CN109267127B - 一种铜基材处理液及预处理工艺 - Google Patents

一种铜基材处理液及预处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铜基材处理液，其包括第一处理液；所述第一处理液包括盐酸、弱酸性氯化物和水，其中盐酸、弱酸性氯化物和水的重量份数比为1～10:1～7：1～50。本发明还提供一种铜基材预处理工艺。本发明的铜基材处理液中的第一处理液一方面能够去除铜基材表面的氧化层，另一方面能够在铜基材表面形成粗化层，粗化层与电镀层之间的吸引力较大，因此粗化层能够提高电镀层的附着力，有利于后续的电镀工序。另外本发明的第一处理液的操作比较简单，时间和配比容易控制，保证了铜基材预处理工序的稳定性和产品品质，同时处理液中未使用硫酸、硝酸等强酸，在保证处理效果的基础上保证了处理过程中的环保性，避免了处理过程的强酸污染。

Description

一种铜基材处理液及预处理工艺
技术领域
本发明涉及金属表面处理领域，尤其涉及一种铜基材金属电镀之前的处理药剂及处理工艺。
背景技术
金属基材几乎在各个国民经济部门都占据着举足轻重的地位，但是金属基材尤其是铁基材较差的耐腐蚀性能严重制约着钢铁材料的广泛应用，因此必须对其进行适当的表面处理。表面处理对提高金属基材的耐腐蚀性能，扩大应用领域，改善其各项性能都有十分重要的意义。对金属基材尤其是铜基材最常规的处理方法便是电镀。
电镀是利用电解原理在金属表面镀上一层其他金属或合金的过程，是利用电解作用使金属制件的表面附着一层金属膜的工艺，从而起到防腐、耐蚀、导电性、反光性及增进美观的作用。
由于金属基材容易氧化和腐蚀，在存放过程中，其表面总会出现氧化物及其他的一些污染物，同时还会粘附有油污。因此，金属基材在电镀前需要进行适当的预处理。现有技术中通常采用常见的硫酸或硝酸等强酸来对铜基材进行预处理，市场上铜材表面氧化层去除一般使用硝酸、硫酸等混合酸进行去氧化处理，处理后铜材表面比较光亮，去氧化效果明显，但其缺点是两种强酸含量难以控制，同时去氧化对时间长短要求严格，一旦失控将导致铜制品表面粗糙或影响制品尺寸，而且作业时由于强酸与铜材反应，导致生成大量黄烟不利于环境保护，且对操作人员的危害较大。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种环保的、处理效果好的铜基材处理液以及相应的工艺。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种铜基材处理液，其包括第一处理液；所述第一处理液包括盐酸、弱酸性氯化物和水，其中盐酸、弱酸性氯化物和水的体积份数比为1～10:1～7：1～50。
由于待处理的铜基材表面一般附着有氧化层，因此电镀前必须去除氧化层，但是去除氧化层的同时必须尽量避免伤害铜基材表面。由于现有的去氧化处理剂的硫酸和硝酸之间的比例难以控制，而且使用时的时间也难以控制风险性较大，一旦组分失调或时间把握不准极易造成材料表面粗糙或报废(尺寸跑偏)。因此本发明对去氧化处理液进行了改进。本发明中采用盐酸和弱酸性氯化物的混合水溶液对铜基材进行处理，使用时铜基材表面的氧化物(氧化铜)与盐酸反应如此去除表面氧化物，然后去除氧化层之后的铜基材表面的少量铜与氯化铵反应将铜基材表面微粗化，如此增加电镀层附着力，方便后续的电镀工序操作。本发明采用的第一处理液既可以达到去除氧化层目的，而且还形成了粗化层，并且由于第一处理液整体呈弱酸性，处理液不会与基材铜大量反应，保证了反应的稳定性。
较佳的，所述第一处理液的pH为2-5。
更优的，所述弱酸性氯化物为氯化铵。
本发明的第一处理液的反应为：
①CuO+2HCl→CuCl2+H2O
②Cu+NH4Cl→Cu(NH3)Cl2。
①CuO溶解使溶液由无色变为绿色(CuCl2)；②氯化铵水解成氨水和盐酸,氨水和铜形成螯合物,这样铜失去电子给氧气,变成Cu(NH3)2+,然后与盐酸反应生成Cu(NH3)Cl2。
进一步的，所述铜基材处理液还包括用于第二处理液，所述第二处理液为体积百分比为1％～15％的硫酸。本发明中采用硫酸一方面用于软化铜基材上的溢胶尤其是至制品根部的溢胶，另一方面硫酸处理液能够稳定氯化亚铜氨层避免其分解。
进一步的，所述第二处理液的使用温度为20℃～50℃。
相应的，本发明还提供一种铜基材预处理工艺，其采用前述的铜基材处理液；所述预处理工艺包括下述步骤：
S100：采用所述第一处理液对待处理铜基材进行浸泡处理；
S200：对经过浸泡处理的铜基材进行清洗处理。
较佳的，步骤S100的浸泡时间为1至4分钟；步骤S100中第一处理液的温度为5℃～25℃。
进一步的，所述步骤S200包括两次水洗处理。所述水洗处理为自来水溢流水洗。
更优的，本发明的预处理工艺采用前述的铜基材处理液，所述预处理工艺还包括下述步骤：
S300：对清洗处理后的铜基材采用第二处理液进行浸泡处理；
S400：对步骤S300处理之后的铜基材进行再次清洗处理。
进一步的，所述步骤S300的浸泡时间为1至60分钟。步骤S400的清洗处理为两次水洗处理，两次水洗处理均为自来水溢流水洗。
本发明的有益效果是：本发明的铜基材处理液中的第一处理液一方面能够去除铜基材表面的氧化层，另一方面能够在铜基材表面形成粗化层，粗化层与电镀层之间的吸引力较大，因此粗化层能够提高电镀层的附着力，有利于后续的电镀工序。另外本发明的第一处理液的操作比较简单，时间和配比容易控制，保证了铜基材预处理工序的稳定性和产品品质，同时处理液中未使用硫酸、硝酸等强酸，在保证处理效果的基础上保证了处理过程中的环保性，避免了处理过程的强酸污染。
附图说明
图1为实施例六的铜基材的EDAX的扫描位点示意图。
图2为处理前的图1中的EDS点1的EDAX图。
图3为处理后的图1中的EDS点1的EDAX图。
图4为处理前的图1中的EDS点2的EDAX图。
图5为为处理后的图1中的EDS点2的EDAX图。
图6为处理前的图1中的EDS点3的EDAX图。
图7为处理后的图1中的EDS点3的EDAX图。
图8为处理前的图1中的EDS点4的EDAX图。
图9为处理后的图1中的EDS点4的EDAX图。
图10为处理前的图1中的EDS点5的EDAX图。
图11为处理后的图1中的EDS点5的EDAX图。
图12为处理前的图1中的EDS点6的EDAX图。
图13为处理后的图1中的EDS点6的EDAX图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下实施例中使用的原料和设备如非特别说明均为市售。
实施例一
本实施例中的待处理基材为铜基材。
一种铜基材预处理工艺，所述预处理工艺包括下述步骤：
S100：采用所述第一处理液对待处理铜基材进行浸泡处理；本实施例中的第一处理液为盐酸、氯化铵和水，其中盐酸、氯化铵和水的体积份数比为1:7：1；浸泡时间为1分钟，第一处理液的浸泡温度为25℃。本实施例中采用的盐酸为质量浓度为38％的浓盐酸。
S200：对经过浸泡处理的铜基材采用自来水进行溢流清洗处理。
实施例二
一种铜基材预处理工艺，所述预处理工艺包括下述步骤：
S100：采用所述第一处理液对待处理铜基材进行浸泡处理；本实施例中的第一处理液为盐酸、氯化铵和水，其中盐酸、氯化铵和水的体积份数比为10:1：50；浸泡时间为4分钟，第一处理液的浸泡温度为25℃。本实施例中采用的盐酸为质量浓度为38％的浓盐酸。
S200：对经过浸泡处理的铜基材采用自来水进行溢流清洗处理。
实施例三
一种铜基材预处理工艺，所述预处理工艺包括下述步骤：
S100：采用所述第一处理液对待处理铜基材进行浸泡处理；本实施例中的第一处理液为盐酸、氯化铵和水，其中盐酸、氯化铵和水的体积份数比为3:7：20；浸泡时间为3分钟，第一处理液的浸泡温度为20℃。本实施例中采用的盐酸为质量浓度为38％的浓盐酸。
S200：对经过浸泡处理的铜基材采用自来水进行溢流清洗处理。
实施例四
一种铜基材预处理工艺，所述预处理工艺包括下述步骤：
S100：采用所述第一处理液对待处理铜基材进行浸泡处理；本实施例中的第一处理液为盐酸、氯化铵和水，其中盐酸、氯化铵和水的体积份数比为1:1：1；浸泡时间为2分钟，第一处理液的浸泡温度为5℃。本实施例中采用的盐酸为质量浓度为38％的浓盐酸。
S200：对经过浸泡处理的铜基材采用自来水进行溢流清洗处理。
实施例五
一种铜基材预处理工艺，所述预处理工艺包括下述步骤：
S100：采用所述第一处理液对待处理铜基材进行浸泡处理；本实施例中的第一处理液为盐酸、氯化铵和水，其中盐酸、氯化铵和水的体积份数比为7:5：10；浸泡时间为2分钟，第一处理液的浸泡温度为20℃。本实施例中采用的盐酸为质量浓度为38％的浓盐酸。
S200：对经过浸泡处理的铜基材采用自来水进行溢流清洗处理。
实施例六
一种铜基材预处理工艺，所述预处理工艺包括下述步骤：
S100：采用所述第一处理液对待处理铜基材进行浸泡处理；本实施例中的第一处理液为盐酸、氯化铵和水，其中盐酸、氯化铵和水的体积份数比为5:5：10；浸泡时间为2分钟，第一处理液的浸泡温度为20℃。
S200：对经过浸泡处理的铜基材采用自来水进行溢流清洗处理。本实施例中的S200中的清洗处理重复进行两次。
S300：对清洗处理后的铜基材采用第二处理液进行浸泡处理；所述第二处理液为体积百分比为15％的硫酸。第二处理液的温度为20℃，浸泡时间为10min。
S400：对步骤S300处理之后的铜基材进行再次清洗处理。
表1处理前的EDS点1的eZAF智能定量分析结果
表2处理后的EDS点1的eZAF智能定量分析结果
通过图2和图3以及表1和表2的对比可以看出，处理前EDS点1处的氧重量百分比含量为28.77，而处理后的EDS点1处没有氧元素。因此经过本发明的处理工艺处理后的EDS点1明显去除了铜基材表面的氧化层。
表3处理前的EDS点2的eZAF智能定量分析结果
表4处理后的EDS点2的eZAF智能定量分析结果
通过图4和图5以及表3和表4的对比可以看出，处理前EDS点2处的氧重量百分比含量为19.94，而处理后的EDS点2处的氧重量百分比含量为16.41。因此经过本发明的处理工艺处理后的EDS点2去除了铜基材表面的氧化层。
表5处理前的EDS点3的eZAF智能定量分析结果
表6处理后的EDS点3的eZAF智能定量分析结果
通过图6和图7以及表5和表6的对比可以看出，处理前EDS点2处的氧重量百分比含量为0，而处理后的EDS点2处的氧重量百分比含量为0。
表7处理前的EDS点4的eZAF智能定量分析结果
表8处理后的EDS点4的eZAF智能定量分析结果
通过图8和图9以及表7和表8的对比可以看出，处理前EDS点4处的氧重量百分比含量为28.65，而处理后的EDS点4处没有氧元素。因此经过本发明的处理工艺处理后的明显去除了铜基材表面EDS点4的氧化层。
表9处理前的EDS点5的eZAF智能定量分析结果
表10处理后的EDS点5的eZAF智能定量分析结果
通过图10和图11以及表9和表10的对比可以看出，处理前EDS点5处的氧重量百分比含量为19.44，而处理后的EDS点5处没有氧元素。因此经过本发明的处理工艺处理后的明显去除了铜基材表面EDS点5的氧化层。
表11处理前的EDS点6的eZAF智能定量分析结果
表12处理后的EDS点6的eZAF智能定量分析结果
通过图12和图13以及表11和表12的对比可以看出，处理前EDS点6处的氧重量百分比含量为6.91，而处理后的EDS点6处没有氧元素。因此经过本发明的处理工艺处理后的明显去除了铜基材表面EDS点6的氧化层。
通过上述的EDS点1至EDS点6的分析对比可以看出，本发明的铜基材表面处理工艺明显去除了铜基材表面的氧化层。
实施例七
一种铜基材预处理工艺，所述预处理工艺包括下述步骤：
S100：采用所述第一处理液对待处理铜基材进行浸泡处理；本实施例中的第一处理液为盐酸、氯化铵和水，其中盐酸、氯化铵和水的体积份数比为6:3：20；浸泡时间为3分钟，第一处理液的浸泡温度为15℃。
S200：对经过浸泡处理的铜基材采用自来水进行溢流清洗处理。本实施例中的S200中的清洗处理重复进行两次。
S300：对清洗处理后的铜基材采用第二处理液进行浸泡处理；所述第二处理液为体积百分比为10％的硫酸。第二处理液的温度为20℃，浸泡时间为20min。
S400：对步骤S300处理之后的铜基材采用自来水进行两次溢流清洗处理。
实施例八
一种铜基材预处理工艺，所述预处理工艺包括下述步骤：
S100：采用所述第一处理液对待处理铜基材进行浸泡处理；本实施例中的第一处理液为盐酸、氯化铵和水，其中盐酸、氯化铵和水的体积份数比为6:3：20；浸泡时间为3分钟，第一处理液的浸泡温度为15℃。
S200：对经过浸泡处理的铜基材采用自来水进行溢流清洗处理。本实施例中的S200中的清洗处理重复进行两次。
S300：对清洗处理后的铜基材采用第二处理液进行浸泡处理；所述第二处理液为体积百分比为1％的硫酸。第二处理液的温度为50℃，浸泡时间为60min。
S400：对步骤S300处理之后的铜基材采用自来水进行两次溢流清洗处理。
实施例九
一种铜基材预处理工艺，所述预处理工艺包括下述步骤：
S100：采用所述第一处理液对待处理铜基材进行浸泡处理；本实施例中的第一处理液为盐酸、氯化铵和水，其中盐酸、氯化铵和水的体积份数比为6:3：20；浸泡时间为3分钟，第一处理液的浸泡温度为15℃。
S200：对经过浸泡处理的铜基材采用自来水进行溢流清洗处理。本实施例中的S200中的清洗处理重复进行两次。
S300：对清洗处理后的铜基材采用第二处理液进行浸泡处理；所述第二处理液为体积百分比为5％的硫酸。第二处理液的温度为40℃，浸泡时间为40min。
S400：对步骤S300处理之后的铜基材采用自来水进行两次溢流清洗处理。
经过本发明的预处理工艺之后的铜基材，使用10N拉力镀层不会脱落，镀层附着力强。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (9)

1.一种铜基材处理液，其特征在于，包括第一处理液；所述第一处理液仅包括盐酸、弱酸性氯化物和水，其中盐酸、弱酸性氯化物和水的体积份数比为1～10:1～7：1～50；
所述弱酸性氯化物为氯化铵；所述铜基材处理液在铜基材表面形成Cu(NH3)Cl2层。
2.根据权利要求1所述的铜基材处理液，其特征在于，所述第一处理液的pH为2-5。
3.根据权利要求1或2所述的铜基材处理液，其特征在于，所述铜基材处理液还包括用于第二处理液，所述第二处理液为体积百分比为1％～15％的硫酸。
4.根据权利要求3所述的铜基材处理液，其特征在于，所述第二处理液的使用温度为20℃～50℃。
5.一种铜基材预处理工艺，其特征在于，采用权利要求1至4任意一项所述的铜基材处理液；所述预处理工艺包括下述步骤：
S100：采用所述第一处理液对待处理铜基材进行浸泡处理；
S200：对经过浸泡处理的铜基材进行清洗处理。
6.根据权利要求5所述的铜基材预处理工艺，其特征在于，步骤S100的浸泡时间为1至4分钟；步骤S100中第一处理液的温度为5℃～25℃。
7.根据权利要求5所述的铜基材预处理工艺，其特征在于，所述步骤S200包括两次水洗处理。
8.根据权利要求5所述的铜基材预处理工艺，其特征在于，采用权利要求4或5所述的铜基材处理液，所述预处理工艺还包括下述步骤：
S300：对清洗处理后的铜基材采用第二处理液进行浸泡处理；
S400：对步骤S300处理之后的铜基材进行再次清洗处理。
9.根据权利要求8所述的铜基材预处理工艺，其特征在于，所述步骤S300的浸泡时间为1至60分钟。
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