[发明专利]一种等电位立式全浸没阴极高效连续制备金属薄膜的方法

说明书

一种等电位立式全浸没阴极高效连续制备金属薄膜的方法属于薄膜材料制造领域。本发明以金属闭合环形带为阴极，该阴极采取立式的安装方式，使其侧面与镀槽底面呈垂直关系，并采用双向电沉积的形式进行镀膜，镀膜过程中环形阴极完全浸没在镀液中。本发明有效解决了环形阴极内侧的沉积问题，同时解决了析氢累积对金属薄膜质量的影响，实现了高效率连续制备金属薄膜的目的。

技术领域

本发明属于薄膜材料制造领域，尤其涉及一种等电位立式全浸没阴极高效连续制备金属薄膜的方法。

背景技术

随着电子信息产业的飞速发展，具有特殊性能的金属薄膜在电子工程及微器件等领域得到了广泛的应用。

金属薄膜的制备方法有很多，如轧制、喷射法、双辊超急冷却法、电沉积法等。相比于其他方法，采用电沉积法制备金属薄膜具有独特的优势，其优点在于：晶粒细小，可达到纳米级别；厚度、成分均匀可控；设备简单，操作方便；经济效益高。然而目前电沉积法也存在较大的不足，主要表现为镀液析氢在阴极容易累积，影响产品整体质量；电沉积法制备金属薄膜的效率低下，生产成本高昂,不能满足大规模的工业化生产。

中国专利CN100564606C介绍了一种电沉积制备金属薄膜的方法，然而该方法存在诸多缺陷，电沉积效率较低，整个电镀过程中，阴极带只有浸入镀液的底面能实现电沉积，两侧及上部都未能有效利用；同时阴极带底端为水平面，阴极析氢在底面会逐渐累积，容易产生氢脆、起泡等问题，影响镀膜质量；并且在阴极内侧采用的绝缘处理长时间在电镀环境中容易破损脱落，进而影响镀层剥离的完整性，阴极电连接方式也易划伤阴极表面，严重损害镀膜质量。美国专利US20010042686A1采用圆形辊的形式来制备薄膜，该方法也存在析氢累积、电沉积效率低下等一系列的问题，不利于大规模高效率的制备金属薄膜。

发明内容

本发明的目的是为了实现高效连续化的制备金属薄膜，避免环形阴极内侧面的沉积问题，解决阴极析氢对镀膜质量的影响，在保持主盐离子浓度动态稳定的同时，实现高效低成本的工业化生产。

一种等电位立式全浸没阴极高效连续制备金属薄膜的方法，应用如下装置，该装置包括电镀槽；集液槽；阴极传动系统；镀液循环过滤系统；电源和张力收卷控制系统；其特征在于，采用的阴极为闭合的环形金属带，该阴极的安装方式为立式安装，即环形带的侧面与镀槽的底面呈垂直状态；该环形阴极完全浸入在镀液中。

进一步，调节环形带的相对的两个内侧面之间的距离(a)，使其小于50mm，环形阴极随传动辊的转动方向运动。

进一步，该阴极的沉积方式为双向电沉积，即在阴极的相对的两个外侧面同时进行金属薄膜的电沉积过程，阳极与镀槽底面垂直，并与阴极的两外侧面呈立体平行的关系。

本发明提供了一种等电位立式全浸没阴极高效连续制备金属薄膜的方法，采用的技术原理如下所示:

1.由于采用电沉积的方式制备金属薄膜，必然伴随着阴极析氢的过程，析出的氢气将使薄膜产生氢脆、起泡等一系列的质量问题，而在本发明中，采用金属闭合环形带为阴极，该阴极的安装方式为立式安装，即环形带的侧面与镀槽的底面垂直，该环形阴极完全浸入在镀液中，这样的阴极安装形式可使析出的气体立即上浮到镀液表面，完全避免了析出的气体在阴极的吸附累积，不会对阴极镀层质量造成影响。