CN112030100A - 一种铜铝材料pvd镀膜前表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法，所述方法包括对所述铜铝材料表面进行预清洗、螺纹面清洗以及轰击清洗。所述方法可有效去除铜铝材料表面的油污以及氧化层，增强磁控溅射镀膜与镀膜金属表面的附着力，且方法简单，易于应用到工业化当中。
Description
技术领域
本发明属于PVD镀膜领域，涉及一种铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法。
背景技术
靶材焊接领域部分难以实现扩散的金属材料，行业内有一种方案，即在其中一个金属焊接面通过磁控溅射方式先镀上一层易于和另外一种金属扩散焊接的金属膜，再通过这层金属膜实现靶材与背板之间的焊接。如果所镀金属膜层与基体的结合力不好，则会出现靶材与背板脱焊现象，因此这种办法要求磁控溅射镀膜时金属膜层与基体的结合力要好。而铜和铝是两种易于氧化的金属，如果表面没有处理好，则磁控溅射镀膜膜层与铜或者铝的基体强度不高。
CN108060425A公开一种废铝加工前的清洗方法，包括以下操作步骤：(1)将收集的废铝用水洗净后，表面喷洒改性液，然后将废铝放入温度为45-55℃的烘箱中，烘烤处理25-30min，取出，其中改性液由以下重量份的组分制成：甲基丙烯磺酸钠11-19份、二水合钼酸钠14-19份、乙二胺基丙磺酸钠7-10份、柠檬酸铜1-5份、水250-300份；(2)将经过步骤(1)处理的废铝加入至除漆液中，充分浸泡处理40-50min后，取出，再用水洗净，废铝清洗完成，其中除漆液由以下重量份的组分制成：四氟硼酸亚硝1-3份、正钒酸钠10-15份、植酸钠18-22份、多硫化钠1-3份、水360-400份。该方法使用大量的重金属酸盐以及硫化物等作为清洗剂，清洗后废液的处理难度大，易产生环境污染。
CN107597686A公开了一种铝合金零件的清洗方法，具体包括以下步骤：步骤一、先用超纯水对铝合金零件表面进行喷淋，再用氮气将铝合金零件的表面吹干处理；步骤二、将烘干后的铝合金零件进行抛光处理；步骤三、使用金属有机溶剂对抛光后的铝合金零件进行擦拭，静置晾干；有机溶剂包括以下至少一种：异丙醇、乙醇、丙酮；步骤四、将步骤三所得铝合金零件先用超声波清洗表面，再用超纯水对表面进行喷淋，然后用氮气做吹干处理，最后进行烘干处理，烘干温度100-120℃，烘干时间为1-1.5小时。该方法仅适用超纯水和有机溶剂进行超声清洗，清洗效果有效，不能达到PVD镀膜的要求。
常规的靶材溅射前清洗方法为用有机溶剂进行超声波或者擦拭清洗，但铝和铜材料界面易于氧化，且表面脏污较难去除，尤其是有些靶材焊接表面需要车削一些螺旋状的螺纹(利于扩散焊接)，更难去除表面油污和氧化层，所以所以需要一种更为有效的方法来进行表面处理。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法，所述方法可有效去除铜铝材料表面的油污以及氧化层，增强磁控溅射镀膜与镀膜金属表面的附着力，且方法简单，易于应用到工业化当中。
为达上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法，其特征在于，所述方法包括对所述铜铝材料表面进行预清洗、螺纹面清洗以及轰击清洗。
作为本发明优选的技术方案，所述预清洗的方法包括使用溶剂对所述铜铝材料表面进行超声清洗。
作为本发明优选的技术方案，所述溶剂包括异丙醇和/或航空煤油。
优选地，所述超声清洗的时间不低于5min，如6min、8min、10min、15min、20min、25min或30min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述超声清洗后对所述铜铝材料进行干燥。
优选地，所述干燥的温度为50～80℃，如55℃、60℃、65℃、70℃或75℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述干燥的时间为30～90min，如35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min或85min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，预清洗可提前完成，即预清洗后对铜铝材料进行真空包装并保存，不进行螺纹面清洗。而螺纹面清洗为了保证清洗后螺纹面不被二次污染，可在镀膜前2h左右进行，具体进行螺纹面清洗的时间可根据操作工序具体耗时而定。
作为本发明优选的技术方案，所述螺纹面清洗包括使用滑石粉与有机溶剂的混合物，对螺纹棉进行擦拭。
优选地，所述擦拭的次数不低于三次，如4次、5次、6次、7次、8次、9次或10次等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述有机溶剂包括异丙醇、正丙醇或乙醇等的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：异丙醇和正丙醇的组合、正丙醇和乙醇的组合、乙醇和异丙醇的组合或异丙醇、正丙醇和乙醇的组合等。
优选地，所述擦拭结束后将螺纹面上附着的滑石粉与有机溶剂的混合物擦除。
本发明中，使用滑石粉与有机溶剂的混合物对螺纹面进行擦拭的原因是滑石粉与脏污混合后，降低了脏污的粘度，同时滑石粉还增大了产品螺纹面的摩擦力，有机溶剂可以降低脏污与螺纹面的附着力，滑石粉与有机溶剂共同作用，使得螺纹面的脏污可以被有效去除。
作为本发明优选的技术方案，使用惰性气氛将擦拭后的所述螺纹面吹干。
优选地，所述惰性气氛包括氩气和氮气。
作为本发明优选的技术方案，所述轰击清洗的温度为100～200℃，如110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃或190℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述轰击清洗的时间为2～5min，如2.5min、3min、3.5min、4min或4.5min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述轰击清洗中使用的偏压电源的电压为300～500V，如320V、350V、380V、400V、420V、450V或480V等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述轰击清洗中使用离子源电流为80～150A，如90A、100A、110A、120A、130A或140A等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述轰击清洗在惰性气氛下进行。
优选地，所述惰性气氛包括氩气和/或氮气。
优选地，所述惰性气氛的流量为120～180mL/min，如130mL/min、140mL/min、150mL/min、160mL/min或170mL/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，采用轰击清洗可以将产品焊接表面未完全去除的脏污及表面的氧化层进行去除，露出金属材料基体部分。
作为本发明优选的技术方案，上述铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法包括：
预清洗：使用溶剂对所述铜铝材料表面进行超声清洗，超声清洗的时间不低于5min，所述超声清洗后对所述铜铝材料进行干燥，所述干燥的温度为50～80℃，所述干燥的时间为30～90min；
螺纹面清洗：使用滑石粉与有机溶剂的混合物，对螺纹棉进行擦拭不少于3次，所述擦拭结束后将螺纹面上附着的滑石粉与有机溶剂的混合物擦除，使用惰性气氛将擦拭后的所述螺纹面吹干；
轰击清洗：所述轰击清洗的温度为100～200℃，时间为2～5min，所述轰击清洗中使用的偏压电源的电压为300～500V，使用离子源电流为80～150A，所述轰击清洗在惰性气氛下进行，所述惰性气氛的流量为120～180mL/min。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供一种铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法，所述方法可有效去除铜铝材料表面的油污以及氧化层，增强磁控溅射镀膜与镀膜金属表面的附着力，且方法简单，易于应用到工业化当中。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法，所述方法包括：
预清洗：使用异丙醇对所述铝材料表面进行超声清洗，超声清洗的时间为10min，所述超声清洗后对所述铜铝材料进行干燥，所述干燥的温度为50℃，所述干燥的时间为90min；
螺纹面清洗：使用滑石粉与有机溶剂的混合物，对螺纹棉进行擦拭5次，所述擦拭结束后将螺纹面上附着的滑石粉与有机溶剂的混合物擦除，使用氩气将擦拭后的所述螺纹面吹干；
轰击清洗：所述轰击清洗的温度为100℃，时间为5min，所述轰击清洗中使用的偏压电源的电压为300V，使用离子源电流为150A，所述轰击清洗在氩气气氛下进行，所氩气的流量为120mL/min。
实施例2
本实施例提供一种铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法，所述方法包括：
预清洗：使用航空煤油对所述铝材料表面进行超声清洗，超声清洗的时间5min，所述超声清洗后对所述铜铝材料进行干燥，所述干燥的温度为80℃，所述干燥的时间为30min；
螺纹面清洗：使用滑石粉与有机溶剂的混合物，对螺纹棉进行擦拭3次，所述擦拭结束后将螺纹面上附着的滑石粉与有机溶剂的混合物擦除，使用氩气将擦拭后的所述螺纹面吹干；
轰击清洗：所述轰击清洗的温度为200℃，时间为2min，所述轰击清洗中使用的偏压电源的电压为500V，使用离子源电流为80A，所述轰击清洗在氩气气氛下进行，所述氩气的流量为180mL/min。
实施例3
本实施例提供一种铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法，所述方法包括：
预清洗：使用异丙醇对所述铜材料表面进行超声清洗，超声清洗的时间为15min，所述超声清洗后对所述铜铝材料进行干燥，所述干燥的温度为60℃，所述干燥的时间为60min；
螺纹面清洗：使用滑石粉与有机溶剂的混合物，对螺纹棉进行擦拭5次，所述擦拭结束后将螺纹面上附着的滑石粉与有机溶剂的混合物擦除，使用氩气将擦拭后的所述螺纹面吹干；
轰击清洗：所述轰击清洗的温度为120℃，时间为4.5min，所述轰击清洗中使用的偏压电源的电压为350V，使用离子源电流为120A，所述轰击清洗在氩气气氛下进行，所述氩气的流量为150mL/min。
实施例4
本实施例提供一种铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法，所述方法包括：
预清洗：使用溶剂对所述铜材料表面进行超声清洗，超声清洗的时间8min，所述超声清洗后对所述铜铝材料进行干燥，所述干燥的温度为70℃，所述干燥的时间为45min；
螺纹面清洗：使用滑石粉与有机溶剂的混合物，对螺纹棉进行擦拭3次，所述擦拭结束后将螺纹面上附着的滑石粉与有机溶剂的混合物擦除，使用氩气气氛将擦拭后的所述螺纹面吹干；
轰击清洗：所述轰击清洗的温度为180℃，时间为2.5min，所述轰击清洗中使用的偏压电源的电压为450V，使用离子源电流为90A，所述轰击清洗在氩气气氛下进行，所述氩气的流量为160mL/min。
实施例5
本实施例提供一种铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法，所述方法包括：
预清洗：使用溶剂对所述铜材料表面进行超声清洗，超声清洗的时间10min，所述超声清洗后对所述铜铝材料进行干燥，所述干燥的温度为65℃，所述干燥的时间为50min；
螺纹面清洗：使用滑石粉与有机溶剂的混合物，对螺纹棉进行擦拭6次，所述擦拭结束后将螺纹面上附着的滑石粉与有机溶剂的混合物擦除，使用氩气气氛将擦拭后的所述螺纹面吹干；
轰击清洗：所述轰击清洗的温度为150℃，时间为3.5min，所述轰击清洗中使用的偏压电源的电压为400V，使用离子源电流为120A，所述轰击清洗在氩气气氛下进行，所述氩气的流量为170mL/min。
对比例1
本对比例除了只使用有机溶剂对螺纹面进行擦拭外，其余条件均与实施例5相同后。
对比例2
本对比例除了不进行轰击清洗直接进行后续镀膜工艺外，其余条件均与实施例5相同。
对比例3
本对比例除了轰击清洗的温度为50℃外，其余条件均与实施例5相同。
对实施例1-5以及对比例1-3提供的铝材料或铜材料表面进行后续PVD镀膜，镀膜的条件为电流强度20A，时间为5h。镀膜后，采用划痕法对镀膜与金属材料表面的附着力进行测试，划痕测试的加荷范围为0.01～100N，加荷速率为10N/min，划痕速度为5mm/min，其结果如表1所示。
表1
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种铜铝材料PVD镀膜前表面处理方法，其特征在于，所述方法包括对所述铜铝材料表面进行预清洗、螺纹面清洗以及轰击清洗。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预清洗的方法包括使用溶剂对所述铜铝材料表面进行超声清洗。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括异丙醇和/或航空煤油；
优选地，所述超声清洗的时间不低于5min。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超声清洗后对所述铜铝材料进行干燥；
优选地，所述干燥的温度为50～80℃；
优选地，所述干燥的时间为30～90min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述螺纹面清洗包括使用滑石粉与有机溶剂的混合物，对螺纹面进行擦拭；
优选地，所述擦拭的次数不低于三次；
优选地，所述有机溶剂包括异丙醇、正丙醇或乙醇等的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述擦拭结束后将螺纹面上附着的滑石粉与有机溶剂的混合物擦除。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使用惰性气氛将擦拭后的所述螺纹面吹干；
优选地，所述惰性气氛包括氩气和氮气。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述轰击清洗的温度为100～200℃；
优选地，所述轰击清洗的时间为2～5min。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述轰击清洗中使用的偏压电源的电压为300～500V；
优选地，所述轰击清洗中使用离子源电流为80～150A。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述轰击清洗在惰性气氛下进行；
优选地，所述惰性气氛包括氩气和/或氮气；
优选地，所述惰性气氛的流量为120～180mL/min。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
预清洗：使用溶剂对所述铜铝材料表面进行超声清洗，超声清洗的时间不低于5min，所述超声清洗后对所述铜铝材料进行干燥，所述干燥的温度为50～80℃，所述干燥的时间为30～90min；
螺纹面清洗：使用滑石粉与有机溶剂的混合物，对螺纹棉进行擦拭不少于3次，所述擦拭结束后将螺纹面上附着的滑石粉与有机溶剂的混合物擦除，使用惰性气氛将擦拭后的所述螺纹面吹干；
轰击清洗：所述轰击清洗的温度为100～200℃，时间为2～5min，所述轰击清洗中使用的偏压电源的电压为300～500V，使用离子源电流为80～150A，所述轰击清洗在惰性气氛下进行，所述惰性气氛的流量为120～180mL/min。
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- 2020-08-31 CN CN202010895245.0A patent/CN112030100A/zh active Pending
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