TW202217066A

TW202217066A - 可變色的苯并三唑銅化合層製造方法

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Publication number: TW202217066A
Application number: TW109137111A
Authority: TW
Inventors: 王振興; 王聖方; 沈博凱; 胡峰豪; 王介勇
Original assignee: 遠東科技大學
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-05-01
Also published as: TWI740693B

Abstract

本發明係為一種可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，特別是指調配出適當濃度的苯并三唑水溶液，再進一步根據需要的顏色來將苯并三唑水溶液加熱至需要的反應溫度，最後再塗抹在需要反應的銅表面，使銅表面形成透明狀但有別於銅原色的苯并三唑銅層，不僅為銅提供了保護的塗層，如果塗層有剝離的狀況發生，也能立即用肉眼判斷，進而再補新的保護塗層。

Description

可變色的苯并三唑銅化合層製造方法

本發明係關於一種可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，尤指利用苯并三唑水溶液施做在銅上，生成透明狀的苯并三唑銅層，且所述苯并三唑銅層具有可隨溫度變化而改變顏色的特徵。

氧化是目前大部分金屬都有的困擾，金屬與氧反應後，表面型態改變，以暫態型高分子薄膜進行抗氧化膜處理是目前常用的處理方式。該種方式主要是觀察苯并三唑成膜參數對鍍膜型態的影響，瞭解暫態型抗氧化劑(苯并三唑)的使用特性，若能發現苯并三唑的形成過程，可以提高膜層抗氧化程度，並可以應用在電鍍領域上，避免電鍍製程中的電鍍銜接過程金屬表面氧化。

苯并三唑普遍作為銅的抗氧化劑與抗變色劑使用，會在銅表面形成透明且有昇華現象的薄膜，但此特性卻造成觀察困難，透明薄膜在肉眼下無法分辨是否產生剝落。為了解決上述缺失，有發明人研究出一種如專利公告號「I263316」一案的在自動導線黏結加工期間用於增進向下黏結體對齊之引線框，該案在內容中有說明提供使用至少一過氧化氫和苯並三唑的混合物，來改變銅引線框架的表面上的顏色，以改善有選擇性地鍍銀的視覺可檢測性。

但該案所使用的過氧化氫除了在製造過程中刺鼻不好文之外，也是不穩定的物質，若是在製造過程中不慎接觸到皮膚，就易引起刺激，接觸到高濃縮的過氧化氫溶液會導致皮膚帶水泡並嚴重灼傷。

爰此，本發明人為解決上述缺失，而提出一種可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，包含: 取一苯并三唑水溶液施做在一銅上，控制一反應溫度，所述反應溫度為攝氏40-70度，使該銅表面反應生成透明狀之一苯并三唑銅層，所述顏色變化是從攝氏40度為透明，隨該反應溫度增高而逐漸加深色澤，加深到該反應溫度攝氏70度為透明古銅色層。

進一步，該苯并三唑水溶液在施做於該銅前先執行一表面處理步驟，係將該銅浸泡於溫度攝氏45℃至60℃的一表面處理劑中反應至少5分鐘，使該銅去除表面的油脂。其中，該表面處理劑係包含重量百分比10~30%的一乙二胺及重量百分比0~10%的一氫氧化鈉之水溶液。

其中，較佳的該反應溫度係為攝氏60度。

其中，其中該苯并三唑水溶液的莫耳濃度界於0.16M至1.6M。

其中，該苯并三唑水溶液的重量百分比濃度較佳為2.5%。

進一步，前述施做方式為浸置、噴塗或塗刷任一種。

其中，該苯并三唑銅化合層的厚度為0.5~2微米。

其中，該苯并三唑銅化合層的的電阻是該銅的1.5~2.1倍

根據上述技術特徵可達成以下功效：

1製造過程中40度的苯并三唑水溶液呈現透明，此時可以根據自身的需求進行加溫，溫度越高所反應出的顏色越深，更能明顯的體現剝落的狀況，讓使用者在剝落的第一時間可以發現處理.。

2.製造過程簡單，且反應速率快，並不會產生任何有害物質，安全性高。

3.該苯并三唑銅化合層的的電阻是該銅的1.5~2.1倍，電阻越高代表鍍膜層應愈厚，或是與界面接合愈完美，腐蝕保護能力較好。

4.該苯并三唑銅化合層可保護基材，在外加9伏特電解電壓下承受60分鐘而不腐蝕。

綜合上述技術特徵，本發明具有不同顏色鍍膜的苯并三唑銅化合層製造方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現，請先參考第一圖及第二圖所示，第一圖係呈現本發明實施例的流程圖，以下詳述:

首先，預先將欲處理的一銅基材1進行一表面處理，取一表面處理劑2，所述表面處理劑係包含重量百分比10~30%的一乙二胺及重量百分比小於10%的一氫氧化鈉之水溶液，將該表面處理劑2加熱至攝氏45度至60度並將該銅基材1浸泡於此至少5分鐘，主要目的在於去除該銅基材1表面上的油脂、雜質和部分氧化層，此表面處理可將銅材表面改質成有利後續變色的型態，尤其是不同的銅合金因添加的金屬元素不同，其對應的氧化層不一，表面處理完成後的該銅基材1在以常溫水沖洗，以高壓氣體吹乾或自然乾燥均可。

再來取一水3，先加熱該水3至攝氏40度，並加入一苯并三唑4，使其反應調配出莫耳濃度介於0.16M-1.6M透明的一苯并三唑水溶液5。在本實施例係調配出莫耳濃度為0.4M的苯并三唑水溶液5，預先將該水加熱至攝氏40度，主要是該苯并三唑4溶於熱水中。可以參考第三圖所示，圖中係呈現攝氏40度且莫耳濃度為0.4M的該苯并三唑水溶液5，將該銅基材1浸泡於苯并三唑水溶液5，使該銅基材1表面與該苯并三唑水溶液5反應成一苯并三唑銅層6，從圖上可以了解，目前在該苯并三唑水溶液5為攝氏40度的條件下，目前為透明無色，所以目前的顏色還是維持原本該銅基材1的原色。

經實驗知，該表面處理後銅材表面所生成的該苯并三唑銅層6在不同溫度下，會有一顏色變化，目前在該苯并三唑水溶液為5攝氏40度的條件下為透明無色，隨著對該苯并三唑水溶液5加熱至一反應溫度，增高而逐漸加深色澤，該反應溫度攝氏70度為透明古銅色層，所述反應溫度為攝氏40-70度。

請參考第四圖我們進一步將該苯并三唑水溶液5加熱至攝氏45度，並觀察與該銅基材1形成該苯并三唑銅層6，可以很明顯地看到目前顏色已經有了些微的變化。

請接續參閱第五圖及第六圖所示，圖中係為該苯并三唑水溶液5加熱至攝氏50度，並觀察與該銅基材1形成該苯并三唑銅層6，顏色變化相較於攝氏45度又有更明顯的顏色變化。同時，也有針對該苯并三唑水溶液5為攝氏50度，在三種不同鍍膜時間下(5分鐘、10分鐘、15分鐘)下電阻的測試，可發現時間越長初始所量測到的電阻越高，該苯并三唑銅層6就相對更厚(或者可以解釋為界面接合的更完美)，抗腐蝕性就更佳，但從圖上來看，可以了解10分鐘與15分鐘的電阻值相近，推測在10分鐘下該苯并三唑銅層6已經具有相當的厚度，可以參考第6圖，圖中係呈現該苯并三唑銅層6的厚度界於為0.5~2微米，此膜厚度同時也會影響發色，此厚度範圍會使顏色藉於透明和古銅色之間，在此時該苯并三唑銅化合層6的電阻已經是該銅基材的1.5倍以上，過去研究並未提及此技術特徵，甚至習知技術認為該苯并三唑銅化合層6是絕緣的，本案藉電阻變化可知該苯并三唑銅化合層6的成膜成長結果，在本案參數範圍中，其結晶鍵結特性，使該顏色隨反應溫度由攝氏40度透明，溫度增加同時使色澤逐漸往古銅色加深變化，此電阻對膜層的品質檢驗和後續應用有關。其中，該苯并三唑銅層6也是可以保護該銅基材，藉此做為保護層，經抗腐蝕實驗，在9伏特電解電壓下，承受60分鐘而不會有任何腐蝕的情形，同時也確定此法可以讓苯并三唑銅化合層生成，變色並非單純是膜層厚度變化而造成，參考下表:

Time (s)	Uncoating (Ω)	Coating 5 min (Ω)	Coating 10 min (Ω)	Coating 15 min (Ω)
5	21.2	42.1	43.8	43.4
10	20.7	39.3	41.6	41.8
15	20.4	37.9	40.1	40.7
20	20.2	36.2	39	39.9
25	20.1	35.2	38.3	39.5
30	20.1	34.5	37.7	37.8
35	20.1	33.8	37.3	37.8
40	20.1	33.3	36.9	37.8
45	20	32.9	36.6	37
50	20.1	32.5	36.3	36
55	20.1	32.1	36	36.4
60	20.1	31.8	35.8	36.1
完全脫落時間(min)		41 min	55 min	65 min

再來，請參考第七圖，對該苯并三唑水溶液5加熱至60度，並觀察該銅基材1形成該苯并三唑銅層6，可以清楚看到該苯并三唑銅層6的顏色變化，目前該苯并三唑水溶液5的結晶尚未揮發完全，大概在24小時候，苯并三唑結晶就會揮發完全，但表面的該苯并三唑銅層6還是會保留。

再來，請參考第八圖及第九圖，對該苯并三唑水溶液5加熱至65度，並觀察該銅基材1形成該苯并三唑銅層6，第八圖相較於第七圖，顏色變化又更為明顯，但目前僅是剛反應不久，還是看的出來苯并三唑結晶尚未揮發完全，請參考第九圖，係呈現經過24小時後該苯并三唑銅層6表面的狀況，也就是說，加熱後於大氣中靜置超過24小時，可去除該苯并三唑銅層6表面上多餘的苯并三唑結晶，過去習知技術者並未提及此技術特徵。另外，使用者可以根據自身的需求將附有苯并三唑層的銅材進行加溫，經實驗，溫度越高所反應出的顏色越深，其變色效果與浸泡特定變色溫度的苯并三唑溶液相同，此法更能明顯的體現剝落的狀況，讓使用者在剝落的第一時間可以發現而補救。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

1:銅基材 2:表面處理劑 3:水 4:苯并三唑 5:苯并三唑水溶液 6:苯并三唑銅層

[第一圖]係本發明實施例之流程示意圖。

[第二圖] 係本發明實施例之流程步驟圖。

[第三圖]係本發明實施例在攝氏40度且莫耳濃度為0.4M的該苯并三唑水溶液中生成的苯并三唑銅層的顯微放大圖。

[第四圖]係本發明實施例在攝氏45度且莫耳濃度為0.4M的該苯并三唑水溶液中生成的苯并三唑銅層的顯微放大圖。

[第五圖]係本發明實施例在攝氏50度且莫耳濃度為0.4M的該苯并三唑水溶液中生成的苯并三唑銅層的顯微放大圖。

[第六圖]係本發明實施例在攝氏40度且莫耳濃度為0.4M的該苯并三唑水溶液中生成的苯并三唑銅層的各種反應時間量測圖。

[第七圖]係本發明實施例在攝氏60度且莫耳濃度為0.4M的該苯并三唑水溶液中生成的苯并三唑銅層的顯微放大圖。

[第八圖]係本發明實施例在攝氏65度且莫耳濃度為0.4M的該苯并三唑水溶液中生成的苯并三唑銅層的顯微放大圖。

[第九圖]係本發明實施例在攝氏65度且莫耳濃度為0.4M的該苯并三唑水溶液中生成的苯并三唑銅層的顯微放大圖(放置24小時候)。

Claims

一種可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，包含: 取一苯并三唑水溶液施做在一銅上，控制一反應溫度，所述反應溫度為攝氏40-70度，使該銅表面反應生成透明狀之一苯并三唑銅層，而所述苯并三唑銅層具有一顏色變化，所述顏色變化是從攝氏40度為透明，隨該反應溫度增高而逐漸加深色澤，加深到該反應溫度攝氏70度為透明古銅色層。
如請求項1之可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，進一步該苯并三唑水溶液在施做於該銅前先執行一表面處理步驟，係將該銅浸泡於溫度攝氏45至60度的一表面處理劑中反應至少5分鐘。
如請求項2之可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，其中該表面處理劑係包含重量百分比10~30%的一乙二胺及重量百分比小於10%的一氫氧化鈉之水溶液。
如請求項1之可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，其中較佳的該反應溫度係為攝氏60度。
如請求項1之可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，其中該苯并三唑水溶液的莫耳濃度界於0.16M至1.6M。
如請求項1之可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，其中該苯并三唑水溶液的重量百分比濃度較佳為2.5%。
如請求項1之可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，其中施做方式為浸置、噴塗或塗刷任一種。
如請求項1之可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，其中該苯并三唑銅化合層的厚度為0.5~2微米。
如請求項1之可變色的苯并三唑銅化合層製造方法，其中該苯并三唑銅化合層的的電阻是該銅的1.5~2.1倍。