【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及电催化，具体为一种pcb用电镀钛阳极及其制备方法。
技术介绍
1、随着电子技术的不断发展，对印刷电路板（pcb）的性能要求越来越高，尤其是在高密度互连、微小孔电镀等领域。为了满足这些需求，研究人员开始探索具有特殊形貌的pcb阳极。其中，三维多孔形貌的阳极由于具有较大的表面积、良好的导电性和电解液渗透性，能够显著提高电镀效率、改善镀层质量，并且可以降低能耗。
2、目前，形成三维多孔形貌的方法主要有化学腐蚀法、电化学腐蚀法、模板法等。化学腐蚀法通常需要使用强酸、强碱等腐蚀性试剂，不仅操作危险，而且对环境不友好。电化学腐蚀法虽然可以在一定程度上控制多孔形貌的形成，但工艺参数较为复杂，需要精确控制电流密度、电压、时间等参数，否则容易导致多孔形貌不均匀。模板法需要使用特定的模板材料，制备过程繁琐，成本较高。可见这些方法在制备钛阳极时明显存在许多难以操作的因素。
3、因为三维多孔形貌具有孔隙，允许电解质渗透，可以保持稳定性并承受氧化还原反应过程中发生的体积变化。尽管它们的结构具有挑战性，但将3d纳米孔结构结合到这些电极中，由于它们的孔体积增大，暴露出更多的电化学活性位点，从而通过缩小离子扩散路径长度和最小化电极/电解质界面上的电阻来缓解离子传输。
4、在pcb钛阳极涂覆工艺中涂覆活性催化层之后，接着涂覆阻挡层涂液，理论上致密的表面阻挡层可以阻挡催化层形成的氧自由基渗透而氧化溶液中的添加剂，然而现有技术中的阻挡层无法完全覆盖催化层，并且阻挡层一定程度上会增大阳极的析氧电位，由此将导致阳极的
技术实现思路
1、本专利技术技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案，主要提供了一种pcb用电镀钛阳极及其制备方法，用以简单、高效地在 pcb 阳极上形成稳定的合适孔径的三维多孔形貌。
2、本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为：
3、一种pcb用电镀钛阳极，包括依次设置在基材上的基体结合层、中间活性层和表面阻挡层，所述基体结合层的材料主要为ti、ta的氧化物，所述中间活性层的材料主要为ta、ir的氧化物，所述表面阻挡层的材料主要为阀金属氧化物，且表面阻挡层的涂液中添加了十二烷基磺酸钠。
4、进一步地，所述表面阻挡层的涂液中十二烷基磺酸钠的溶度为1.000～2.000g/l。
5、进一步地，所述表面阻挡层中阀金属为ta、nb、zr、v、sn中的至少一种；
6、和/或，所述中间活性层中的ir与表面阻挡层中的阀金属的单位面积质量比为5～15:2～6。
7、本专利技术还公开了一种pcb用电镀钛阳极的制备方法，用于制备上述的pcb用电镀钛阳极；包括如下步骤：
8、s1、对钛网进行裁剪、除杂、清洗和烘干处理，得到基材；
9、s2、先在s1中处理后得到的基材上涂覆基体结合层涂液，然后在500～550 ℃下烧结15～30 min，最后冷却至室温；重复此步骤2～6次；
10、s3、先在基体结合层上涂覆中间活性层涂液，然后在500～550 ℃下烧结15～30min，最后冷却至室温；重复此步骤3～5次；
11、s4、先取阀金属溶液，添加十二烷基磺酸钠，制得表面阻挡层涂液，涂液中十二烷基磺酸钠的溶度为1.000～2.000g/l；再将表面阻挡层涂液涂覆在中间活性层上，然后在500～550 ℃下烧结15～30 min，最后冷却至室温；重复此步骤1～6次。
12、进一步地，步骤s1中，将裁剪后的基材置于10～30wt%的盐酸中浸泡10～30 min。
13、进一步地，步骤s2中，基体结合层涂液成分主要为ticl4和tacl5，且二者的质量比为1～3:4～6。
14、更进一步地，步骤s2中，每次称取基体结合层涂液0.20～0.40g，ti和ta每次涂覆之后增加0.6～1.2 g/m2。
15、进一步地，步骤s3中，中间活性层涂液成分主要为h2ircl6▪6h2o和tacl5，且二者的质量比为5～9:1～3。
16、更进一步地，步骤s3中，每次称取中间活性层涂液0.25～0.50g，ta和ir每次涂覆之后增加1.0～2.0 g/m2。
17、进一步地，步骤s4中，每次称取表面阻挡层涂液0.15～0.50g，每次涂覆之后阀金属元素增加0.5～1.5 g/m2。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
19、（1）本专利技术中阻挡层的材料主要为阀金属氧化物，且表面阻挡层的涂液中添加了十二烷基磺酸钠，还限定了表面阻挡层涂液中十二烷基磺酸钠的溶度，从材料设计角度看，本专利技术的阻挡层是基于对材料表面和界面性质的精细调控。现有阳极阻挡层的设计主要侧重于材料本身的阻挡性能，较少考虑到通过添加小分子表面活性剂来改善其微观结构和界面性质。基于阻挡层选用阀金属氧化物的情况，选用十二烷基磺酸钠作为添加剂，阀金属氧化物的化学稳定性不会受到影响，不会破坏阻挡层的结构和性能。十二烷基磺酸钠作为一种添加剂，参与了阻挡层的形成过程，改变了阻挡层的生长机制。在制备过程中，它会影响阻挡层材料的结晶过程，使晶体生长更加有序，减少晶界缺陷，促进阳极表面形成三维多孔形貌，较比于现有技术中的化学腐蚀法、电化学腐蚀法、模板法，本专利技术方法操作安全性较高，对环境友好；工艺参数较为简单；制备过程简单，成本较低，即本专利技术能够简单、高效地在 pcb 阳极上形成稳定的三维多孔形貌。
20、（2）本专利技术通过合适的涂液配方、涂液用量、涂覆次数以及烧结时间等进行阳极板的涂覆制备，形成孔径合适的三维多孔形貌，其孔径范围满足大于水分子直径，小于电解液中各添加剂的分子直径；其降低溶液表面张力，使得阻挡层完全覆盖催化层；并且合适的孔径导致阻挡层可以阻止电解液中添加剂分子无法接触到阳极活性位点，且水分子可以轻松通过，不影响电解水的电催化过程，从而不导致析氧电位变高；在相同的电镀时间内，本专利技术阳极可以使 pcb盲孔中的金属镀层更厚、更均匀，并且阻挡层完整覆盖催化层，有助于电流在阳极表面更均匀地分布，减少电流集中和局部过热的现象，可以提高老化寿命，减少添加剂的消耗量。这对于 pcb 上复杂线路的电镀非常重要，可以避免因电流不均匀导致的镀层厚度不一致、镀层质量下降，以及降低添加剂成本等问题。
21、（3）本专利技术中钛基体结合层主要由ti、ta的氧化物组成，其通过在钛表面形成致密的金属氧化物层防止钛的钝化，可以极大提高阳极的使用寿命，可以有效的阻止氧分子和原子向基体扩散，并且提高基体和涂层结合力。
22、（4）本专利技术中中间活性层为ta、ir的氧化物，中间活性层和钛基体结合层均添加有ta，可以减少钛基体结合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种PCB用电镀钛阳极，其特征在于：包括依次设置在基材上的基体结合层、中间活性层和表面阻挡层，所述基体结合层的材料主要为Ti、Ta的氧化物，所述中间活性层的材料主要为Ta、Ir的氧化物，所述表面阻挡层的材料主要为阀金属氧化物，且表面阻挡层的涂液中添加了十二烷基磺酸钠。
2.根据权利要求1所述的一种PCB用电镀钛阳极，其特征在于：所述表面阻挡层的涂液中十二烷基磺酸钠的溶度为1.000～2.000g/L。
3.根据权利要求1所述的一种PCB用电镀钛阳极，其特征在于：所述表面阻挡层中阀金属为Ta、Nb、Zr、V、Sn中的至少一种；
4.一种PCB用电镀钛阳极的制备方法，用于制备权利要求1-3任一项所述的PCB用电镀钛阳极；其特征在于：包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种PCB用电镀钛阳极的制备方法，其特征在于：步骤S1中，将裁剪后的基材置于10～30wt%的盐酸中浸泡10～30 min。
6.根据权利要求4所述的一种PCB用电镀钛阳极的制备方法，其特征在于：步骤S2中，基体结合层涂液成分主要为TiCl4和TaCl5
7.根据权利要求6所述的一种PCB用电镀钛阳极的制备方法，其特征在于：步骤S2中，每次称取基体结合层涂液0.20～0.40g，Ti和Ta每次涂覆之后增加0.6～1.2 g/m2。
8.根据权利要求4所述的一种PCB用电镀钛阳极的制备方法，其特征在于：步骤S3中，中间活性层涂液成分主要为H2IrCl6▪6H2O和TaCl5，且二者的质量比为5～9:1～3。
9.根据权利要求8所述的一种PCB用电镀钛阳极的制备方法，其特征在于：步骤S3中，每次称取中间活性层涂液0.25～0.50g，Ta和Ir每次涂覆之后增加1.0～2.0 g/m2。
10.根据权利要求4所述的一种PCB用电镀钛阳极的制备方法，其特征在于：步骤S4中，每次称取表面阻挡层涂液0.15～0.50g，每次涂覆之后阀金属元素增加0.5～1.5 g/m2。
...【技术特征摘要】
1.一种pcb用电镀钛阳极，其特征在于：包括依次设置在基材上的基体结合层、中间活性层和表面阻挡层，所述基体结合层的材料主要为ti、ta的氧化物，所述中间活性层的材料主要为ta、ir的氧化物，所述表面阻挡层的材料主要为阀金属氧化物，且表面阻挡层的涂液中添加了十二烷基磺酸钠。
2.根据权利要求1所述的一种pcb用电镀钛阳极，其特征在于：所述表面阻挡层的涂液中十二烷基磺酸钠的溶度为1.000～2.000g/l。
3.根据权利要求1所述的一种pcb用电镀钛阳极，其特征在于：所述表面阻挡层中阀金属为ta、nb、zr、v、sn中的至少一种；
4.一种pcb用电镀钛阳极的制备方法，用于制备权利要求1-3任一项所述的pcb用电镀钛阳极；其特征在于：包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种pcb用电镀钛阳极的制备方法，其特征在于：步骤s1中，将裁剪后的基材置于10～30wt%的盐酸中浸泡10～30 min。
6.根据权利要求4所述的一种pc...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢明龙，艾青云，韩胜博，何国庆，金荣涛，
申请(专利权)人：江西斯坦德电极科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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