CN110184633B - 一种铜铝复合材料表面金属膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铜铝复合材料表面金属膜的制备方法，包括：步骤01：提供一铜铝复合材料；铜铝复合材料包括一铜层和一铝层复合的叠层；步骤02：在铝层的表面上覆盖一层掩膜；步骤03：将铜铝复合材料放置于电解槽中，进行电镀工艺。这里，首先在铝层表面覆盖一层掩膜，避免电镀工艺中在铝层表面电镀上金属；其次铜层表面朝下，带有掩膜层的铝层朝上，电解液从下向上喷射到铜层表面，可以避免铝层接触到电解液，而直接将电解液作用到铜层表面。电解液从电解槽的底部向上喷出后落入电解槽中，实现了电解液的循环利用，避免电解液的大量浪费。再者，只需对铜层表面进行烘干，当采用现有烘干设备时，避免铝层也被烘到而影响铝层的质量。

Description

一种铜铝复合材料表面金属膜的制备方法
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域，具体涉及一种铜铝复合材料表面金属膜的制备方法。
背景技术
在金属基材表面电镀金属膜，不仅能够起到防止金属氧化，提高耐磨性，导电性，反光型或抗腐蚀性等。
电镀金属膜通常在电解池中，利用电解原理在金属基材上镀上一层金膜覆层。通常包括：将金属基材连接到电解池的阴极，电解池阴极受保护，金属基材不会被电解；将需要电镀的金属作为阳极，将需要电镀的金属阳离子溶液作电解液；然后通入直流电开始电解。通电后，电子会大量流向阴极电极金属基材上，电解液中的欲镀金属阳离子在这一电极上得电子还原呈金单质，金属单质均匀地附着在金属基材表面，从而在金属基材表面形成电镀的金属层。同时，阳极的电镀的金属电极会失去电子，变成金阳离子进入电解液，补充阴极电解消耗的金属阳离子。如此循环，完成电镀金属膜的过程。
铜铝复合材料是工业领域常用的合金板材，随着科技的发展和技术的进步，对铜铝复合材料的要求也越来越高，因此，为了扩大铜铝复合材料的应用领域和提高铜铝复合材料的性能，在铜铝复合材料表面镀金膜受到越来越多的关注，特别是铜铝复合材料实现电镀金膜的功能，能够满足半导体产品的要求，完全代替进口产品。
在铜铝复合材料进行电镀金膜时，通常希望铜表面电镀上金属膜，而铝表面不被电镀金属污染，然而，将铜铝复合材料放置于电解池中时，电解液会同时浸没铜表面和铝表面，导致铝表面也不可避免地电镀上电镀金属膜。
因此，如何制备出复合质量良好的铜铝复合材料以及如何在铜铝复合材料的铜层表面成功电镀出高质量金属膜，是业界亟需解决的问题。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在提供一种铜铝复合材料表面金属膜的制备方法，从而仅在铜层表面成功电镀无剥离、无色差的均匀厚度的金属膜。
为了实现上述目的，本发明提供了一种铜铝复合材料表面金属膜的制备方法，其包括如下步骤：
步骤01：提供一铜铝复合材料；所述铜铝复合材料包括一铜层和一铝层复合的叠层；
步骤02：在所述铝层的表面上覆盖一层掩膜；
步骤03：将所述铜铝复合材料放置于电解槽中，进行电镀工艺。
优选地，所述步骤03中，还包括：将所述铜铝复合材料具有所述铜层的那一面朝向电解液；然后，将电解液喷向所述铜层表面。
优选地，所述步骤03中，所述铜层的表面朝下设置，所述电解液从下向上喷射到所述铜层表面。
优选地，所述电解液从所述电解槽的底部向上喷出至所述铜层表面。
优选地，所述铜层水平朝下设置。
优选地，还包括：步骤04：仅烘干所述铜层表面。
在一实施例中，所述步骤04具体包括：首先，将所述铜铝复合材料沿着远离所述电解槽的方向向上平移，平移过程中所述铜层朝下；然后，停止平移，对所述铜层表面进行烘干。
在一实施例中，所述掩膜为塑料薄膜，掩膜层粘附于所述铝层表面。
优选地，所述步骤03中，电镀工艺包括：在所述铜层表面电镀一层金膜。
优选地，在电镀所述金膜之前，还包括：在所述铜层表面电镀一镍膜。
本发明的铜铝复合材料表面金属膜的制备方法，首先，在铝层表面覆盖一层掩膜，则无论铜铝复合材料采用何种放置方向，均避免电镀工艺中在铝层表面电镀上金属；较佳的，铜铝复合材料采用水平方向放置，则铜层水平放置，利用电解液喷洒方式使铜层表面具有电解液而实现金属电镀；进一步的，铜层表面朝下，带有掩膜层的铝层朝上，电解液从下向上喷射到铜层表面，可以避免铝层接触到电解液，而直接将电解液作用到铜层表面。电解液从电解槽的底部向上喷出后落入电解槽中，实现了电解液的循环利用，避免电解液的大量浪费。再者，由于铝层被掩膜覆盖而没有进行电镀，只需对铜层表面进行烘干即可。当采用现有烘干设备时，避免铝层也被烘到而影响铝层的质量，将铜铝复合材料向上远离电解槽平移，此时，平移过程中铜层朝下，移动到一定距离，可以进行静止烘干过程，从而实现只烘干铜层表面的目的。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例的铜铝复合材料表面金属膜的制备方法的流程示意图
图2～5为图1的制备方法的各个制备步骤示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
以下结合附图1～5和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图1，本实施例的一种铜铝复合材料表面金属膜的制备方法，包括：
步骤01：请参阅图2，提供一铜铝复合材料；
具体的，铜铝复合材料包括一铜层01和一铝层02复合的叠层。这里需要说明的是，由于采用传统的爆炸焊接方法容易导致脆裂问题，铜层01和铝层02复合过程可以但不限于采用轧制和退火工艺来制备，利用金属铜和金属铝良好的延展性，使得铜层01和铝层02接触界面采用分子键结合方式牢固结合，并且，这样制备出的铜铝复合材料平整且厚度较薄。
步骤02：请参阅图3，在铝层02的表面上覆盖一层掩膜03；
具体的，在铝层02上形成掩膜03，该掩膜03可以为塑料薄膜，塑料薄膜通过粘附方式粘在铝层02表面，塑料薄膜可以在电镀工艺结束后将其剥离。塑料薄膜可以采用PVC等。
步骤03：请参阅图4，将铜铝复合材料放置于电解槽00中，进行电镀工艺。
具体的，本步骤03具体可以包括如下过程：
步骤031：将铜铝复合材料具有铜层01的那一面朝向电解液；这里，较佳的，可以将铜层01的表面朝下设置，电解液从下向上喷射到铜层01表面。这里由于采用电解槽，电解液可以从电解槽的底部向上喷出至铜层01表面。因此，对应的，电解槽的底部可以设置一个或多个喷液出口。当电解液冲击到铜层01表面后又落入电解槽中，可以实现循环利用。这里需要说明的是，铜铝复合材料可以倾斜设置，也可以水平设置，为了提高电解液冲击到铜层01表面的力度、以及提高铜层01与电解液的接触面积，较佳的采用水平设置。然，倾斜设置亦可以实现向铜层01表面喷射电解液并进行铜层表面单独电镀金属的目的。
步骤032：将电解液喷向铜层01表面。
这里需要说明的是，电镀工艺可以包括在铜层01表面电镀一层金膜，还可以在电镀金膜之前先在铜层表面电镀一层镍膜。
步骤04：请参阅图5，仅烘干铜层01表面。
具体的，对铜层01进行烘干的工艺可以在电解槽上方实现。电解槽可以自带烘干功能。为了确保仅对铜层01进行烘干，而不对铝层02起到烘干作用，因此，将铜铝复合材料沿着远离电解槽的方向向上平移，平移过程中铜层01朝下。然后，向上平移的高度至距离电解槽液面10～20厘米停止平移，对铜层01表面进行烘干。需要注意的是，在铜铝复合材料平移过程中以及静止过程中，均可以处于烘干环境中，较佳的，为了有效对铜层01烘干而不影响到铝层02，在平移过程中不施加烘干环境，在停止平移后，施加烘干环境。这里，烘干温度可以不大于40℃，烘干时间在5～10min。
举例来说，铜层01可以采用紫铜和磷青铜，紫铜中铜的成分含量大于99.9％，含氧量低于0.04％，例如，在0.005～0.04％之间，抗拉强度为240～260MPa，屈服强度大于180MPa，延伸率大于8％。磷青铜中铜作为主要成分，还包含少量的Sn，Sn的含量小于6％，抗拉强度为420～520MPa,屈服强度大于360Mpa，硬度为HV125～165，延伸率大于17％。铝层采用纯铝，延伸率大于3％，抗拉强度为80～120MPA之间。
所形成的铜铝复合材料例如铜铝复合带形式，在铜层01中，紫铜复合前的厚度为3mm，磷青铜复合前的厚度为1mm，复合后，铜铝复合材料中铜层的总厚度为铝层的厚度的1～2倍，铜铝复合材料的总厚度为0.4～0.8mm。
在这样的铜铝复合材料的铜层表面镀上一层镍膜，然后再镍膜上电镀软金，电镀软金的厚度在0.5微米以上。从而完成铜铝复合材料表面金属膜的制备。
本实施例的上述铜铝复合材料，可以广泛应用于半导体器件中，以及新能源汽车部件中。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (3)

1.一种铜铝复合材料表面金属膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤01：提供一铜铝复合带；所述铜铝复合带包括一铜层和一铝层复合的叠层；其中，铜铝复合带采用轧制工艺制备，铜层和铝层接触界面采用分子键结合方式；
步骤02：在所述铝层的表面上覆盖一层掩膜；
步骤03：将所述铜铝复合带完全放置于电解槽内部，进行电镀工艺；铜铝复合带倾斜设置；所述铜层的表面朝下设置，所述电解液从下向上喷射到所述铜层表面；电解槽的底部设置多个喷液出口，当电解液冲击到铜层表面后又落入电解槽中，实现循环利用，以此方式，在所述铜层表面电镀一层镍膜，然后在镍膜表面电镀一层金膜，从而在所述铜层表面形成镍/金复合膜；
步骤04：电解槽自带烘干功能，仅烘干所述铜层表面；首先，将所述铜铝复合带沿着远离所述电解槽的方向向上平移，平移过程中所述铜层朝下；在所述铜铝复合带平移的过程中进行烘干；或者，在所述铜铝复合材料平移的过程中和停止平移后均进行烘干；或者，在铜铝复合带停止平移后进行烘干。
2.根据权利要求1所述的铜铝复合材料表面金属膜的制备方法，其特征在于，所述电解液从所述电解槽的底部向上喷出至所述铜层表面。
3.根据权利要求1所述的铜铝复合材料表面金属膜的制备方法，其特征在于，所述掩膜为塑料薄膜，掩膜层粘附于所述铝层表面。
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