一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法與流程

本發明涉及金基合金材料加工領域，尤其涉及一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法。

背景技術：

1、金錫、金硅、金鍺等金基合金因其優異的抗蠕變和疲勞性能，良好的導電和導熱性、高溫穩定性、易焊接，可滿足特殊使用環境下的要求，廣泛運用于混合集成電路、半導體集成電路、濾波器件、微波器件、igbt大功率器件、連接器、傳感器、光電器件及其它特殊電子元器件等的可靠封裝連接、金屬外殼或陶瓷外殼氣密封裝等領域。

2、在金基體中加入錫、硅、鍺等元素調控合金熔點后，合金呈現出高脆性，且金基合金經特種熱加工成超薄帶材后表面形成氧化物，需要經過拋光去除氧化物。脆性帶材尤其是加工成厚度0.05mm及以下的超薄帶材后在拋光時容易斷裂無法滿足帶材的連續加工需求。帶材在拋光時往往因為張力不均勻造成帶材斷裂，生產效率低下。

3、還未有專利提出脆性超薄帶材的拋光方法，電化學機械拋光采用機械拋光的同時對工件進行電化學拋光，此方法只針對普通金屬工件，通常工件較厚、尺寸較大，不適用于脆性帶材的精密拋光，且拋光質量達不到芯片用封裝焊料的表面要求；金屬基帶的表面處理工藝雖然提出物理化學粗拋加電子束精拋進行帶材表面處理，但此方法粗拋速度不小于40米/小時，不能實現脆性帶材的精密拋光。

4、金基脆性帶材在加熱后發生熱塑性轉變，針對不同金基合金不同的熱塑性轉變溫度，金錫合金使用水基熱噴淋拋光，金鍺、金硅合金使用油基熱噴淋拋光，減少拋光時帶材斷裂問題。同時針對物理拋光后的氧化物殘留問題，使用電化學拋光方法對帶材進行第二次精拋，加熱電解液并施加攪拌，提交電解速度，完全去除帶材的表面氧化物殘留。

5、基于以上，將拋光液加熱用于提高脆性帶材的塑性，且在物理拋光后增加電化學拋光方法，實現脆性超薄帶材的連續拋光。

技術實現思路

1、本發明旨在提供一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，用于脆性帶材的連續拋光，提高拋光潔凈度。

2、一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，采用物理拋光裝置和電化學拋光裝置結合，將待拋光帶材進行物理機械熱拋光和電化學拋光結合下的連續拋光工藝，得到拋光帶材。

3、在一些優選地實施方案中，所述物理拋光裝置和電化學拋光裝置通過伺服電機微張力控制系統將連接，牽拉待拋光帶材，使其依次經過物理拋光裝置和電化學拋光裝置。

4、在一些優選地實施方案中，所述金基脆性帶材采用以下方法制備：通過真空感應熔煉金基合金，合金種類為金錫、金硅、金鍺合金中的一種，對澆鑄得到的金基合金鑄錠進行特種熱軋，最終得到厚度0.008-0.05mm的超薄帶材，即，待拋光帶材。

5、在一些優選地實施方案中，一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，包括如下步驟：

6、1)將拋光液噴淋至帶材的表面進行物理機械拋光；

7、所述步驟1)拋光液采用循環泵抽取；

8、所述步驟1)拋光液采用熱噴淋；噴淋溫度為60-200℃；優選為60-90℃或120-200℃；

9、2)將步驟1)物理拋光后的帶材通過電化學拋光裝置于電解液中進行電化學拋光；

10、所述步驟2)電化學拋光過程中，施加磁力攪拌。

11、在一些優選地實施方案中，使用伺服電機微張力控制系統穩定帶材張力，使帶材張力控制在1-2/n?m。

12、在一些優選地實施方案中，所述待拋光帶材包括金基合金帶材；優選為金基脆性超薄帶材；

13、所述待拋光帶材的脆性硬度為80-140hv；

14、所述待拋光帶材的厚度為0.008-0.05mm。

15、在一些優選地實施方案中，所述待拋光帶材選自以下組中的任一者或至少兩者的組合：金錫合金帶材、金鍺合金帶材、金硅合金帶材。

16、在一些優選地實施方案中，所述步驟1)拋光液包括水基拋光液和/或硅油基拋光液；

17、所述水基拋光液，使用去離子水調配，磨粒為非晶態二氧化硅懸濁液，粒徑0.02-0.05μm，ph＝9.5；

18、所述硅油基拋光液，使用聚二甲基硅氧烷調配，磨粒為金剛石顆粒，粒徑0.02-0.05μm。

19、在一些優選地實施方案中，所述步驟1)采用水基拋光液，拋光液使用加熱裝置加熱，加熱溫度范圍60-90℃；

20、所述步驟1)采用油基拋光液，拋光液使用加熱裝置加熱，加熱溫度范圍120-200℃。

21、在一些優選地實施方案中，所述步驟1)設置拋光輪轉速30-50hz，拋光輪下壓量-1到-2mm，拋光速度為0.3-0.5m/min，拋光時拋光液裹挾貴金屬拋光產物流入下方貴金屬沉淀池。

22、在一些優選地實施方案中，所述步驟2)電解液使用去離子水調配，各組分及濃度為hcl?80ml/l、硫脲80g/l、甘油60ml/l。

23、在一些優選地實施方案中，所述步驟2)電化學拋光的電流密度為7ma/cm2-610ma/cm2。

24、在一些優選地實施方案中，所述步驟2)采用電解液進行電化學拋光，電解液使用加熱裝置加熱，加熱溫度范圍60-90℃；

25、優選地，所述步驟2)電化學拋光過程中，施加磁力攪拌，攪拌速度200-500r/min。

26、本發明的有益效果至少在于：

27、本發明提出使用物理機械拋光和電化學拋光相結合的方法進行帶材拋光，針對0.008-0.05mm厚的金基脆性超薄帶材，采用伺服電機微張力控制系統精準控制脆性帶材張力，根據材料的熱塑性轉變溫度，選擇不同物理拋光液，加熱到不同溫度進行熱噴淋機械拋光，磨粒選擇粒徑在納米級尺寸的顆粒，提高鏡面拋光效果，同時在下方沉淀池沉淀過濾貴金屬顆粒，達到貴金屬的高效回收；電解拋光液同樣加熱到合適溫度并施加攪拌，提高電解拋光速度。此方法可以滿足脆性超薄帶材的連續拋光需求，同時拋光效果達到封裝用貴金屬焊料的潔凈度要求，提高了拋光效率和拋光質量。

技術特征：

1.一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，其特征在于，采用物理拋光裝置和電化學拋光裝置結合，將待拋光帶材進行物理機械熱拋光和電化學拋光結合下的連續拋光工藝，得到拋光帶材；

2.如權利要求1所述的一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，其特征在于，使用伺服電機微張力控制系統穩定帶材張力，使帶材張力控制在1-2/nm。

3.如權利要求1所述的一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，其特征在于，所述待拋光帶材包括金基合金帶材；優選為金基脆性超薄帶材；

4.如權利要求1所述的一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，其特征在于，所述待拋光帶材選自以下組中的任一者或至少兩者的組合：金錫合金帶材、金鍺合金帶材、金硅合金帶材。

5.如權利要求1所述的一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，其特征在于，所述步驟1)拋光液包括水基拋光液和/或硅油基拋光液；

6.如權利要求1或5所述的一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，其特征在于，所述步驟1)采用水基拋光液，拋光液使用加熱裝置加熱，加熱溫度范圍60-90℃；或

7.如權利要求1所述的一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，其特征在于，所述步驟1)設置拋光輪轉速30-50hz，拋光輪下壓量-1到-2mm，拋光速度為0.3-0.5m/min，拋光時拋光液裹挾貴金屬拋光產物流入下方貴金屬沉淀池。

8.如權利要求1所述的一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，其特征在于，所述步驟2)電解液使用去離子水調配，各組分及濃度為hcl?80ml/l、硫脲80g/l、甘油60ml/l。

9.如權利要求1或8所述的一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，其特征在于，所述步驟2)電化學拋光的電流密度為7ma/cm2-610ma/cm2。

10.如權利要求1所述的一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，其特征在于，所述步驟2)采用電解液進行電化學拋光，電解液使用加熱裝置加熱，加熱溫度范圍60-90℃；

技術總結
本發明提供了一種金基脆性超薄帶材的連續拋光方法，通過將傳統機械拋光和電化學拋光方法相結合，并針對厚度0.008?0.05mm的脆性帶材引入微張力控制系統，提出一種金基脆性超薄帶材連續拋光方法。針對不同金基合金不同的熱塑性轉變溫度，使用不同納米級磨粒拋光液在不同溫度下進行物理拋光，然后加熱并攪拌電解液，在微張力控制系統下實現了金基脆性超薄帶材的連續拋光。通過該方法，得到表面光潔無氧化物的金基帶材。

技術研發人員：朱洪磊,侯智超,趙瑾,何金江,李凱麗,宋瑤,鮑金祥
受保護的技術使用者：有研億金新材料有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13