ABS塑料表面化学镀工艺

ABS塑料表面化学镀Cu报告人：*****2014年4月22日研究背景ABS塑料具有优良的物理性能和综合机械性能，便于成型加工，制品表面光洁度高，因此广泛应用于机械、汽车、电器、建筑、化工等领域。ABS塑料也有它不足之处:不导热、不导电、不能焊接、耐磨性差、硬度低等，这些缺陷限制了其在工业上的应用。为了克服这些缺陷，使ABS塑料具有某些特殊的性能，要对ABS进行表面金属化。化学镀化学镀又称为自催化镀、无电解镀，是指在没有外电流通过的情况下，利用化学方法使溶液中的金属离子还原为金属，并沉积在基体表面，形成镀层的一种表面加工方法。化学镀表面金属化工艺可在低温下进行，避免了高温操作，不易使塑料变形，且设备简单，成本较低廉。ABS表面化学镀层通常为Ni、Cu、Au及复合镀层。由于铜与塑料的膨胀系数比较接近，镀层应力小、力学强度高、与塑料基体结合力好，在塑料电镀中常用化学镀铜层作为电镀的导电镀层。化学镀工艺流程工艺流程：去应力除油酸洗粗化还原活化化学镀化学镀工艺去应力：塑料在注塑成型过程中会出现内应力残留，如果不加以消除，这些部位会在化学镀过程中产生镀层起泡现象。因此镀前应检查和消除基体的内应力。检查内应力的方法：将塑料浸入冰醋酸中，2~3min后取出，用清水洗净并吹干，如无裂纹或发白则表示内应力小或无内应力。去除内应力的方法：将零件置于烘箱中，在60~80℃保温4~8h。将零件浸泡在丙酮溶液中也可以消除零件内应力。化学镀工艺除油：除油的目的是除去外来的油脂、手印等污垢，使后一步的化学粗化过程能快速、均匀的进行，提高镀层结合力，同时也能延长粗化液的使用寿命。ABS塑料一般用碱性除油：35g/L碳酸钠+25g/L磷酸钠+25g/L氢氧化钠，OP乳化剂2-4ml/L除油温度：70℃除油时间：5min。除油之后表面不亲水。化学镀工艺酸洗：由于使用了碱性除油液，故需要进行酸洗除去基体表面附着的碱性物质，消除碱性物质对后续粗化液的影响。酸洗液配方：硫酸:100ml/L温度:室温时间:10s由于粗化液中也含有硫酸，故经过酸洗后只需用大量去离子水清洗即可，不必担心残留液混入到后续处理中。粗化：粗化是通过一定工艺过程使塑料表面微观粗糙，由憎水变为亲水，以提高镀层与塑料基体的结合力。粗化液的配方：铬酐（CrO3）：400g/L浓硫酸（H2SO4）：250ml/L温度：70℃时间：5-10min在粗化过程中，球状B组分优先被铬酸硫酸混合液氧化溶解，而此时A组分溶解速度相当缓慢，S组分几乎不溶。B组分溶解后使得塑料表面形成许多凹陷。ABS塑料粗化后的表面和截面形貌化学镀工艺塑料表面粗化程度是决定镀层结合力好坏的关键。化学镀工艺还原：粗化后表面要进行还原处理，这样可以将残留在塑料表面的六价铬还原为三价铬，以防止污染活化溶液。还原溶液配方：水合肼：l0g/L盐酸：l5g/L温度：室温时间：3min试样在还原后要水洗干净。活化：活化的目的是使基体表面吸附一层具有催化活性的金属微粒，作为下一步化学镀的催化中心。活化处理在方法上可分为离子型活化、胶体钯活化和无钯活化三种类型。离子型活化需要与与敏化处理配合，是敏化处理的后续工序。离子型活化工艺示意图化学镀工艺胶体钯活化前不需要进行敏化处理，但需要在活化后进行解胶。胶体钯活化工艺示意图由于贵金属活化成本高，限制了工业化进程，人们开发了其他金属来代替贵金属做活性中心。在活化后的塑料表面涂覆一层超薄的金属Cu的有机前驱体层，通过化学试剂、热处理、光子或等离子体技术将其还原为金属活性中心，引发下一步的化学镀。化学镀工艺化学镀铜：硫酸铜16g/L37%甲醛25mL/L氯化镍1g/L氢氧化钠5g/L酒石酸钾钠20g/LpH12温度45℃时间30min主盐还原剂络合剂稳定剂维持碱性环境Cu2++2HCHO+4OH-→Cu+2HCOO-+2H2O+H2化学镀Cu的SEM图片化学镀前景展望化学镀铜作为非金属表面金属化的重要手段，其应用日益广泛。根据目前化学镀铜研究和应用现状，今后化学镀铜的重点研究方向有以下几个方面：（1）加强基础理论研究，如催化机理、还原机理、添加剂作用机理等。（2）开发绿色环保化学镀铜新工艺。传统的化学镀铜存在甲醛对人体的危害、废水难以处理、铜难以回收利用等环保问题。为了保护环境实现可持续发展，急需加强绿色环保化学镀铜新工艺的研究。谢谢！