本發明涉及一種摻雜稀土元素的梯度功能改性鎳金鍍層及其制備方法，包含鎳鍍層、鎳金梯度鍍層和純金鍍層，鎳金梯度鍍層在鎳鍍層和純金鍍層中間，鎳金梯度鍍層摻雜有鑭、鈰、鉺、釔中的至少一種稀土元素。鎳金梯度鍍層摻雜的稀土元素所占質量比為0.02％～0.2％。本發明的摻雜稀土元素的梯度功能改性鎳金鍍層利用磁控濺射鍍膜技術制備，通過該方法制備的摻雜稀土元素的梯度功能改性鎳金鍍層可以改善鍍層的致密度、覆蓋性，提高金鍍層和銅基材的結合能力，改善產品的導電性能和焊接性能，同時又降低了貴金屬的使用量，該方法制備的產品成本低廉，節能環保，非常適用于微納米電子工業。

技術領域

本發明涉及電子材料制備領域，具體涉及摻雜稀土元素的梯度功能改性鎳金鍍層及其制備方法。

背景技術

易切削含鉛黃銅具有優良的化學、物理、力學和易切削性能，是使用最為廣泛的銅合金材料，主要應用于電子、電器、鎖具、接頭、插件水暖閥體、水表、法蘭、兒童玩具等等領域。

但黃銅合金表面潤濕性較差，表面結合力差，無法滿足焊接功能需求，而且元器件表面接觸電阻高，導電性差。為提高黃銅表面可焊性及導電性，需在其表面制備焊接性能優異的金鍍層。但是直接在銅表面鍍金，鍍層結合力不良，易出現露底、起皮、脫落等現象，而且傳統的化學鍍金、電鍍金的方法不僅成本高昂而且面臨環保壓力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種摻雜稀土元素的梯度功能改性鎳金鍍層及其制備方法，用以解決現有電子材料銅合金表面結合力差、銅部件可焊性差、元器件表面接觸電阻高等問題。

為了達到上述技術效果，本發明采用的技術方案是：

本發明提供一種摻雜稀土元素的梯度功能改性鎳金鍍層，包含鎳鍍層、鎳金梯度鍍層和純金鍍層，所述鎳金梯度鍍層在鎳鍍層和純金鍍層中間，所述鎳金梯度鍍層摻雜有鑭、鈰、鉺、釔中的至少一種稀土元素。

進一步的，所述鎳金梯度鍍層摻雜的稀土元素所占質量比為0.02％～0.2％。

進一步的，所述鎳金梯度鍍層為鎳、金含量逐步變化的鎳金復合鍍層，所述鎳金梯度鍍層底部到頂部的鎳、金質量比從10:1過渡到1:10。

進一步的，所述鎳鍍層的厚度為1～3μm，所述鎳金梯度鍍層的厚度為1～3μm，所述金鍍層的厚度為0.1～0.3μm。

本發明還提供一種摻雜稀土元素的梯度功能改性鎳金鍍層的制備方法，包括以下工藝步驟：

(1)銅基材預處理：

銅基材預處理包括除油、拋光、酸洗、水洗、烘干、離子束清洗和預熱步驟；

(2)摻雜靶材的制備：

在制備鎳靶材時摻入質量比0.02％～0.2％的稀土元素；

(3)鎳鍍層的制備：

激發摻雜鎳靶，沉積1～3um摻雜稀土元素的鎳鍍層；

(4)鎳金梯度鍍層的制備：

同時激發摻雜鎳靶和純金靶，沉積鎳金質量比例從10：1過渡到1:10，鎳金梯度鍍層的厚度為1～3um；

(5)純金鍍層的制備：

只激發純金靶，沉積厚度0.1～0.3um的純金涂層。

進一步的，步驟(3)中制備鎳鍍層時，摻雜鎳靶濺射功率為15～21kw，濺射氣壓0.3Pa，負偏壓450V，沉積溫度200℃，沉積時間10～30min。

進一步的，步驟(4)中制備鎳金梯度鍍層時，摻雜鎳靶功率以0.6～1.8kw/min的速率逐步降至0，純金靶功率以0.15～0.45kw/min的速率逐步增至2.5～6kw/min，負偏壓300V，沉積時間10～30min。