阅读说明：本技术 一种钼铜复合材料镀覆方法 (molybdenum-copper composite material plating method ) 是由 张超 芮修平 孙林 程凯 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钼铜复合材料镀覆方法,包括除油、刻蚀、活化、预镀镍、镀镍、热处理、除油、活化、镀镍步骤,其中刻蚀液为乙二胺四乙酸钠、乙酸钠、过氧化氢、冰乙酸和磷酸的混合水溶液；乙二胺四乙酸钠的浓度为1~15 g/L,乙酸钠的浓度为15~30 g/L,过氧化氢的浓度为400~600 ml/L,冰乙酸的浓度为20~40 ml/L,磷酸的浓度为20~50 ml/L。本发明能够有效去除钼铜表面嵌入的杂质和氧化膜,解决钼铜复合材料镀层结合力不良的问题。(the invention discloses a molybdenum ~ copper composite material plating method which comprises the steps of oil removal, etching, activation, nickel preplating, nickel plating, heat treatment, oil removal, activation and nickel plating, wherein an etching solution is a mixed aqueous solution of sodium ethylene diamine tetracetate, sodium acetate, hydrogen peroxide, glacial acetic acid and phosphoric acid, the concentration of the sodium ethylene diamine tetracetate is 1 ~ 15 g/L, the concentration of the sodium acetate is 15 ~ 30 g/L, the concentration of the hydrogen peroxide is 400 ~ 600 ml/L, the concentration of the glacial acetic acid is 20 ~ 40ml/L, and the concentration of the phosphoric acid is 20 ~ 50 ml/L.)

一种钼铜复合材料镀覆方法

技术领域

本发明属于材料表面处理领域，特别是一种钼铜复合材料镀覆方法。

背景技术

钼铜复合材料是一种由钼和铜两种互不固溶的金属构成的合金，是一种粉末冶金复合材料。钼铜复合材料结合了钼的高强度、高硬度、低膨胀系数、耐高温和铜的高导电、高导热性能，拥有极好的加工性能。更为重要的是该材料可以通过改变钼、铜的相对含量来设计材料的密度、导热性及热膨胀性等，是一种性能优良的复合材料。因此，钼铜复合材料在电子、航空、航天等领域具有广泛的应用。

钼铜复合材料表面镀镍的主要目的是：（1）保护基材。由于钼铜的高温耐蚀性和耐氧化性能都不是很好，铜易氧化，钼在温度高于400℃时，极易氧化。同时钼的氧化物在温度高于600℃时，会显著挥发。因此高温下使用的电子封装钼铜复合材料必须在表面镀镍，以保护基材。（2）改善钼铜复合材料的焊接性能。钼铜复合材料常常作为热沉、载体等与其他材料进行焊接，而钼铜复合材料本身的焊接性能较差，因此要通过表面镀镍来改善其焊接性能。

钼铜复合材料镀覆工艺然存在问题主要有：（1）钼铜复合材料是一种粉末冶金复合材料，且钼铜互不固溶，使得钼铜复合材料致密度低，组织中存在较多孔隙，使得镀层与基体结合强度低；（2）钼铜复合材料制备过程中，要得到细密的钼粉和铜粉，需要使用氧化铝和二氧化硅作为磨料实行精磨，该类磨料多棱角，并且比较硬度高，而铜硬度低，在精磨过程中极易嵌入铜粉中，造成了钼铜复合材料中铜富集的区域表面嵌有细小的磨料，如果镀覆前没有将表面的磨料颗粒去除干净，镀后镀层就容易产生起皮或起泡现象；（3）粉末冶金制备过程中，钼铜复合材料烧结盛放工具为石墨盒，石墨盒在高温烧结过程中，易造成烧结炉污染，使得碳元素沉积在材料表明，如果镀覆前没有去除表面的碳元素，极易造成镀覆形成针孔和起泡。

钼铜复合材料镀覆的难点：（1）钼铜复合材料是一种粉末冶金复合材料，制作过程中表面容易嵌入磨料杂质，而且钼和铜的化学电位差别很大，要找到一种可靠的去除表面加工层的工艺，并且在去除表面加工层的同时，不会导致铜过腐蚀，难度较大；（2）钼铜复合材料基材致密度较低，有较多的剩余孔洞，因此钼铜基材上不能直接电镀得到较厚且结合力良好的镀层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钼铜复合材料镀覆方法，以使钼铜复合材料的表面获得结合力良好的镀层。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种钼铜复合材料镀覆方法，包括以下步骤：

（1）除油：去除钼铜复合材料表面油污及手指印，纯水超声洗净；

（2）刻蚀：将钼铜复合材料置于刻蚀液中1~5 min，使钼铜复合材料表面覆盖红棕色氧化膜，纯水超声洗净；刻蚀液为乙二胺四乙酸钠、乙酸钠、过氧化氢、冰乙酸和磷酸的混合水溶液，其中，乙二胺四乙酸钠的浓度为1~15 g/L，乙酸钠的浓度为15~30 g/L，过氧化氢的浓度为400~600 ml/L，冰乙酸的浓度为20~40 ml/L，磷酸的浓度为20~50 ml/L；

（3）活化：将刻蚀后的钼铜复合材料置于盐酸中，室温活化2~5 min，纯水超声洗净；

（4）预镀镍：将活化后的钼铜复合材料置于预镀镍溶液，镀镍时间2-5 min，使镀层厚度为0.3~0.5 μm，纯水超声洗净；

（5）镀镍：将预镀镍的钼铜复合材料置于氨基磺酸镍溶液中电镀镍，以1~3 A/dm²的电流密度电镀4-6 min，使镀层厚度为0.7~1 μm，纯水超声洗净；

（6）热处理：将镀镍后的钼铜复合材料置于链式炉中，在氢气和氮气混合气氛下，780~810 ℃处理0.2~0.5 h；

（7）除油：去除热处理后的钼铜复合材料表面脏污，纯水超声洗净；

（8）活化：将步骤（7）除油后的钼铜复合材料置于盐酸中，室温活化2~5 min，纯水超声洗净；

（9）镀镍：将步骤（8）活化后的钼铜复合材料置于中磷化学镍槽中，进行化学镀镍加厚，纯水超声洗净。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）本发明提供的钼铜复合材料刻蚀液能有效去除钼铜表面嵌入的杂质颗粒，从而得到颜色均匀的表面；（2）钼铜复合材料中，主要组分为钼相和铜相，两相组分在刻蚀过程中需都进行表面处理，本发明提供的刻蚀液，既能有效去除钼相表面的杂质，又能有效抛光铜相；（3）通过活化工艺去除钼铜复合材料表面的氧化膜，使钼铜能有效和预镀层结合；（4）大电流冲击镀镍能在钼铜复合材料表面氧化之前，快速沉积一层镍层，从而提高镍层和基材的结合强度；（5）热处理后，使得镍层和钼铜之间形成互扩散，极大提升镀层与基材之间的结合强度；同时热处理可使镍层填充钼铜复合材料中的孔隙。

附图说明

图1为钼铜复合材料刻蚀工艺及镀覆方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种钼铜复合材料镀覆方法，包括以下步骤：

（1）除油：去除钼铜复合材料表面油污及手指印，纯水超声洗净；

（2）刻蚀：将钼铜复合材料置于刻蚀液中1~5min，使钼铜复合材料表面覆盖红棕色氧化膜，纯水超声洗净；该工艺能够对钼铜复合材料表面进行蚀刻，从而去除钼铜表面嵌入的杂质（包括磨料颗粒），获得颜色均匀的工件表面；

（3）活化：将步骤（2）刻蚀后的钼铜复合材料置于盐酸中，室温活化2-5min，纯水超声洗净；该工艺是为了去除刻蚀后钼铜复合材料表面形成的氧化膜；

（4）预镀镍：将步骤（3）活化后的钼铜复合材料置于预镀镍溶液中预镀镍，条件为：温度控制在20~40℃，电流密度为5~8A/dm²，镀镍时间2-5min，使镀层厚度为0.3~0.5μm，纯水超声洗净；该工艺是为了大电流冲击镍，能极大提高镀层与基体的结合强度，必须严格控制电镀时间，预镀镍层会极大影响后续镀镍层的附着力；

（5）镀镍：将步骤（4）预镀镍的钼铜复合材料置于氨基磺酸镍溶液中电镀镍，条件为：温度控制在40~60℃，以1~3 A/dm²的电流密度电镀4-6min，使镀层厚度为0.7~1μm，纯水超声洗净；

（6）热处理：将步骤（5）镀镍后的钼铜复合材料置于链式炉中，在氢气和氮气混合气氛下，780-810℃处理0.2h~0.5h；该工艺可使镀镍层与钼铜复合材料发生扩散，形成扩散层，同时钼铜复合材料表面的孔洞也得到填覆，使镀镍层与基体“咬合”在一起，提高镍层与钼铜复合材料的结合强度，同时消除零件本身的应力；

（7）除油：去除步骤（6）热处理后的钼铜复合材料表面脏污，纯水超声洗净；

（8）活化：将步骤（7）除油后的钼铜复合材料置于盐酸中，室温活化2-5min，纯水超声洗净；该工艺要严格控制时间，时间太短，无法去除热处理后材料表面的氧化层，时间太长，会腐蚀镍层；

（9）镀镍：将步骤（8）活化后的钼铜复合材料置于中磷化学镍槽中，进行化学镀镍加厚，条件为：温度控制在70~80℃之间，镀覆时间为20~40min，纯水超声洗净；该工艺要严格控制镀覆时间，镀覆时间越长，镀层内应力越大，越容易出现起皮。

步骤（2）中，刻蚀液为乙二胺四乙酸钠、乙酸钠、过氧化氢、冰乙酸和磷酸的混合水溶液；其中，乙二胺四乙酸钠的浓度为1~15 g/L，乙酸钠的浓度为15~30 g/L，过氧化氢的浓度为400~600 ml/L，冰乙酸的浓度为20~40 ml/L，磷酸的浓度为20~50 ml/L。

进一步的，步骤（2）中，刻蚀液的使用方法为将刻蚀液加热至35℃~40℃后，将刻蚀液置于冷水中后，立即置入需要刻蚀的钼铜复合材料，刻蚀1min~5min；其中冷水温度为0~20℃。

进一步的，步骤（3）、（8）中，盐酸体积比浓度为400~600 mL/L。

进一步的，步骤（9）中，化学镀镍加厚的镀层厚度为3~5 μm。

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例对铜含量低于20wt.%的钼铜复合材料刻蚀及镀覆，方法包括以下步骤：

除油：去除钼铜复合材料表面油污及手指印，纯水超声洗净；

刻蚀：刻蚀液配方及条件：乙二胺四乙酸钠：1~15 g/L，乙酸钠：15~30 g/L，过氧化氢：400~600 ml/L，冰乙酸：20~40 ml/L，磷酸：20~30 ml/L，温度为35~40℃，刻蚀1~3min，纯水超声洗净；

活化：刻蚀后的钼铜复合材料置于盐酸中，室温活化2-5 min，纯水超声洗净；

预镀镍：活化后的钼铜复合材料置于预镀镍溶液中预镀镍，条件为：温度控制在20℃，电流密度为5A/dm²，镀镍时间2-5min，使镀层厚度为0.3~0.5μm，纯水超声洗净；

镀镍：预镀镍的钼铜复合材料置于氨基磺酸镍溶液中电镀镍，条件为：温度控制在40℃，以3 A/dm²的电流密度电镀4-6 min，使镀层厚度为0.7~1μm，纯水超声洗净；

热处理：镀镍后的钼铜复合材料置于链式炉中，在氢气和氮气混合气氛下，780-810℃处理0.2~0.5h；

除油：热处理后的钼铜复合材料表面脏污，纯水超声洗净；

活化：刻蚀后的钼铜复合材料置于盐酸中，室温活化2-5min，纯水超声洗净；

镀镍：活化后的钼铜复合材料置于中磷化学镍槽中，进行化学镀镍加厚，条件为：温度控制在70~80℃之间，镀覆时间为20~40min，纯水超声洗净。

实施例2

本实施例对铜含量介于20wt.%~40wt.%的钼铜复合材料进行刻蚀及镀覆，方法包括以下步骤：

一种钼铜复合材料刻蚀工艺及镀覆方法，其包括一下步骤：

除油：去除钼铜复合材料表面油污及手指印，纯水超声洗净；

刻蚀：刻蚀液配方及条件：乙二胺四乙酸钠：1~15 g/L，乙酸钠：15~30 g/L，过氧化氢：400~600 ml/L，冰乙酸：20~40 ml/L，磷酸：30~ 40ml/L，温度为35~40℃，刻蚀2~4min，纯水超声洗净；

活化：刻蚀后的钼铜复合材料置于盐酸中，室温活化2-5 min，纯水超声洗净；

预镀镍：活化后的钼铜复合材料置于预镀镍溶液中预镀镍，条件为：温度控制在20℃，电流密度为5A/dm²，镀镍时间2-5min，使镀层厚度为0.3~0.5μm，纯水超声洗净；

镀镍：预镀镍的钼铜复合材料置于氨基磺酸镍溶液中电镀镍，条件为：温度控制在40℃，以3 A/dm²的电流密度电镀4-6 min，使镀层厚度为0.7~1μm，纯水超声洗净；

热处理：镀镍后的钼铜复合材料置于链式炉中，在氢气和氮气混合气氛下，780-810℃处理0.2~0.5h；

除油：热处理后的钼铜复合材料表面脏污，纯水超声洗净；

活化：刻蚀后的钼铜复合材料置于盐酸中，室温活化2-5min，纯水超声洗净；

镀镍：活化后的钼铜复合材料置于中磷化学镍槽中，进行化学镀镍加厚，条件为：温度控制在70~80℃之间，镀覆时间为20~40min，纯水超声洗净。

实施例3

本实施例对铜含量大于40wt.%的钼铜复合材料进行刻蚀及镀覆，方法包括以下步骤：

除油：去除钼铜复合材料表面油污及手指印，纯水超声洗净；

刻蚀：刻蚀液配方及条件：乙二胺四乙酸钠：1~15 g/L，乙酸钠：15~30 g/L，过氧化氢：400~600 ml/L，冰乙酸：20~40 ml/L，磷酸：40~50 ml/L，温度为35~40℃，刻蚀3~5 min，纯水超声洗净；

活化：刻蚀后的钼铜复合材料置于盐酸中，室温活化2-5 min，纯水超声洗净；

预镀镍：活化后的钼铜复合材料置于预镀镍溶液中预镀镍，条件为：温度控制在20℃，电流密度为5A/dm²，镀镍时间2-5min，使镀层厚度为0.3~0.5μm，纯水超声洗净；

镀镍：预镀镍的钼铜复合材料置于氨基磺酸镍溶液中电镀镍，条件为：温度控制在40℃，以3 A/dm²的电流密度电镀4-6 min，使镀层厚度为0.7~1μm，纯水超声洗净；

热处理：镀镍后的钼铜复合材料置于链式炉中，在氢气和氮气混合气氛下，780-810℃处理0.2~0.5h；

除油：热处理后的钼铜复合材料表面脏污，纯水超声洗净；

活化：刻蚀后的钼铜复合材料置于盐酸中，室温活化2-5min，纯水超声洗净；

镀镍：活化后的钼铜复合材料置于中磷化学镍槽中，进行化学镀镍加厚，条件为：温度控制在70~80℃之间，镀覆时间为20~40min，纯水超声洗净。

以上仅为本发明的较佳实施案例，不应以此限制本发明的范围，即凡是本发明权利要求书及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。