一种可改善表面光洁度的低共熔离子液体电沉积铜涂层的制备方法
阅读说明：本技术 一种可改善表面光洁度的低共熔离子液体电沉积铜涂层的制备方法 (Preparation method of eutectic ionic liquid electrodeposited copper coating capable of improving surface finish ) 是由 江凡 匡一龙 朱天麒 吴红艳 杨欣烨 刘战辉 于 2021-07-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种可改善表面光洁度的低共熔离子液体电沉积铜涂层的制备方法,包括：将氯化胆碱、乙二醇和氯化铜混合均匀并加热,恒温搅拌直到固体全部溶解,生成棕色粘稠的液体,得到电解液,向电解液中加入一定量的水杨酸；铜片作为可溶性阳极,铜块作为阴极,浸入电解液后与电源连接,进行恒电流电沉积；电沉积后,取出样品并清洗、吹干,即得到铜涂层。本发明在电解液中加入水杨酸,可对低共熔离子液体电沉积铜涂层技术进行改进,以获得更加致密平整的铜涂层,从而有效地提高了铜涂层的表面光洁度。本发明采用的原料廉价,绿色环保,安全无毒,电解液后期处理简单,且实验结果的重复性强。(The invention provides a preparation method of a eutectic ionic liquid electrodeposited copper coating capable of improving surface finish, which comprises the following steps: uniformly mixing choline chloride, ethylene glycol and copper chloride, heating, stirring at constant temperature until the solid is completely dissolved to generate brown viscous liquid to obtain electrolyte, and adding a certain amount of salicylic acid into the electrolyte; the copper sheet is used as a soluble anode, the copper block is used as a cathode, and the copper sheet is immersed in the electrolyte and then connected with a power supply to carry out constant current electrodeposition; and after electrodeposition, taking out the sample, cleaning and drying to obtain the copper coating. The salicylic acid is added into the electrolyte, so that the technology of the eutectic ionic liquid electrodeposition copper coating can be improved to obtain a more compact and smooth copper coating, and the surface finish of the copper coating is effectively improved. The electrolyte is cheap in raw materials, green, environment-friendly, safe and non-toxic, simple in post-treatment of the electrolyte and strong in repeatability of experimental results.)
技术领域
：本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种可改善表面光洁度的低共熔离子液体电沉积铜涂层的制备方法。
背景技术
：如今，电沉积技术由于具有低成本、高效益和适合大规模制备等优点，而得到了广泛使用。相关研究者(Rahul Jain,Ranga pitchumani.Facile Fabrication of DurableCopper Based Superhydrophobic Surfaces via Electrodeposition[J].Langmuir,2018,34(10):3159-3169.)以水溶液为电沉积体系，在铜基体上电沉积铜涂层。正如R.Jain的实验所述，在水溶液电沉积体系中通常使用硫酸来调节电解液的pH值，实验后产生的废液对环境的污染严重，回收成本高，同时，在电沉积过程中会析出氢气，这会影响样品的性能。与水溶液中的电沉积相比，作为电沉积领域中广泛使用的低共熔离子液体电沉积具有无需调节pH值，不析氢和绿色低能耗的优点。然而，对于低共熔离子液体电沉积铜涂层而言，存在着一些问题，尤其是电沉积后铜涂层表面光洁度较差，质地不均匀的问题，严重影响了铜涂层的使用性能，同时也极大的限制了铜涂层后续进一步的加工，最终也影响了低共熔离子液体电沉积铜涂层技术的发展。
基于此，本发明提供一种可改善表面光洁度的低共熔离子液体电沉积铜涂层的制备方法以解决上述问题。
发明内容
：本发明的目的是针对低共熔离子液体中电沉积铜涂层表面光洁度的问题，提供一种可改善表面光洁度的低共熔离子液体电沉积铜涂层的制备方法，该方法原料廉价、工艺简单、操作流程简便、重复性较好，并且对环境无污染。
本发明采用以下技术方案：
一种可改善表面光洁度的低共熔离子液体电沉积铜涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、电解液的配置：将氯化胆碱、乙二醇和氯化铜混合均匀并加热到70～80℃，恒温搅拌直到固体全部溶解，生成棕色粘稠的液体，得到电解液，向电解液中加入一定量的水杨酸；
S2、连接电极：在S1所制备的电解液中，铜片作为可溶性阳极，铜块作为阴极，阳极和阴极间距离为4cm；
S3、电沉积：将电极浸入上述加入水杨酸的电解液后与电源连接，进行恒电流电沉积；
S4、取出样品：电沉积后，取出样品，并将样品清洗、吹干。
进一步的，S1中，氯化胆碱、乙二醇和氯化铜的混合摩尔比例为20:40:1。
进一步的，S1中，加入水杨酸后，水杨酸在电解液中的浓度为0.01-0.03mol/L。
进一步的，S2中，阳极和阴极在连接前进行电极前处理，具体为将铜片和铜块经过1000#、1500#、2000#的SiC砂纸机械打磨后，乙醇超声清洗30分钟后水洗，然后10％盐酸溶液酸洗30s后水洗，吹干备用。
进一步的，S3中，恒电流密度为5-10mA/cm2，电沉积温度为60-70℃，电沉积时间为6-10分钟。
进一步的，S3中，恒电流密度为5mA/cm2，电沉积温度为70℃，电沉积时间为10分钟。
进一步的，S4中，将电沉积后的样品依次在酒精、去离子水中超声清洗10min，吹干。
本发明的有益效果：
本发明在电解液中加入水杨酸，可对低共熔离子液体电沉积铜涂层技术进行改进，以获得更加致密平整的铜涂层，从而有效地提高了铜涂层的表面光洁度。水杨酸可以与涂层表面析出物反应生成络合物，并且水杨酸是一种脂溶性的有机酸，能够很好的与低共熔离子液体互溶，镀液体系稳定均匀，环保性也比较好。本发明采用的原料廉价，绿色环保，安全无毒，电解液后期处理简单，且实验结果的重复性强。
附图说明
：图1为本发明实施例1得到的电解液(a)电沉积后铜涂层的宏观图(b-c)以及清洗后铜涂层的宏观图(d)；
图2为本发明实施例2得到的电解液(a)电沉积后铜涂层的宏观图(b-c)以及清洗后铜涂层的宏观图(d)；
图3为本发明对比例得到的电解液(a)电沉积后铜涂层的宏观图(b-c)以及清洗后铜涂层的宏观图(d)。
具体实施方式
：
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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在没有做出创造性劳动的前提下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
本实施例提供一种可改善表面光洁度的低共熔离子液体电沉积铜涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、电解液的配置：将氯化胆碱、乙二醇和氯化铜混合均匀(混合摩尔比例为20:40:1)并加热到70℃，恒温搅拌直到固体全部溶解，生成棕色粘稠的液体，得到电解液，向电解液中加入水杨酸，恒温搅拌均匀，水杨酸在电解液中的浓度为0.02mol/L。
S2、连接电极：将铜片和铜块经过1000#、1500#、2000#的SiC砂纸机械打磨后，乙醇超声清洗30分钟后水洗，然后10％盐酸溶液酸洗30s后水洗吹干；在S1所制备的电解液中，铜片作为可溶性阳极，铜块作为阴极，阳极和阴极间距离为4cm；
S3、电沉积：将电极浸入上述加入水杨酸的电解液后与电源连接，进行恒电流电沉积，恒电流密度为5mA/cm2，电沉积温度为70℃，电沉积时间为10分钟；
S4、取出样品：将电沉积后的样品依次在酒精、去离子水中超声清洗10min，吹干，得到铜涂层。
本实施例所制备的铜涂层的宏观图见图1，可以发现所得涂层表面质地均匀，无污染物附着，表面光洁度高。
实施例2
本实施例提供一种可改善表面光洁度的低共熔离子液体电沉积铜涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、电解液的配置：将氯化胆碱、乙二醇和氯化铜混合均匀(混合摩尔比例为20:40:1)并加热到80℃，恒温搅拌直到固体全部溶解，生成棕色粘稠的液体，得到电解液，向电解液中加入水杨酸，恒温搅拌均匀，水杨酸在电解液中的浓度为0.03mol/L。
S2、连接电极：将铜片和铜块经过1000#、1500#、2000#的SiC砂纸机械打磨后，乙醇超声清洗30分钟后水洗，然后10％盐酸溶液酸洗30s后水洗吹干；在S1所制备的电解液中，铜片作为可溶性阳极，铜块作为阴极，阳极和阴极间距离为4cm；
S3、电沉积：将电极浸入上述加入水杨酸的电解液后与电源连接，进行恒电流电沉积，恒电流密度为5mA/cm2，电沉积温度为70℃，电沉积时间为10分钟；
S4、取出样品：将电沉积后的样品依次在酒精、去离子水中超声清洗10min，吹干，得到铜涂层。
本实施例所制备的铜涂层的宏观图见图2，可以发现所得涂层表面质地均匀，无污染物附着，表面光洁度高。
对比例
低共熔离子液体电沉积铜涂层的制备方法如下：
S1、电解液的配置：将氯化胆碱、乙二醇和氯化铜混合均匀(混合摩尔比例为20:40:1)并加热到70～80℃，恒温搅拌直到固体全部溶解，生成棕色粘稠的液体，得到电解液。
S2、连接电极：将铜片和铜块经过1000#、1500#、2000#的SiC砂纸机械打磨后，乙醇超声清洗30分钟后水洗，然后10％盐酸溶液酸洗30s后水洗吹干；在S1所制备的电解液中，铜片作为可溶性阳极，铜块作为阴极，阳极和阴极间距离为4cm；
S3、电沉积：将电极浸入上述电解液后与电源连接，进行恒电流电沉积，恒电流密度为5mA/cm2，电沉积温度为70℃，电沉积时间为10分钟；
S4、取出样品：将电沉积后的样品依次在酒精、去离子水中超声清洗10min，吹干，得到铜涂层。
所得铜涂层的宏观图见图3，可以发现所得涂层表面有凹凸不平，且有络合物的附着。
本发明在电解液中加入水杨酸，可对低共熔离子液体电沉积铜涂层技术进行改进，以获得更加致密平整的铜涂层，从而有效地提高了铜涂层的表面光洁度。水杨酸可以与涂层表面析出物反应生成络合物，并且水杨酸是一种脂溶性的有机酸，能够很好的与低共熔离子液体互溶，镀液体系稳定均匀，环保性也比较好。本发明采用的原料廉价，绿色环保，安全无毒，电解液后期处理简单，且实验结果的重复性强。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。