[發明專利]銅-石墨烯電鍍液、銅-石墨烯復合箔及其制備方法

有效

• 申請號: 202210853853.4
• 申請日: 2022-07-12
• 公開（公告）號: CN115012007B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 樊小偉;張鈺松;唐云志;陸冰滬;李大雙;孫楨;譚育慧
• 申請（專利權）人: 江西理工大學;安徽銅冠銅箔集團股份有限公司
• 主分類號: C25D1/04
• 分類號: C25D1/04;C25D3/38
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 張慧汝

本發明涉及復合箔技術領域，公開了銅?石墨烯電鍍液、銅?石墨烯復合箔及其制備方法。所述電鍍液包括硫酸銅、石墨烯、添加劑A、添加劑B、陽離子表面活性劑和含Clsupgt;?/supgt;電解質；所述添加劑A選自2?巰基?5?苯并咪唑磺酸鈉、2?甲氧基?2?氧代乙磺酸鈉和4?硝基?N?甲基苯磺酸酰胺中一種或多種；所述添加劑B選自聚二硫二丙烷磺酸鈉、N,N?二甲基?二硫代羰基丙烷磺酸鈉和3?硫?異硫脲丙磺酸鈉中一種或多種。將所述的電鍍液在≥30A/dmsupgt;2/supgt;的電流密度下進行電沉積，得到銅?石墨烯復合箔。所述銅?石墨烯復合箔的厚度小于4μm，高溫力學性能穩定。本發明將石墨烯作為增強相引入銅箔內部，在保證銅箔低粗糙值的前提下制備高抗拉強度銅?石墨烯復合箔。

技術領域

本發明涉及復合箔技術領域，具體涉及銅-石墨烯電鍍液、銅-石墨烯復合箔及其制備方法。

背景技術

銅箔是一種陰質性電解材料，根據其性能的不同，可將銅箔劃分為標準銅箔和高性能銅箔。近年來，由于電子信息產業的升級換代，各種元器件朝著小型化、多功能發展，傳統標準銅箔已經漸漸滿足不了新興高科技產品對銅箔的性能要求，如何使銅箔在超薄情況下依然具有高抗拉低輪廓已成為研究熱點之一。

石墨烯作為一種二維碳納米材料，由于自身優異的電、力、熱性能，將石墨烯作為增強相引入銅箔中，能夠提高銅箔的綜合性能，滿足高端精密儀器對銅箔的性能要求。然而，石墨烯是一種二維碳材料，在電鍍液中容易發生團聚，導致其不能均勻的分散在銅基體中，這將影響銅-石墨烯復合材料的性能；此外，石墨烯自身與銅基體相容性差，單純的將石墨烯引入銅基體中會造成銅箔表面粗糙度大、抗拉強度低，無法達到銅箔的性能要求。

CN104711443A公開了一種石墨烯增強銅基復合材料及其制備方法，其采用機械球磨的方式將銅鎳合金粉與鱗片石墨混合，再通過粉末冶金、軋制得到石墨烯/銅復合材料，該石墨烯/銅復合帶材料的厚度為0.1mm-2mm，拉伸強度為246-250MPa。

CN112063998A公開了一種超薄銅-石墨烯復合箔的制備方法，其通過將一定質量的單層氧化石墨烯粉末超聲分散在化學鍍銅溶液中，然后將活性基板加入化學鍍銅溶液中反應獲得鍍銅基板，最終制得厚度僅為0.8-5μm的銅-石墨烯復合箔，雖然其制備出超薄銅-石墨烯復合箔，但是其抗拉強度卻低于350MPa。

如何制備性能優異的石墨烯/銅復合材料，成為冶金領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的超薄銅-石墨烯復合箔具有表面粗糙度大、抗拉強度低等的問題，提供銅-石墨烯電鍍液、銅-石墨烯復合箔及其制備方法，該銅-石墨烯復合箔能夠保證在超薄的情況下具有低粗糙度表面的同時仍保持高抗拉強度。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種銅-石墨烯電鍍液，所述電鍍液包括硫酸銅、石墨烯、添加劑A、添加劑B、陽離子表面活性劑和含Cl^-電解質；其中，所述添加劑A選自2-巰基-5-苯并咪唑磺酸鈉、2-甲氧基-2-氧代乙磺酸鈉和4-硝基-N-甲基苯磺酸酰胺中一種或多種；所述添加劑B選自聚二硫二丙烷磺酸鈉、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸鈉和3-硫-異硫脲丙磺酸鈉中一種或多種。

本發明第二方面提供一種銅-石墨烯復合箔的制備方法，所述制備方法包括：將前述的電鍍液在≥30A/dm²的電流密度下進行電沉積，得到銅-石墨烯復合箔。

本發明第三方面提供一種銅-石墨烯復合箔，所述銅-石墨烯復合箔具有片層網狀結構，其以銅箔為基體，以石墨烯為增強相；

優選地，所述銅-石墨烯復合箔的厚度小于4μm，粗糙度Rz＜2.0μm，抗拉強度＞470MPa，高溫200℃烘烤10min后的抗拉強度＞450MPa；

優選地，所述銅-石墨烯復合箔由前述第二方面提供的制備方法制備而得。