专利名称：一种铜基镀层的环保型电镀液及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种铜基镀层的环保型电镀液及其使用方法。
技术背景
装备制造业在我国国民经济发展和实现工业现代化中具有关键性的地位和作用。 高性能表面处理技术已成为先进制造业重点发展的关键技术之一，在军事、航天、信息等高 新技术领域和人民物质生活方面都具有重要的支撑作用。基于阴极还原原理的电镀方法， 在金属材料表面处理领域占据重要位置。但目前的电镀技术大多需要在特定的水性电镀液 中进行，而电镀液一般具有强腐蚀性或剧毒，在电镀操作过程中，常常排放大量气、液、固体 废物，对环境造成严重危害。因此，从根本改善表面处理加工方法出发，开发环境友好型电 镀方法对于表面处理行业的技术发展和升级具有重要意义。
室温离子液体是由特定有机阳离子和阴离子构成的在室温或接近室温下呈液态 的熔盐体系，它具有一系列独特的物理化学性能，是一种真正的“绿色”溶剂。室温离子 液体作为电化学反应的介质溶剂，与水性电镀液或有机溶剂相比，具有独特优势，如反应 效率高、电化学窗口宽、蒸汽压极低、热稳定性高等。尤其是离子液体中不含有H+，电镀金 属时可以避免析氢反应发生及镀层金属中的氢夹杂，从而可以提高镀层的机械性能。英 国Leicester大学的Abbott等开发了深共熔溶剂型离子液体[A. P. Abbott, D. Boottiby， G. Capper, D. L. Davies and R. K. Rasheed, J. Am. Chem. Soc.，2004，126，9142-9147]。此类 离子液体具有合成简单、廉价、纯度高、应用简便等特有优点。此外，深共熔溶剂所采用的 主要原料为可生物降解的有机物。最近的研究表明，粘度比水性溶剂高的深共熔溶剂有 助于使纳米颗粒长时间稳定地悬浮于镀液中，从而为金属基复合镀提供了优良的沉积条 件[A. P. Abbott, K. El Ttaib, G. Frisch, K. J. McKenzieand K. S. Ryder, Phys. Chem. Chem. Phys.，2009，11,4269-4277 ；Martis P, DilimonVS, Delhalle J, MekhalifZ. Electrochim. Acta 2010，55，54074410]，因此，深共熔溶剂成为环保型电镀金属及其复合镀层的理想溶 剂。
高强度高导电铜镀层是一种应用广泛的功能材料，而将具有自润滑性的纳米碳管 或高硬度的金刚石，SiC等粉体作为增强相来制备铜基复合镀层，有望使镀层具有优良耐磨 性能，高硬度等优点。发明内容
本发明的目的是提供一种铜基镀层的环保型电镀液及其使用方法。
本发明的铜基镀层的环保型电镀液是以氯化胆碱基深共熔溶剂作为电镀液溶剂， 每升电镀液中含有
CuCl2 · 2H20 或者 CuCl20. 1 1 摩尔，
复合镀层添加剂0 10克，
所说的复合镀层添加剂是纳米碳管粉体、SiC粉体、金刚石粉体和Al2O3粉体中的一种或几种混合物，氯化胆碱基深共熔溶剂是氯化胆碱与乙二醇按摩尔比1 2混合液，或 者是氯化胆碱与尿素按摩尔比12混合液。
上述的复合镀层添加剂粉体的大小可以为微米量级或者纳米量级。
铜基镀层的环保型电镀液的制备方法将CuCl2 ·2Η20或者CuCl2以及复合镀层添 加剂按比例溶解于氯化胆碱基深共熔溶剂中，即可。
铜基镀层的环保型电镀液的使用方法，是以纯铜为阳极，电镀工件作为阴极，施镀 电压为0. 2 2V，温度为室温 100°C，电镀结束后，镀层依次用甲醇和水清洗，吹干。
本发明中，电镀铜基镀层的厚度由电镀时间决定。
本发明的优点在于
本发明的电镀液成分简单，配制方便，以氯化胆碱基深共熔溶剂作为电镀液溶剂 环境友好。使用该电镀液电镀铜基镀层工艺简单可控，不含腐蚀性物质，电镀过程中无蒸汽 排放。所得铜基镀层表面平整。尤其是电镀铜基复合涂层时，镀液无需机械搅拌，简化复合 电镀工艺，有利于大规模生产。
图1是铜镀层表面的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将氯化胆碱与乙二醇按照摩尔比1 2在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基深共 熔溶剂。将30克CuCl2 · 2H20溶解于200ml氯化胆碱基深共熔溶剂中，获得铜基镀层的环 保型电镀液。以电解铜作为阳极，黄铜片作为阴极，施镀电压为0.6V，温度为室温。电镀时 间1小时，电镀结束后，镀层依次用甲醇和水清洗，吹干即可。
此工艺获得的铜镀层呈现粉红色，表面平整，厚度大约15 μ m,其扫描电子显微镜 照片如图1所示。
实施例2:
将氯化胆碱与尿素按照摩尔比1 2在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基深共熔 溶剂。将10克CuCl2溶解于200ml氯化胆碱基深共熔溶剂中，获得铜基镀层的环保型电镀 液。以电解铜作为阳极，黄铜片作为阴极，施镀电压为IV，温度为40°C。电镀时间0.5小时， 电镀结束后，镀层依次用甲醇和水清洗，吹干即可。
此工艺获得的铜镀层呈现玫瑰红色，表面平整，厚度大约10 μ m。
实施例3
将氯化胆碱与乙二醇按照摩尔比1 2在75°C下搅拌混合，得到氯化胆碱基深共 熔溶剂。将30克CuCl2 ·2Η20溶解于200ml氯化胆碱基深共熔溶剂中，同时，加入0. 02g纳 米碳管，获得铜基镀层的环保型电镀液。以电解铜作为阳极，黄铜片作为阴极，施镀电压为 1. IV，温度为室温。电镀时间1小时，电镀结束后，镀层依次用甲醇和水清洗，吹干即可。
此工艺获得的铜镀层呈现深红色，表面较平整，厚度大约12 μ m。
权利要求
1.一种铜基镀层的环保型电镀液，其特征是以氯化胆碱基深共熔溶剂作为电镀液溶 剂，每升电镀液中含有CuCl2 · 2H20 或者 CuCl20. 1 1 摩尔，复合镀层添加剂0 10克，所说的复合镀层添加剂是纳米碳管粉体、SiC粉体、金刚石粉体和Al2O3粉体中的一种 或几种混合物，氯化胆碱基深共熔溶剂是氯化胆碱与乙二醇按摩尔比1 2混合液，或者是 氯化胆碱与尿素按摩尔比12混合液。
2.权利要求1所述的铜基镀层的环保型电镀液的使用方法，其特征是以纯铜为阳极， 电镀工件作为阴极，施镀电压为0. 2 2V，温度为室温 100°C，电镀结束后，镀层依次用甲 醇和水清洗，吹干。
全文摘要
本发明公开的铜基镀层的环保型电镀液，是以氯化胆碱基深共熔溶剂作为电镀液溶剂，每升电镀液中含有CuCl2·2H2O或者CuCl20.1～1摩尔，复合镀层添加剂0～10克，所说的复合镀层添加剂是纳米碳管粉体、SiC粉体、金刚石粉体和Al2O3粉体中的一种或几种混合物，氯化胆碱基深共熔溶剂是氯化胆碱与乙二醇按摩尔比1∶2混合液，或者是氯化胆碱与尿素按摩尔比1∶2混合液。本发明的电镀液成分简单，配制方便，环境友好。使用该电镀液电镀铜基镀层工艺简单可控，不含腐蚀性物质，电镀过程中无蒸汽排放。所得铜基镀层表面平整。尤其是电镀铜基复合涂层时，镀液无需机械搅拌，简化复合电镀工艺，有利于大规模生产。
文档编号C25D15/00GK102031551SQ201010532460
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者涂江平, 王秀丽, 谷长栋, 邬震泰 申请人:浙江大学