专利名称：聚合物表面化学镀前的离子注入铜、镍预处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在聚合物表面镀铜的预处理工艺，特别是一种聚合物表面化学镀前的离子注入铜、镍预处理工艺。
背景技术：
化学镀是利用化学镀溶液中的还原剂将金属离子还原为金属并沉积在基体表面上形成镀层，获得的镀层均匀、孔隙率小，外观良好，而且深镀能力为100％，深槽和凸起结构都能均匀镀覆，因而成为聚合物金属化的研究热点。但化学镀在多种聚合物金属化技术中存在下述缺点第一，在没有催化作用基体上镀覆时，基体需要通过表面吸附催化原子进行活化。而目前广泛应用的敏化—活化法需要经历多道液体处理步骤，这一方面加大了工艺的复杂性，另一方面增大了化学镀液受污染和杂散形核的机会，使镀液稳定性变差，影响镀层性能；第二，对于非金属材料来说，镀层结合本质上是依靠机械结合而非原子键合，化学镀的结合强度相对较低。
化学镀技术实质上是一种表面处理技术。在实际应用中，由于每一种表面技术都具有自身的特点和优缺点，单一的表面技术往往不能满足实际应用中不同条件的需求。这就促使人们考虑同时采用两种或两种以上的表面技术，将它们进行复合，以使其优缺点能够相互补充。
离子注入辅助化学镀就是在非金属表面注入具有催化作用的金属离子，以在表面形成活化中心，诱导化学镀进行。离子注入辅助化学镀能改善传统化学镀的前两点不足之处。一方面离子注入减少了传统活化法的液体处理步骤，减小了污染镀液的机会，注入离子在基体中与基体原子混合，无明显界面，注入层不会剥落，所以不会对镀液稳定性造成影响；另一方面，由于一般活化方法所形成的活化中心只是吸附在陶瓷表面，并不能为提高镀层与聚合物的结合强度作出贡献，而注入金属离子可增加聚合物表面的导电性，提高金属—聚合物界面处的电子迁移，从而可使其界面结合强度得到提高。
人们使用的注入离子种类主要为贵金属钯，钯对于化学镀具有良好的催化形核作用。而化学镀是自催化反应，镀层金属自身对化学镀反应也具有催化功能。上述在化学镀前的预处理采用注入的离子为贵金属，镀层金属活化成本高、浪费贵金属；化学镀前采用化学镀方法的预处理工艺对环境污染严重。
发明内容
本发明的目的是要提供一种化学镀前预处理时无镀液、不污染环境、节省贵金属的聚合物表面化学镀前的离子注入铜、镍预处理工艺。
解决其技术问题的工艺技术方案是将高分子聚合物放入至离子注入机内，并在高分子聚合物上加上电极，打开离子注入机的能量注入开关，控制加速电压为10千伏-45千伏，控制注入剂量在2×10e17～5×10e17ions/cm2。
所述的电极为铜电极或者镍电极。
所述的高分子聚合物有聚四氟乙烯或者聚乙烯。
有益效果上述方案中，采用离子注入铜、镍作为在聚合物表面进行化学镀铜的预处理工艺。经离子注入的高分子聚合物表面不需要再经过其他的化学预处理，直接可在化学镀液中进行化学镀覆工艺，实现高分子聚合物表面化学镀覆，将离子注入和化学镀两种工艺技术结合起来，用离子注入代替现有化学镀意义上的化学预处理工艺，完成聚合物表面的金属膜的镀覆，离子注入成本低，节省贵金属且处理时无镀液、不污染环境，达到了本发明的目的。
离子注入作为化学镀的预处理工艺，能改善传统化学镀的前两点不足之处。一方面离子注入减少了传统活化法的液体处理步骤，减小了污染镀液的机会，其次注入离子在基体中与基体原子混合，无明显界面，注入层不会剥落，所以不会对镀液稳定性造成影响；另一方面，由于一般活化方法所形成的活化中心只是吸附在聚合物表面，并不能为提高镀层与基体的结合强度作出贡献，而注入金属离子可增加聚合物表面的导电性，提高金属—聚合物界面处的电子迁移，从而可使其界面结合强度得到提高。
将离子注入与化学镀有机地结合起来，经多次实验证明，采用注入与欲化学镀层金属相同或不相同的金属离子，充分发挥了化学镀和离子注入两者的优势，克服了原来存在的不利因素。形成的镀层均匀、孔隙率小，外观良好，镀层与基体为冶金与机械的复合结合，提高了镀层与基体的结合强度；工艺过程简单，不需要多次重复处理；整个预处理工艺过程中无镀液，不产生二次污染；不需要注入贵金属，降低了成本，而且发挥了化学镀金属的自催化功能，提高了镀覆效率。
具体实施例方式
实施例1选用聚四氟乙烯，将聚四氟乙烯表面进行清洗，去油和清除表面附着的污物；将准备好的聚四氟乙烯放在离子注入设备中，接好电极对聚四氟乙烯材料进行离子注入；选择的离子注入元素为铜，与之后的化学镀时的材料铜相同；注入参数为加速电压15KV，注入剂量2.25×10e17ions/cm2；将已完成注入的聚四氟乙烯置于化学镀镀液中直接进行化学镀铜。所述的化学镀铜为现有技术常规的化学镀铜工艺，略。
将离子注入和化学镀两种工艺技术结合起来，用离子注入取代现有化学镀意义上的化学预处理工艺，完成高分子材料表面的金属膜的镀覆。离子注入设备为多功能离子注入增强设备，为市售产品，型号为MEVVA2000。
实施例2选用聚乙烯，选择的离子注入元素为镍，注入参数范围为加速电压15KV，注入剂量2.25×10e17ions/cm2；将已完成注入的聚乙烯材料置于化学镀镀液中直接进行化学镀镍。其它与实施例1同，略。
实施例3选择的离子注入元素为铜，与之后的化学镀时的材料铁不相同，注入参数范围为加速电压为45KV，注入剂量2.3×10e17ions/cm2；将已完成注入的聚四氟乙烯置于化学镀镀液中直接进行化学镀铁。其它与实施例1同，略。
实施例4选择的离子注入元素为镍，注入参数范围为加速电压45KV，注入剂量2.3×10e17ions/em2；将已完成注入的聚乙烯置于化学镀镀液中直接进行化学镀铁。其它与实施例1同，略。
实施例5选择的离子注入元素为铜，注入参数范围为加速电压45KV，注入剂量5×10e17ions/cm2；将已完成注入的聚乙烯置于化学镀镀液中直接进行化学镀铁。其它与实施例1同，略。
实施例6选择的离子注入元素为镍，注入参数范围为加速电压10KV，注入剂量2×10e17ions/cm2；将已完成注入的聚乙烯置于化学镀镀液中直接进行化学镀铁。其它与实施例1同，略。
权利要求
1.一种聚合物表面化学镀前的离子注入铜、镍预处理工艺，其特征是将高分子聚合物放入至离子注入机内，并在高分子聚合物上加上电极，打开离子注入机的能量注入开关，控制加速电压为10千伏-45千伏，控制注入剂量在2×10e17～5×10e17ions/cm2。
2.根据权利要求1所述的聚合物表面化学镀前的离子注入铜、镍预处理工艺，其特征是所述的电极为铜电极或者镍电极。
3.根据权利要求1所述的聚合物表面化学镀前的离子注入铜、镍预处理工艺，其特征是所述的高分子聚合物有聚四氟乙烯或者聚乙烯。
全文摘要
一种聚合物表面化学镀前的离子注入铜、镍预处理工艺，属于聚合物表面化学镀前的预处理工艺。将高分子聚合物放入至离子注入机内，并在高分子聚合物上加上电极，打开离子注入机的能量注入开关，控制加速电压为10千伏－45千伏，控制注入剂量在2×10e
文档编号C23C18/20GK1952209SQ20061009759
公开日2007年4月25日 申请日期2006年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者孙智, 王晓虹, 杨峰, 王振中 申请人:中国矿业大学