金属导电炭黑复合导体及其制备方法和应用、导电炭黑铜混合层的电镀液与流程

本技术涉及导体材料，具体而言，涉及一种金属导电炭黑复合导体及其制备方法和应用、导电炭黑铜混合层的电镀液。

背景技术：

1、导电炭黑电阻率低，具有良好的力学性能和导电性能，相关技术中，期望在金属导体材料中添加导电炭黑形成金属导电炭黑复合材料，以提升金属导体的性能，例如，在铜箔中加入导电炭黑，以提高其抗拉性能同时不对其导电性能造成不良影响。然而，目前常用的方法所制备的复合材料中，导电炭黑与铜的混合均匀性、导电炭黑与铜的结合性能较差，这导致复合材料的导电性能、抗拉性能难以达到预期。

技术实现思路

1、本技术提供一种金属导电炭黑复合导体及其制备方法和应用、导电炭黑铜混合层的电镀液，以提升金属导电炭黑复合材料的抗拉性能，并兼顾其导电性能。

2、本技术的实施例是这样实现的：

3、第一方面，本技术实施例提供一种金属导电炭黑复合导体，其包括n个导电炭黑铜混合层(n≥1)，所述n层导电炭黑铜混合层依次层叠设置，每层导电炭黑铜混合层中的导电炭黑以设定间距设置，相邻两层所述导电炭黑铜混合层中导电炭黑的错开设置。

4、在本技术的一种实施例中，每层所述导电炭黑铜混合层的厚度为1-3nm；

5、和/或，所述n层导电炭黑铜混合层的总厚度为5-10nm。

6、在本技术的一种实施例中，所述导电炭黑铜混合层中的导电炭黑的形状为链枝状。

7、在本技术的一种实施例中，任一导电炭黑在其自身轴向上与相邻的导电炭黑的轴向间距为40-150nm；

8、和/或，任一导电炭黑在其自身径向上与相邻的导电炭黑的轴线间距为10-100nm。

9、在本技术的一种实施例中，每层所述导电炭黑铜混合层中的导电炭黑沿第一方向间隔排布成行、沿第二方向间隔排布成列，所述第一方向与所述第二方向的夹角大于0°且小于180°；

10、每个导电炭黑的轴向沿所述第二方向，相邻两层所述导电炭黑铜混合层中的导电炭黑至少在所述第一方向上错开。

11、在本技术的一种实施例中，所述n层导电炭黑铜混合层包括m层第一导电炭黑铜混合层和k层第二导电炭黑铜混合层(m≥1，k≥1)，所述m层第一导电炭黑铜混合层和所述k层第二导电炭黑铜混合层交叉层叠设置；

12、所述第一导电炭黑铜混合层中的导电炭黑在所述第一方向上具有第一轴线间距，所述第二导电炭黑铜混合层中的导电炭黑在所述第一方向上具有第二轴线间距。

13、在本技术的一种实施例中，所述第一轴线间距为60-100nm，所述第二轴线间距为10-50nm。

14、在本技术的一种实施例中，所述金属导电炭黑复合导体还包括：

15、镍铜合金导电炭黑混合层，设置于最外层的所述导电炭黑铜混合层上。

16、在本技术的一种实施例中，所述金属导电炭黑复合导体还包括：

17、银铜合金层，设置在最外层的所述导电炭黑铜混合层和所述镍铜合金导电炭黑混合层之间。

18、第二方面，本技术实施例提供一种金属导电炭黑复合导体的制备方法，包括：

19、配置电镀液，所述电镀液包括酸、铜盐、导电炭黑和分散剂；

20、采用所述电镀液在导电基体上进行n次电镀，制备n层导电炭黑铜混合层，n≥2；

21、其中，相邻的两层所述导电炭黑铜混合层的电镀液中，所述导电炭黑与所述分散剂的质量浓度比不同。

22、在本技术的一种实施例中，所述金属导电炭黑复合导体的制备方法包括以下特征中的至少一种：

23、(1)所述酸包括硫酸、磷酸、焦磷酸中的至少一种；

24、(2)所述铜盐包括硫酸铜、磷酸铜、焦磷酸铜中的至少一种；

25、(3)所述分散剂包括丁二酸二异辛酯磺酸钠、吡啶-3-磺酸钠、对甲基苯磺酸-2-萘酯中的至少一种；

26、(4)所述酸的浓度为90-140g/l；

27、(5)所述铜盐的浓度为80-140g/l；

28、(6)所述导电炭黑的浓度为0.05-0.25g/l；

29、(7)所述分散剂的浓度为20-45g/l；

30、(8)所述电镀液中，所述导电炭黑与所述分散剂的质量浓度比值范围为1：(40-600)；

31、(9)任意一层所述导电炭黑铜混合层的厚度为1-3nm；

32、(10)n层所述导电炭黑铜混合层的总厚度为5-10nm。

33、在本技术的一种实施例中，所述“配置电镀液”包括：配置第一镀液和第二镀液，所述第一镀液和所述第二镀液均包括酸、铜盐、导电炭黑和分散剂，所述第一镀液中的导电炭黑浓度小于所述第二镀液中的导电炭黑浓度；

34、所述“采用所述电镀液在导电基体上进行n次电镀”包括：交替地采用所述第一镀液和所述第二镀液在所述导电基体上进行电镀，电镀n次并形成n层导电炭黑铜混合层。

35、在本技术的一种实施例中，在所述电镀液中添加整平剂、光亮剂中的至少一种。

36、在本技术的一种实施例中，所述金属导电炭黑复合导体的制备方法包括以下特征中的至少一个：

37、(1)所述整平剂包括聚醚；

38、(2)所述光亮剂包括醇硫基丙烷磺酸钠、聚二硫二丙烷磺酸钠中的至少一种；

39、(3)所述整平剂的浓度为1-10g/l；

40、(4)所述光亮剂的浓度为1-7g/l。

41、在本技术的一种实施例中，所述制备方法还包括：

42、在最外层的导电炭黑铜混合层上制备镍铜合金导电炭黑混合层。

43、在本技术的一种实施例中，先在最外层的导电炭黑铜混合层上制备银铜合金层，再在所述银铜合金层上制备镍铜合金导电炭黑混合层。

44、第三方面，本技术实施例提供一种导电炭黑铜混合层的电镀液，其包括酸、铜盐、导电炭黑和分散剂，所述分散剂包括丁二酸二异辛酯磺酸钠、吡啶-3-磺酸钠、对甲基苯磺酸-2-萘酯中的至少一种。

45、在本技术的一种实施例中，所述电镀液包括以下特征中的至少一个：

46、(1)所述导电炭黑的浓度为0.05-0.25g/l；

47、(2)所述分散剂的浓度为20-45g/l；

48、(3)所述导电炭黑与所述分散剂的质量浓度比值范围为1：(40-600)；

49、(4)所述酸包括硫酸、磷酸、焦磷酸中的至少一种；

50、(5)所述铜盐包括硫酸铜、磷酸铜、焦磷酸铜中的至少一种；

51、(6)所述酸的浓度为90-140g/l；

52、(7)所述铜盐的浓度为80-140g/l。

53、在本技术的一种实施例中，所述电镀液还包括整平剂，其中：

54、所述整平剂包括聚醚；

55、和/或，所述整平剂的浓度为1-10g/l。

56、在本技术的一种实施例中，所述电镀液还包括光亮剂，其中：

57、所述光亮剂包括醇硫基丙烷磺酸钠、聚二硫二丙烷磺酸钠中的至少一种；

58、和/或，所述光亮剂的浓度为1-7g/l。

59、第四方面，本技术实施例提供一种金属导电炭黑复合导体，其包括层叠设置的n层导电炭黑铜混合层(n≥2)，所述导电炭黑铜混合层采用第三方面中任一项所述的电镀液电镀形成。

60、第五方面，本技术实施例提供一种第一方面或第四方面中任一项所述的金属导电炭黑复合导体作为电线、电缆、电接触头、电池连接件或导体的应用。

61、有益效果：

62、本技术在一方面提供金属导电炭黑复合导体，通过设置层叠的n层导电炭黑铜混合层，任意两层相邻的导电炭黑铜混合层中导电炭黑的设定间距不同，相邻两层所述导电炭黑铜混合层中的导电炭黑错开设置，使得每层的导电炭黑均匀分散，整个复合导体中的导电炭黑紧密地交错排列且不团聚，通过如此设置，在保证导电炭黑的均匀性基础上有效提高导电炭黑的沉积量，实现提升抗拉性能的目的，并保证复合导体仍具有较好的导电性能。

63、通过在最外层的n层导电炭黑铜混合层上设置镍铜合金导电炭黑混合层，提高金属导电炭黑复合导体的防腐性能。

64、通过在镍铜合金导电炭黑混合层和最外层的n层导电炭黑铜混合层之间设置银铜合金层，银铜合金层中的银铜易于形成银铜合金共熔体，提高n层导电炭黑铜混合层与镍铜合金导电炭黑混合层的结合力。

65、本技术在另一方面提供的金属导电炭黑复合导体的制备方法，通过配置导电炭黑分散性适宜的电解液缓解导电炭黑团聚问题，结合少量多次电镀的方法，形成层叠的n层导电炭黑铜混合层，并结合配置分散剂和导电炭黑的浓度及比例，逐层控制导电炭黑的间距，避免导电炭黑团聚、分布不均匀的问题，相邻层的导电炭黑的设定间距不同，在整个复合导体中形成均匀分散且紧密排列的导电炭黑，使得导电炭黑的沉积量大大提升，且导电炭黑与铜颗粒相互交织，导电炭黑与铜稳定结合，实现增强抗拉能力目的，同时避免导电炭黑在复合导体中团聚对导电性产生不利影响。

66、本技术在又一方面提供的电镀液，通过配置适配的分散剂，在确保电镀液不被毒化的前提下，利用分散剂的分散性能将导电炭黑吸附到分散剂的表面，并利用分散剂在电镀液中能够较好地分散的性能，使得导电炭黑能够较为均匀地分散在电镀液中，缓解导电炭黑在电镀液中团聚的问题。在电镀过程中，铜离子在电场作用下向导电基体迁移，导电炭黑也在电场作用下随分散剂均匀有序向导电基体迁移，由于所选用的分散剂导与电炭黑之间的吸附力适宜，当铜离子被还原生成铜时，导电炭黑能够克服吸附力脱离分散剂并镶嵌在铜颗粒之间。另外，由于导电炭黑在迁移过程中仍粘附在分散剂上，在接触镀层时才脱离分散剂并镶嵌在铜颗粒之间，进一步缓解导电炭黑在迁移过程中团聚的问题，保证了每层中的导电炭黑的间距均匀。