CN113106455B - 一种用于铜箔微观分析的蚀刻液及其配制方法与蚀刻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于铜箔微观分析的蚀刻液及其配制方法与蚀刻方法，所述蚀刻液的配制方法为：配制饱和氯化铜铵溶液和饱和氯化铁溶液，将饱和氯化铜铵溶液、饱和氯化铁溶液和HCl倒入容量瓶中混合，再加入去离子水定容得到蚀刻液。本发明通过三种简单的化学试剂调配出的用于铜箔微观分析的蚀刻液蚀刻铜箔表面后，铜的晶体轮廓能明显显现出来，在金相显微镜下能直观的观察铜箔表面的晶格，在SEM下能分析晶粒大小、晶格取向、晶界等等，为铜箔材料的微观分析奠定了基础。

Description

一种用于铜箔微观分析的蚀刻液及其配制方法与蚀刻方法
技术领域
本发明涉及铜箔材料微观分析技术领域，具体来说，涉及一种用于铜箔微观分析的蚀刻液及其配制方法与蚀刻方法。
背景技术
近年来，随着锂电汽车行业和各种消费类电子设备的发展，导致作为锂电池负极集流体和电子设备信号传输的铜箔材料出现供不应求的情况。为此，不少企业纷纷开始加入铜箔生产的队伍中，使得国内的铜箔产量越来越高。
随着铜箔行业的发展，国内外电解铜箔已经完全融合，这就要求我国电解铜箔产业必须从全球的角度进行考虑，也必须具备国际市场竞争的技术水平和质量水准。因此，国内企业不得不着手技术研发提升铜箔的性能来满足市场需求。提升铜箔性能的基础是对产品的微观分析，但是，目前国内铜箔微观分析的发展受限，原因是虽然各种高阶分析手段层出不穷，如：透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）、扫描探针技术（SPM）等，但是，这些分析手段对样品的处理非常复杂。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种用于铜箔微观分析的蚀刻液及其配制方法与蚀刻方法，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于铜箔微观分析的蚀刻液的配制方法，该方法包括以下步骤：
S1 配制饱和氯化铜铵((NH4)2CuCl4)·H2O溶液：在100mL水中缓慢加入 (NH4)2CuCl4结晶固体，边加热边搅拌直至溶液饱和，得到饱和氯化铜铵溶液；
S2 配制饱和氯化铁溶液：在100mL水中加入一定量稀盐酸，继续逐渐加入FeCl3固体，边搅拌边溶解至饱和，得到饱和氯化铁溶液；
S3 配制蚀刻液：将S1得到的饱和氯化铜铵溶液20mL、S2得到的饱和氯化铁溶液10mL和HCl 65 mL倒入100mL容量瓶中混合，再加入去离子水定容至100mL，得到蚀刻液。
优选地，S1中加热的温度控制在35℃。
优选地，S1中(NH4)2CuCl4结晶固体的纯度为98%。
优选地，S2中稀盐酸的加入量为5mL。
优选地，S2中饱和氯化铁溶液的温度为25℃。
优选地，S2中FeCl3固体为无水结晶体，FeCl3固体纯度>97%。
根据本发明的另一方面，提供了上述配制方法得到的用于铜箔微观分析的蚀刻液。
本发明还提供了使用所述蚀刻液的蚀刻方法，该方法为：将蚀刻液滴到铜箔表面，待蚀刻药水和铜箔反应后吹干铜箔表面，用于观察铜箔晶相。
优选地，所述每平方厘米铜箔的蚀刻液用量小于0.2mL。
优选地，蚀刻液和铜箔表面反应时间为2-3秒。
本发明的有益效果：本发明通过三种简单的化学试剂调配出的用于铜箔微观分析的蚀刻液蚀刻铜箔表面后，铜的晶体轮廓能明显显现出来，在金相显微镜下能直观的观察铜箔表面的晶格，在SEM下能分析晶粒大小、晶格取向、晶界等等，为铜箔材料的微观分析奠定了基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的蚀刻液蚀刻前后金相显微镜拍摄效果图，其中，（1）为蚀刻前500X拍摄效果，（2）为蚀刻后500X拍摄效果，（3）为蚀刻前1000X拍摄效果，（4）为蚀刻后1000X拍摄效果；
图2是根据本发明实施例所述的蚀刻液蚀刻前后SEM拍摄效果图，其中，（1）为蚀刻前500X SEM拍摄效果，（2）为蚀刻后500X SEM拍摄效果，（3）为蚀刻后500X EBSD分析效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
根据本发明实施例所述的用于铜箔微观分析的蚀刻液，其配制方法包括以下步骤：
S1 配制饱和氯化铜铵((NH4)2CuCl4) ·H2O溶液，在100mL水中加入(NH4)2CuCl4结晶固体（纯度为98%），烧杯中水溶液的温度控制在35℃，边搅拌边加(NH4)2CuCl4固体直至固体不再溶解为止，得到饱和氯化铜铵溶液；
S2 配制饱和FeCl3溶液，在100mL水中加入5mL稀盐酸，继续边搅拌边加入FeCl3固体，烧杯中水溶液的温度控制在25℃，直至固体不再溶解为止，得到饱和氯化铁溶液；
S3 配制蚀刻液，使用量筒量取20mL饱和氯化铜铵溶液、10 mL饱和FeCl3溶液、65mL HCl，将此三种溶液倒入100mL容量瓶中（三种溶液加入容量瓶中的先后顺序无要求），加入去离子水定容至100 mL，得到蚀刻液。
S1中(NH4)2CuCl4结晶固体加入量根据配制时周围环境和固体纯度不同，使用的质量有一定差异，本实施例的使用量为56.3631克。饱和氯化铜铵溶液中溶剂为去离子水，溶解温度为35℃±0.1。称量时电子天平精确度有效数>2位。
S2中FeCl3固体为无水结晶体，纯度要求>97%，其加入量根据配制时周围环境和固体纯度不同，使用的质量有一定差异，本实施例使用量为89.5413克。稀盐酸浓度为0.1mol/L的分析纯标准滴定溶液，加入量为5mL，用于抑制FeCl3在溶解过程中水解。饱和FeCl3溶液中溶剂为去离子水，加入量根据溶解情况而定（本实施例使用100mL），溶解温度要求25℃±0.1。
采用上述蚀刻液的蚀刻方法为：剪取待观察铜箔样品1cm×1cm，用胶头滴管吸取少量蚀刻液滴到铜箔表面，待蚀刻液与铜箔反应大约2秒后，用水流清洗铜箔表面，并用气枪吹干铜箔表面，所制得的铜箔样品待进一步分析。
蚀刻液用量根据分析样品不同而改变，本实施例所使用的1cm×1cm铜箔需求量为<0.2mL。
实施例2
下面使用实施例1所述的蚀刻方法对市场任意铜箔实施蚀刻，现对其蚀刻效果作进一步详细说明。
蚀刻液蚀刻前后铜箔的金相显微镜拍摄效果如图1 所示，蚀刻前铜面粗糙，无明显颗粒感，不能直观看到铜颗粒的轮廓，不利于微观晶体分析。蚀刻后铜面晶粒轮廓明显，铜颗粒之间能明显区分，利于微观晶体分析。
蚀刻液蚀刻前后铜箔的SEM及EBSD拍摄效果如图2 所示，蚀刻前铜面平整，无法区分晶粒，且不能分析微观晶粒尺寸和晶格取向。蚀刻后铜面晶粒间轮廓明显，微观晶粒大小和晶格取向可直接分析。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明的蚀刻液适用于PCB铜箔、锂电铜箔、覆铜板等材料微观晶体分析的样品处理，通过本发明的蚀刻液处理PCB铜箔、锂电铜箔、覆铜板等铜材料表面，铜的晶体轮廓能明显显现出来，在金相显微镜下能直观的观察铜箔表面的晶粒，在SEM的 EBSD模式下能分析晶格取向、晶界和量测晶粒大小等。通过本发明的蚀刻方法能实现铜箔微观晶体分析，包括晶粒大小、晶粒取向等，配合高阶分析设备还能分析晶界、位错等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于铜箔微观分析的蚀刻液的配制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1 在100mL水中缓慢加入 (NH4)2CuCl4结晶固体，边加热边搅拌直至溶液饱和，得到饱和氯化铜铵溶液；
S2 在100mL水中加入一定量稀盐酸，继续逐渐加入FeCl3固体，边搅拌边溶解至饱和，得到饱和氯化铁溶液；
S3 将S1得到的饱和氯化铜铵溶液20mL、S2得到的饱和氯化铁溶液10mL和HCl 65 mL倒入100mL容量瓶中混合，再加入去离子水定容至100mL，得到蚀刻液。
2.根据权利要求1所述的用于铜箔微观分析的蚀刻液的配制方法，其特征在于，S1中加热的温度控制在35℃。
3.根据权利要求1所述的用于铜箔微观分析的蚀刻液的配制方法，其特征在于，S1中(NH4)2CuCl4结晶固体的纯度为98%。
4.根据权利要求1所述的用于铜箔微观分析的蚀刻液的配制方法，其特征在于，S2中稀盐酸的加入量为5mL。
5.根据权利要求1所述的用于铜箔微观分析的蚀刻液的配制方法，其特征在于，S2中饱和氯化铁溶液的温度为25℃。
6.根据权利要求1所述的用于铜箔微观分析的蚀刻液的配制方法，其特征在于，S2中FeCl3固体为无水结晶体，FeCl3固体纯度>97%。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的配制方法得到的用于铜箔微观分析的蚀刻液。
8.一种使用如权利要求7所述蚀刻液的蚀刻方法，其特征在于，将蚀刻液滴到铜箔表面，待蚀刻药水和铜箔反应后吹干铜箔表面，用于观察铜箔晶相。
9.根据权利要求8所述的蚀刻方法，其特征在于，每平方厘米铜箔的蚀刻液用量小于0.2mL。
10.根据权利要求8所述的蚀刻方法，其特征在于，蚀刻液和铜箔表面反应时间为2-3秒。
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