[发明专利]一种铜箔无铬钝化液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铜箔无铬钝化液。以重量份计，该铜箔无铬钝化液的原料组分包括：硅烷偶联剂1.5‑15份，钒化合物0.05‑0.5份，硅溶胶0‑15份，有机溶剂25‑75份，水5‑40份。本发明还提供了上述的铜箔无铬钝化液的制备方法。本发明的铜箔无铬钝化液与传统铬酸盐钝化工艺相比，抗氧化性能更佳；不影响铜箔负集流体的导电性，减小内阻，提升电池容量；钝化膜亲水性强，可去除，不影响电路板的制作；而且因为不含有重金属六价铬，所以无有毒有害物质排放，符合欧盟RoHS指令；制备及钝化工艺简单、可操作性强，绿色无毒。

技术领域

本发明涉及一种铜箔无铬钝化液及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

目前，锂离子电池中的负极铜箔集流体在运输、储存及覆铜箔板生产操作过程中，由于外界水汽、落尘、氧化、甚至手印的污染，会使铜箔表面发生氧化变色，不仅影响铜箔的外观，更重要的是影响电池的性能，例如增大内阻，影响导电性；降低负极材料的力学性能。

而在印制电路板的制作过程中，铜箔表面易氧化形成变色斑，影响铜面的可焊性、与油墨的亲合性、附着性，并且会使线路电阻增大，这时需要对铜箔双面进行防氧化处理。

针对上述问题，传统是采用铬酸盐钝化的方法；铬酸盐钝化是在铜箔表面形成一层氧化膜，从而能够提高铜箔的耐热性和高温力学性能，其一般在铜箔表面电沉积一层几十纳米厚度的铜、锌或镍合金。这种处理方式增加了工艺上的复杂性。

另外，传统的铬酸盐钝化液中含有重金属六价铬，由于六价铬致癌，污染环境，已被欧盟RoHS明文规定，六价铬含量不能超过0.1％，中国也已出行相应的配套指令。因此，无论是锂电池行业还是印制电路板行业都亟需一款可替代铬酸盐钝化的高性能钝化产品。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种铜箔无铬钝化液，能够提高铜箔抗氧化性能，减少污染物的排放。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一种铜箔无铬钝化液，以重量份计，该铜箔无铬钝化液的原料组分包括：

上述铜箔无铬钝化液中，硅溶胶为本领域常规试剂。硅烷偶联剂形成Si-O-Si骨架网络，致密性好，且与铜形成共价连接，提高结合力。钒化合物(钒氧化铜)表面，形成一层致密的氧化物薄膜。硅溶胶纳米粒子主要是填充孔隙，也可与硅烷形成Si-O-Si骨架，进入膜骨架结构中。硅烷偶联剂、钒化合物、硅溶胶三者协同作用，形成无机-有机复合膜，耐高温性能更好。

上述铜箔无铬钝化液中，优选的，所述硅烷偶联剂包括γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-巯丙基甲基二乙氧基硅烷、3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷和正硅酸乙酯中的一种或几种的组合。

上述铜箔无铬钝化液中，优选的，所述钒化合物包括五氧化二钒、偏钒酸钠和正钒酸钠中的一种或几种的组合。

上述铜箔无铬钝化液中，优选的，所述有机溶剂包括吡啶及其衍生物、醇类和醇醚类中的一种或几种的组合。

上述铜箔无铬钝化液中，优选的，所述有机溶剂包括乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、吡啶和2-甲基吡啶中的一种或几种的组合。

本发明还提供上述的铜箔无铬钝化液的制备方法，包括如下步骤：

将硅烷偶联剂、有机溶剂和部分的水混合，得到第一溶液；

将钒化合物、其余部分的水、硅溶胶混合，得到第二溶液；