CN110846710A - 一种铜材料表面的电化学抛光方法 - Google Patents
一种铜材料表面的电化学抛光方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110846710A CN110846710A CN201911187583.2A CN201911187583A CN110846710A CN 110846710 A CN110846710 A CN 110846710A CN 201911187583 A CN201911187583 A CN 201911187583A CN 110846710 A CN110846710 A CN 110846710A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polishing
- solution
- copper material
- glycerol
- thiourea
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/16—Polishing
- C25F3/22—Polishing of heavy metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
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。
Description
技术领域
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
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***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氧铜,质软,加工后表面粗糙度相对较差,仅能达到Ra0.4μm,且在棱角、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
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。
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,加水至所述总体积,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。
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。
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。
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。
原理:选择上述组分及范围的原因是:
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
实施例1
步骤(1):配制总体积为1L的抛光溶液,具体包括:
(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;
(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;
(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。
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。
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。
实施例2
与实施例1不同,步骤(1)中,各溶质的组分含量分别为:
磷酸:55ml
丙三醇:90ml
硫脲:2.5g
聚氧乙烯烷醇酰胺:0.6ml
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。
实施例3
与实施例2不同,步骤(1)中,各溶质的组分分别为:
磷酸:60ml
丙三醇:100ml
硫脲:3g
聚氧乙烯烷醇酰胺:0.8ml
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。
实施例4
与实施例3不同,步骤(1)中,各溶质的组分分别为:
磷酸:50ml
丙三醇:100ml
硫脲:3g
聚氧乙烯烷醇酰胺:0.5ml
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。
实施例5
与实施例4不同,步骤(1)中,各溶质的组分分别为:
磷酸:55ml
丙三醇:100ml
硫脲:2g
聚氧乙烯烷醇酰胺:0.8ml
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。
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。
Claims (6)
1.一种铜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,加水至达到所述总体积,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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911187583.2A CN110846710B (zh) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 一种铜材料表面的电化学抛光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911187583.2A CN110846710B (zh) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 一种铜材料表面的电化学抛光方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110846710A true CN110846710A (zh) | 2020-02-28 |
CN110846710B CN110846710B (zh) | 2021-04-23 |
Family
ID=69605749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911187583.2A Active CN110846710B (zh) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 一种铜材料表面的电化学抛光方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110846710B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112238392A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-19 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种铜腔基底的离心滚抛机械预抛光方法 |
CN112813488A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 杭州电子科技大学 | 一种双阴极间断式抛光铜的方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4663005A (en) * | 1985-11-15 | 1987-05-05 | Edson Gwynne I | Electropolishing process |
US7112271B2 (en) * | 2002-11-29 | 2006-09-26 | Lg Cable Ltd. | Method and apparatus for making very low roughness copper foil |
CN1952221A (zh) * | 2005-10-18 | 2007-04-25 | 伊默克化学科技股份有限公司 | 电解抛光液和其平坦化金属层的方法 |
CN101591799A (zh) * | 2008-05-30 | 2009-12-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种镁合金的电解抛光液及其表面抛光处理方法 |
CN101591798A (zh) * | 2008-06-01 | 2009-12-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种金属件及其表面处理方法 |
CN102121127A (zh) * | 2011-01-04 | 2011-07-13 | 安徽工业大学 | 一种集成电路铜互连结构中铜的电化学机械抛光液 |
CN105568358A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-05-11 | 苏州新材料研究所有限公司 | 用于哈氏合金基带的电化学抛光液、制备方法及抛光方法 |
CN106086884A (zh) * | 2016-07-22 | 2016-11-09 | 中国科学院电工研究所 | 一种二氧化钒涂层的制备方法 |
CN106521450A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-03-22 | 北京大学 | 一种制备超平整石墨烯的方法 |
-
2019
- 2019-11-27 CN CN201911187583.2A patent/CN110846710B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4663005A (en) * | 1985-11-15 | 1987-05-05 | Edson Gwynne I | Electropolishing process |
US7112271B2 (en) * | 2002-11-29 | 2006-09-26 | Lg Cable Ltd. | Method and apparatus for making very low roughness copper foil |
CN1952221A (zh) * | 2005-10-18 | 2007-04-25 | 伊默克化学科技股份有限公司 | 电解抛光液和其平坦化金属层的方法 |
CN101591799A (zh) * | 2008-05-30 | 2009-12-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种镁合金的电解抛光液及其表面抛光处理方法 |
CN101591798A (zh) * | 2008-06-01 | 2009-12-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种金属件及其表面处理方法 |
CN102121127A (zh) * | 2011-01-04 | 2011-07-13 | 安徽工业大学 | 一种集成电路铜互连结构中铜的电化学机械抛光液 |
CN105568358A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-05-11 | 苏州新材料研究所有限公司 | 用于哈氏合金基带的电化学抛光液、制备方法及抛光方法 |
CN106086884A (zh) * | 2016-07-22 | 2016-11-09 | 中国科学院电工研究所 | 一种二氧化钒涂层的制备方法 |
CN106521450A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-03-22 | 北京大学 | 一种制备超平整石墨烯的方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112238392A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-19 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种铜腔基底的离心滚抛机械预抛光方法 |
CN112238392B (zh) * | 2020-09-29 | 2021-09-28 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种铜腔基底的离心滚抛机械预抛光方法 |
CN112813488A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 杭州电子科技大学 | 一种双阴极间断式抛光铜的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110846710B (zh) | 2021-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110846710B (zh) | 一种铜材料表面的电化学抛光方法 | |
RU2400862C2 (ru) | Коррозионный кислотный раствор для получения поликремниевой текстуры и способ приготовления поликремниевой текстуры | |
EP2835450B1 (en) | Micro-nano processing method for aluminum or aluminum alloy surface | |
CN108118388B (zh) | 一种Ni-Ti合金电化学抛光液及抛光方法 | |
CN111893540B (zh) | 一种铝硅合金微弧氧化膜层的制备方法 | |
CN103249870B (zh) | 铝或铝合金用腐蚀剂、腐蚀水溶液及铝或铝合金的腐蚀方法 | |
WO2019166034A1 (zh) | 一种铝电解电容器用阳极箔腐蚀工艺 | |
CN110016700B (zh) | 一种表面增强拉曼光谱镀银活性基底及其制备方法 | |
US20190145714A1 (en) | Method for preparing porous wick and product prepared by the same | |
CN104674322A (zh) | 镁合金构件微弧氧化陶瓷膜、制备方法以及电解液 | |
CN114108051A (zh) | 一种耐腐蚀性混酸阳极氧化工艺 | |
JP2018109224A (ja) | 金属基材を電解研磨する方法 | |
CN110726743B (zh) | 一种室温下制备纯钛ebsd试样的方法 | |
CN115976586A (zh) | 正逆向脉冲电解镍钨合金溶液、配制方法、电镀方法和镍钨合金镀层 | |
CN103397365B (zh) | 一种适用于铝及铝合金微弧氧化制备陶瓷膜的电解液 | |
CN111235623A (zh) | 钛或钛合金表面电化学刻蚀方法 | |
CN106449394B (zh) | 采用电解抛光工艺制作GaN HEMT背面通孔的方法 | |
CN105568327A (zh) | 一种制备铜枝晶超疏水表面的电化学方法 | |
CN108193280A (zh) | 金刚线多晶硅片酸性制绒液的添加剂及其应用 | |
CN105755528A (zh) | 用于控制多孔硅腐蚀深度的方法 | |
CN110484938A (zh) | 一种真空器件用的耐高温的互作用电路零部件的加工方法 | |
CN100570017C (zh) | 枝杈孔铝阳极箔的扩面侵蚀方法 | |
CN105525325A (zh) | 一种金属合金的表面处理方法 | |
CN107858757A (zh) | 金刚线切割多晶硅片专用酸制绒添加剂及其使用方法 | |
CN110931819A (zh) | 一种电化学蚀刻制备燃料电池金属双极板流场的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |