[发明专利]电沉积Cu-W-Co合金镀层的电镀液及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电沉积Cu-W-Co合金镀层的电镀液及其方法，属于多元铜合金电镀工艺技术领域。

背景技术

长期以来，“万能触头”AgCdO其耐电弧，抗熔焊，耐机械磨损，耐腐蚀，稳定且较低接触电阻，良好加工性和可焊性等优点而被广泛用于各类中、低压电器中。一般“万能触头”AgCdO采用电镀的方法制备，电镀具有低温操作，成本较低，工艺易于控制，成分均匀等特点，制备的含银电接触功能镀层材料在生产实践中也有不错的应用效果，但镀液往往含有毒性氰化物，且银资源稀缺昂贵。同时因“镉毒”，欧盟WEEE和ROHS指令已明确在电子电器产品中禁止使用镉、铅等6种害物质，而且触头失效后银回收率低，造成资源稀缺昂贵。

鉴于此，随着节约环保理念的推崇，无镉无银铜基电接触材料研究受到广泛的研究开发。其中铜钨假合金是铜基电接触材料研究的热点之一。由于以Cu、W组分熔点差异大，现行的制备工艺主要以粉末冶金和其衍生工艺为主。

由于无法从水溶液中直接电镀Cu-W假合金，在镀Cu液中添加W微粒，电沉积制备Cu-W合金已有报道，但其硬度、抗氧化能力还略显不足。但Co可以改善粉末冶金电接触材料质量，达到力学性能与电学性能匹配。由于Co-W合金具有硬度、耐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性高的等优点，因此制备Cu-W-Co多元合金电接触镀层工艺成为关键，但由于Cu-Co合金常温下相溶性差，通过常规方法制备Cu-W-Co多元合金较困难，但通过热力学分析，在水溶中电镀Cu-W-Co多元合金是有可能的，因此本发明采用电镀法制备Cu-W-Co多元合金。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种电沉积Cu-W-Co合金镀层的电镀液及其方法。该电镀液无毒、环保、稳定，无贵重金属；该方法工艺流程短，成本低，能耗低，效益高，低温操作方便，且在易于控制的情况下，能获得表面硬度较高、耐蚀性、耐磨性、导电性较强以及抗高温氧化的Cu-W-Co合金镀层，本发明通过以下技术方案实现。

一种电沉积Cu-W-Co合金镀层的电镀液，该电镀液包括以下浓度的组分：可溶性铜盐5~50g/L、可溶性钴盐60~120g/L、钨酸钠50~150g/L、络合剂100~300g/L、缓冲剂5~40g/L、光亮剂0.2~3g/L、润湿剂0.1~1g/L、添加剂0.1~1g/L，其中络合剂与金属离子的摩尔分数比为1~1.3：1。

一种电沉积Cu-W-Co合金镀层的方法，其具体步骤如下：以包括以下浓度的组分：可溶性铜盐5~50g/L、可溶性钴盐60~120g/L、钨酸钠50~150g/L、络合剂100~300g/L、缓冲剂5~40g/L、光亮剂0.2~3g/L、润湿剂0.1~1g/L、添加剂0.1~1g/L的混合试剂为电镀液，其中络合剂与金属离子的摩尔分数比为1~1.3：1，阳极为石墨，阴极为处理过的高导电性纯铜或铜合金基体，在PH为4~11、温度为25~80℃、电流密度为1~20A/dm²条件下电镀0.5~3h，即能在阴极上制备得到Cu-W-Co合金镀层。

所述可溶性铜盐为硫酸铜、或硫酸铜和氯化铜的任意比例混合物。

所述可溶性钴盐为硫酸钴、或硫酸钴和氯化钴的任意比例混合物。

所述络合剂为焦磷酸盐、焦磷酸、柠檬酸盐、柠檬酸、酒石酸钾钠、乙二胺、氟硼酸、氟硼酸盐的一种或几种任意比例的混合物。

所述缓冲剂为硼酸、硼酸盐、铵盐或醋酸盐。

所述光亮剂为丁炔二醇、聚乙二醇、明胶、糖精、糖精钠、葡萄糖、香豆素、硫脲的一种或几种任意比例混合物。

所述润湿剂为十二烷基硫酸盐或十二烷基磺酸盐。

所述添加剂为稀土氯化物或稀土硫酸物。

上述高导电性纯铜或铜合金基体的处理过程为：打磨-除油-水洗-酸洗-水洗。

上述电镀过程中搅拌速率为300~1000r/min。

本发明的有益效果是：（1）该电镀液无毒、环保、稳定，无贵重金属；（2）该方法工艺流程短，成本低，能耗低，效益高，低温操作方便，且在易于控制的情况下，能获得表面硬度较高、耐蚀性、耐磨性、导电性较强以及抗高温氧化的Cu-W-Co合金镀层。

附图说明

图1是本发明实施例1中的Cu-W-Co合金镀层SEM图；

图2是本发明实施例1中的Cu-W-Co合金镀层能谱图；

图3是本发明实施例2中的Cu-W-Co合金镀层SEM图；

图4是本发明实施例2中的Cu-W-Co合金镀层能谱图；