一种利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法，涉及电沉积铜技术领域，所述的方法，步骤如下：S1.沉积溶液配制：在工业生产用电解液中加入三氯化铈，搅拌溶解，制得沉积溶液；S2.阴极试片处理：将阴极试片进行超声清洗、第一次冲洗、稀盐酸活化、第二次冲洗、吹干，制得处理后的阴极试片；S3.电沉积：将沉积溶液加入到电沉积槽，进行加热，放入处理后的阴极试片、阳极试片，连接电源，通电进行电沉积，制得电沉积后的阴极试片；S4.阴极试片后处理：将电沉积后的阴极试片进行冲洗、吹干、密封，制得镀铜阴极试片；所述的阴极试片为黄铜片，所述的阳极试片为铜板。所述的阳极试片为铜板。所述的阳极试片为铜板。

【技术实现步骤摘要】
一种利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法


[0001]本专利技术涉及电沉积铜
，具体涉及一种利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法。

技术介绍

[0002]电解铜具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和塑性，被广泛的应用于电子行业、机械制造、国防、航空航天等领域。随着高新技术和新材料的出现，对铜产品质量要求不断提高。为了满足当前各行业对晶粒细小、性能优异的电解铜的需求，开发出多品种、高质量的电沉积铜产品显得尤为重要。
[0003]为了得到光滑、均匀、性能优异阴极铜，在电解液中加入添加剂是世界各国普遍采用的方法。除了一些有机物质和氯离子外，稀土作为电解铜的添加剂也能使电解铜的性能得到明显的提高。由于稀土元素的原子内层4f轨道处于一种未充满状态，能够填充电子的空位较多，并且拥有较强的活泼性和较小的电负性，从而体现出较强的化学亲和力。在电解液中加入稀土元素，利用它的活性能够有效的改善传统电沉积工艺中电解液的性能。稀土元素的加入能够起到诱导剂作用、导体的作用、特性吸附作用、阻碍晶核生长的作用，并且稀土金属离子半径较大，它填补生长中的有色金属及其合金晶粒新相的表面缺陷较容易，能够生成阻碍晶粒继续生长的膜，使得晶粒得到一定细化，获得较好的铜镀层。晶粒细化后不但能提高塑性，消除热脆性，有利于轧制和锻造，而且还能减少表面缺陷、裂纹，提高耐磨性和抗腐蚀性能。
[0004]铈是一种银灰色的活泼金属，周期系第III族副族镧系元素，元素符号为Ce，在地壳中的重量百分比最大，占地壳中稀土元素总量的30.0654％。并且铈盐在市场上的价格和其他稀土盐相比较为便宜，在生产中的成本较低。
[0005]目前，还没有一种利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法，本专利技术提供的利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法通过在工业生产用电解液中加入稀土元素Ce，不改变铜的电结晶形核机制，任为三维瞬时形核，成核数密度增大，细化晶粒作用显著。
[0007]所述的方法，步骤如下：
[0008]S1.沉积溶液配制：在工业生产用电解液中加入三氯化铈，搅拌溶解，制得沉积溶液；
[0009]S2.阴极试片处理：将阴极试片进行超声清洗、第一次冲洗、稀盐酸活化、第二次冲洗、吹干，制得处理后的阴极试片；
[0010]S3.电沉积：将沉积溶液加入到电沉积槽，进行加热，放入处理后的阴极试片、阳极试片，连接电源，通电进行电沉积，制得电沉积后的阴极试片；
[0011]S4.阴极试片后处理：将电沉积后的阴极试片进行冲洗、吹干、密封，制得镀铜阴极试片；
[0012]所述的阴极试片为黄铜片，所述的阳极试片为铜板。
[0013]优选地，步骤S1中，所述的工业生产用电解液，包括如下浓度的成分：Cu 44.45g/L，Ni 10.87g/L，Bi 0.75g/L，Sb 0.48g/L，As 15.88g/L，H2SO4172.13g/L。
[0014]优选地，步骤S1中，所述的沉积溶液中三氯化铈的浓度为0.2g/L
‑
1g/L。
[0015]优选地，步骤S2中，所述的活化是采用质量分数为3％的盐酸溶液浸泡1
‑
3min，所述的第一次冲洗和第二次冲洗均为采用蒸馏水冲洗。
[0016]优选地，步骤S2中，所述的阴极试片为双面镜面抛光的黄铜片，尺寸130*60*0.2mm。
[0017]优选地，步骤S3中，所述的阳极试片为铜含量99.9％的电解铜板，尺寸为150*60*3mm。
[0018]优选地，步骤S3中，所述的加热为加热至60℃。
[0019]优选地，步骤S3中，所述的电源的电流大小为4.50A。
[0020]优选地，步骤S3中，所述的电沉积的时间为60min。
[0021]本专利技术的有益效果体现在：
[0022](1)本专利技术提供的利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法通过在工业生产用电解液中加入稀土元素Ce，不改变铜的电结晶形核机制，任为三维瞬时形核，成核数密度增大，细化晶粒作用显著。
[0023](2)本专利技术提供的利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法设备简单，操作容易，成本低廉，可以获得晶粒细小、性能更好的阴极铜镀层。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0025]图1为对比例制得的镀铜阴极试片的SEM表面形貌图；
[0026]图2为实施例1制得的镀铜阴极试片的SEM表面形貌图；
[0027]图3为实施例2制得的镀铜阴极试片的SEM表面形貌图；
[0028]图4为实施例3制得的镀铜阴极试片的SEM表面形貌图；
[0029]图5为实施例4制得的镀铜阴极试片的SEM表面形貌图；
[0030]图6为实施例5制得的镀铜阴极试片的SEM表面形貌图；
[0031]图7为对比例制得的粒径统计柱状图；
[0032]图8为实施例1的粒径统计柱状图；
[0033]图9为实施例2的粒径统计柱状图；
[0034]图10为实施例3的粒径统计柱状图；
[0035]图11为实施例4的粒径统计柱状图；
[0036]图12为实施例5的粒径统计柱状图；
[0037]图13为对比例制得的镀铜阴极试片的原子力显微镜表面晶粒图；
[0038]图14为实施例1制得的镀铜阴极试片的原子力显微镜表面晶粒图；
[0039]图15为实施例2制得的镀铜阴极试片的原子力显微镜表面晶粒图；
[0040]图16为实施例3制得的镀铜阴极试片的原子力显微镜表面晶粒图；
[0041]图17为实施例4制得的镀铜阴极试片的原子力显微镜表面晶粒图；
[0042]图18为实施例5制得的镀铜阴极试片的原子力显微镜表面晶粒图；
[0043]图19为对比例和实施例1
‑
5不同浓度CeCl3下铜镀层X射线衍射图谱；
[0044]图20为
‑
0.1V下对比例和实施例1
‑
5含不同浓度CeCl3的CTTs曲线；
[0045]图21为
‑
0.1V下对比例和实施例1
‑
5含不同浓度CeCl3的无因次(I/Im)2
‑
t/tm曲线；
[0046]图22为对比例和实施例1
‑
5含不同浓度CeCl3电沉积铜的循环伏安曲线；
[0047]图23为对比例和实施例1
‑
5含不同浓度CeCl3电沉积铜的阴极极化曲线。
具体实施方式
[0048]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法，其特征在于：所述的方法，步骤如下：S1.沉积溶液配制：在工业生产用电解液中加入三氯化铈，搅拌溶解，制得沉积溶液；S2.阴极试片处理：将阴极试片进行超声清洗、第一次冲洗、稀盐酸活化、第二次冲洗、吹干，制得处理后的阴极试片；S3.电沉积：将沉积溶液加入到电沉积槽，进行加热，放入处理后的阴极试片、阳极试片，连接电源，通电进行电沉积，制得电沉积后的阴极试片；S4.阴极试片后处理：将电沉积后的阴极试片进行冲洗、吹干、密封，制得镀铜阴极试片；所述的阴极试片为黄铜片，所述的阳极试片为铜板。2.根据权利要求1所述的利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法，其特征在于：步骤S1中，所述的工业生产用电解液，包括如下浓度的成分：Cu 44.45g/L，Ni 10.87g/L，Bi 0.75g/L，Sb 0.48g/L，As 15.88g/L，H2SO
4 172.13g/L。3.根据权利要求1所述的利用三氯化铈细化电沉积铜晶粒的方法，其特征在于：步骤S1中，所述的沉积溶液中三氯化铈的浓度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐仰涛，裴亮，代靖民，王晓军，
申请(专利权)人：兰州理工大学白银新材料研究院，
类型：发明
国别省市：