在聚合物片材上镀覆青铜制造技术

本公开提供了一种包括承载电镀金属层的聚合物基材的电镀制品，所述电镀金属层包含原子比小于96:4，在一些实施方案中小于87:13，以及在一些实施方案中小于82:18的铜和锡；其中铜与锡的原子比大于55:45，并且其中电镀金属层包含至少3.5重量％的锡。所述电镀金属层包含具有小于1050℃且在一些情况下小于800℃的熔点合金。该电镀金属层具有小于15.0GPa，在一些实施方案中小于13.0GPa，以及在一些实施方案中小于10.0GPa的杨氏模量。此外，提供了包含Cu(II)离子、Sn(II)离子、Zn(II)离子、l‑甲硫氨酸且不含氰化物阴离子的电镀溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在聚合物片材上镀覆青铜
本公开涉及用于在诸如柔性聚合物片材的聚合物基材上镀覆青铜合金的青铜电镀溶液和方法，以及包括承载电镀青铜层的聚合物基材的制品。
技术介绍
下面的参考文献可与本公开的一般
相关：“黄铜和青铜镀覆”，H.Strow，《金属精饰》，2004年，第102卷，第4期，169-173页(“BrassandBronzePlating,”H.Strow,MetalFinishing,Vol.102,No.4,pp.169-173,2004)；“装饰性青铜镀覆故障诊断系统”，N.V.Mandich,《金属精饰》，2003年，第101卷，第6期，97-106页(“TroubleshootingDecorativeBronzePlatingSystems,”N.V.Mandich,MetalFinishing,Vol.101,No.6.,pp.97-106,2003)；R.Moshohoritou的“一些添加剂在阳极化铝的A-C着色期间对匀镀能力和锡(II)溶液的稳定性的影响部分I：杂环有机化合物”，《镀覆和表面精饰》，1994年，第81卷，第1期，60-64页(“TheEffectsofSomeAdditivesontheThrowingPowerandStabilityofTin(II)SolutionsduringA-CColoringofAnodizedAluminumPartI:HeterocyclicOrganicCompounds,”byR.Moshohoritou,PlatingandSurfaceFinishing,Vol.81,No.1,pp.60-64,1994)；“用于无铅焊料的锡和锡合金”，M.Schlesinger和M.Paunovic合编的《现代电镀》，第五版，纽约，2010年，139-204页；“减少酸性锡镀覆中的锡淤渣”，美国5,378,347(“TinandTinAlloysforLead-FreeSolder,”ModernElectroplating,FifthEdition,eds.M.Schlesinger,andM.Paunovic,NY,2010,pp.139-204)；“电镀青铜”，美国专利7,780,839(“ElectroplatingBronze,”U.S.Patent7,780,839)；“从非氰化物磺基琥珀酸盐浴中电沉积铜锡合金”，T.Nakamura，《材料科学论坛》，2010年，第654-656卷，1912-1915页(ElectrodepositionofCuSnAlloyfromNoncyanideSulfosuccinateBath,”T.Nakamura,MaterialsScienceForum,Vol.654-656,pp.1912-1915,2010)；以及“通过使用离子液体浴的还原扩散方法在聚合物基材上制备铜-锡层”，K.Murase等人，《电化学会志》，2011年，第158卷，第6期，D335-D341页(“PreparationofCu-SnLayersonPolymerSubstratebyReduction-DiffusionMethodUsingIonicLiquidBaths,”K.Muraseetal.,J.Electrochem.Soc.,158(6),pp.D335-D341,2011)。
技术实现思路
简而言之，本公开提供了一种包括承载电镀金属层的聚合物基材的电镀制品，该电镀金属层包含原子比小于96:4且大于55:45的铜和锡，并且其中电镀金属层包含至少3.5重量％的锡。在一些实施方案中，电镀金属层包含原子比小于87:13，并且在一些实施方案中小于82:18的铜和锡。在一些实施方案中，电镀金属层包含具有小于1050℃，在一些实施方案中小于1000℃，在一些实施方案中小于900℃，并且在一些实施方案中小于800℃的熔点的合金。在一些实施方案中，电镀金属层另外地包含大于0.001重量％的锌。在一些实施方案中，电镀金属层另外地包含大于0.01重量％的硫。在一些实施方案中，电镀金属层具有小于15.0GPa，在一些实施方案中小于13.0GPa，并且在一些实施方案中小于10.0GPa的杨氏模量。电镀制品可另外地包括在聚合物基材与电镀金属层之间，通常与聚合物基材直接接触的接合层/种子层。在一些实施方案中，聚合物基材包含热塑性聚合物，在其它实施方案中的聚烯烃树脂，并且在其它实施方案中的衍生自环氧树脂的聚合物。下面根据“选定的实施方案”描述了本公开的电镀制品的另外的实施方案。另一方面，本公开提供了一种电镀溶液，其包含：i)x摩尔份Cu(II)离子；ii)y摩尔份Sn(II)离子；iii)z摩尔份Zn(II)离子；和iv)m摩尔份l-甲硫氨酸；其中x+y+z＝100，并且x在52与77之间，y在22与48之间，以及z在1与9之间；并且其中m在1.6倍x与6.0倍x之间。在一些实施方案中，x在60与70之间，y在30与40之间，z大于3，并且m大于2.5倍x。在一些实施方案中，电镀溶液不包含氰化物阴离子。在一些实施方案中，以硫酸铜(II)提供Cu(II)离子，在一些实施方案中，以硫酸锡(II)提供Sn(II)离子，并且在一些实施方案中以硫酸锌(II)提供Zn(II)离子。在一些实施方案中，电镀溶液另外地包含抗氧化剂；通常选自抗坏血酸和d-异抗坏血酸钠；最通常的是d-异抗坏血酸钠。下面根据“选定的实施方案”描述了本公开的电镀溶液的另外的实施方案。另一方面，本公开提供了一种电镀方法，其包括以下步骤：a)将承载金属接合层/种子层的聚合物基材浸入根据本公开的电镀溶液中，以及b)使电流通过聚合物基材以便减少电镀溶液中的阴离子。在一些实施方案中，在步骤b)期间搅拌、循环或搅动电镀溶液，并且通过控制在步骤b)期间搅拌、循环或搅动电镀溶液的速率来控制电镀制品中的铜/锡比率。在一些实施方案中，电流是脉冲式的。下面根据“选定的实施方案”描述了本公开的电镀方法的另外的实施方案。除非另外指明，否则本文中使用的所有科学和技术术语均具有在本领域中所普遍使用的含义。本文给出的定义旨在便于理解本文频繁使用的某些术语，并且不旨在限制本公开的范围。除非本文内容另外明确指明，否则如本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”涵盖了具有多个指代对象的实施方案。除非上下文另外清楚指定，否则如本说明书和所附权利要求中使用的，术语“或”一般以其包括“和/或”的意义使用。如本文所用，“具有”、“具有着”、“包括”、“包括着”、“包含”、“包含着”等均以其开放性意义使用，并且一般意指“包括但不限于”。应当理解，术语“由...组成”和“基本上由...组成”包含在术语“包含”等之中。具体实施方式本公开提供了青铜电镀溶液、用于在诸如柔性聚合物片材的聚合物基材上镀覆青铜合金的方法、以及包括电镀在聚合物基材上的青铜层的制品。作者已经发现，包含高含量锡(至少4原子％，但优选至少13原子％，更优选至少18原子％，并且在一些情况下至少27原子％)的青铜可能是特别受关注的，因为它们具有高导电性和高耐腐蚀性，并且相对于纯铜具有降低的熔点，因此如以下文献描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括承载电镀金属层的聚合物基材的电镀制品，所述电镀金属层包含原子比小于96:4且大于55:45的铜和锡，并且其中所述电镀金属层包含至少3.5重量％的锡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.16 US 62/180,3521.一种包括承载电镀金属层的聚合物基材的电镀制品，所述电镀金属层包含原子比小于96:4且大于55:45的铜和锡，并且其中所述电镀金属层包含至少3.5重量％的锡。2.根据权利要求1所述的电镀制品，其中所述电镀金属层包含原子比小于87:13的铜和锡。3.根据权利要求1所述的电镀制品，其中所述电镀金属层包含原子比小于82:18的铜和锡。4.根据前述权利要求中任一项所述的电镀制品，其中所述电镀金属层包含具有小于800℃的熔点的合金。5.根据前述权利要求中任一项所述的电镀制品，其中所述电镀金属层另外地包含大于0.001重量％的锌。6.根据前述权利要求中任一项所述的电镀制品，其中所述电镀金属层另外地包含大于0.01重量％的硫。7.根据前述权利要求中任一项所述的电镀制品，其中所述电镀金属层具有小于15.0GPa的杨氏模量。8.根据前述权利要求中任一项所述的电镀制品，其中所述电镀金属层具有小于10.0GPa的杨氏模量。9.根据前述权利要求中任一项所述的电镀制品，所述电镀制品另外地包括在所述聚合物基材与所述电镀金属层之间的接合层/种子层，其中所述接合层/种子层与所述聚合物基材直接接触。10.根据前述权利要求中任一项所述的电镀制品，其中所述聚合物基材包含热塑性聚合物。11.根据前述权利要求中任一项所述的电镀制品，其中所述聚合物基材包含衍生自环...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·Y·余，吉恩·B·内史密斯，拉里·S·赫伯特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US