[发明专利]铜-石墨烯电镀液、铜-石墨烯复合箔及其制备方法

说明书

本发明涉及复合箔技术领域，公开了铜‑石墨烯电镀液、铜‑石墨烯复合箔及其制备方法。所述电镀液包括硫酸铜、石墨烯、添加剂A、添加剂B、阳离子表面活性剂和含Clsupgt;‑/supgt;电解质；所述添加剂A选自2‑巯基‑5‑苯并咪唑磺酸钠、2‑甲氧基‑2‑氧代乙磺酸钠和4‑硝基‑N‑甲基苯磺酸酰胺中一种或多种；所述添加剂B选自聚二硫二丙烷磺酸钠、N,N‑二甲基‑二硫代羰基丙烷磺酸钠和3‑硫‑异硫脲丙磺酸钠中一种或多种。将所述的电镀液在≥30A/dmsupgt;2/supgt;的电流密度下进行电沉积，得到铜‑石墨烯复合箔。所述铜‑石墨烯复合箔的厚度小于4μm，高温力学性能稳定。本发明将石墨烯作为增强相引入铜箔内部，在保证铜箔低粗糙值的前提下制备高抗拉强度铜‑石墨烯复合箔。

技术领域

本发明涉及复合箔技术领域，具体涉及铜-石墨烯电镀液、铜-石墨烯复合箔及其制备方法。

背景技术

铜箔是一种阴质性电解材料，根据其性能的不同，可将铜箔划分为标准铜箔和高性能铜箔。近年来，由于电子信息产业的升级换代，各种元器件朝着小型化、多功能发展，传统标准铜箔已经渐渐满足不了新兴高科技产品对铜箔的性能要求，如何使铜箔在超薄情况下依然具有高抗拉低轮廓已成为研究热点之一。

石墨烯作为一种二维碳纳米材料，由于自身优异的电、力、热性能，将石墨烯作为增强相引入铜箔中，能够提高铜箔的综合性能，满足高端精密仪器对铜箔的性能要求。然而，石墨烯是一种二维碳材料，在电镀液中容易发生团聚，导致其不能均匀的分散在铜基体中，这将影响铜-石墨烯复合材料的性能；此外，石墨烯自身与铜基体相容性差，单纯的将石墨烯引入铜基体中会造成铜箔表面粗糙度大、抗拉强度低，无法达到铜箔的性能要求。

CN104711443A公开了一种石墨烯增强铜基复合材料及其制备方法，其采用机械球磨的方式将铜镍合金粉与鳞片石墨混合，再通过粉末冶金、轧制得到石墨烯/铜复合材料，该石墨烯/铜复合带材料的厚度为0.1mm-2mm，拉伸强度为246-250MPa。

CN112063998A公开了一种超薄铜-石墨烯复合箔的制备方法，其通过将一定质量的单层氧化石墨烯粉末超声分散在化学镀铜溶液中，然后将活性基板加入化学镀铜溶液中反应获得镀铜基板，最终制得厚度仅为0.8-5μm的铜-石墨烯复合箔，虽然其制备出超薄铜-石墨烯复合箔，但是其抗拉强度却低于350MPa。

如何制备性能优异的石墨烯/铜复合材料，成为冶金领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的超薄铜-石墨烯复合箔具有表面粗糙度大、抗拉强度低等的问题，提供铜-石墨烯电镀液、铜-石墨烯复合箔及其制备方法，该铜-石墨烯复合箔能够保证在超薄的情况下具有低粗糙度表面的同时仍保持高抗拉强度。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种铜-石墨烯电镀液，所述电镀液包括硫酸铜、石墨烯、添加剂A、添加剂B、阳离子表面活性剂和含Cl^-电解质；其中，所述添加剂A选自2-巯基-5-苯并咪唑磺酸钠、2-甲氧基-2-氧代乙磺酸钠和4-硝基-N-甲基苯磺酸酰胺中一种或多种；所述添加剂B选自聚二硫二丙烷磺酸钠、N,N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸钠和3-硫-异硫脲丙磺酸钠中一种或多种。

本发明第二方面提供一种铜-石墨烯复合箔的制备方法，所述制备方法包括：将前述的电镀液在≥30A/dm²的电流密度下进行电沉积，得到铜-石墨烯复合箔。

本发明第三方面提供一种铜-石墨烯复合箔，所述铜-石墨烯复合箔具有片层网状结构，其以铜箔为基体，以石墨烯为增强相；

优选地，所述铜-石墨烯复合箔的厚度小于4μm，粗糙度Rz＜2.0μm，抗拉强度＞470MPa，高温200℃烘烤10min后的抗拉强度＞450MPa；

优选地，所述铜-石墨烯复合箔由前述第二方面提供的制备方法制备而得。