本发明专利技术公开了一种具有装饰、防腐效果的复合铜导体的结构及其制作方法，一种具有装饰、防腐效果的复合铜导体的结构：是在铜基材的表面覆盖有一层厚度为４５－８５μｍ的锌或锌合金表面层，在铜基材和锌或锌合金表面层之间形成的扩散层，复合铜导体的工艺方法，包括碱洗脱脂、酸洗去除氧化皮、两次清洗、浸助镀剂，烘干预加热工件、浸渍熔融的锌合金液、保护气体抹拭与冷却、冷却后的保温、封孔等步骤，本发明专利技术的复合铜导体，其表面的耐腐蚀性增强、保证了导电、导热、易焊、接触电阻低的性能、并有良好的外观装饰配套性强等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有装饰、防腐效果的复合铜导体的结构及其制作方法，属于材料表面科学与物理化学的交叉
技术介绍
铜及铜合金是一种很好的导体材料，具有良好的导电性、导热性和焊接性而广泛 应用于日用品、家用电器、各种机械、电气工程领域内。但裸的铜及铜合金导体材料在空气 中的化学稳定性差、自氧化性强，如遇水、汽、二氧化硫、二氧化碳、HCL等的气体均会产生绿 色花斑点或成片的灰绿色表面，失去本色并降低了其主要的性能。此时，如用于明装位置， 不仅影响了其与周围环境的装饰、协调性，更会影响与之接近的金属材料的耐腐蚀性、接点 处的接触电阻等。因此，单一的导电体铜等的材料已经不能与现时资源节约型、多元化功能 的社会需求相适应，客观上迫切需求能有更多的集导电_保护_装饰_自清洁等特性功能 的新材料、新产品被开发与应用。 而影响铜导体表面腐蚀的环境因素，主要有油污、大气、土壤、溶液、酸碱度、散乱 电流等，在其它因素方面，如制品的材料成份、热处理效应、加工效应等也存在影响腐蚀的结果。 防止铜导体表面腐蚀的一个简单原理，就是把其表面和腐蚀性的环境进行机械性 地隔离，通常可采用的办法是将其置于一个能够加强其氧化的环境中，如用适当的碱性电 解质如硅酸盐、磷酸盐、铬酸盐等处理形成缓蚀剂保护膜这样的一个隔离层，这样的隔离层 可以是在金属导体表面形成的；也可以是由其他物质如油漆、导电涂料形成的隔离层。这样 的隔离层只对基体金属起纯机械的隔离作用，没有如阳极镀层具有的电化学保护作用，所 以一定要保证隔离层的孔隙率很少，才能有保护作用，否则，在孔隙点或破损处，基体金属 将作为腐蚀电池的阳极，加速基体金属的腐蚀。对于工业化、规模化生产中要做到孔隙很少 或没有是不现实的。这样在工业化、规模化生产中就只能尽量增加隔离层的厚度，以使孔隙 率随着镀层厚度的增加而减少，故厚度越大，阴极镀层的保护性能也会得到加强，这样的结 果不但会使铜导体的导电性能降低且大大增加了生产成本。 因此，这种阴极性隔离层的方法大多都会降低铜导体导电、导热、可焊性等的主要 性能，限制了对其的使用。 按照各金属之间的电化关系，阳极镀层的保护原理是基于表面镀层金属(阳 极)的电极电位相比基体金属的电极电位为负，电溶压(电化学上又称为〃 伽凡尼电 位〃 (Calvanic Potential)或是〃 电解电位〃 ，简称电位)大，更易失去电子，比较易受腐 蚀，成为腐蚀电池中的阳极，从而延迟了基体金属(电溶压小的金属)的腐蚀。这样，就能使 该基体金属在引起电化腐蚀的原电池反应中成为被保护的阴极，消除了发生原电池反应时 对被保护的基体金属的腐蚀，使基体金属得以保护。此时，即使在基体金属有稍许暴露时， 镀层仍能起防护作用，所以，阳极镀层上孔隙的多少，对防护性能的影响很小，就厚度而言， 镀层的厚度愈大，防护性愈强。保护镀层的厚度在此对成本的影响就大大地减低了。 锌的标准电极电位为-0. 7628V,铝_1. 662V，铜+0. 34V(Cu++0. 337V)，铁 +0. 7991V。锌镀层的电极电位相比铜、铁基体的电极电位为负，故锌镀层属阳极性镀层。而 且，锌在干燥的空气中几乎不发生变化，具有优良的抗大气腐蚀性能，所以锌可用于一些金 属的表面作为阳极性的镀层。在热镀锌或锌合金的表面氧化后会形成一层均匀细密的碱式 碳酸锌ZnC03o3Zn (OH) 2氧化膜保护层，该氧化膜保护层还有防止霉菌生长的作用。尤其是锌 镀层如经钝化处理、或涂覆防护剂后，能显著提高其在上述环境中的耐蚀性、装饰性，能增 强在潮湿的空气中、在含二氧化硫、硫化氢以及海洋性气氛中的耐蚀性，尤其在高温、高湿、 或含有机酸的气氛里的耐蚀性。更有近年来西方国家已开始尝试着直接用它做屋顶覆盖材 料，用它作屋顶板材使用年限可长达120-140年，而且可回收再用。 金属锌具有良好的压延性、耐磨性和抗腐性，能与多种金属制成物理与化学性能 更加优良的合金。 近来有关在铜导电体的表面涂镀锌合金防腐层的技术研究已经日益引起应泛的 研究。例如PCT/JP2007/073783线切割用的电极丝通过镀锌处理，可以改进普通线切割用 合金铜丝的导电等性能。日本专利特开平5-93257是在合金铜的表面覆上一层锌或锌合金 后，通过加热扩散处理，在表面形成锌扩散层，用于制造热交换器用的散热片，说明了表面 镀层有良好的导电性。苗立贤等提出的在巻铜管上的热镀Galfan合金工艺，说明了铜基体 上热镀锌铝合金后，可以改进铜基体表面覆层的腐蚀电流，降低表面层的腐蚀速度，从而提 高了铜管的耐盐雾性能(2006年4月《电镀与涂饰》)。 因此，为克服导体铜材表面固有的装饰性差、特定环境中的耐蚀性、耐磨性差等方 面的缺陷，并保证其导电、导热、可焊接性能，开发一种集导电-保护-装饰等多功能于一体 的复合型铜导体是一个新的方向。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，意在克服铜导体表面易氧化、易腐蚀、易沾污等的性能，使得铜导体应用于电气工 程等领域时，具有良好的导电性、电热性和焊接性能。 技术方案是 —种具有装饰、防腐效果的复合铜导体的结构是在铜基材的表面覆盖有一层厚度为45-85 ii m的锌或锌合金表面层，在铜基材和锌或锌合金表面层之间形成的扩散层。 —种具有装饰、防腐效果的复合铜导体的工艺方法，包括如下步骤 1)手工或械打磨抛光导体铜基材的表面； 2)抛光后用流动水清洗，去除抛光时留下的残渣； 3)再进行碱洗脱脂，将工件浸入碱性脱脂液中进行脱脂，碱性脱脂液温度 60-8(TC，碱洗脱脂时间10-20分钟； 4)脱脂后用40-7(TC的热水洗，时间1-2分钟；再用去离子水洗，室温，时间1-2分 钟； 5)酸洗去除氧化皮，将彻底除油清洗后的工件放入由浓度10-15%的HC1溶液、2-5g/L十二烷基硫酸钠混合液中，同时不断搅拌防锈酸洗液，时间5-10分钟； 6)两次清洗，放入蒸馏水或去离子水中用20-50KHz的超声波处理1_5分钟； 7)浸助镀剂，助镀剂溶液温度为90-125 t:，助镀时间2-8分钟；选取优选的活化 助剂可以使锌或锌合金层的晶体生长速度加快，能使晶粒更细，縮短浸镀时间，提高生产效 率，降低了能耗； 8) 120-35(TC烘干预加热工件，时间3-10分钟； 9)浸渍熔融的锌合金液，在温度425-465t:下进行热镀锌合金，时间约为1. 5_15 分钟，工件出锌池的速度为1. 4-1. 7m/分钟；合金表面层的厚度45-85 iim。长直工件应用 相应吊具吊挂牢固并水平浸入镀槽以防弯曲、变形；实施中可在锌液中加添微量元素或在 浸镀前预镀一簿层镍，使熔化的锌合金液的流动性得以改善，使锌合金表面层厚度均匀、光 洁，减少了因流动性差而产生的锌瘤、毛剌、表面不光洁等问题； 10)保护气体抹拭与冷却，将抹拭后的工件浸入冷却水槽，冷却水温60°C以下，水质清澈，ra值为6-8 ; 11)冷却后的工件送入将保温炉，温度控制在410 650°C，除氢、扩散热处理 1. 5 6h ; 12)封孔，采用硅溶胶溶液浸渍工件约30分钟，温度50-75 t:烘干，再在200_35(TC 的加热炉保温20-60分钟，硅溶胶的固含量为20-30%，硅聚合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有装饰、防腐效果的复合铜导体，包括铜基材（１），其特征在于：铜基材（１）的表面覆盖有一层厚度为４５－８５μｍ的锌或锌合金表面层（２），在铜基材（１）和锌或锌合金表面层（２）之间形成中间扩散层（３）。
【技术特征摘要】
一种具有装饰、防腐效果的复合铜导体，包括铜基材(1)，其特征在于铜基材(1)的表面覆盖有一层厚度为45-85μm的锌或锌合金表面层(2)，在铜基材(1)和锌或锌合金表面层(2)之间形成中间扩散层(3)。2. 根据权利要求1所述的具有装饰、防腐效果的复合铜导体，其特征在于铜基材1的表面覆盖的锌或锌合金表面层2的厚度为50-70 ii m。3. —种具有装饰、防腐效果的复合铜导体的制作方法，其特征在于包括如下步骤1) 手工或机械打磨抛光导体铜基材的表面；2) 抛光并吊挂可靠后用流动水清洗，去除抛光时留下的残渣；3) 进行碱洗脱脂，将上述工件浸入碱性脱脂液中进行脱脂，碱性脱脂液温度60-80°C，碱洗脱脂时间10-20分钟；4) 用40-7(TC的热水洗，时间1-2分钟；再用去离子水洗，室温，时间1-2分钟；5) 酸洗去除氧化皮，将彻底除油清洗后的工件放入由浓度10-15%的HCl溶液、2-5g/L十二烷基硫酸钠混合液中，同时不断搅拌防锈酸洗液，时间5-10分钟；6) 两次清洗，放入蒸馏水或去离子水中用20-50KHz的超声波处理1-5分钟；7) 浸助镀剂，助镀剂溶液温度为90-125t:，助镀时间2-8分钟；8) 120-35(TC烘干预加热工件，时间3-10分钟；9) 浸渍熔融的锌或锌合金液，在温度425-45(TC下进行热镀锌合金，时间约为1. 5_7分钟，工件出锌池的速度为1. 4-1. 7m/分钟;10) 保护气体抹拭与冷却，将抹拭后的工件浸入冷却水槽，长条状工件应水平浸入水槽以防弯曲，冷却水温eo以下，水质清澈，ra值为6-8。11) 接着步骤(10)将保温炉内的温度控制在410 65(TC，除氢、扩散热处理0.5 2h;形成中间扩散层3;12) 封孔，采用硅溶胶溶液浸渍工件约30分钟，温度20-25t:烘干，再在200-350°C的加热炉保温20-60分钟，硅溶胶的固含量为20-30%，硅聚合物的粒径为7-20nm ;13)...
【专利技术属性】
技术研发人员：周宏伟，
申请(专利权)人：周宏伟，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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