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一种材料表面的电化学抛光方法

阅读:656发布:2020-05-15

专利汇可以提供一种材料表面的电化学抛光方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 铜 材料表面的电化学 抛光 方法,包括如下步骤:配制抛光溶液;将待抛光铜材料浸入抛光溶液中,开通电源进行抛光;其中,配制抛光溶液包括:根据要配制溶液的总体积计算各溶质的用量,溶质包括 磷酸 、丙三醇、硫脲和聚 氧 乙烯烷醇酰胺;根据计算结果,称取磷酸、丙三醇导入耐 腐蚀 容器中,加 水 至达到所述总体积,搅拌溶解得到第一中间溶液;根据计算结果,称取硫脲并加入到第一中间溶液中,搅拌溶解得到第二中间溶液;根据计算结果,量取聚氧乙烯烷醇酰胺并加入到第二中间溶液中,搅拌均匀得到抛光溶液。本发明能使铜精密零件的表面粗糙度从Ra0.4μm提高至Ra0.2μm,以满足 真空 电子 器件使用要求。,下面是一种材料表面的电化学抛光方法专利的具体信息内容。

1.一种材料表面的电化学抛光方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)配制抛光溶液;
(2)将待抛光铜材料浸入抛光溶液中,开通电源进行抛光;
其中,步骤(1)具体包括:
(11)根据要配制溶液的总体积计算各溶质的用量,溶质包括磷酸、丙三醇、硫脲和聚乙烯烷醇酰胺;
(12)根据计算结果,称取磷酸、丙三醇导入耐腐蚀容器中,加至达到所述总体积,搅拌溶解得到第一中间溶液;
(13)根据计算结果,称取硫脲并加入到所述第一中间溶液中,搅拌溶解得到第二中间溶液;
(14)根据计算结果,量取聚氧乙烯烷醇酰胺并加入到所述第二中间溶液中,搅拌均匀得到所述抛光溶液。
2.根据权利要求1所述的铜材料表面的电化学抛光方法,其特征在于,还包括如下步骤:
(3)关闭电源,取出铜材料,脱水并烘干。
3.根据权利要求1所述的铜材料表面的电化学抛光方法,其特征在于,步骤(11)具体包括:每配制总体积为1L抛光溶液,各溶质的用量分别为:
磷酸:50-60mL;
丙三醇:80-100mL;
硫脲:2-3g;
聚氧乙烯烷醇酰胺:0.5-0.8mL。
4.根据权利要求1所述的铜材料表面的电化学抛光方法,其特征在于,步骤(2)中,所开通的电源的电流密度为5-6A/dm2,频率为5000Hz,占空比为5%-15%。
5.根据权利要求1所述的铜材料表面的电化学抛光方法,其特征在于,步骤(2)中,抛光时间为15-20s。
6.根据权利要求1所述的铜材料表面的电化学抛光方法,其特征在于,步骤(2)中,抛光在室温下进行。

说明书全文

一种材料表面的电化学抛光方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电化学抛光方法,尤其涉及一种铜材料表面的电化学抛光方法。技术背景
[0002] 铜材料由于其卓越的高电导率和低损耗性能,广泛应用于真空电子器件中,但对于一些高精度的零件,其中以慢波系统的关键零件——微小型高频腔体和L波段空间行波管的连接环为代表。一般而言,为了保证真空电子器件的传输损耗、增益、输出功率以及稳定性,零件表面粗糙度要求达到Ra0.2μm,因微小型高频腔体和L波段空间行波管的连接环的材质为无铜,质软,加工后表面粗糙度相对较差,仅能达到Ra0.4μm,且在棱、边缘处会产生微小毛刺。若不进行处理,将影响真空电子器件的传输损耗、增益、输出功率以及稳定性。

发明内容

[0003] 发明目的:为克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种铜材料表面的电化学抛光方法,用以降低铜精密零件的表面粗糙度,以满足真空电子器件使用要求。
[0004] 技术方案:本发明的铜材料表面的电化学抛光方法包括如下步骤:(1)配制抛光溶液;(2)将待抛光铜材料浸入抛光溶液中,开通电源进行抛光;其中,步骤(1)具体包括:(11)根据要配制溶液的总体积计算各溶质的用量,溶质包括磷酸、丙三醇、硫脲和聚氧乙烯烷醇酰胺;(12)根据计算结果,称取磷酸、丙三醇导入耐腐蚀容器中,加至所述总体积,搅拌溶解得到第一中间溶液;(13)根据计算结果,称取硫脲并加入到所述第一中间溶液中,搅拌溶解得到第二中间溶液;(14)根据计算结果,量取聚氧乙烯烷醇酰胺并加入到所述第二中间溶液中,搅拌均匀得到所述抛光溶液。
[0005] 进一步地,上述铜材料表面的电化学抛光方法还包括如下步骤:(3)关闭电源,取出铜材料,脱水并烘干。
[0006] 进一步地,步骤(11)具体包括:每配制1L抛光溶液,各溶质的用量分别为:磷酸:50-60mL;丙三醇:80-100mL;硫脲:2-3g;聚氧乙烯烷醇酰胺:0.5-0.8mL。
[0007] 进一步地,步骤(2)中,所开通的电源的电流密度为5-6A/dm2,频率为5000Hz,占空比为5%-15%,抛光时间为15-20s,抛光在室温下进行。
[0008] 原理:选择上述组分及范围的原因是:
[0009] 磷酸:磷酸是铜基体表面黏膜的主要成分,同时与丙三醇的协同作用,可以显著提高膜层的均匀性,如添加磷酸高于本发明范围,则膜层电阻过大,局部出现欠抛光,而当磷酸的量少于本发明范围,则膜层电阻过小,局部出现抛光过度,因此,上述范围为本发明的最佳范围。
[0010] 丙三醇:丙三醇可以辅助磷酸在基体表面成膜,如添加丙三醇高于本发明范围,成膜过厚,且不均匀,如丙三醇低于本发明范围,则成膜不连续,因此,上述范围为本发明的最佳范围。
[0011] 硫脲:硫脲作为缓蚀剂,可以明显降低基体的溶解速度,如添加硫脲高于本发明范围,则基体的溶解速度无法再降低,且会影响抛光效果,如添加硫脲低于本发明范围,则基体的溶解速度将会提高。
[0012] 聚氧乙烯烷醇酰胺:聚氧乙烯烷醇酰胺作为表面活性剂,可以加速基体表面起泡的排出,如添加聚氧乙烯烷醇酰胺高于本发明范围,聚氧乙烯烷醇酰胺会在基体表面析出,如添加聚氧乙烯烷醇酰胺低于本发明范围,则会降低基体表面气泡的排出速度。
[0013] 电流密度:电流密度的大小直接影响着抛光质量,如电流密度大于本发明范围,基体表面出现过腐蚀,如电流密度小于本发明范围,基体表面粗糙度达不到要求。
[0014] 占空比:占空比可以改善电抛光溶液的浓差极化,如占空比大于本发明范围,会加剧浓差极化,导致基体表面产生缺陷,如占空比小于本发明范围,会降低电抛光效率。
[0015] 抛光时间:抛光时间主要与基体表面粗糙度和基体腐蚀量有关,如抛光时间大于本发明范围,基体腐蚀量过大,如抛光时间小于本发明范围,表面粗糙度达不到要求。
[0016] 有益效果:与现有技术相比,本发明利用磷酸、丙三醇的协同腐蚀作用,促使铜基体表面形成一层黏膜;采用硫脲的缓蚀作用,可以防止铜基体被腐蚀;采用聚氧乙烯烷醇酰胺的表面润湿作用,可以使产生的气泡迅速排出;采用脉冲电源,通过调整电流密度和占空比,来保证抛光效果。本发明与现有常规的电化学抛光技术相比,对基体的腐蚀量从5-10μm降低至1μm以下,表面粗糙度可以从Ra0.4μm提高至Ra0.2μm。附图说明
[0017] 图1为本发明各实施例所得抛光后的铜材料的表面粗糙度测试结果图。

具体实施方式

[0018] 实施例1
[0019] 步骤(1):配制总体积为1L的抛光溶液,具体包括:
[0020] (a)称取50ml磷酸、80ml丙三醇导入耐腐蚀容器中,加入2/3L的水,搅拌溶解得到第一中间溶液;
[0021] (b)称取2g硫脲并加入到第一中间溶液中,搅拌溶解得到第二中间溶液;
[0022] (c)量取0.5ml聚氧乙烯烷醇酰胺并加入到第二中间溶液中,加水至1L,搅拌均匀得到抛光溶液。
[0023] 步骤(2):将待抛光铜材料浸入抛光溶液中,开通电源在室温下进行抛光。所开通的电源的电流密度为5A/dm2,占空比为5%,抛光时间为15s。
[0024] 步骤(3):关闭电源,取出铜材料,冲洗干净,用乙醇脱水,烘干机烘干。
[0025] 实施例2
[0026] 与实施例1不同,步骤(1)中,各溶质的组分含量分别为:
[0027] 磷酸:55ml
[0028] 丙三醇:90ml
[0029] 硫脲:2.5g
[0030] 聚氧乙烯烷醇酰胺:0.6ml
[0031] 步骤(2)中,所开通的电源的电流密度为5.5A/dm2,占空比为10%,抛光时间为17s。
[0032] 实施例3
[0033] 与实施例2不同,步骤(1)中,各溶质的组分分别为:
[0034] 磷酸:60ml
[0035] 丙三醇:100ml
[0036] 硫脲:3g
[0037] 聚氧乙烯烷醇酰胺:0.8ml
[0038] 步骤(2)中,所开通的电源的电流密度为6A/dm2,占空比为15%,抛光时间为20s。
[0039] 实施例4
[0040] 与实施例3不同,步骤(1)中,各溶质的组分分别为:
[0041] 磷酸:50ml
[0042] 丙三醇:100ml
[0043] 硫脲:3g
[0044] 聚氧乙烯烷醇酰胺:0.5ml
[0045] 步骤(2)中,所开通的电源的电流密度为5.5A/dm2,占空比为10%,抛光时间为17s。
[0046] 实施例5
[0047] 与实施例4不同,步骤(1)中,各溶质的组分分别为:
[0048] 磷酸:55ml
[0049] 丙三醇:100ml
[0050] 硫脲:2g
[0051] 聚氧乙烯烷醇酰胺:0.8ml
[0052] 步骤(2)中,所开通的电源的电流密度为5A/dm2,占空比为15%,抛光时间为20s。
[0053] 各实施例的粗糙度情况见图1。从图1可以看出,抛光后的铜材料表面粗糙度在0.16~0.18μm的范围内,均达到零件表面粗糙度小于Ra0.2μm的要求,因而能够满足真空电子器件使用要求。
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