一种基于激光烧结成型的尼龙材料表面金属化的镀镍方法
【技术领域】
[0001]本发明属于尼龙基材料表面处理技术领域，具体涉及一种基于激光烧结成型的尼龙件材料表面的金属化方法。
【背景技术】
[0002]尼龙是一种热塑性粉末材料，具有较宽的工作温度。力学性能优异，抗拉强度、断裂韧度、耐反复冲击韧度、耐磨性能等非常突出，非常适合于选择性激光烧结成型，它通过激光束有选择地对尼龙基等非金属等粉末材料进行烧结来快速制备三维实体模型和产品。
[0003]由于实际应用中对材料性能的要求不同，需要将尼龙基材料表面金属化，改善其表面性质，使其兼具塑料和金属两者的特有功能。尼龙材料件金属化后，既保持了塑料的质量轻、抗蚀性强、成型容易等特点，又赋予其金属的导电性、装饰性、导磁性、可焊性等。国内外许多专家和工程技术人员对尼龙材料进行了大量的表面改性研究工作，取得了许多重要成果。相比之下，对基于激光烧结成型的尼龙材料件表面金属化研究则明显关注不够，主要表现为，基于激光烧结成型制造的尼龙零件材料表面粗糙度较高，成型材料的均匀一致性不如块体材料，表面金属化工艺较落后，例如，大部分镀镍沉积速度较快，精度控制较差，以及各种工艺因素对金属化镀层质量和产品性能影响的科学技术研究不够深入等等。实践表明尼龙材料表面金属化工艺的好坏直接影响尼龙件表面镀层质量，进而影响产品性能，宏观表现为尼龙表面的金属镀层质量如外观、结合力、耐腐蚀性等贯穿在尼龙材料金属化的全过程中。主要涉及尼龙材料种类、制件造型设计、制件成型工艺、镀前处理、镀层结构和厚度等因素。因此，有必要选择一种适合于激光烧结成型尼龙件表面金属化工艺。
[0004]通常，在尼龙材料上进行金属化，选择化学镀镍技术是有其优势的，除了连接导线上免除复杂的捆扎外，还具有镀层厚度均匀、针孔少、不需要直流电源等优点，但是基于激光烧结制造的尼龙件的化学镀镍工艺与纯金属、普通塑料件上的镀镍是不尽相同的，最明显的也是最困难的不同之处是尼龙件材料表面往往是不连续的，化学活性差别高，难以在施镀时均匀镀上，因而有些需要镀的部位就不能镀上，这样就使得化学镀过程比在纯金属上进行要困难得多，所以在化学镀时选用合适的方法来实现金属化是非常重要的。
[0005]虽然国内外早已有关于尼龙材料金属化技术的研究报导，但涉及基于激光烧结成型的尼龙件材料表面金属化报道并不多。本发明在一般塑料材料金属化的基础上，改进尼龙基材料金属化工艺，获得结晶均匀一致，镀层结合力优异的镀层，可以根据不同电子元件需求调整配方达到满足使用目的。
【发明内容】
[0006]为了解决基于激光烧结成型的尼龙件表面金属化工艺中高质量表面改性难度大等问题，本发明提供一种基于激光烧结成型的尼龙件表面金属化的镀镍方法。
[0007]本发明的操作步骤如下:
(1)去内应力将基于激光烧结成型的尼龙件在有机混合溶液中浸泡30?90 s，清洗，烘干，得到去内应力件；
(2)脱脂除油
将去内应力件在温度55?65 °C的碱性除油溶液中浸泡除油，并轻微搅拌，浸泡除油时间15?30分钟；取出，用水漂洗干净，干燥，得到脱脂除油件；
(3)表面蚀刻
在温度为60 土 5 °C条件下，将脱脂除油件浸入高酸型腐蚀液中，并轻微搅拌，浸泡时间5?12分钟；取出，用水冲洗干净；在还原液中浸泡2?5分钟，将残留在零件表面的六价铬清洗干净，得到表面蚀刻件；
(4)活化
在温度为25?35°C条件下，将表面蚀刻件浸入活化溶液中，轻微搅拌，浸泡时间1?2min ;取出，用水冲洗干净，用浓度5 %的稀盐酸溶液浸泡30?60秒进行解胶还原，得到活化件；
(5)化学镀镍
将活化件浸入化学镍溶液中，温度78?82 V条件下施镀6?8分钟，取出用水冲洗干净、干燥，即得到表面形成厚度为2?3 Mm镍层的基于激光烧结成型的尼龙件。
[0008]本发明的有益技术效果体现在以下方面:
1.将基于激光烧结成型的尼龙零件进行表面镀镍前首先必须进行去应力、碱性除油、微蚀刻、活化处理亲水化处理，碱液处理去除尼龙零件表面的有机物和油污，酸的强氧化性使尼龙零件表面受轻微侵蚀达到微观粗化的目的，并有使尼龙表面层具有亲水的作用。
[0009]2.采用活化一步法可以在尼龙零件表面微观粗化形成的缺陷表面生成具有具有催化活性的银盐活化中心，操作简单，活化液稳定，使用成本很低。活化过程中进行搅拌，以便尼龙零件表层每个粒子、每个晶面都得到均匀活化处理，以保证后序化学镀层均匀，无漏镀。
[0010]3.利用酸性化学镀镍的方法可以使酸性化学镍镀层很好的固溶扩散，增强界面结合力，同时镍膜对基材表面起到包覆增强，减少尼龙零件表层的脱落和破裂，去除镀镍过程中产生的不均匀镀现象，表面镀层与基材之间粘附力增强，使得镀层应力得到释放。
[0011]本发明公开的有关基于增激光烧结成型的尼龙零件材料表面的金属化方法，能获得兼顾导电和耐蚀性良好的表面膜层，本发明公开的制备方法不受地域限制，具有节能环保等优点，适合大规模工业生产。
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例1得到的尼龙零件材料表面镀层的表面扫描电子显微照片。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例，对本发明作进一步地说明。
[0014]实施例1
一种基于激光烧结成型的尼龙材料表面镀镍的具体操作步骤如下:
(1)去内应力将基于激光烧结成型的尼龙件先用细砂纸逐级打磨，接着完全浸入温度25±2 °C的有机混合溶液中，持续30 s取出立即甩干，检查表面状况；表面有细小致密裂纹的地方说明此处有应力存在；裂纹越多，应力越大；无应力合格零件占62 % ;有应力的零件放入冷水中加热，至沸腾保持1小时，在水中自然冷却至室温，以消除应力，得到无应力合格零件；将上述两个工步中得到的无应力合格零件依次浸泡在水、乙醇和正己烷中进行充分清洗，烘干，得到去内应力件。
[0015]有机溶剂为甲乙酮和丙酮按质量比1:1混合制成。
[0016](2)脱脂除油
将去内应力件在温度55 °C的碱性除油溶液中浸泡除油，并轻微搅拌，浸泡除油时间15分钟；取出，用水漂洗干净，干燥，得到脱脂除油件。
[0017]除油溶液由氢氧化钠20.4 g/L、磷酸氢钠24.5 g/L、碳酸钠4.5 g/L、0.5 g/L聚氧乙烯辛烷基酚醚和水充分混合制成。
[0018](3)表面蚀刻
在温度为60 土 5 °C条件下，将脱脂除油件浸入高酸型腐蚀液中，并轻微搅拌，浸泡时间5分钟；取出，用水冲洗干净；在浓度5 %的氢氧化钠的还原液中浸泡2分钟，将残留在零件表面的六价铬清洗干净，得到表面蚀刻件。
[0019]高酸型腐蚀液由275 ml/L浓硫酸、75 ml/L磷酸(85 %)、15 g/L铬酸、0.5 g/L耐酸表面活性剂a-烯烃磺酸钠、1 g/L纳米硼氮粉末和去离子水充分混合制成。
[0020](4)活化
在温度为25 °C条件下，将表面蚀刻件浸入活化溶液中，轻微搅拌，浸泡时间1 min;取出，用水冲洗干净，用浓度5 %的稀盐酸溶液浸泡30秒进行解胶还原，得到活化件。
_] 活化溶液由3.2 g/L乙酸镍、1 g/L硝酸银、8 mL/L甲醇、0.8 g/L硼氢化钠、5.3mL/L乙二醇和去离子水按先后顺利依次添加充分混合制成。
[0022](5)化学镀镍
将活化件浸入化学镍溶液中，温度78 °C条件下施镀6分钟，取出用水冲洗干净、干燥，即得到表面形成厚度为2 μ?镍层的基于光烧结成型的尼龙件。
[0023]酸性镍溶液由30 g/L乙酸镍、15 g/L氯化镍、8.5 g/L次亚硫酸钠、水合肼1.2 mL/L、0.5 g/L硼酸、5 mg/L糖精、3.75 mL/L柠檬酸、2.7 g/L酒石酸、0.15 g/L十二烷基醚硫酸钠、0.12 g/L硫脲和水充分混合制成，pH值为4.2。
[0024]图1为本发明实施例1得到的基于激光烧结成型的尼龙材料表面金属化镀层的表面扫描电子显微照片，从中可以看出镀层表面平整，镀层结晶均匀一致。
[0025]实施例2
一种基于激光烧结成型的尼龙材料表面镀镍的具体操作步骤如下:
(1)去内应力
将基于激光烧结成型的尼龙件先用细砂纸逐级打磨，接着完全浸入温度25±2 °C的有机混合溶液中，持续60 s取出立即甩干，检查表面状况；表面有细小致密裂纹的地方说明此处有应力存在；裂纹越多，应力越大；无应力合格零件占65 % ;有应力的零件放入冷水中加热，至沸腾保持2小时，在水中自然冷却至室温，以消除应力，得到无应力合格零件；将上述两个工步中得到的无应力合格零件依次浸泡在水、乙醇和正己烷中进行充分清洗，烘干，得到去内应力件。
[0026]有机溶剂为甲乙酮和丙酮按质量比1:1混合制成。
[0027](2)脱脂除油
将去内应力件在温度58 °C的碱性除油溶液中浸泡除油，并轻微搅拌，浸泡除油时间22分钟；取出，用水漂洗干净，干燥，得到脱脂除油件。
[0028]除油溶液由氢氧化钠32.5 g/L、磷酸氢钠18.5 g/L、碳酸钠7.5 g/L、1.25 g/L辛烷基