本發明專利技術公開了一種具有裝飾、防腐效果的復合銅導體的結構及其制作方法，一種具有裝飾、防腐效果的復合銅導體的結構：是在銅基材的表面覆蓋有一層厚度為４５－８５μｍ的鋅或鋅合金表面層，在銅基材和鋅或鋅合金表面層之間形成的擴散層，復合銅導體的工藝方法，包括堿洗脫脂、酸洗去除氧化皮、兩次清洗、浸助鍍劑，烘干預加熱工件、浸漬熔融的鋅合金液、保護氣體抹拭與冷卻、冷卻后的保溫、封孔等步驟，本發明專利技術的復合銅導體，其表面的耐腐蝕性增強、保證了導電、導熱、易焊、接觸電阻低的性能、并有良好的外觀裝飾配套性強等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種具有裝飾、防腐效果的復合銅導體的結構及其制作方法，屬于材料表面科學與物理化學的交叉
技術介紹
銅及銅合金是一種很好的導體材料，具有良好的導電性、導熱性和焊接性而廣泛 應用于日用品、家用電器、各種機械、電氣工程領域內。但裸的銅及銅合金導體材料在空氣 中的化學穩定性差、自氧化性強，如遇水、汽、二氧化硫、二氧化碳、HCL等的氣體均會產生綠 色花斑點或成片的灰綠色表面，失去本色并降低了其主要的性能。此時，如用于明裝位置， 不僅影響了其與周圍環境的裝飾、協調性，更會影響與之接近的金屬材料的耐腐蝕性、接點 處的接觸電阻等。因此，單一的導電體銅等的材料已經不能與現時資源節約型、多元化功能 的社會需求相適應，客觀上迫切需求能有更多的集導電_保護_裝飾_自清潔等特性功能 的新材料、新產品被開發與應用。 而影響銅導體表面腐蝕的環境因素，主要有油污、大氣、土壤、溶液、酸堿度、散亂 電流等，在其它因素方面，如制品的材料成份、熱處理效應、加工效應等也存在影響腐蝕的結果。 防止銅導體表面腐蝕的一個簡單原理，就是把其表面和腐蝕性的環境進行機械性 地隔離，通常可采用的辦法是將其置于一個能夠加強其氧化的環境中，如用適當的堿性電 解質如硅酸鹽、磷酸鹽、鉻酸鹽等處理形成緩蝕劑保護膜這樣的一個隔離層，這樣的隔離層 可以是在金屬導體表面形成的；也可以是由其他物質如油漆、導電涂料形成的隔離層。這樣 的隔離層只對基體金屬起純機械的隔離作用，沒有如陽極鍍層具有的電化學保護作用，所 以一定要保證隔離層的孔隙率很少，才能有保護作用，否則，在孔隙點或破損處，基體金屬 將作為腐蝕電池的陽極，加速基體金屬的腐蝕。對于工業化、規模化生產中要做到孔隙很少 或沒有是不現實的。這樣在工業化、規模化生產中就只能盡量增加隔離層的厚度，以使孔隙 率隨著鍍層厚度的增加而減少，故厚度越大，陰極鍍層的保護性能也會得到加強，這樣的結 果不但會使銅導體的導電性能降低且大大增加了生產成本。 因此，這種陰極性隔離層的方法大多都會降低銅導體導電、導熱、可焊性等的主要 性能，限制了對其的使用。 按照各金屬之間的電化關系，陽極鍍層的保護原理是基于表面鍍層金屬(陽 極)的電極電位相比基體金屬的電極電位為負，電溶壓(電化學上又稱為〃 伽凡尼電 位〃 (Calvanic Potential)或是〃 電解電位〃 ，簡稱電位)大，更易失去電子，比較易受腐 蝕，成為腐蝕電池中的陽極，從而延遲了基體金屬(電溶壓小的金屬)的腐蝕。這樣，就能使 該基體金屬在引起電化腐蝕的原電池反應中成為被保護的陰極，消除了發生原電池反應時 對被保護的基體金屬的腐蝕，使基體金屬得以保護。此時，即使在基體金屬有稍許暴露時， 鍍層仍能起防護作用，所以，陽極鍍層上孔隙的多少，對防護性能的影響很小，就厚度而言， 鍍層的厚度愈大，防護性愈強。保護鍍層的厚度在此對成本的影響就大大地減低了。 鋅的標準電極電位為-0. 7628V,鋁_1. 662V，銅+0. 34V(Cu++0. 337V)，鐵 +0. 7991V。鋅鍍層的電極電位相比銅、鐵基體的電極電位為負，故鋅鍍層屬陽極性鍍層。而 且，鋅在干燥的空氣中幾乎不發生變化，具有優良的抗大氣腐蝕性能，所以鋅可用于一些金 屬的表面作為陽極性的鍍層。在熱鍍鋅或鋅合金的表面氧化后會形成一層均勻細密的堿式 碳酸鋅ZnC03o3Zn (OH) 2氧化膜保護層，該氧化膜保護層還有防止霉菌生長的作用。尤其是鋅 鍍層如經鈍化處理、或涂覆防護劑后，能顯著提高其在上述環境中的耐蝕性、裝飾性，能增 強在潮濕的空氣中、在含二氧化硫、硫化氫以及海洋性氣氛中的耐蝕性，尤其在高溫、高濕、 或含有機酸的氣氛里的耐蝕性。更有近年來西方國家已開始嘗試著直接用它做屋頂覆蓋材 料，用它作屋頂板材使用年限可長達120-140年，而且可回收再用。 金屬鋅具有良好的壓延性、耐磨性和抗腐性，能與多種金屬制成物理與化學性能 更加優良的合金。 近來有關在銅導電體的表面涂鍍鋅合金防腐層的技術研究已經日益引起應泛的 研究。例如PCT/JP2007/073783線切割用的電極絲通過鍍鋅處理，可以改進普通線切割用 合金銅絲的導電等性能。日本專利特開平5-93257是在合金銅的表面覆上一層鋅或鋅合金 后，通過加熱擴散處理，在表面形成鋅擴散層，用于制造熱交換器用的散熱片，說明了表面 鍍層有良好的導電性。苗立賢等提出的在巻銅管上的熱鍍Galfan合金工藝，說明了銅基體 上熱鍍鋅鋁合金后，可以改進銅基體表面覆層的腐蝕電流，降低表面層的腐蝕速度，從而提 高了銅管的耐鹽霧性能(2006年4月《電鍍與涂飾》)。 因此，為克服導體銅材表面固有的裝飾性差、特定環境中的耐蝕性、耐磨性差等方 面的缺陷，并保證其導電、導熱、可焊接性能，開發一種集導電-保護-裝飾等多功能于一體 的復合型銅導體是一個新的方向。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供，意在克服銅導體表面易氧化、易腐蝕、易沾污等的性能，使得銅導體應用于電氣工 程等領域時，具有良好的導電性、電熱性和焊接性能。 技術方案是 —種具有裝飾、防腐效果的復合銅導體的結構是在銅基材的表面覆蓋有一層厚度為45-85 ii m的鋅或鋅合金表面層，在銅基材和鋅或鋅合金表面層之間形成的擴散層。 —種具有裝飾、防腐效果的復合銅導體的工藝方法，包括如下步驟 1)手工或械打磨拋光導體銅基材的表面； 2)拋光后用流動水清洗，去除拋光時留下的殘渣； 3)再進行堿洗脫脂，將工件浸入堿性脫脂液中進行脫脂，堿性脫脂液溫度 60-8(TC，堿洗脫脂時間10-20分鐘； 4)脫脂后用40-7(TC的熱水洗，時間1-2分鐘；再用去離子水洗，室溫，時間1-2分 鐘； 5)酸洗去除氧化皮，將徹底除油清洗后的工件放入由濃度10-15%的HC1溶液、2-5g/L十二烷基硫酸鈉混合液中，同時不斷攪拌防銹酸洗液，時間5-10分鐘； 6)兩次清洗，放入蒸餾水或去離子水中用20-50KHz的超聲波處理1_5分鐘； 7)浸助鍍劑，助鍍劑溶液溫度為90-125 t:，助鍍時間2-8分鐘；選取優選的活化 助劑可以使鋅或鋅合金層的晶體生長速度加快，能使晶粒更細，縮短浸鍍時間，提高生產效 率，降低了能耗； 8) 120-35(TC烘干預加熱工件，時間3-10分鐘； 9)浸漬熔融的鋅合金液，在溫度425-465t:下進行熱鍍鋅合金，時間約為1. 5_15 分鐘，工件出鋅池的速度為1. 4-1. 7m/分鐘；合金表面層的厚度45-85 iim。長直工件應用 相應吊具吊掛牢固并水平浸入鍍槽以防彎曲、變形；實施中可在鋅液中加添微量元素或在 浸鍍前預鍍一簿層鎳，使熔化的鋅合金液的流動性得以改善，使鋅合金表面層厚度均勻、光 潔，減少了因流動性差而產生的鋅瘤、毛剌、表面不光潔等問題； 10)保護氣體抹拭與冷卻，將抹拭后的工件浸入冷卻水槽，冷卻水溫60°C以下，水質清澈，ra值為6-8 ; 11)冷卻后的工件送入將保溫爐，溫度控制在410 650°C，除氫、擴散熱處理 1. 5 6h ; 12)封孔，采用硅溶膠溶液浸漬工件約30分鐘，溫度50-75 t:烘干，再在200_35(TC 的加熱爐保溫20-60分鐘，硅溶膠的固含量為20-30%，硅聚合本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種具有裝飾、防腐效果的復合銅導體，包括銅基材（１），其特征在于：銅基材（１）的表面覆蓋有一層厚度為４５－８５μｍ的鋅或鋅合金表面層（２），在銅基材（１）和鋅或鋅合金表面層（２）之間形成中間擴散層（３）。
【技術特征摘要】
一種具有裝飾、防腐效果的復合銅導體，包括銅基材(1)，其特征在于銅基材(1)的表面覆蓋有一層厚度為45-85μm的鋅或鋅合金表面層(2)，在銅基材(1)和鋅或鋅合金表面層(2)之間形成中間擴散層(3)。2. 根據權利要求1所述的具有裝飾、防腐效果的復合銅導體，其特征在于銅基材1的表面覆蓋的鋅或鋅合金表面層2的厚度為50-70 ii m。3. —種具有裝飾、防腐效果的復合銅導體的制作方法，其特征在于包括如下步驟1) 手工或機械打磨拋光導體銅基材的表面；2) 拋光并吊掛可靠后用流動水清洗，去除拋光時留下的殘渣；3) 進行堿洗脫脂，將上述工件浸入堿性脫脂液中進行脫脂，堿性脫脂液溫度60-80°C，堿洗脫脂時間10-20分鐘；4) 用40-7(TC的熱水洗，時間1-2分鐘；再用去離子水洗，室溫，時間1-2分鐘；5) 酸洗去除氧化皮，將徹底除油清洗后的工件放入由濃度10-15%的HCl溶液、2-5g/L十二烷基硫酸鈉混合液中，同時不斷攪拌防銹酸洗液，時間5-10分鐘；6) 兩次清洗，放入蒸餾水或去離子水中用20-50KHz的超聲波處理1-5分鐘；7) 浸助鍍劑，助鍍劑溶液溫度為90-125t:，助鍍時間2-8分鐘；8) 120-35(TC烘干預加熱工件，時間3-10分鐘；9) 浸漬熔融的鋅或鋅合金液，在溫度425-45(TC下進行熱鍍鋅合金，時間約為1. 5_7分鐘，工件出鋅池的速度為1. 4-1. 7m/分鐘;10) 保護氣體抹拭與冷卻，將抹拭后的工件浸入冷卻水槽，長條狀工件應水平浸入水槽以防彎曲，冷卻水溫eo以下，水質清澈，ra值為6-8。11) 接著步驟(10)將保溫爐內的溫度控制在410 65(TC，除氫、擴散熱處理0.5 2h;形成中間擴散層3;12) 封孔，采用硅溶膠溶液浸漬工件約30分鐘，溫度20-25t:烘干，再在200-350°C的加熱爐保溫20-60分鐘，硅溶膠的固含量為20-30%，硅聚合物的粒徑為7-20nm ;13)...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周宏偉，
申請(專利權)人：周宏偉，
類型：發明
國別省市：32[中國|江蘇]
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