酸钠0.15 mol/L、硫酸铵
0.5 mol/L, pH值约为8.6。恒温浴槽6将镀液的温度恒定控制在90°C。待镀材料3为铜丝。施镀方法包括以下步骤:`
步骤一:将铜丝放于稀盐酸中浸泡5分钟，除去铜丝表面氧化层和杂质。
[0032]步骤二:对铜丝进行敏化处理，将铜丝放于含氯化锡溶液的敏化剂(25g/L氯化锡+40ml/L氯化氢)中浸泡5分钟，使铜丝表面粘附锡离子。
[0033]步骤三:对表面附着锡离子的铜丝进行活化处理，将铜丝放于含氯化钯溶液的活化剂(0.05g/L氯化钯+40ml/L氯化氢)中10分钟，溶液中的钯离子被铜丝上粘附着的锡离子还原成微粒沉积在铜丝表面形成活化中心。
[0034]步骤四:将活化后的铜丝放于90°C镀液中施镀I小时。
[0035]步骤五:将复合结构丝从镀液中取出，自然干燥。
[0036]本实施例制备得到的复合结构材料的巨磁阻抗变化曲线如图2所示，其中，横坐标表示外加磁场；纵坐标表示磁阻抗比值，
m = HJ=H.,.X100% ,其中V U 、表示外磁场为时的阻抗值， 表示外 /Z(O)HmZ(O)
磁场为O时的阻抗值。
[0037]实施例2
按照本发明施镀方法进行施镀，镀液组成包括硫酸镍0.025mol/L、硫酸钴0.035mol/L、次亚磷酸钠0.30 mol/L、柠檬酸钠0.10 mol/L、酒石酸钠0.15 mol/L、硫酸铵0.5 mol/L, pH值约为8.6。恒温浴槽6将镀液的温度恒定控制在90°C。待镀基片3为铜丝。本实施例中复合结构材料的施镀方法，具体步骤包括:
步骤一:将铜丝放于稀盐酸中浸泡5分钟，除去铜丝表面氧化层和杂质。
[0038]步骤二:对铜丝进行敏化处理，将铜丝放于含氯化锡溶液的敏化剂(25g/L氯化锡+40ml/L氯化氢)中浸泡5分钟，使铜丝表面粘附锡离子。[0039]步骤三:对表面附着锡离子的铜丝进行活化处理，将铜丝放于含氯化钯溶液的活化剂(0.05g/L氯化钯+40ml/L氯化氢)中10分钟，溶液中的钯离子被铜丝上粘附着的锡离子还原成微粒沉积在铜丝表面形成活化中心。
[0040]步骤四:将活化后的铜丝放于90°C镀液中，并选通开关7向铜丝通入稳定150mA直流电，施镀I小时。
[0041]步骤五:断开开关7，将复合结构丝从镀液中取出，自然干燥。
[0042]本实施例制备得到的复合结构材料的巨磁阻抗变化曲线如图3所示，其中，横
坐标表示外加磁场；纵坐标表示磁阻抗比值
【权利要求】
1.一种复合结构材料的电流化学镀装置，其特征在于，包括: 待镀基片(3)，用于作为待镀的复合结构材料基底； 电源(8)，用于为所述待镀基片(3)提供电流； 通电导线(I)，其串联连接所述待镀基片(3 )与所述电源(8 )，实现向所述待镀基片(3 )通电； 镀件支架(4)，所述待镀基片(3)设置在所述镀件支架(4)中，用于固定待镀基片； 镀液槽(2)，所述待镀基片(3)与镀件支架(4)设置在所述镀液槽(2)中，用于放置镀液； 以及开关。
2.如权利要 求1所述复合结构材料的电流化学镀装置，其特征在于，进一步包括导线保护管(5)，其设置在所述通电导线(I)与所述待镀基片(3)的连接处。
3.如权利要求1所述复合结构材料的电流化学镀装置，其特征在于，进一步包括恒温浴槽(6 )，在所述恒温浴槽(6 )中设置所述镀液槽(2 )。
4.如权利要求1所述电流化学镀装置，其特征在于，所述镀液槽(2)中设置有镀液。
5.如权利要求2所述电流化学镀装置，其特征在于，所述镀液可以包括:0.005-0.05mol/L 的硫酸镍、0.005-0.05mol/L 的硫酸钴、0.10-0.50mol/L 的次亚磷酸钠、0.05-0.20mol/L 的柠檬酸钠、0.05-0.30mol/L 的酒石酸钠、0.25-0.75mol/L 的硫酸铵。
6.一种如权利要求1-5所述电流化学镀装置的施镀方法，其特征在于，包括: 步骤一:去除所述待镀基片(3)表面的氧化层与杂质； 步骤二:对所述待镀基片(3)进行敏化处理； 步骤三:对所述待镀基片(3)进行活化处理； 步骤四:将所述待镀基片(3 )放置于所述镀液槽(2 )中，通电，所述待镀基片(3 )在所述镀液中施镀； 步骤五:取出施镀后的所述待镀基片(3)，待干燥后得到复合结构材料。
7.如权利要求6所述的施镀方法，其特征在于，所述镀液的pH值为7.6^9.6。
8.如权利要求6所述的施镀方法，其特征在于，所述镀液的温度为6(T96°C。
9.如权利要求6所述的施镀方法，其特征在于，所述步骤四中通电的电流大小为IOmA~4A，通电时间为0.2h~5h。
【文档编号】C23C18/16GK103668129SQ201210329210
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月7日 优先权日:2012年9月7日
【发明者】赵振杰, 栾红燕, 陈德禄, 阮建中 申请人:华东师范大学