易氧化铜材的表面处理方法和耐腐蚀铜材技术

本发明专利技术提供了一种易氧化铜材的表面处理方法和耐腐蚀铜材。该表面处理方法包括：将表面清洁的铜材置于表面处理液中，进行反应，反应结束后进行清洗、烘干，得到耐腐蚀铜材；其中，表面处理液包括甲酸盐水溶液和极性稳定剂。通过甲酸盐溶液和极性稳定剂配合对洁净铜材进行表面处理，处理过程中甲酸盐中的甲酸根离子可以有效的吸附到新鲜洁净的铜材表面，形成一种渐进结构的表面处理层，从而使得整个表面处理层呈现Cu(110)结构，这些特性使得氧或其他吸附物很难与钝化层下的铜相互作用，从而呈现出耐蚀特性。表面处理液中的极性稳定剂则可防止表面处理过程中铜材因温度升高而氧化变色作用，起到稳定铜材表面不被氧化的效果。起到稳定铜材表面不被氧化的效果。起到稳定铜材表面不被氧化的效果。

【技术实现步骤摘要】
易氧化铜材的表面处理方法和耐腐蚀铜材


[0001]本专利技术涉及铜及其合金的表面处理
，具体而言，涉及一种易氧化铜材的表面处理方法和耐腐蚀铜材。

技术介绍

[0002]铜合金在生产、运输、存放和使用过程中会因各种因素的影响发生氧化变色而腐蚀。尤其是在相对湿度超过临界湿度环境，二氧化硫被水分子氧化成SO3而形成弱酸性H2SO4的环境，沿海地区空气中的氯化物颗粒环境和雾霾天、环境污染区域存在大量酸性尘埃和烟尘环境，以及碱性条件等，使得铜材发生氧化变色的几率加大。从而使人们迫切希望找到一种即能保持铜及其合金优越导电导热性能又能具有优异耐蚀性的表面防护技术。在这方面国内外均开展了相关的研究工作。
[0003]专利CN107475700A公开了一种耐腐蚀的铜合金表面处理方法，所处理的铜合金表面耐碱性和盐雾环境的腐蚀性能得到提升，但该方法需要铜材在高温高压容器内进行处理，有设备尺寸空间所限，处理样品较小，操作不方便，且所需的设备涉及到高压，处于高压容器，存在一定的危险性，难于工业化应用，也无法根据铜材处理过程中溶液浓度的变化进行在线实时补充。
[0004]专利CN111799012A公开了一种抗氧化铜材及其制备方法，抗氧化铜材为表面修饰有甲酸根和硫醇的铜材料。硫醇化合物吸附在被甲酸根修饰的铜材料表面，形成自组装膜，进一步增强了铜材料的耐腐蚀能力。但该方法仅处理小样品，无法对铜材进行大规模处理和产业化，也无法根据铜材处理过程中溶液的损失进行在线实时补充。
[0005]因此，需要开发一种简单高效、可连续化处理的铜材表面耐蚀抗氧化技术，来解决铜带、箔材和线材等在生产、运输、存放和使用过程出现氧化变色的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种易氧化铜材的表面处理方法和耐腐蚀铜材，以解决现有技术中铜材表面易出现氧化变色的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种易氧化铜材的表面处理方法，该表面处理方法包括：将表面清洁的铜材置于表面处理液中，进行反应，反应结束后进行清洗、烘干，得到耐腐蚀铜材；其中，表面处理液包括甲酸盐水溶液和极性稳定剂。
[0008]进一步地，甲酸盐包括甲酸钠、甲酸锂、甲酸锌、甲酸铁和甲酸铜中的任意一种或者多种；
[0009]优选的，甲酸盐水溶液的浓度为10～15g/L。
[0010]进一步地，极性稳定剂包括乙二醇、十二硫醇、二甲基甲酰胺和油胺中的任意一种或者多种；
[0011]优选的，甲酸盐水溶液和极性稳定剂的体积比为100:1～90:1。
[0012]进一步地，反应的温度为100～200℃，优选反应时间为3～20h。
[0013]进一步地，反应在压力为0.1～1.56MPa的循环处理装置中进行，优选循环处理装置能够自动补液，经配置可以调节装置内的表面处理液浓度。
[0014]进一步地，表面清洁的铜材由以下步骤制备得到：步骤S01，将铜材进行超声波脱脂除油处理，清洗、烘干，得到脱脂除油后铜材，优选超声波脱脂除油处理的频率为25～35kHz，温度为40～60℃，时间为20～80s；步骤S02，将脱脂除油后铜材进行酸洗去除氧化皮，清洗、烘干，得到表面清洁的铜材；
[0015]优选的，清洗、烘干在超声波清洗、烘干装置中进行，进一步优选烘干的温度为60～80℃；
[0016]优选的，步骤S02得到的表面清洁的铜材在15min内进行反应。
[0017]进一步地，酸洗的溶液中包括酸和氧化剂；优选酸包括硫酸、硝酸和盐酸中的任意一种或者多种，优选氧化剂包括双氧水、硝酸和硝酸盐中的任意一种或者多种；
[0018]优选的，酸洗的温度为40～60℃。
[0019]进一步地，铜材包括高铜合金和纯铜中的任意一种或者多种。
[0020]进一步地，将得到的耐腐蚀铜材进行BTA钝化处理，得到双重修饰耐腐蚀铜材；优选BTA钝化处理的温度为60℃～80℃，保温时间为1～3min，优选BTA钝化处理时，BTA在水溶液中的浓度为80～100g/L；优选的，双重修饰耐腐蚀铜材的处理层厚度为150nm～300nm。
[0021]根据本专利技术的另一方面，提供了一种耐腐蚀铜材，该耐腐蚀铜材由上述任一种的表面处理方法处理得到。
[0022]应用本专利技术的技术方案，通过甲酸盐溶液和极性稳定剂配合对洁净铜材进行表面处理，处理过程中甲酸盐中的甲酸根离子可以有效的吸附到新鲜洁净的铜材表面，形成一种渐进结构的表面处理层，其中最外表面铜的原子价为+2，次表面铜的原子价为+1，铜的价态从双核铜基序2价下降到1价，在铜原子内部时下降到0价。最外表面所有暴露的铜位点都已经处于氧化状态，次表面铜原子完全被O2‑
和OH
‑
基团结合，从而使得整个表面处理层呈现Cu(110)结构，这些特性使得氧或其他吸附物很难与钝化层下的铜相互作用，从而呈现出耐蚀特性。表面处理液中的极性稳定剂则可防止表面处理过程中铜材因温度升高而氧化变色作用，起到稳定铜材表面不被氧化的效果。本专利技术的制备工艺可用于铜材大卷重处理，可以采用连续处理方式，适合铜材规模化生产。
附图说明
[0023]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0024]图1示出了根据本专利技术实施例1的样品处理前后极化曲线对比结果；
[0025]图2示出了根据本专利技术实施例8的样品处理前后极化曲线对比结果；
[0026]图3示出了根据本专利技术实施8中处理完成后C11000样品在0.1M NaOH溶液中浸泡24h后表面形貌测试结果；
[0027]图4示出了根据本专利技术实施8中处理完成后C11000样品在0.1M NaOH溶液中浸泡24h后的能谱测试结果；
[0028]图5示出了根据本专利技术实施8中未处理C11000样品在0.1M NaOH溶液中浸泡24h后表面形貌测试结果；
[0029]图6示出了根据本专利技术实施8中未处理C11000样品在0.1M NaOH溶液中浸泡24h后表面的能谱测试结果；
[0030]图7示出了根据本专利技术实施8中处理完成后C11000样品和未处理C11000样品在0.1MNaOH溶液中浸泡24h后的形貌；
[0031]图8示出了根据本专利技术实施例1和对比例1处理后的铜材表面形貌。
具体实施方式
[0032]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0033]如本申请
技术介绍
所分析的，现有技术中存在铜材表面易出现氧化变色的问题，而目前的铜材表面处理方法处理复杂或者处理量小，效率低，或者难以处理大体积的样品，基于此，本申请提供了一种易氧化铜材的表面处理方法和耐腐蚀铜材。
[0034]根据本申请的一种典型的实施方式，提供了一种易氧化铜材的表面处理方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种易氧化铜材的表面处理方法，其特征在于，包括：将表面清洁的铜材置于表面处理液中，进行反应，反应结束后进行清洗、烘干，得到耐腐蚀铜材；所述表面处理液包括甲酸盐水溶液和极性稳定剂。2.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述甲酸盐包括甲酸钠、甲酸锂、甲酸锌、甲酸铁和甲酸铜中的任意一种或者多种；优选的，所述甲酸盐水溶液的浓度为10～15g/L。3.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述极性稳定剂包括乙二醇、十二硫醇、二甲基甲酰胺和油胺中的任意一种或者多种；优选的，所述甲酸盐水溶液和极性稳定剂的体积比为100:1～90:1。4.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述反应的温度为100～200℃，优选反应时间为3～20h。5.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述反应在压力为0.1～1.56MPa的循环处理装置中进行，优选所述循环处理装置能够自动补液，经配置可以调节装置内的表面处理液浓度。6.根据权利要求1至5任一项所述的表面处理方法，其特征在于，所述表面清洁的铜材由以下步骤制备得到：步骤S01，将铜材进行超声波脱脂除油处理，清洗、烘干，得到脱脂除油后铜材，优选所述超声波脱脂除油处理的频率为25～35k...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠平，娄花芬，向朝建，张曦，杨春秀，莫永达，刘芳，王苗苗，李腾飞，
申请(专利权)人：昆明冶金研究院有限公司北京分公司，
类型：发明
国别省市：