[发明专利]一种电铸制备高性能铜铁合金板带箔材的方法

说明书

本发明涉及有色金属及电化学领域，提供了一种电铸制备高性能铜铁合金板带箔材的方法。工艺步骤包括配置含铜和铁的铸液，经过调节合适的电铸工艺参数，将铜和铁的离子沉积到经过特定处理的阴极片上，一定时间后将铸层从阴极上脱离得到铜铁合金板带箔材。本发明可制备低氧含量、晶粒细小、铁颗粒细小且在铜基体中均匀分布，具有一定厚度的高性能铜铁合金板带箔材，解决了传统熔炼方法制备的铜铁合金氧含量高、晶粒粗大、成分偏析、难以加工得到超薄箔带材等问题。本发明技术易于实现大规模工业化生产，在新基建、5G通讯及3C电子产品等领域具有重要应用前景。

技术领域

本发明属于有色金属和电化学领域。涉及一种电铸制备高性能铜铁合金板带箔材的方法。

技术背景

随着现代科技的发展，越来越多电子电气设备投入使用，给人们带来便利的同时也带来对人体有害的电磁辐射污染。电磁屏蔽作为一种常用的手段，日益凸显其重要性，因此电磁屏蔽材料的研究成为重点。铜铁合金兼具铜的导电、导热、加工性好以及铁的高强度、耐磨、磁性等性质，尤其具有优异的电磁屏蔽性能而受到广泛关注，是一种具有巨大应用潜力的新型结构功能材料。

然而，由于铜和铁存在很高的正焓值，用传统熔铸方式制备高铁含量的铜铁合金时，合金熔体在冷却时极易发生液相分离，进入液态亚稳态难混溶间隙，产生偏析，甚至形成分层组织，从而失去其使用价值。此外，铁颗粒的细化、铁在铜中的均匀分布以及如何得到低氧含量且晶粒细小从而具有优异性能的铜铁合金仍然存在问题。很多研究者尝试通过不同方法解决，专利公开号CN109576516A、CN110396619A、CN110484762A分别通过喷射沉积、连续铸造及快速凝固等方法制备铜铁合金。但目前铜铁合金的生产和应用还存在诸多问题，随着新能源、电子通讯领域的快速发展，对高强度、高导电、电磁屏蔽性能优异的铜铁合金的需求量与日俱增，尤其是高性能铜铁合金板、带、箔材需求迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备低氧含量、晶粒细小、铁颗粒细小且在铜基体中均匀分布，具有一定厚度的高性能铜铁合金板带箔材，解决传统熔炼方法制备的铜铁合金氧含量高、晶粒粗大、成分偏析、难以加工得到超薄箔带材等问题。

本发明的技术原理为：利用电铸液中的Cu²⁺和Fe²⁺在电场作用下向阴极共沉积制备电磁屏蔽用的铜铁合金；并且可以通过调节电解液中的离子溶度配比、络合剂成分、阳极材料的接触面积、电流参数以及溶液pH、温度等来改变铜铁合金的成分配比；还可通过随后的变形加工及热处理调控微观组织，从而达到调控该材料的电磁屏蔽效率，提高材料性能的目的。

为实现本发明的技术方案，具体制备工艺包括以下步骤：

(1)配置电铸液：按比例计算好各种化学药品的量。先将可溶性铜盐、可溶性亚铁盐按比例溶解于去离子水中，溶解过程中水浴加热，加速溶解。然后加入硼酸、WT-400低泡润湿剂、甘氨酸及柠檬酸钠等，搅拌均匀。最后用醋酸或氨水调节pH。

(2)电极片前处理：电铸前对阴极和阳极片进行打磨、除油、水洗、酸活化、再水洗等，保证阴极和阳极的基体的清洁度。

(3)电铸：将阳极磷铜片和经过前处理的阴极基体钛片同时侵入电铸液中并使二者之间保持一定距离，然后分别与电源的正极和负极相连。电源可采用直流或脉冲电源，打开电源后，根据所需要的电流密度调节电源至所需的电流值。电铸过程中加入补充液以保持电铸液的pH值。

(4)脱模和后处理：电铸完成后，可用机械或手工方式将阴极两侧带有电铸合金层的板材分离。脱模后的电铸件进行清洗处理，消除残留的盐液及表面污渍。

(5)加工及热处理：将电铸所得的铜铁合金板进行轧制加工及热处理，提高性能。