涂覆物品及方法
【專利說明】
[0001]本申請為2010年6月30日提交的發(fā)明專利申請201080040814.8的分案申請。
技術領域
[0002]本發(fā)明主要涉及涂覆物品及相關方法。一些實施例中，使用電沉積工藝對物品進行涂覆。
技術背景
[0003]可在基底材料上涂覆多種類型的涂層。電沉積系用于淀積此類涂層的常用技術。電沉積一般包括向放置在電沉積浴(electrodeposit1n bath)中的基底材料施加電壓以減少電沉積浴中的以金屬、或金屬合金、涂層的形式沉積在基底材料上的金屬離子物種。可使用電源在陽極與陰極之間施加電壓。陽極與陰極中至少有一個用作待涂覆的基底材料。一些電沉積工藝中，可以脈沖電鍍，交流電鍍，或反向脈沖電鍍之類的復雜波形施加電壓。
[0004]可使用電沉積對各種金屬和金屬合金涂層進行沉積。例如，金屬合金涂層可基于兩種或兩種以上的過渡金屬，包括N1、W、Fe、Co等。
[0005]一般而言，腐蝕工藝能夠影響暴露于腐蝕環(huán)境下的電鍍涂層的結構與組分。例如，腐蝕可包括涂層表面的原子直接溶解，通過選擇性溶解或去合金化改變涂層的表面化學成分，或者例如通過氧化或形成鈍化膜而改變涂層的表面化學成分與結構。其中一些過程可改變涂層的形貌、紋理、特性或外觀。例如，涂層可能會發(fā)生蝕斑或者銹污。此類影響是不理想的，特別是當至少部分地涂覆涂層以改進導電性的時候，因為這些影響會增大涂層的電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]提供了經(jīng)涂覆的物品和相關方法。
[0007]一個方面，提供了一種方法。所述方法包括使用具有正向脈沖和反向脈沖的波形將涂層的第一層電沉積在基底材料上，其中所述基底材料含銅，所述第一層含Ni并且含W及/或Mo，并且所述第一層的厚度大于5微英寸。所述方法還包括在所述第一層上電沉積所述涂層的第二層，所述第二層含有選自由Au、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Pt、及/或Ag構成的組中的金屬，其中所述第二層的厚度小于30微英寸。
[0008]另一方面，提供了一種物品。所述物品包括含銅的基底材料。所述物品還包括形成在所述基底材料上的涂層，所述涂層包括含Ni，并且含W及/或Mo的第一層，其中所述第一層的厚度大于5微英寸；及形成在所述第一層上的第二層，所述第二層含有選自由Au、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Pt、及/或Ag構成的組中的金屬，其中所述第二層的厚度小于30微英寸。
[0009]結合附圖，參考下文的詳細描述可清楚本發(fā)明的其他方面、實施例、及特征。所述附圖是示意性的并且未按比例繪制。簡明起見，并未對每幅附圖中的每個元件進行標號，并且在其【附圖說明】并非本領域的普通技術人員理解本發(fā)明所必須的情況下，也未對本發(fā)明各實施例中的每個元件進行標號。通過引用的方式結合的所有專利申請或專利系全文引用。在發(fā)生沖突的情況下，以本份說明書(包括定義)為準。
【附圖說明】
[0010]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的經(jīng)涂覆物品；
[0011]圖2A?2C示出了示例I中所描述的經(jīng)涂覆物品的照片；
[0012]圖3A?3C示出了示例2中所描述的經(jīng)涂覆物品的測試程序和照片；
[0013]圖4A?4D示出了示例3中所描述的經(jīng)涂覆物品的照片；
[0014]圖5A?示出了示例4所描述的接觸電阻測量的圖表；
[0015]圖6?7示出了示例5中所描述的經(jīng)涂覆物品的照片；
[0016]圖8A?8D及9A?9B示出了示例5所描述的接觸電阻測量的圖表。
【具體實施方式】
[0017]描述了經(jīng)涂覆的物品以及涂覆涂層的方法。所述物品可包括基底材料和形成于其上的分多層的涂層。一些情況下，所述涂層包括含有合金(例如，鎳-鎢合金)的第一層和含有貴金屬(例如，Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、及/或Au)的第二層。一些情況下，可使用電沉積工藝涂覆涂層。所述涂層可具有理想的特性與屬性，例如耐用性、耐蝕性、及高導電性，而高電導率例如在電氣應用中是有利的。某些情況下，存在第一層能在保存所需特性的同時減小第二層的厚度。
[0018]圖1不出了根據(jù)實施例的物品10。所述物品具有形成在基底材料30上的涂層20。所述涂層包括形成在基底材料上的第一層40以及形成在第一層上的第二層50?？墒褂煤线m的工藝涂覆各層，下文將詳述。應理解，所述涂層可為兩層以上。然而，某些實施例中，所述涂層僅包括兩層，如圖所示。
[0019]某些實施例中，第一層包括一或多種金屬。例如，第一層可包括金屬合金。某些情況下，最好是包括鎳的合金。此類合金還可包括鎢及/或鉬。某些情況下最好使用鎳-鎢
I=I O
[0020]某些情況下，合金中鎳的重量百分比可為25?75重量百分比；并且，某些情況下，可為50?70重量百分比。這些情況下，合金的剩余部分可為鎢及/或鉬。也可使用這一范圍之外的其它重量百分比。
[0021]第一層的厚度可為適于某一應用。例如，第一層厚度可為大于I微英寸(例如，約I微英寸?約100微英寸、約I微英寸?約50微英寸)；某些情況下，大于約5微英寸(例如，約5微英寸?約100微英寸、約5微英寸?約50微英寸);大于約25微英寸(例如，約25微英寸?約100微英寸、約I微英寸?約50微英寸)。應理解，其他的第一層厚度也是合適的。某些實施例中，第一層的厚度可選擇為第一層的表面基本為透明?？衫脴I(yè)界公知的技術測量厚度。
[0022]某些實施例中，第一層最好直接形成在基底材料上。較之采用位于第一層與基底材料之間的層的某些現(xiàn)有結構，此類實施例較佳，因為不設置中間層可降低總的材料成本。應理解，其他實施例中，仍然可在第一層與基底材料之間形成一或多層。
[0023]第二層可包括一或多種貴金屬。合適的貴金屬的例子包括Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、及/或Au。某些實施例中，最好使用金。一些實施例中，第二層基本有一種貴金屬構成。一些實施例中，第二層最好不含錫。其他情況下，第二層可含有包括至少一種貴金屬與至少一種其他金屬的合金。所述金屬可選自N1、W、Fe、B、S、Co、Mo、Cu、Cr、Zn及Sn等。
[0024]第二實施例可具有合適的厚度。薄的第二層是有利的，例如，可降低材料成本。例如，第二層厚度可為小于30微英寸(例如，約I微英寸?約30微英寸；某些情況下，為約5微英寸?約30微英寸)；某些情況下，第二層厚度可小于約20微英寸(例如，約I微英寸?約20微英寸；某些情況下，約5微英寸?約20微英寸)；并且，某些情況下，第二層厚度可為小于約10微英寸(例如，約I微英寸?約10微英寸、在某些情況下，約5微英寸?約10微英寸)。一些實施例中，第二層的厚度可選擇為第二層的表面基本為透明。應理解，其他的第二層厚度也是合適的。
[0025]第二層可覆蓋整個第一層。然而，應理解，其他實施例中，第二層可僅覆蓋部分的第一層。某些情況下，第二層至少覆蓋第一層表面積的50% ;其他情況下，至少覆蓋第一層表面積的75%。某些情況下，可將第一層的元素結合入第二層，及/或將第二層的元素結合入第一層。
[0026]某些情況下，所述涂層(例如第一層及/或第二層)可具有特定的微結構。例如，所述涂層的至少一部分可具有納米晶態(tài)微結構。如本文所使用的“納米晶態(tài)”微結構系指這樣的結構，即其中晶粒的數(shù)量平均尺寸小于一微米。晶粒的數(shù)量平均尺寸使得各晶粒具有相等的統(tǒng)計權重，并且由所有球形等效粒徑之和除以主體的代表性體積中晶粒的總數(shù)而計算得到。一些實施例中，所述涂層的至少一部分可具有無定形結構。如本領域所公知的，無定形結構系指原子位置中沒有大范圍對稱的非晶態(tài)結構。無定形結構的例子包括玻璃，或者玻璃之類的結構。一些實施例可提供基本上全部都是納米晶態(tài)結構的涂層。一些實施例可提供基本上全部都是非定形結構的涂層。
[0027]一些實施例中，所述涂層可包括多種具有不同微結構的部分。例如，第一層的微結構可不同于第二層。所述涂層例如可包括具有一或多個納米晶態(tài)結構的部分和一或多個具有非定形結構的部分。一組實施例中，所述涂層包括納米晶態(tài)的晶粒和具有無定形結構的其他部分。一些情況下，所述涂層，或其一部分(即，第一層的一部分，第二層的一部分，或第一層與第二層的一部分)可包括這樣的包含晶粒的一部分，即其大多數(shù)晶粒的粒徑大于一微米。一些實施例中，所述涂層可單獨包括其他結構或相，或者包括與納米晶態(tài)部分或者無定形部分組合的其他結構或相。例如，金屬、陶瓷、金屬間化合物的顆粒，石墨或此&的固體潤滑劑顆粒，或者可結合入具有納米晶態(tài)部分或無定形部分之涂層的其他材料。本領域的普通技術人員應能夠選擇其他適用于本發(fā)明背景的結構或者相。
[0028]有利的是，所述涂層(S卩，第一層，第二層，或第一層與第二層)基本不含有具有高毒性或其他缺點的元素或化合物。一些情況下，同樣有利的是，涂層基本不含有由高毒性或其他缺點的物種進行沉積而得到的元素或化合物。例如，一些情況下，所述涂層不含有鉻(例如，氧化鉻)，而之前常使用有毒的鉻離子物種(例如，Cr6+)進行沉積。此類涂層較之先前的涂層，可具有多種處理、健康及環(huán)境優(yōu)勢。
[0029]一些實施例中，可將金屬、非金屬、及/或類金屬材料、鹽等(例如，磷酸鹽或鐵氰化鉀之類的氧化還原介質，或其碎片)結合入所述涂層。
[0030]可使用業(yè)界公知的合適技術來表征所述涂覆或者其部分