利用冷烧结进行无蚀刻金属镀覆的制作方法

本发明涉及聚合物组分的金属镀覆领域。

背景技术：

1、聚碳酸酯(“pc”)与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(“abs”)的聚合物共混物以及abs模制树脂被金属化并用于很多汽车应用中。这些材料可被制成具有一定镜面光洁度而类似于金属零件，同时具有轻量化优势。另外，金属涂层还可以提高底层聚合物的机械强度、热稳定性和环境稳定性以及耐化学性。常规电镀的金属涂层不会粘合或粘附到塑料或弹性材料上，除非首先对这些材料的表面进行适当处理。常见的处理可以包括用含有三氧化铬或混酸组合物(诸如铬酸/硫酸或铬酸/硫酸/磷酸类型)的溶液化学蚀刻该表面。这些强氧化溶液通过形成诸如r-cooh、r-oh、r-so3和r-ch═o的极性有机官能团来使聚合物材料的表面微粗糙并化学改变该表面。这些极性基团的存在促进从水溶液中吸附镀覆催化剂，从而使后续金属沉积容易发生。图1示出了该过程中的典型步骤序列。

2、使用含有三氧化铬的溶液有两个主要缺点。第一，这种化学品被评为人类致癌物；并且第二，处理这些使用过的酸溶液既困难又昂贵。此外，还有一个缺点，即需要从蚀刻的塑料零件中去除六价铬化合物并进行解毒。在蚀刻处理后，留在聚合物表面上的铬酸残留物可能会抑制化学镀覆沉积，并且该等残留物可能难以完全去除。为了避免这些问题，过去一直在寻找铬酸蚀刻的替代工艺。干法等离子体蚀刻工艺可以作为湿法蚀刻工艺的替代方案，因为它具有对表面进行化学物理活化的能力。然而，这种方法仅应用于模制零件，并且需要制造商投资于昂贵且复杂的设备。

3、过去，已经测试了许多不同的方法，这些方法使用其他氧化剂来代替铬酸。高锰酸钾就是被提议用于代替铬酸的一种材料，并且碱性高锰酸盐溶液的使用一直被作为铬酸蚀刻的可能替代方案进行研究。热碱性高锰酸盐溶液已经取得了一些商业成功，但其成功一般限于处理印刷电路板。高锰酸钾的最大问题是其氧化速率比铬酸更慢，从而大大减少了每单位时间镀覆零件的产量。此类系统通常需要投入更多的昂贵敏化剂和催化剂材料(sncl2和pd)才能达到同等镀覆质量。

4、另外，已尝试采用各种现有技术来将聚碳酸酯树脂与其他聚合物改性剂共混，以实现各种期望的益处。例如，可以将环氧官能化聚丁烯共混到聚碳酸酯/abs共混物中。更具体地，该共混物可以包含一种或多种聚碳酸酯树脂、一种或多种接枝abs树脂、刚性san聚合物以及有效量的脂肪族c4至c16聚-α-烯烃、官能化脂肪族聚-α-烯烃聚合物或氢化聚-α-烯烃。

5、在另一种现有方法中，将甲基丙烯酸甲酯(mbs)和聚丙烯接枝马来酸酐(pp-g-ma)作为单一增容剂添加在聚碳酸酯/聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)共混物(pc/abs)中。结果表明，mbs表现出更高的抗拉强度、硬度和密度，而与mbs相比，pp-g-ma是pc/abs 70/30wt.％共混物的更有效增容剂。根据现有技术，此类增容剂必须具有相对低的分子量，以便在熔融和模制期间在最终共混物中保持均匀混合。

6、因此，需要一种无需任何蚀刻步骤(干法或湿法)就能使表面活化的改良版金属镀覆方法。

技术实现思路

1、本申请描述了一种利用冷烧结在部件表面上形成连续导电金属层的方法的开发，该部件优选地由模制丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(abs)或聚碳酸酯/abs(pc/abs)共混物制成。该方法避免了在电镀工艺之前进行铬酸蚀刻预处理的需要。利用冷烧结在塑料表面上形成连续导电且厚度可控的金属层，诸如ni、fe、cu或ni/fe。该方法还将适用于任何其他金属。因此，模制abs或pc/abs零件可以进一步进行电镀而无需经历不利的蚀刻工艺。

2、本申请公开了一种用于制备适合金属镀覆的部件的方法，该方法包括：(a)对金属粉末进行冷烧结以形成该部件的第一部分，(b)将塑料添加到该第一部分的至少一个表面，以及(c)将该塑料冷烧结到该第一部分上，该塑料成为该部件的第二部分。该第一部分的形状优选地由模具限定。所添加的塑料优选地呈粉末状。优选地使用液压机、加热夹套和温度控制器来执行该等烧结步骤。所施加的温度优选地在140℃至200℃范围内，时间优选地在1小时至2小时范围内，并且压力优选地在300mpa至400mpa范围内。该粉末状金属优选地主要是镍、铜、铁或者镍、铜和铁中的两者或更多者的混合物。该塑料优选地至少部分是聚碳酸酯。该塑料优选地至少部分是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)。该方法优选地不包括任何附加粘结剂。该方法可以优选地包括在不经过蚀刻、敏化或活化步骤的情况下将附加金属镀覆到该部件上的附加步骤。该附加金属优选地是金、银、铬、镍、铜、亮镍、亮铜或这些金属中的两者或更多者的混合物。该塑料优选地包含热稳定剂。该塑料优选地包含润滑剂或脱模剂。该塑料包含除酸剂。该塑料包含一种或多种冲击增强剂。该部件优选地用于汽车和电子行业中。该塑料优选地包含一种或多种颜料和/或染料。

3、本申请还公开了一种用于部件的组合物，该部件包含约95％的非abs塑料、4％的abs和1％的金属，该金属在该部件的表面上。该金属优选地是镍、铜、铁或镍、铜和铁中的两者或更多者的混合物。该塑料优选地至少部分是聚碳酸酯。

4、从以下附图、详细描述和实施例中，本发明的其他目的、特征和优点将变得显而易见。然而，应当理解的是，附图、详细描述和实施例虽然指示了本发明的具体实施方案，但仅以说明方式给出，而并非意指限制。此外，设想的是根据该详细描述，在本发明的精神和范围内的变化和修改将变得对本领域技术人员来说显而易见。在另外的实施方案中，来自具体实施方案的特征可以与来自其他实施方案的特征组合。例如，来自一个实施方案的特征可以与来自其他实施方案中的任何实施方案的特征组合。在另外的实施方案中，可以将附加特征添加到本文所述的具体实施方案。

技术特征：

1.一种用于制备适合金属镀覆的部件的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分的形状由模具限定。

3.根据权利要求1至2所述的方法，其中所添加的塑料呈粉末状。

4.根据权利要求1至3所述的方法，其中使用液压机、加热夹套和温度控制器来执行所述烧结步骤。

5.根据权利要求1至4所述的方法，其中所施加的温度在140℃至200℃范围内，时间在1小时至2小时范围内，并且压力在300mpa至400mpa范围内。

6.根据权利要求1至5所述的方法，其中粉末状金属主要是镍、铜、铁或者镍、铜和铁中的两者或更多者的混合物。

7.根据权利要求1至6所述的方法，其中所述塑料至少部分是聚碳酸酯。

8.根据权利要求1至7所述的方法，其中所述塑料至少部分是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)。

9.根据权利要求1至8所述的方法，其中所述方法不包括任何附加粘结剂。

10.根据权利要求1至9所述的方法，还包括在不经过蚀刻、敏化或活化步骤的情况下将附加金属镀覆到所述部件上的附加步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述附加金属是金、银、铬、镍、铜、亮镍、亮铜或它们的混合物。

12.根据权利要求1至11所述的方法，其中所述塑料包含热稳定剂。

13.根据权利要求1至12所述的方法，其中所述塑料包含润滑剂或脱模剂。

14.根据权利要求1至13所述的方法，其中所述塑料包含除酸剂。

15.根据权利要求1至14所述的方法，其中所述塑料包含一种或多种冲击增强剂。

技术总结
本申请描述了一种利用冷烧结在部件表面上形成连续导电金属层的方法的开发，该部件优选地由模制丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯聚合物(ABS)或聚碳酸酯/ABS(PC/ABS)共混物制成。该方法避免了在电镀工艺之前进行铬酸蚀刻预处理的需要。利用冷烧结在塑料表面上形成连续导电且厚度可控的金属层，诸如Ni、Fe、Cu或Ni/Fe。该方法还将适用于任何其他金属。因此，模制ABS或PC/ABS零件可以进一步进行电镀而无需经历不利的蚀刻工艺。

技术研发人员：S·A·阿巴斯,S·O·巴达达,D·欧文斯,A·K·特弗蒂亚,K·K·科派克
受保护的技术使用者：SABIC环球技术有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15