一种钕铁硼表面直接电镀铜形成复合镀层的方法技术

本发明专利技术提供了一种钕铁硼表面直接电镀铜形成复合镀层的方法，将电镀铜分为两步进行：预镀铜和加厚镀铜。两步法镀铜都采用无氰碱铜工艺，镀铜溶液含有铜离子(Cu

【技术实现步骤摘要】
一种钕铁硼表面直接电镀铜形成复合镀层的方法


[0001]本专利技术涉及材料表面处理
，具体涉及一种钕铁硼表面直接电镀铜形成复合镀层的方法。

技术介绍

[0002]钕铁硼磁体是在电子器件领域广泛应用的功能材料。其化学性质活泼，易被腐蚀，目前多采用表面电镀镍层进行保护。为提高镀层与基体界面结合力，并减少电镀镍时析氢反应对磁体的损伤，一般需要先在表面电镀铜底层。但是，由于铜的电位相比钕铁硼一般要更高，铜离子有置换钕和铁离子的趋势，容易在表面形成置换铜层，降低镀层的界面结合力。
[0003]从钕铁硼磁体本身的特点可以得知，钕铁硼基材中含有质量分数约为65％的Fe元素，Cu
2+
/Cu的标准电极电势(+0.342V)高于Fe
2+
/Fe(
‑
0.440V)，在电沉积过程中，很易发生置换反应：Cu
2+
+Fe
→
Fe
2+
+Cu。由此产生的置换铜层是导致铜层结合力不良的一个重要原因。
[0004]由于镀层和基材的晶格不匹配，界面应力和镀层的内应力也是镀层结合力不好的一个原因。
[0005]通过化学方法来抑制置换反应或降低内应力，是提高镀层与基材的结合力，从而提高良品率的一个重要且有效的手段。因此需要采用类似的方法提升钕铁硼表面电镀铜层之间的结合力。
[0006]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]鉴于上述现有技术中存在镀层与基材之间结合力的问题，本专利技术提供了一种钕铁硼表面直接电镀铜形成复合镀层的方法，通过在钕铁硼基材上直接电镀铜，并把镀铜分为预镀和加厚镀两个步骤。在会发生置换反应导致镀层结合力差的预镀阶段，通过向镀铜溶液中添加有机胺类化合物，能够抑制铜铁之间的置换反应，保证镀层之间的结合力。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种钕铁硼表面直接电镀铜形成复合镀层的方法，包括以下步骤：
[0009](1)将钕铁硼基材置于第一镀铜溶液中，进行预镀铜，在所述钕铁硼基材表面形成预镀铜层，所述第一镀铜溶液中含有有机胺类化合物；
[0010]优选地，预镀铜之前对所述钕铁硼基材进行前处理，包括以下步骤：采用质量分数为1
‑
6％的硝酸水溶液，对所述基材清洗20
‑
80秒；在超声波条件下采用纯水，对所述基材清洗20
‑
80秒；将所述基材在质量浓度为0.5
‑
3％的硫酸水溶液中活化10
‑
60秒，最后纯水清洗5
‑
20秒。
[0011]优选地，所述第一镀铜溶液中，各化学成分的质量浓度如下：
[0012]铜离子：1.5
‑
2.5g/L；
[0013]HEDP：80
‑
150g/L；
[0014]碳酸钾：20
‑
80g/L；
[0015]氢氧化钾：20
‑
100g/L；
[0016]有机胺类化合物：0.001
‑
10g/L，优选为0.1
‑
2.0g/L。
[0017]优选地，所述铜离子通过配液时溶解含铜无机盐获得，所述含铜无机盐选自硫酸铜、醋酸铜、碳酸铜中的至少一种。
[0018]所述HEDP作为螯合剂，能与金属离子生成稳定络合物，全名为羟基乙叉二膦酸。
[0019]优选地，所述有机胺类化合物选自脂环胺类化合物和聚乙烯亚胺中的一种或两种。所述脂环胺类化合物选自三亚乙基二胺和二亚乙基三胺中的一种或两种。所述聚乙烯亚胺的分子式为(C2H8N2·
C2H5N)
n
，其具有支化链(Branched)，分子量为600
‑
1800克/摩尔。上述有机胺类化合物作为辅助剂，能有效抑制铁和铜的置换反应或降低镀层的内应力，确保镀铜层与钕铁硼基材之间良好的结合力。
[0020]优选地，所述预镀铜的温度为10
‑
25℃，pH值为9
‑
12，阳极电极为磷铜阳极或无氧铜阳极。如采用滚镀，电流密度为0.1
‑
0.3A/平方分米；如采用挂镀，电流密度为0.2
‑
1.0A/平方分米。
[0021]优选地，步骤(1)结束后，所述预镀铜层的厚度d
Cu1
＝0.5
‑
2.5微米。
[0022](2)将预镀铜后的钕铁硼基材置于第二镀铜溶液中，进行加厚镀铜，在所述预镀铜层表面形成加厚镀铜层；
[0023]优选地，所述第二镀铜溶液中，各化学成分的质量浓度如下：
[0024]铜离子：6
‑
12g/L；
[0025]HEDP：80
‑
200g/L；
[0026]碳酸钾：20
‑
80g/L；
[0027]氢氧化钾：20
‑
100g/L；
[0028]光亮剂：5～15ml/L，优选为二氧化硒；
[0029]辅助剂：5～15ml/L，优选为丁炔二醇。
[0030]优选地，所述加厚镀铜的温度为40
‑
60℃，pH值为8
‑
10，阳极电极为磷铜阳极或无氧铜阳极。如采用滚镀，电流密度为0.1
‑
2.0A/平方分米；如采用挂镀，电流密度为0.5
‑
4.0A/平方分米。
[0031]优选地，步骤(2)结束后，所述加厚镀铜层的厚度d
Cu2
＝1
‑
10微米，优选d
Cu2
＝1
‑
3微米。
[0032](3)将加厚镀铜后的钕铁硼基材置于化学镀镍溶液中，进行镀镍，在所述加厚镀铜层表面形成镍磷合金层；
[0033]优选地，所述化学镀镍溶液中含有硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸和苹果酸，所述化学镀镍溶液的温度为75
‑
90℃，pH值为4.6
‑
5.0。
[0034]优选地，所述化学镀镍溶液中，各化学成分的质量浓度如下：
[0035]硫酸镍：20
‑
25g/L；
[0036]次亚磷酸钠：25
‑
30g/L；
[0037]柠檬酸：10
‑
15g/L；
[0038]苹果酸：8
‑
12g/L；
[0039]乳酸：8
‑
10g/L；
[0040]氨水：10
‑
15ml/L；
[0041]稳定剂：1
‑
5mg/L，所述稳定剂优选为锑酸钠。
[0042]优选地，步骤(3)结束后，所述镍磷合金层的厚度d
NiP
＝1
‑
10微米，优选d NiP
＝1
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钕铁硼表面直接电镀铜形成复合镀层的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钕铁硼基材置于第一镀铜溶液中，进行预镀铜，在所述钕铁硼基材表面形成预镀铜层，所述第一镀铜溶液中含有有机胺类化合物；(2)将预镀铜后的所述钕铁硼基材置于第二镀铜溶液中，进行加厚镀铜，在所述预镀铜层表面形成加厚镀铜层；(3)将加厚镀铜后的所述钕铁硼基材置于化学镀镍溶液中，进行镀镍，在所述加厚镀铜层表面形成镍磷合金层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述第一镀铜溶液中各化学成分的质量浓度如下：3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铜离子通过配液时溶解含铜无机盐获得，所述含铜无机盐选自硫酸铜、醋酸铜、碳酸铜中的至少一种。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机胺类化合物选自脂环胺类化合物和聚乙烯亚胺中的一种或两种，所述脂环胺类化合物选自三亚乙基二胺和二亚乙基三胺中的一种或两种，所述聚乙烯亚胺的分子式为(C2H8N2·
C2H5N)
n
，分子量为600
‑
1800克/摩尔。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述预镀铜的温度为10
‑
25℃，pH值为9
‑
12，阳极电极为磷铜阳极或无氧铜阳极；如采用滚镀，电流密度为0.1
‑
0.3A/平方分米；如采用挂镀，电流密度为0.2
‑
1.0A/平方分米。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述第二镀铜溶液中各化学成分的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽兵，刘健，许宝文，周维娜，周保平，
申请(专利权)人：包头市英思特稀磁新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：