非胶体钯活化PET塑料化学镀铜的研究.doc

非胶体钯活化PET塑料化学镀铜的研究 2007年6月涂装与电镀29 非胶体钯活化PET塑料化学镀铜的研究 于雄张鹏姚振宇 (四川理工学院材料与化学工程系,四川自贡,643000) 摘要研究了唧塑料表面化学镀铜的表面预处理以及化学镀铜工艺对化学镀铜的影响,唧塑料经过碱性高 锰酸钾处理后,表面的粗糙度大大增加,提高了塑料表面对金属镀层的附着力.研究表明,化学镀铜的速度与温 度,pH值以及甲醛含量等因素相关,最佳pH为12.5,最佳温度为50~C,甲醛的最佳含量为15mL/L. 关键词化学镀;PET塑料;表面处理 l前言产 ; 酒石酸钾钠和碳酸钠:成都科龙化学试剂厂生 PET塑料(聚对苯二甲酸乙二酯)具有优良的坚 韧性,拉伸,抗冲击强度,耐热,在其基体表面采用特 定的处理方法可获得一层金属层,使之兼有塑料和 金属二者的优点,即塑料金属化,化学镀金属是塑料 表面金属化的主要方法之一.塑料金属化后,再利 用电镀进行二次加工,可得到耐磨性,耐热性,热稳 定性,抗蚀能力均较强以及特殊功能的塑料制品,从 而达到耐磨,防腐,装饰和功能化的目的,在汽车,五 金,电子等行业有广泛的用途_lI3j. 1947年,首先由纳克斯(Narcus)报道了化学镀 铜.化学镀铜主要借助于还原剂,将溶液中的金属 离子,优先还原在呈催化活性的物体表面,从而形成 金属镀层.为了使塑料表面具有催化活性,在化学 镀铜前必须进行粗化,敏化,活化等.现在活化工序 中广泛采用胶体钯作为活化~lJ[4-6j,但胶体钯活化 液成本高,对工艺要求较高. 本研究探索采用较低成本的活化液进行活化, 对塑料进行化学镀铜. 2实验部分 不利用外加电源,而利用还原剂将溶液中的金 属离子还原并沉积在具有催化活性的物体表面上, 使之形成金属镀层. 2.1原材料 实验中所用原材料均为化学纯或分析纯. 硫酸铜:哈尔滨化学试剂厂生产; EDTA二钠盐:成都化学试剂厂生产; 甲醛:重庆东方化工厂生产; 氯化亚锡:天津顶福化学总厂生产; 高锰酸钾:重庆北碚化学试剂厂生产; 硝酸银:北京化工厂生产; 氢氧化钠:天津天泰化学品有限公司生产. 水为去离子水. 2.2工艺流程 PET塑料电镀工艺流程为: 塑料件一除油一双水洗一微蚀化学粗化一双水 洗一敏化处理一水洗一活化处理一水洗一沉铜一双 水洗一出料. 2.3表面处理 将PET塑料片(20mm×20mm,2mm厚)用碱性 清洗剂(1mol/LNaOH+1mol/LNa2CO3+表面活性剂 十二烷基磺酸钠的混合液)在50%浸洗,经水冲洗 后放人1mol/L的磷酸溶液中清洗,再经去离子水 洗,用氢氧化钠和高锰酸钾在7012进行表面处理 15min. 2.4PET的化学镀铜 经过表面处理的PET用去离子水洗涤两次. 接着用SnCl2(氯化亚锡)饱和水溶液(加3—5粒金 属锡粒,防止亚锡离子氧化)进行敏化,10rain敏化 完毕. 用2%的A()3溶液活化,经过活化的PET水 洗后在250mL的三颈瓶中进行化学镀铜. 收稿日期:20ar7—0 作者简介:于雄(1979一),湖北武汉人,在读研究生,主要从事复合材料及表面工程研究. 涂装与电镀2OO7年第3期 化学镀铜液组成:CuS042g/200mL,HCHO3nffJ 200mL,EDTA6g/200mL,酒石酸钾钠4g/200mL,pH =12.5. 化学镀铜反应为: Cu2+2HCHO+40H一=Cu+}I2十+2HCO0一+ 2H20 2.5化学镀铜速度的测定 镀铜速度的测定采用增重法进行测定,即测定 一 定时间内PET质量的增加(AW),通过质量增加 计算平均镀速R(1//s). R=AW×104/p?S?2t 式中:p一铜的密度,8.93g/cm3; S—PET塑料片的单面的表面积; Aw—PET质量的增加值; t一时间. 2.6镀液稳定性检验 稳定性检验用稳定度来表示.一般以镀液配完 后开始镀覆到镀液中看到红色铜粉的生成和氢气激 烈产生所需的时间,规定为稳定度. 3结果与讨论 2.1PET塑料的表面处理 PET塑料的表面处理是化学镀金属技术中的重 要步骤.其主要作用是除去塑料表面的油性物质和 提高其表面的粗糙度,在表面形成微蚀,经氧化处 理,羟基被氧化成具有极性碳氧双键,从而提高塑料 表面对金属离子和金属镀层的附着力.本实验采用 碱性高锰酸钾为表面处理剂. 未经处理的PET塑料试样表面平整,表面对金 属离子和金属镀层的附着力差.表面附着的催化剂 离子容易向镀液中迁移,铜的沉积不是发生在PET 塑料表面,而是大部分直接在镀液中沉积而形成铜 粉或吸附于烧杯底.只有经过表面处理后,才能在 塑料表面形成完整,光亮而且有良好导电能力的铜 膜.如果试样粗化程度不够,那么塑料经化学镀处 理后,化学镀金属层与塑料基体结合力