一种Co-Fe二元合金电镀液制造技术

本发明专利技术提供了一种Co

【技术实现步骤摘要】
一种Co-Fe二元合金电镀液


[0001]本专利技术涉及一种Co-Fe二元合金电镀液，尤其涉及如何改善钴铁二元合金镀层平整性，属于电镀合金领域。

技术介绍

[0002]随着电子设备小型化、高频化的不断发展，应用于电磁器件的高频软磁材料成为一个十分活跃的研究领域。而磁性薄膜是当前高新技术新材料开发中最活跃的领域。厚度从几纳米到几十微米且具有磁性的功能材料称为磁性薄膜材料，随着电子元器件向微型化、集成化、高频化方向发展，迫切要求开发出能在微波频率下仍具有高品质因数的磁性薄膜。
[0003]传统的软磁材料包括硅钢片、坡莫合金、电工软铁，以及近几年新兴的非晶、纳米晶合 金薄带，但是这些材料都存在一些缺点。虽然这些材料能够满足软磁方面的性能，但是使用上存在缺陷，成本高，不易制成厚度小于20微米以下的薄膜，另外有的设备庞大且成本昂贵、操作复杂、条件苛刻。而FeCo合金作为软磁材料具有一系列优异的磁性能，如高饱和磁化强度、高起始磁导率和最大磁导率、磁滞伸缩小、居里温度高等。而理论和实验更加表明，Co(Fe)基软磁性薄膜在获得高微波磁导率方面优于其它磁性薄膜，因此在集成化微磁器件、磁头材料、抗电磁干扰材料、微波吸波材料研究和应用中受到越来越多的重视。
[0004]虽然FeCo为优良的软磁材料，但是存在如下技术问题（1）镀层的厚度通常较薄，如CN201010196022公开了一种Fe-Co磁性合金镀层碳纤维及其制备方法和应用。以高纯金属板为阳极，高温、强酸氧化后的连续碳纤维为阴极，铁和钴的硫酸盐作为主盐。其制备方法是在恒温电磁搅拌条件下进行电镀，镀层厚度通过施镀温度和时间来控制。本专利技术提供的磁性碳纤维具有均匀、致密的磁性镀层，镀层厚度约为0.5-1.5μm，磁性镀层成分为Co3Fe7。该磁性碳纤维的制备工艺简单，生产效率高，磁性能优异，有望作为具有高力学性能、低密度的新型吸波材料，即在较低的厚度范围内，镀层能保持致密，平整，但如果增加镀层厚度，会出现明显的镀层粗糙度上升，镀层的平整度下降的技术问题。
[0005]
技术实现思路

[0006]基于上述技术问题，本专利技术提供一种工艺简单、成本低、高厚度、高平整钴铁软磁镀层，能够有效的消除因镀层厚度上升所引起的表面不平整的技术问题。
[0007]一种Co-Fe二元合金电镀液，其特征在于电镀液由以下成分组成：钴盐：CoSO
4.
7H2O(281): X mol，X=0.1-0.4；铁盐：FeSO
4.
7H2O(278):0.5-X mol；醋酸-醋酸钠缓冲体系；导电盐：NaCl 5-7 g/L；表面活性剂：失水山梨醇单月桂酸酯，0.5-1g/L；
复合整平剂：蓝光藏红花和苄叉丙酮，所述蓝光藏红花1-1.5g/L；所述苄叉丙酮1.5-2g/L；络合剂：柠檬酸钠余量为去离子水。
[0008]进一步的，所述pH=3.70
±
0.02，由所述镀液获得的二元合金镀层均有极高的平整度。
[0009]进一步的，所述电镀液的电镀参数：温度20-30
o
C，时间60-120min，电流密度20-30mA/cm2。
[0010]进一步的，镀层的粗糙度为0.4-0.5μm，相对整平度为63.2-69.3%。
[0011]进一步的，镀层的沉积速度小于1μm/min。
[0012]进一步的，所述镀层厚度＞50μm，且小于100μm。
[0013]进一步的，电镀液中Fe的摩尔分数与镀层中Fe的摩尔分数的误差率大于15%。
[0014]进一步的，镀层中CoFed的平均颗粒尺寸为10-20nm。
[0015]进一步的，镀层为磁性镀层，速速镀层的矫顽力Hc为8-30Oe。
[0016]进一步的，待镀的基材为金属基材。
[0017]关于本专利技术电镀液：（1）主盐：钴盐选择为CoSO
4.
7H2O，浓镀为0.1-0.4；铁盐：FeSO
4.
7H2O为0.1-0.4 mol，保持金属浓度为0.5M，降低主盐的浓度有利于提高镀层的晶粒尺寸、沉积平整度，调节钴和铁的相对比例，主要是改善薄膜磁性，以及避免金属异常沉积的技术问题，这里不是本专利技术的研究重点，因此不做详述。
[0018]（2）缓冲剂：醋酸-醋酸钠缓冲体系，现有技术中主要采用的是硼酸作为缓冲液，硼酸类似于磷酸，通过三个氢离子的释放速度，控制溶液的pH值，具有一定的限制性，也有理论认为（参见电镀手册的相关理论）硼酸的缓冲作用不是在溶液体本身，而是在双电层中其缓冲作用，不管作用机理如何，在电镀过程中，pH会升高，需要具有良好缓冲效果的缓冲体系，而本申请首次提出使用醋酸-醋酸钠作为Co-Fe缓冲体系，所述缓冲体系在HAc-NaAc缓冲溶液中存在下列平衡：HAc=H
+
+Ac-;NaAc=Na
+
+Ac-由于同离子效应，体系中存在着大量的HAc和Ac-。当外加入少量酸时，醋酸解离平衡逆向移动，Ac-的量减少，Ac-即为抗酸成分。当外加入少量碱时，醋酸解离平衡正向移动，HAc的量减少，HAc即为抗碱成分。当加水稀释时，一方面降低了H+的浓度，另一方面由于HAc的解离度增大和同离子效应的减弱，又使平衡向右移动补充H+，从而溶液的pH也几乎没有变化，缓冲液体系为pH3.7，制备过程如下：pH3.7：取无水醋酸钠20g，加水300ml溶解后，加溴酚蓝指示剂3ml冰醋酸60-80ml，至溶液从蓝色转变为纯绿色，在加水稀释至1000ml，再加入适量的柠檬酸钠，控制pH=3.70
±
0.02。
[0019](3)导电盐：提高镀液的导电率。
[0020](4)表面活性剂：失水山梨醇单月桂酸酯，表面活性剂的添加是本专利技术提高Co-Fe二元合金的第一个因素，如果不添加表面活性剂，镀层表面会出现麻点和凹陷，而加入表面活性剂后，Co-Fe镀层逐渐趋于平整，主要原因是由于在Co-Fe电沉积过程中由于沉积电位或电流密度的不均匀分散，会形成凹凸起伏，在有表面活性剂存在的条件下，显著增加镀液
的极化作用增强，降低了镀层表面凸起的沉积速度，而表面活性剂的润湿作用也促进镀液在凹陷处的浸润，结晶的活性位点增加，金属的沉积速度增加，随着电沉积过程的不断增加，基体表面的凹陷处被填平，凸起处被削弱，而获得整平效果，所述失水山梨醇单月桂酸酯的适用范围应当适量，否则过犹不及，控制为0.5-1g/L范围内，此外，表面活性剂降低镀层的表面张力和固液界面自由能，镀液能够更好的与基材接触，减小了微观氢气泡脱附镀层的临界尺寸，有利于提高厚镀层的平整效果。
[0021](5)复合整平剂：本专利技术使用的整平剂为蓝光藏红花和苄叉丙酮，其中蓝光藏红花的结构式如下：所述添加剂均有C=N结构，并且连接有较大的共轭结构，为含氮带正电的化合物，在PH3.70
±
0.02酸性溶液中带有很强的正电性，易吸附在阴极，与Co离子和Fe离子产生竞争反应，阻碍金属离子的沉积，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Co-Fe二元合金电镀液，其特征在于电镀液由以下成分组成：钴盐：CoSO
4.
7H2O: X mol/L，X=0.1-0.4；铁盐：FeSO
4.
7H2O:0.5-X mol/L；醋酸-醋酸钠缓冲体系；导电盐：NaCl 5-7 g/L；表面活性剂：失水山梨醇单月桂酸酯，0.5-1g/L；复合整平剂：蓝光藏红花和苄叉丙酮，所述蓝光藏红花1-1.5g/L；所述苄叉丙酮1.5-2g/L；络合剂：柠檬酸钠2-2.5g/L;余量为去离子水。2.如权利要求1所述的一种高平整Co-Fe二元合金电镀液，其特征在于所述pH=3.70
±
0.02，由所述镀液获得的二元合金镀层均有极高的平整度。3.如权利要求1所述的一种高平整Co-Fe二元合金电镀液，其特征在于所述电镀液的电镀参数：温度20-30
o
C，时间60-120mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，
申请(专利权)人：赵伟，
类型：发明
国别省市：