專利名稱：一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電鍍微連接方法。
背景技術(shù)：
非晶纖維的微觀結(jié)構(gòu)呈長程無序和短程有序態(tài)，且其具有良好的幾何對(duì)稱性、較小磁滯損耗和矯頑力、負(fù)或近零磁致伸縮系數(shù)、高磁導(dǎo)率、特殊磁疇結(jié)構(gòu)和趨膚效應(yīng)(Skin Effect)等特點(diǎn)，尤其是較高頻率下的顯著巨磁阻抗效應(yīng)(giant magneto-impedance, GMI)明顯優(yōu)于非晶薄帶、磁性薄膜和電沉積復(fù)合纖維等其它類型材料，故非晶纖維更適合作為GMI磁敏傳感器用新型敏感材料(參見V. Zhukova，Μ. Ipatov, A. Zhukov. Thin Magnetically Soft Wires for Magnetic Microsensors. Sensors. 2009,9 :9216_9240.)。 非晶纖維的微連接方式是阻礙敏感材料磁學(xué)性能檢測(cè)、MEMS封裝及其在傳感器件廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸問題之一。通常，在非晶纖維巨磁阻抗(GMI)測(cè)試和退火過程中常采用傳統(tǒng)連接方式，即非晶絲兩端點(diǎn)焊、微型樣品夾或微型螺栓固定連入電子電路。該方式對(duì)夾具要求較為嚴(yán)格，易造成磁阻抗輸出的不穩(wěn)定性。日本愛知鋼鐵公司通過超聲波焊接(Ultrasonic bonding)方法實(shí)現(xiàn)了非晶纖維與導(dǎo)電陶瓷電極片間的絲材鍵合(參見 Y. Honkura. Development of Amorphous Wire Type MI Sensors for Automobile Use. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2002，249 (1—2) :375_381.)。但此項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)由于焊接和模具成型過程技術(shù)操作難度大，對(duì)封裝設(shè)備精度要求極高，且采用超聲波焊接工藝易引入外部應(yīng)力和造成非晶纖維局部晶化導(dǎo)致磁學(xué)性能下降，一直未得到廣泛應(yīng)用與推廣。由于非晶纖維合金成分的特殊性，其與釬料間潤濕特性較差，使得傳統(tǒng)連接方式很難實(shí)現(xiàn)敏感元件的與電子電路的穩(wěn)定可靠連接，探索有效的表面處理工藝(如電鍍 (EP))來改善纖維微連接的潤濕特性，尤其是采用復(fù)合金屬鍍層來實(shí)現(xiàn)在溫度變化條件下釬料與纖維基體間的熱膨脹系數(shù)的相互匹配，以期突破該項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)磁敏傳感器微型化。目前，國內(nèi)外對(duì)非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方式的研究尚未有相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的非晶纖維微連接性能差的問題，而提出一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法。本發(fā)明的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法是按照以下步驟進(jìn)行的一、鍍前處理階段將非晶纖維水洗1 2次，再采用丙酮或無水乙醇對(duì)水洗后的非晶纖維進(jìn)行表面清潔除油，待用；二、電解拋光處理a、取純Pb塊作陽極，純Ni塊作陰極，置于電解液中， 在直流電壓12V，陽極電流密度為30 40A/dm2，電解液溫度為35°C 45°C的條件下，電解拋光580 620s ；b、取純Pb塊作陽極，純Cu塊作陰極，置于電解液中，在直流電壓1. 7 2. 0V,陽極電流密度為6 8A/dm2，電解液溫度為室溫的條件下，電解拋光900 1200s ；然后將上述電解拋光后的純M塊和純Cu塊放入丙酮或無水乙醇中，進(jìn)行表面清洗1 2次， 再進(jìn)行超聲清洗1 3min，待用；三、復(fù)合電鍍Ni處理將步驟一鍍前處理后的非晶纖維作陰極，步驟二得到的純Ni塊作陽極，置于電解液中，在電解液溫度為50°C 60°C，電解液pH 為2. 0 4. 5，陰極電流密度為3. 0 4. OA/dm2的條件下，電鍍100 400s ；四、將步驟三復(fù)合電鍍Ni處理后的非晶纖維放入純水中清洗1 2次，然后在無水乙醇中脫水8 12s， 最后在80°C 100°C溫度下，烘干100 120s ；五、復(fù)合電鍍Cu處理將步驟四處理后的非晶纖維作陰極，步驟二得到的純Cu塊作陽極，置于電解液中，在電解液溫度為30 40°C， 電解液pH為6. 0 7. 2，陰極電流密度為140 150A/dm2的條件下，電鍍50 70s ；六、將步驟五復(fù)合電鍍Cu處理后的非晶纖維，放入純水中清洗1 2次，然后在無水乙醇中脫水 8 12s，最后在80°C 10(TC溫度下，烘干100 120s ；七、化學(xué)鈍化處理將步驟六處理后的非晶纖維放入到電解液中，在電解液溫度為25°C 45°C，電解液pH為6. 0 7. 2的條件下，鈍化處理280 320s。八、將步驟七化學(xué)鈍化處理后的非晶纖維放入純水中清洗1 2次，然后在無水乙醇中脫水8 12s，最后在80°C 100°C溫度下，烘干100 120s，即完成非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明通過調(diào)整電鍍Ni和Cu參數(shù)在非晶纖維端部進(jìn)行復(fù)合電鍍Ni/Cu處理， 可有效改善纖維連接時(shí)的潤濕特性，特別是復(fù)合Ni/Cu鍍層具有高熱導(dǎo)率和低電阻率、易于電鍍和較弱的電磁效應(yīng)，與單一金屬鍍層相比，其微連接可在溫度變化條件下釬料與纖維間的熱膨脹系數(shù)的匹配，易于實(shí)現(xiàn)敏感材料與電子電路的穩(wěn)定可靠連接。雖然單一鍍Cu層具有優(yōu)良的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、較低的電阻率和優(yōu)異的潤濕特性， 可在常溫條件下穩(wěn)定工作，但在改變的溫度條件下，由于熱膨脹系數(shù)的差別較大，很難實(shí)現(xiàn)非晶纖維、Cu層和釬料間的可靠穩(wěn)定互聯(lián)；由于Ni層的熱膨脹系數(shù)介于非晶纖維和鍍Cu 層之間，因此將鍍Ni層作為金屬過渡鍍層，與單一金屬鍍層(鍍Cu或鍍Ni)相比，可有效避免在溫度變化條件下釬料與Cu層、Cu層與纖維間的熱膨脹系數(shù)的不匹配問題。2、本發(fā)明與現(xiàn)有的化學(xué)鍍(CP)和氣相沉積(VD)等特殊處理技術(shù)相比，具有設(shè)備工藝簡單、可操作性強(qiáng)、效率較高、鍍層厚度易于控制、金屬過渡鍍層易實(shí)現(xiàn)熱膨脹系數(shù)匹配等優(yōu)點(diǎn)，可克服現(xiàn)有非晶纖維表面處理方式的不足和局限性，如化學(xué)鍍鍍層表面不均勻且厚度難以有效控制。


圖1為試驗(yàn)1的非晶纖維鍍Ni層SEM形貌；圖2為試驗(yàn)2的非晶纖維鍍Cu層SEM形貌；圖3為試驗(yàn)3的非晶纖維復(fù)合電鍍Ni/Cu的表面電鍍Ni/Cu復(fù)合鍍層示意圖 ’ 1為 SAC釬料，2為鍍Cu層，3為鍍Ni層，4為非晶纖維；圖4為試驗(yàn)3的非晶纖維復(fù)合電鍍Ni/Cu的表面電鍍Ni/Cu的截面SEM形貌 ’ 1為鍍Cu層，2為鍍Ni層，3為非晶纖維；圖5為試驗(yàn)3復(fù)合電鍍Ni/Cu的表面微觀SEM形貌；圖6為試驗(yàn)3的非晶纖維復(fù)合電鍍Ni/Cu連接，其阻抗變化率Δ Ζ/%隨磁場(chǎng)和頻率的三維變化曲線；圖7為試驗(yàn)4的非晶纖維化學(xué)鍍Ni/Cu層SEM形貌。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法是按照以下步驟進(jìn)行的一、鍍前處理階段將非晶纖維水洗1 2次，再采用丙酮或無水乙醇對(duì)水洗后的非晶纖維進(jìn)行表面清潔除油，待用；二、電解拋光處理a、取純Pb塊作陽極，純M 塊作陰極，置于電解液中，在直流電壓12V，陽極電流密度為30 40A/dm2，電解液溫度為 35°C 45°C的條件下，電解拋光580 620s ；b、取純Pb塊作陽極，純Cu塊作陰極，置于電解液中，在直流電壓1. 7 2. 0V,陽極電流密度為6 8A/dm2，電解液溫度為室溫的條件下， 電解拋光900 1200s ；然后將上述電解拋光后的純Ni塊和純Cu塊放入丙酮或無水乙醇中，進(jìn)行表面清洗1 2次，再進(jìn)行超聲清洗1 3min，待用；三、復(fù)合電鍍Ni處理將步驟一鍍前處理后的非晶纖維作陰極，步驟二得到的純M塊作陽極，置于電解液中，在電解液溫度為50°C 60°C，電解液pH為2. 0 4. 5，陰極電流密度為3. 0 4. OA/dm2的條件下， 電鍍100 400s ；四、將步驟三復(fù)合電鍍Ni處理后的非晶纖維放入純水中清洗1 2次，然后在無水乙醇中脫水8 12s，最后在80°C 100°C溫度下，烘干100 120s ；五、復(fù)合電鍍 Cu處理將步驟四處理后的非晶纖維作陰極，步驟二得到的純Cu塊作陽極，置于電解液中， 在電解液溫度為30 40°C，電解液pH為6. 0 7. 2，陰極電流密度為140 150A/dm2的條件下，電鍍50 70s ；六、將步驟五復(fù)合電鍍Cu處理后的非晶纖維，放入純水中清洗1 2 次，然后在無水乙醇中脫水8 12s，最后在80°C 100°C溫度下，烘干100 120s ；七、化學(xué)鈍化處理將步驟六處理后的非晶纖維放入到電解液中，在電解液溫度為25°C 45°C， 電解液pH為6. 0 7. 2的條件下，鈍化處理280 320s。八、將步驟七化學(xué)鈍化處理后的非晶纖維放入純水中清洗1 2次，然后在無水乙醇中脫水8 12s，最后在80°C 100°C 溫度下，烘干100 120s，即完成非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接。本實(shí)施方式中的非晶纖維是通過熔體抽拉的方法制得的。本實(shí)施方式的有益效果為1、本試驗(yàn)通過調(diào)整電鍍Ni和Cu參數(shù)在非晶纖維端部進(jìn)行復(fù)合電鍍Ni/Cu處理， 可有效改善纖維連接時(shí)的潤濕特性，特別是復(fù)合Ni/Cu鍍層具有高熱導(dǎo)率和低電阻率、易于電鍍和較弱的電磁效應(yīng)，與單一金屬鍍層相比，其微連接可在溫度變化條件下釬料與纖維間的熱膨脹系數(shù)的匹配，易于實(shí)現(xiàn)敏感材料與電子電路的穩(wěn)定可靠連接。雖然單一鍍Cu層具有優(yōu)良的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、較低的電阻率和優(yōu)異的潤濕特性， 可在常溫條件下穩(wěn)定工作，但在改變的溫度條件下，由于熱膨脹系數(shù)的差別較大，很難實(shí)現(xiàn)非晶纖維、Cu層和釬料間的可靠互聯(lián)；由于Ni層的熱膨脹系數(shù)介于非晶纖維和鍍Cu層之間，因此將鍍Ni層作為金屬過渡鍍層，與單一金屬鍍層(鍍Cu或鍍Ni)相比，可有效避免在溫度變化條件下釬料與Cu層、Cu層與纖維間的熱膨脹系數(shù)的不匹配問題。2、本試驗(yàn)與現(xiàn)有的化學(xué)鍍(CP)和氣相沉積(VD)等特殊處理技術(shù)相比，具有設(shè)備工藝簡單、可操作性強(qiáng)、效率較高、鍍層厚度易于控制、金屬過渡鍍層易實(shí)現(xiàn)熱膨脹系數(shù)匹配等優(yōu)點(diǎn)，可克服現(xiàn)有非晶纖維表面處理方式的不足和局限性，如化學(xué)鍍鍍層表面不均勻且厚度難以有效控制。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一所述的非晶纖維直徑為10 90 μ m，非晶纖維端部電鍍長度為4mm。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二不同的是步驟二 a中所述的電解液是由質(zhì)量百分比含量為98%的濃硫酸和純水按體積比為4 3的比例組成的。其它與具體實(shí)施方式
一至二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟二 b中所述的電解液是由質(zhì)量百分比含量為95%的磷酸和純水按體積比為2 1的比例組成的。 其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是步驟三所述的電解液是按質(zhì)量份數(shù)比由280 320份的硫酸鎳、45 55份的氯化鎳、35 45份硼酸、 5 10份的氯化鈉、0. 05 0. 15份的十二烷基硫酸鈉和1000份的純水組成。其它與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟五所述的電解液是按質(zhì)量份數(shù)比由180 220份的硫酸銅、45 55份的硫酸、50 60份的氯化鈉、50 60份的氯化鉀、45 55份的葡萄糖、8 12份的酚磺酸和1000份的純水組成。 其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟七所述的電解液是按質(zhì)量份數(shù)比由80 120份的鉻酐和1000份的純水組成。其它與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是步驟三所述的PH是通過40g/L的硼酸進(jìn)行調(diào)節(jié)的。其它與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是步驟五所述的PH是通過55g/L的硫酸進(jìn)行調(diào)節(jié)的。其它與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是步驟七所述的PH是通過50g/L的鹽酸進(jìn)行調(diào)節(jié)的。其它與具體實(shí)施方式
一至九之一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十之一不同的是步驟二所述的超聲清洗是指在超聲頻率為40kHz的條件下進(jìn)行的。其它與具體實(shí)施方式
一至十之一相同。通過以下試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的效果試驗(yàn)1 本試驗(yàn)的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法是按照以下步驟進(jìn)行的一、鍍前處理階段將熔體抽拉(0(；8.2狗4.系155112.5非晶金屬纖維水洗2次，再采用丙酮進(jìn)行表面除油，待用；二、電解拋光處理取純1 塊作陽極，取純Ni塊作陰極，置于電解液中，在直流電壓12V，陽極電流密度為35A/dm2，電解液溫度為40°C的條件下，電解拋光600s ；然后將上述電解拋光后的純M塊放入丙酮中，進(jìn)行表面清洗2次，再進(jìn)行超聲清洗2min，備用；三、電鍍Ni處理將步驟一鍍前處理后的非晶纖維作陰極，步驟二得到的純Ni塊作陽極，置于電解液中，在電解液溫度為50°C，電解液pH為3. 0，陰極電流密度為4. OA/dm2的條件下，電鍍 220s;四、將步驟三電鍍M處理后的非晶纖維放入純水中清洗2次，然后在無水乙醇中脫水 10s，最后在100°C溫度下，烘干120s ；五、化學(xué)鈍化處理將步驟四處理后的非晶纖維放入到電解液中，在電解液溫度為25°C，電解液pH為7. 0的條件下，鈍化處理300s。六、將步驟五處理后的非晶纖維放入純水中清洗2次，然后在無水乙醇中脫水10s，最后在100°C溫度下，烘干120s，即完成非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接。本試驗(yàn)的Co68.2Fe4.3B15Si12.5的非晶金屬纖維是通過熔體抽拉的方法制得的，本試驗(yàn)采用名義成分為Co68.2Fe4.3B15Si12.5的非晶金屬纖維，其直徑為30μπι，端部電鍍處理長度為 4mm。本試驗(yàn)步驟二所述的電解液是由質(zhì)量百分比含量為98%的濃硫酸和純水按體積比為4 3的比例組成的。本試驗(yàn)步驟三所述的電解液是由300g/L的硫酸鎳、50g/L的氯化鎳、40g/L的硼酸、9g/L的氯化鈉、100mg/L的十二烷基硫酸鈉和IL的純水組成。本試驗(yàn)步驟五所述的電解液是由300g/L的鉻酐和IL的純水組成。本試驗(yàn)的非晶纖維鍍Ni層SEM形貌如圖1所示。由圖1可知，本試驗(yàn)獲得的鍍層組織均勻致密，無明顯宏觀及微觀缺陷，其M顆粒平均直徑為0. 45 μ m。試驗(yàn)2:本試驗(yàn)的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法是按照以下步驟進(jìn)行的一、鍍前處理階段將熔體抽拉Co68.2Fe4.3B15Si12.5非晶金屬纖維水洗2次，再采用丙酮進(jìn)行表面除油，待用；二、電解拋光處理取純Pb塊作陽極，取純Cu塊作陰極，置于電解液中，在直流電壓1. 8V,陽極電流密度為7A/dm2，電解液溫度為室溫的條件下，電解拋光1000s ；然后將上述電解拋光后的純Cu塊放入丙酮或無水乙醇中，進(jìn)行表面清洗2次，再進(jìn)行超聲清洗2min， 備用；三、電鍍Cu處理將步驟四處理后的非晶纖維作陰極，步驟二得到的純Cu塊作陽極， 置于電解液中，在電解液溫度為35°C，電解液pH為7. 0，陰極電流密度為147. 12A/dm2的條件下，電鍍60s ；四、將步驟三電鍍Cu處理后的非晶纖維放入純水中清洗2次，然后在無水乙醇中脫水10s，最后在100°C溫度下，烘干120s ；五、化學(xué)鈍化處理將步驟四處理后的非晶纖維放入到電解液中，在電解液溫度為25°C，電解液pH為7. 0的條件下，鈍化處理300s。 六、將步驟五處理后的非晶纖維放入純水中清洗2次，然后在無水乙醇中脫水10s，最后在 100°C溫度下，烘干120s，即完成非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接。本試驗(yàn)的Co68.2Fe4.3B15Si12.5的非晶金屬纖維是通過熔體抽拉的方法制得的，本試驗(yàn)采用名義成分為Co68.2Fe4.3B15Si12.5的非晶金屬纖維，其直徑為30μπι，端部電鍍處理長度為 4mm。本試驗(yàn)步驟二所述的電解液是由質(zhì)量百分比含量為95%的磷酸和純水按體積比為2 1的比例組成的。本試驗(yàn)步驟三所述的電解液是由200g/L的硫酸銅、55g/L的硫酸、9g/L氯化鈉、 120mg/L的氯化鉀、50g/L的葡萄糖、10mg/L的酚磺酸和IL的純水組成。本試驗(yàn)步驟五所述的電解液是由300g/L的鉻酐和IL的純水組成。本試驗(yàn)的非晶纖維鍍Cu層SEM形貌如圖2所示。由圖2可知，本試驗(yàn)獲得的鍍層組織均勻致密，無明顯宏觀及微觀缺陷，其Cu顆粒平均直徑為0. 65 μ m。試驗(yàn)3 本試驗(yàn)的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法是按照以下步驟進(jìn)行的一、鍍前處理階段將熔體抽拉Co68.2Fe4.3B15Si12.5非晶金屬纖維水洗2次，再采用丙酮進(jìn)行表面除油，待用；二、電解拋光處理取純Pb塊作陽極，分別取純Ni塊和純Cu塊作陰極，a、取純Pb塊作為陽極，純Ni塊作陰極，置于電解液中，在直流電壓12V，陽極電流密度為35A/dm2， 電解液溫度為40°C的條件下，電解拋光600s ；b、取純Pb塊作陽極，純Cu塊作陰極，置于電解液中，在直流電壓1. 8V,陽極電流密度為7A/dm2，電解液溫度為室溫的條件下，電解拋光 IOOOs ；然后將上述電解拋光后的純M塊和純Cu塊放入丙酮中，進(jìn)行表面清洗2次，再進(jìn)行超聲清洗2min，備用；三、復(fù)合電鍍M處理將步驟一鍍前處理后的非晶纖維作陰極，步驟二得到的純Ni塊作陽極，置于電解液中，在電解液溫度為50°C，電解液pH為3. 0，陰極電流密度為4. OA/dm2的條件下，電鍍220s ；四、將步驟三鍍Ni處理后的非晶纖維放入純水中清洗2次，然后在無水乙醇中脫水10s，最后在100°C溫度下，烘干120s ；五、復(fù)合電鍍Cu處理將步驟四處理后的非晶纖維作陰極，步驟二得到的純Cu塊作陽極，置于電解液中，在電解液溫度為35°C，電解液pH為7. 0，陰極電流密度為147. 12A/dm2的條件下，電鍍60s ；六、 將步驟五鍍Cu處理后的非晶纖維，放入純水中清洗2次，然后在無水乙醇中脫水10s，最后在100°C溫度下，烘干120s ；七、化學(xué)鈍化處理將步驟六處理后的非晶纖維放入到電解液中，在電解液溫度為25°C，電解液pH為7. 0的條件下，鈍化處理300s。八、將步驟七化學(xué)鈍化處理后的非晶纖維放入純水中清洗2次，然后在無水乙醇中脫水10s，最后在100°C溫度下，烘干120s，即完成非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接。本試驗(yàn)的Co68.2Fe4.3B15Si12.5的非晶金屬纖維是通過熔體抽拉的方法制得的，本試驗(yàn)采用名義成分為Co68.2Fe4.3B15Si12.5的非晶金屬纖維，其直徑為30μπι，端部電鍍處理長度為 4mm。本試驗(yàn)步驟二 a中所述的電解液是由質(zhì)量百分比含量為98%的濃硫酸和純水按體積比為4 3的比例組成的。本試驗(yàn)步驟二 b中所述的電解液是由質(zhì)量百分比含量為95%的磷酸和純水按體積比為2 1的比例組成的。本試驗(yàn)步驟三所述的電解液是由300g/L的硫酸鎳、50g/L的氯化鎳、40g/L的硼酸、9g/L的氯化鈉、100mg/L的十二烷基硫酸鈉和IL的純水組成。本試驗(yàn)步驟五所述的電解液是由200g/L的硫酸銅、55g/L的硫酸、9g/L氯化鈉、 120mg/L的氯化鉀、50g/L的葡萄糖、10mg/L的酚磺酸和IL的純水組成。本試驗(yàn)步驟七所述的電解液是由300g/L的鉻酐和IL的純水組成。本實(shí)驗(yàn)的復(fù)合電鍍Ni/Cu的鍍層結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，非晶纖維端部復(fù)合電鍍 Ni/Cu的截面形貌如圖4所示，非晶纖維端部復(fù)合電鍍M/Cu的表面微觀形貌如圖5所示。對(duì)本試驗(yàn)完成的端部復(fù)合電鍍的非晶纖維，其兩端連接入PCB四端測(cè)試板，在零磁屏蔽空間內(nèi)進(jìn)行磁阻抗性能檢測(cè)，其中磁場(chǎng)變化范圍為0 4. 250e，頻率變化范圍為 IOOkHz 15MHz ；阻抗變化率計(jì)算公式為營(%) = Ρ (Π—。其中，Z(HJ為外磁場(chǎng)Hex時(shí)對(duì)
應(yīng)的阻抗值；Z(Htl)為未施加外磁場(chǎng)時(shí)的阻抗值；阻抗變化率Δ Ζ/Ζ0隨磁場(chǎng)和頻率的三維變化曲線如圖6所示。本試驗(yàn)通過調(diào)整電鍍Ni和Cu參數(shù)在非晶纖維端部進(jìn)行復(fù)合電鍍Ni/Cu處理，可有效改善纖維連接時(shí)的潤濕特性，特別是復(fù)合Ni/Cu鍍層具有高熱導(dǎo)率和低電阻率、易于電鍍和較弱的電磁效應(yīng)，與單一金屬鍍層相比，其微連接可在溫度變化條件下釬料與纖維間的熱膨脹系數(shù)的匹配，易于實(shí)現(xiàn)敏感材料與電子電路的穩(wěn)定可靠連接。試驗(yàn)4:本試驗(yàn)的一種非晶纖維端部復(fù)合化學(xué)鍍方法是按照以下步驟進(jìn)行的一、鍍前處理階段將熔體抽拉Cof^2Fe4.3B15Si12.5非晶金屬纖維水洗2次，再采用丙酮進(jìn)行表面除油，待用；二、鍍M處理將步驟一鍍前處理后的非晶纖維置于電解液中，在電解液溫度為 94°C,pH為4. 5的條件下，還原反應(yīng)720s ；三、將步驟二處理后的非晶纖維放入純水中清洗 2次，然后在無水乙醇中脫水10s，最后在100°C溫度下，烘干120s ；四、鍍Cu處理將步驟三處理后的非晶纖維置于電解液中，在電解液溫度為^°C，電解液pH為12，的條件下，反應(yīng)1200s ；五、將步驟五中處理后的非晶纖維，放入純水中清洗2次，然后在無水乙醇中脫水 10s，最后在100°C溫度下，烘干120s ；即完成非晶纖維端部化學(xué)鍍微連接。本試驗(yàn)的(0(；8.2狗4.茈尉12.5的非晶金屬纖維是通過熔體抽拉的方法制得的，本試驗(yàn)采用名義成分為Cofi8.2Fq3B15Si12.5的非晶金屬纖維，其直徑為30μπι，端部電鍍處理長度為 4mm。本試驗(yàn)步驟二所述的電解液是由25g/L的硫酸鎳、25g/L的次磷酸鈉、80g/L的焦磷酸鈉、50mL/L的氨水(P=0. 9g/cm3)和IL的純水組成的。本試驗(yàn)步驟四所述的電解液是由15g/L的硫酸銅、60g/L的酒石酸鉀鈉、13g/L的甲醛、15g/L的氫氧化鈉、2g/L的氯化鎳、0. 15g/L的硼氫化鈉和IL的純水組成。本試驗(yàn)的化學(xué)鍍Ni/Cu鍍層SEM形貌如圖7所示。結(jié)合試驗(yàn)1至4，并選用未進(jìn)行電鍍處理的C0f58.2Fe4.3B15Si12.5非晶纖維，做為對(duì)照組，進(jìn)行對(duì)比和定量評(píng)價(jià)；在0CA20LHT型動(dòng)態(tài)潤濕角測(cè)試系統(tǒng)上測(cè)定動(dòng)態(tài)潤濕角評(píng)價(jià)纖維表面的潤濕特性，在MFT-4000劃痕測(cè)試儀上進(jìn)行劃痕試驗(yàn)來評(píng)價(jià)鍍層與基體間結(jié)合強(qiáng)度， 在耐馳DIL402-PC上測(cè)試不同基體材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)。結(jié)果如表1所示。表1非晶纖維端部不同類型表面處理性能對(duì)比
編號(hào)纖維端部處理狀態(tài)靜態(tài)潤濕角(度)鍍層結(jié)合力/N (臨界載荷)熱膨脹系數(shù)X IO-5 K-1 (25 °C)實(shí)施例3復(fù)合電鍍Ni/Cu 處理34.305.6-對(duì)照組未電鍍處理85.54-1.04實(shí)施例1電鍍Ni處理54.606.81.36實(shí)施例2電鍍Cu處理28.424.21.70實(shí)施例4化學(xué)鍍Ni/Cu處理64.063.1- 據(jù)表1可知，采用分步電鍍法對(duì)非晶纖維端部表面分別電鍍Ni和Cu處理，可優(yōu)化出合理的復(fù)合電鍍M/Cu的工藝參數(shù)并獲得端部具有良好表面潤濕性和不同溫度條件下熱膨脹系數(shù)相匹配的非晶纖維。結(jié)合對(duì)比例的鍍層性能測(cè)試結(jié)果可知，采用優(yōu)化參數(shù)后獲得的復(fù)合電鍍M/Cu層非晶纖維具有較小的靜態(tài)潤濕角(約34. 30° )、較大的鍍層結(jié)合力 (約5. 6N)和與纖維基體相互匹配的熱膨脹系數(shù)，均要優(yōu)于制備態(tài)表面未處理態(tài)、單一電鍍金屬層處理態(tài)和化學(xué)鍍表面處理所得到的樣品。同時(shí)，復(fù)合電鍍Ni/Cu層可有效提高焊點(diǎn)處接觸穩(wěn)定性和可靠性，能減小噪聲信號(hào)的射頻發(fā)射、電磁波信號(hào)衰減、雜散電容的干擾， 有效抑制在相對(duì)高的頻率下(MHz)由于接觸不穩(wěn)定現(xiàn)象造成的擾動(dòng)、振動(dòng)與沖擊，從而有效改善非晶纖維GMI的輸出穩(wěn)定性，如圖6所示。因此，采用端部復(fù)合電鍍M/Cu層處理的非晶纖維能有效解決其微連接問題，更能滿足于高性能GMI磁敏傳感器對(duì)敏感材料的連接和電子封裝要求，以保證傳感器件的微型化和集成化。
權(quán)利要求
1.一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法，其特征在于所述的非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法是按照以下步驟進(jìn)行的一、鍍前處理階段將非晶纖維水洗1 2次，再采用丙酮或無水乙醇對(duì)水洗后的非晶纖維進(jìn)行表面清潔除油，待用；二、電解拋光處理a、取純 Pb塊作陽極，純Ni塊作陰極，置于電解液中，在直流電壓12V，陽極電流密度為30 40A/ dm2,電解液溫度為35°C 45°C的條件下，電解拋光580 620s ；b、取純Pb塊作陽極，純Cu 塊作陰極，置于電解液中，在直流電壓1. 7 2. 0V,陽極電流密度為6 8A/dm2，電解液溫度為室溫的條件下，電解拋光900 1200s ；然后將上述電解拋光后的純Ni塊和純Cu塊放入丙酮或無水乙醇中，進(jìn)行表面清洗1 2次，再進(jìn)行超聲清洗1 3min，待用；三、復(fù)合電鍍 Ni處理將步驟一鍍前處理后的非晶纖維作陰極，步驟二得到的純Ni塊作陽極，置于電解液中，在電解液溫度為50°C 60°C，電解液pH為2. 0 4. 5，陰極電流密度為3. 0 4. OA/ dm2的條件下，電鍍100 400s ；四、將步驟三復(fù)合電鍍Ni處理后的非晶纖維放入純水中清洗1 2次，然后在無水乙醇中脫水8 12s，最后在80°C 100°C溫度下，烘干100 120s ；五、復(fù)合電鍍Cu處理將步驟四處理后的非晶纖維作陰極，步驟二得到的純Cu塊作陽極，置于電解液中，在電解液溫度為30 40°C，電解液pH為6. 0 7. 2，陰極電流密度為 140 150A/dm2的條件下，電鍍50 70s ；六、將步驟五復(fù)合電鍍Cu處理后的非晶纖維，放入純水中清洗1 2次，然后在無水乙醇中脫水8 12s，最后在80°C 100°C溫度下，烘干100 120s ；七、化學(xué)鈍化處理將步驟六處理后的非晶纖維放入到電解液中，在電解液溫度為25°C 45°C，電解液pH為6. 0 72的條件下，鈍化處理280 320s。八、將步驟七化學(xué)鈍化處理后的非晶纖維放入純水中清洗1 2次，然后在無水乙醇中脫水8 12s，最后在80°C 100°C溫度下，烘干100 120s，即完成非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法，其特征在于步驟一所述的非晶纖維直徑為10 90 μ m，非晶纖維端部電鍍長度為4mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法，其特征在于步驟二 a中所述的電解液是由質(zhì)量百分比含量為98%的濃硫酸和純水按體積比為4 3的比例組成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法，其特征在于步驟二 b中所述的電解液是由質(zhì)量百分比含量為95%的磷酸和純水按體積比為2 1的比例組成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法，其特征在于步驟三所述的電解液是按質(zhì)量份數(shù)比由280 320份的硫酸鎳、45 55份的氯化鎳、35 45份硼酸、5 10份的氯化鈉、0. 05 0. 15份的十二烷基硫酸鈉和1000份的純水組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法，其特征在于步驟五所述的電解液是按質(zhì)量份數(shù)比由180 220份的硫酸銅、45 55份的硫酸、50 60份的氯化鈉、50 60份的氯化鉀、45 55份的葡萄糖、8 12份的酚磺酸和1000份的純水組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法，其特征在于步驟七所述的電解液是按質(zhì)量份數(shù)比由80 120份的鉻酐和1000份的純水組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法，其特征在于步驟三所述的PH是通過40g/L的硼酸進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法，其特征在于步驟五所述的PH是通過55g/L的硫酸進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法，其特征在于步驟七所述的PH是通過50g/L的鹽酸進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
全文摘要
一種非晶纖維端部復(fù)合電鍍微連接方法，它涉及電鍍微連接方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有的非晶纖維微連接性能差的問題，本發(fā)明的電鍍連接方法為一、對(duì)非晶纖維進(jìn)行表面清潔；對(duì)純Cu和純Ni進(jìn)行電解拋光處理；二、鍍Ni處理；三、鍍Cu處理；四、化學(xué)鈍化處理。該電鍍工藝方法與現(xiàn)有的化學(xué)鍍(CP)和氣相沉積(VD)等特殊處理技術(shù)相比，具有設(shè)備工藝簡單、可操作性強(qiáng)、效率較高、鍍層厚度易于控制等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，復(fù)合電鍍金屬過渡Ni/Cu層微連接易于實(shí)現(xiàn)在溫度變化條件下釬料與非晶纖維間的熱膨脹系數(shù)的相互匹配，獲得敏感材料與電子電路的穩(wěn)定可靠連接。本發(fā)明的方法應(yīng)用于非晶纖維的連接領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C25D5/34GK102492970SQ20111043938
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者劉景順, 孫劍飛, 曹福洋, 邢大偉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)