PA10T工程塑料的无铬表面微蚀方法与流程

本发明涉及塑料的表面处理，特别是涉及一种PA10T工程塑料的无铬表面微蚀方法。
背景技术：
：特种工程塑料PA10T，属高耐热半芳香族聚酰胺材料。化学成分为聚对苯二甲酰癸二胺，其主要的单体来源于可再生资源蓖麻豆，因此，PA10T为生物基材料。该材料具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性能、注塑加工性能，并具有超低的吸水率，良好的尺寸稳定性。已经被应用在电子、电器、汽车、园林工具、LED、手机、水暖等领域。在PA10T产品表面进行化学镀和电镀以形成镀层，能使PA10T产品拥有良好的金属质感，提高装饰性能，同时还能增强电、热及耐腐蚀等方面的性能，提高产品的附加值。而PA10T材料表面光滑，具有憎水性，要想在该材料表面进行化学镀和电镀，使镀层具有良好的结合力，必须解决材料表面微蚀问题。微蚀的目的是使PA10T材料表面得到一种微观粗糙的结构，提高表面粗糙度，增大表面积，使PA10T材料表面由憎水变为亲水，从而增大金属镀层和材料的结合力。目前，关于PA10T材料表面微蚀研究，尚无相关报道和应用。技术实现要素：基于此，有必要提供一种PA10T工程塑料的无铬表面微蚀方法。一种PA10T工程塑料的无铬表面微蚀方法，包括如下步骤：获取PA10T工程塑料，所述PA10T工程塑料具有待微蚀面；以水为溶剂配制电解液，所述电解液中包括浓度为5-20g/L二价锰离子，浓度为10-25g/L的氢离子；对所述电解液进行电解以制备强氧化剂，使所述电解液中所述强氧化剂的浓度为15-60g/L，得到含强氧化剂的电解液；将所述待微蚀面浸泡于所述含强氧化剂的电解液中，所述浸泡的时间为20-60min。本发明的PA10T工程塑料的无铬表面微蚀方法，通过含二价锰离子的物质为原料，在强酸性环境下电解制备得到强氧化剂，该强氧化剂主要由高价态锰离子物质组成，如六价或七价锰离子物质中的一种或两种。采用电解方式，可产生高价锰离子，同时还可以抑制高价锰离子的还原反应，使强氧化剂维持在特定的浓度范围内，实现对PA10T工程塑料的有效的微蚀，并适用于工业化生产。进一步地，本发明合理控制待微蚀面在电解液中的浸泡时间为20-60min，由此可避免微蚀不足，导致镀层与PA10T工程塑料表面的结合力差，或微蚀过度，使镀层不平整，影响镀层表观。此外，上述PA10T工程塑料的表面无铬微蚀方法，采用的微蚀体系中不含铬，避免了铬污染。在其中一个实施例中，所述电解液中所述强氧化剂浓度为25-45g/L。电解液中强氧化剂的浓度进一步优选为25-45g/L，可在获得良好微蚀效果的同时，使反应条件温和，降低电解液中强氧化剂对设备的腐蚀，减少设备维护成本。在其中一个实施例中，所述浸泡的时间为30-50min。浸泡的时间进一步优选为30-50min，可获得较好的微蚀表面形态，在优化镀层与PA10T工程塑料表面的结合力的同时，保证镀层的平整性。在其中一个实施例中，所述电解液中包括浓度为10-15g/L的二价锰离子，以及浓度为15-20g/L的氢离子。在其中一个实施例中，所述二价锰离子由氯化锰和/或硫酸锰提供，氢离子由浓硫酸提供。在其中一个实施例中，所述电解液中还包括浓度为50-150g/L的加速剂；所述加速剂为过硫酸氢钾、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或几种。进一步添加特定用量和种类的加速剂，可催化电解反应的进行，有利于维持电解液中强氧化剂的浓度，保证微蚀的效果。在其中一个实施例中，所述电解液中所述加速剂的浓度为80-100g/L；所述加速剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾。在其中一个实施例中，所述电解过程中的阳极电流密度为0.5-1.8A/dm2；所述电解液的温度为60-85℃。在其中一个实施例中，所述电解过程中的阳极电流密度为0.8-1.6A/dm2；所述电解液的温度为65-75℃。在其中一个实施例中，所述电解采用的阳极材料为钛、DSA涂层钛、铅或铅锡合金，阴极材料为高密度石墨(体密度在1.5g/cm3以上)；所述阳极的表面积为0.08-0.12dm2/L，所述阴极与阳极的表面积之比为8～15：1。进一步合理控制电解的各参数条件，可使电解过程稳定，有利于微蚀的进行。附图说明图1为实施例1的不同微蚀时间下PA10T工程塑料的无铬表面微蚀效果图；图2为实施例2的PA10T工程塑料的无铬表面微蚀效果图；图3为实施例3的PA10T工程塑料的无铬表面微蚀效果图；图4为实施例4的PA10T工程塑料的无铬表面微蚀效果图；图5为对比例的PA10T工程塑料的无铬表面微蚀效果图。具体实施方式以下结合具体实施例对本发明的PA10T工程塑料的无铬表面微蚀方法作进一步详细的说明。实施例1本实施例一种PA10T工程塑料的无铬表面微蚀方法，包括如下步骤：(1)获取8块同批次的PA10T工程塑料，所述PA10T工程塑料具有待微蚀面。(2)微蚀：以纯水为溶剂配制电解液，所述电解液中包括浓度为10g/L的二价锰离子，浓度为20g/L的氢离子，浓度为80g/L的加速剂。所述加速剂为过硫酸钠；二价锰离子由硫酸锰提供；氢离子由96％浓硫酸提供。以DSA涂层钛为阳极，高密度石墨板为阴极；阳极面积为0.1dm2/L(L为电解液的体积)，阴极和阳极的面积之比为10：1。在阳极电流密度为1.2A/dm2，温度为75℃，高速循环条件下进行电解，以制备并维持强氧化剂的浓度为30g/L左右。将所述待微蚀面浸泡于所述电解液中，进行微蚀。取8块同批次的PA10T工程塑料的浸泡的时间分别设置为0min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、80min，制得8块待镀PA10T工程塑料，待镀微蚀面及微蚀效果如表1所示。对待镀微蚀面进行化学镀铜，镀层与待微蚀面结合力测试1所示。表1实施例1不同浸泡时间条件下待微蚀面的微蚀效果及与镀层的结合力测试结果实施例2本实施例一种PA10T工程塑料的无铬表面微蚀方法，包括如下步骤：(1)获取PA10T工程塑料，所述PA10T工程塑料具有待微蚀面。(2)微蚀：以纯水为溶剂配制电解液，所述电解液中包括浓度为12g/L的二价锰离子，浓度为18g/L的氢离子，浓度为100g/L的加速剂。所述加速剂为过硫酸钠；二价锰离子由硫酸锰提供；氢离子由96％浓硫酸提供。以铅为阳极，高密度石墨板为阴极；阳极面积为0.1dm2/L(L为电解液的体积)，阴极和阳极的面积之比为10：1。在阳极电流密度为1.0A/dm2，温度为70℃，高速循环条件下进行电解，以制备并维持强氧化剂的浓度为35g/L左右。浸泡的时间设置为40min，制得待镀PA10T工程塑料，待微蚀面的微蚀效果如表3所示。采用常规化学铜方法对上述待镀PA10T工程塑料进行化学镀，制备得到的镀层与待微蚀面的结合力测试如表2所示。表2实施例2无铬表面微蚀效果及镀层结合力测试结果微蚀时间(min)40微蚀量(mg/cm2)2.62微蚀后表观(200倍)表面粗糙度均匀(图2)化学铜镀层结合力无脱落实施例3本实施例一种PA10T工程塑料的无铬表面微蚀方法，包括如下步骤：(1)获取PA10T工程塑料，所述PA10T工程塑料具有待微蚀面。(2)微蚀：以纯水为溶剂配制电解液，所述电解液中包括浓度为5g/L的二价锰离子，浓度为10g/L的氢离子，浓度为50g/L的加速剂。所述加速剂为过硫酸铵；二价锰离子由硫酸锰提供；氢离子由96％浓硫酸提供。以铅为阳极，高密度石墨板为阴极；阳极面积为0.08dm2/L(L为电解液的体积)，阴极和阳极的面积之比为8：1。在阳极电流密度为0.5A/dm2，温度为60℃，高速循环条件下进行电解，以制备并维持强氧化剂的浓度为15g/L左右。浸泡的时间设置为60min，制得待镀PA10T工程塑料，待微蚀面的微蚀效果如表3所示。采用常规化学铜方法对上述待镀PA10T工程塑料进行化学镀，制备得到的镀层与待微蚀面的结合力测试如表3所示。表3实施例3无铬表面微蚀效果及镀层结合力测试结果微蚀时间(min)60微蚀量(mg/cm2)2.17微蚀后表观(200倍)表面粗糙度均匀(图3)化学铜镀层结合力极少脱落实施例4本实施例一种PA10T工程塑料的无铬表面微蚀方法，包括如下步骤：(1)获取PA10T工程塑料，所述PA10T工程塑料具有待微蚀面。(2)微蚀：以纯水为溶剂配制电解液，所述电解液中包括浓度为20g/L的二价锰离子，浓度为25g/L的氢离子，浓度为150g/L的加速剂。所述加速剂为过硫酸钾；二价锰离子由氯化锰提供；氢离子由96％浓硫酸提供。以钛为阳极，高密度石墨板为阴极；阳极面积为0.12dm2/L(L为电解液的体积)，阴极和阳极的面积之比为15：1。在阳极电流密度为1.8A/dm2，温度为85℃，高速循环条件下进行电解，以制备并维持强氧化剂的浓度为60g/L左右。浸泡的时间设置为20min，制得待镀PA10T工程塑料，待微蚀面的微蚀效果如表4所示。采用常规化学铜方法对上述待镀PA10T工程塑料进行化学镀，制备得到的镀层与待微蚀面的结合力测试如表4所示。表4实施例4无铬表面微蚀效果及镀层结合力测试结果对比例本对比例一种PA10T工程塑料的无铬表面微蚀方法，其步骤同实施例2，区别在于：步骤(4)微蚀中：维持强氧化剂的浓度为10g/L。所得待微蚀面的微蚀效果如表5所示。按照实施例2相同的方法进行化学镀以制备表面镀层，制备得到的镀层与待微蚀面的结合力测试如表5所示。表5对比例无铬表面微蚀效果及镀层结合力测试结果微蚀时间(min)40微蚀量(mg/cm2)1.45微蚀后表观(200倍)表面微粗糙(图5)化学铜镀层结合力镀层部分脱落以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页1 2 3