作者：杨春（江西理工大学材料科学与工程专业硕士研究生）。
樊小伟（博士，江西理工大学赣南实验室副教授）。
通讯作者：宋宁（博士，江西理工大学赣南实验室讲师）。
论文全文：https://doi.org/10.1007/s11269-026-04605-3
背景介绍
铜箔是电子互连、柔性电路与先进封装领域的核心基础材料，纯铜箔存在强度与导电性本征权衡、易腐蚀氧化的短板，严重限制其在严苛环境下的长期服役性能。传统Cu-Ag合金多采用塑性加工制备，流程复杂、超薄箔材微观均匀性差；而氰化物体系电沉积工艺毒性高、环境与安全风险突出。因此，研发绿色无氰、高效可控的电沉积技术，制备兼具超高强度与高导电性的Cu-Ag合金箔，成为高端电子材料领域的关键攻关方向。
文章亮点
近日，赣南实验室宋宁、樊小伟团队，联合广东嘉元科技股份有限公司，在《Materials Characterization》发表研究论文，团队首创无氰焦磷酸盐-HEDP混合配体电解液体系，通过电沉积技术制备出超细晶Cu-Ag合金箔，系统揭示银合金化与电流密度对材料微观结构、力学/导电/耐蚀性能的调控机制，实现了强度与导电性的协同突破，为绿色制备高性能铜基合金箔提供了全新理论与技术路径。
图1.纯铜箔和Cu-Ag合金箔的耐腐蚀性分析
团队针对纯铜箔强度-电导难以兼顾、传统Cu-Ag合金制备工艺复杂、氰化物电沉积体系毒性高的核心难题，创新性搭建无氰焦磷酸盐-HEDP混合配体电解液电沉积体系，采用L16正交试验设计，系统优化pH、温度、电流密度三大关键工艺参数，明确各参数对材料性能的影响权重。研究综合运用SEM、激光共聚焦、XRD、EBSD、TEM、ICP-OES及电化学测试等多维度表征手段，深度解析银合金化与电流密度对Cu-Ag合金箔微观形貌、晶粒尺寸、晶体织构、相组成的调控机制，以及力学、导电、耐蚀性能的演化规律。同时通过循环伏安、计时电流测试精准刻画Cu-Ag共沉积电化学行为，证实该过程为扩散控制的不可逆反应，遵循三维瞬时形核机理，阐明银离子对铜离子还原的抑制-催化双重效应，揭示银原子通过异质形核、晶界钉扎、固溶强化实现晶粒细化、孪晶抑制、晶格畸变的核心作用机理，为电沉积法精准调控铜基合金箔的微观结构与宏观性能提供了完整的理论依据。
图2. 纯铜箔和Cu-Ag合金箔的力学、电学性能分析
在pH=10、温度40℃、电流密度 0.7 A・dm⁻⟡的最优工艺条件下，团队成功制备出银含量8.78wt.%的超细晶Cu-Ag合金箔，该材料实现1148 MPa的超高抗拉强度与71.8% IACS高导电率的协同突破，平均晶粒尺寸仅0.19μm，表面粗糙度大幅降低且呈现疏水特性，耐蚀性能远优于纯铜箔。实验验证，在稳定电沉积条件下，合金箔性能与预测值高度吻合，而电流密度可通过调控银沉积含量，实现晶粒尺寸、微观应变与晶体织构的精准调控；当工艺参数偏离最优区间时，银含量下降、晶粒粗化，材料强度与表面质量随之衰减。相较于传统塑性加工与氰化物电沉积工艺，本研究的无氰体系从源头消除剧毒氰化物的安全与环境风险，彻底突破纯铜箔强度-电导权衡的行业瓶颈，其优异的综合性能可适配高端电子互连、柔性电路、先进封装等领域的严苛服役需求，为高性能铜基合金箔的绿色工业化制备与工程化应用提供了可落地的技术方案。
图3. Cu-Ag合金箔(a)扫描电镜图；(b)三维粗糙度测量结果；(c)接触角测量结果；(d)EBSD图；(e)粒径分布图；(f)极限抗拉强度和电导率
总结与展望
本研究成功突破纯铜箔强度-电导权衡的行业瓶颈，开发的无氰电沉积工艺绿色安全、高效可控，制备的超细晶Cu-Ag合金箔在高端电子互连、柔性电子、先进封装等领域具备重大应用价值。未来团队将聚焦工业化连续生产工艺优化、高温高湿环境下材料长期稳定性评估，加速推动该高性能铜基合金箔的产业化落地。
