一种在abs塑料表面无钯活化的金属化方法
【专利摘要】本发明属于材料表面工程技术领域，公开了一种在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法。所述方法包括以下步骤：(1)ABS塑料清洗除油处理；(2)ABS粗化处理；(3)ABS塑料敏化处理；(4)ABS塑料化学镀银；(5)电镀金属层。本发明的金属化过程采用化学镀银方法替代传统的钯活化工艺，降低了工艺成本，所制备金属涂层与基体结合力紧密。该方法处理过程易于实现，生产成本低，适于工业化规模生产。
【专利说明】
一种在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法
技术领域
[0001]本发明属于材料表面工程技术领域，具体涉及一种在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法。
【背景技术】
[0002]目前，塑料越来越广泛地应用于航空航天、汽车、通讯设备和日常生活用品中。在塑料表面制备金属涂层不仅能获得金属光泽以提高装饰性能，弥补聚合物在成形加工过程产生的气泡、花斑等缺陷，还能提高塑料制件的表面性能，如耐蚀性、耐磨性、耐热性等。此外还能改善塑料的吸水、吸湿性，提高其力学性能。
[0003]ABS塑料是丙烯腈?丁二烯?苯乙烯共聚物的简称，具有良好的韧性、耐蚀性、化学稳定性、电绝缘性及较低的价格等优势，在材料工程中得到了广泛的应用。但ABS不导电，无法在其表面直接进行金属化。一般需先借助还原剂进行化学镀。在具有催化活性物质的催化作用下，在其表面形成具备自催化能力的金属活性粒子，诱导进一步的化学镀沉积一定厚度的镀层。传统活化是将钯胶体引入到ABS塑料表面，以在化学镀过程中催化沉积金属涂层。由于钯的盐类很贵，无形中提高了化学镀工艺的成本，还存在稳定欠佳的问题。
[0004]公开号为CN101067206的专利利用生物高分子(壳聚糖或其衍生物)本身的成膜性和対镍的螯合吸附作用，在基体表面制备具有自催化作用的活性中心(Nit3)，诱导后续的化学镀镍不断沉积金属镍层。该方法采用活性镍代替了贵金属钯，在ABS塑料表面成功沉积金属层，但壳聚糖或其衍生物的作用不明显，所形成的活化中心不稳定，不易控制，其活化效果尚需进一步的研究评价。公开号为CNl 02644065A的专利公开了一种利用双氧水和浓硫酸溶液进行粗化的塑料金属化方法，其活化工艺是将塑料置入金属纳米金粒子溶液中浸泡，再进一步化学镀铜。该方法将传统的粗化?SnCl2敏化?PdCl2活化三步法简便为粗化?金粒子活化两步。但该方法活化工艺所用金粒子成本较高，不利于推广到工业应用中。
[0005]综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种塑料制品表面金属化工艺，以解决现有技术的不足。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，该方法处理过程易于实现，生产成本低，适于工业化规模生产。
[0007]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0008]—种在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，包括以下步骤:
[0009](I)ABS塑料清洗除油处理
[0010](2)ABS塑料粗化处理
[0011 ]将步骤(I)中经除油处理的ABS塑料置入粗化液中浸泡，冲洗吹干待用;所述粗化液由重络酸钾和硫酸在水中配制而成；
[0012] (3)ABS塑料敏化处理
[0013]将步骤(2)中经粗化处理的ABS塑料置入敏化液中浸泡，冲洗吹干待用；所述敏化液由氯化亚锡和盐酸在水中配制而成；
[0014](4)ABS塑料化学镀银
[0015]将含银溶液和还原溶液混合，然后迅速加入步骤(3)中经敏化处理的ABS塑料，浸泡，取出；所述含银溶液由硝酸银和氨水在水中配制而成，其中硝酸银的浓度为10?50g/L，氨水的浓度为10?75ml/L，所述还原溶液为含醛基化合物溶液，浓度为5?25g/L;
[0016](5)ABS塑料电镀金属层
[0017]将步骤(4)中镀银处理的ABS塑料置于含金属盐溶液中进行电镀。
[0018]步骤(2)中所述浸泡的时间为20?60分钟，浸泡温度为50?100°C;所述冲洗是指米用无水乙醇冲洗。
[0019]步骤(3)中所述浸泡的时间2?20分钟，浸泡温度为10?40°C;所述冲洗是指采用无水乙醇冲洗。
[0020]步骤(4)中所述还原溶液为葡萄糖溶液、乙二醛溶液或甲醛溶液;所述浸泡的时间2?10分钟。
[0021]步骤(2)中所述粗化液中重铬酸钾的浓度为1?2 O g / L，硫酸的浓度为2 O?70wt% ο
[0022]步骤(3)中所述敏化液中各成分的浓度:氯化亚锡的浓度为5?4Og/L、盐酸(37wt.%)10?100ml/Lo
[0023]步骤(4)中所述含银溶液pH为7.5?12。
[0024]步骤(I)中所述ABS塑料清洗除油处理的具体步骤为:将ABS塑料浸入无水乙醇中，超声波清洗5?10分钟，取出后用无水乙醇冲洗吹干，再浸入无水乙醇中超声波清洗5?10分钟，取出后用无水乙醇冲洗吹干;将ABS塑料浸入除油液中处理20?60分钟，温度为50?100C，取出后用无水乙醇冲洗吹干待用;所述除油液为氢氧化钠和碳酸钠混合水溶液，其中氢氧化钠的浓度为1?100g/L，碳酸钠的浓度5?25g/L。
[0025]步骤(5)中所述金属盐溶液为含铜溶液;所述电镀条件为电流密度为I?3A/dm2，反应温度为25°C，电镀时间为I?3小时;所述铜溶液为50?100g/L硫酸铜、50?200ml/L浓硫酸(98wt% )和20?80mg/L盐酸(37wt% )。
[0026]在上述方法中，优选的，所述除油液、粗化液、敏化液、含银溶液、还原液及镀铜液均以蒸馏水为溶剂。
[0027]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0028](I)本发明的一种在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法处理过程易于实现，生产成本低，适于工业化规模生产；
[0029](2)本发明的金属化过程采用化学镀银方法替代传统的钯活化工艺，降低了工艺成本；
[0030](3)本发明所制备金属涂层与基体结合力紧密，本发明的金属化效果好。
【附图说明】
[0031]图1为实施例1制备的银层的X射线衍射图谱；
[0032]图2为实施例3制备铜层电极电位随时间变化曲线；
[0033]图3为实施例3制备的银层和铜层截面电子显微镜图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0035]实施例1
[0036]一种在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，具体操作步骤如下:
[0037]步骤一:ABS塑料除油处理
[0038]将ABS塑料浸入无水乙醇，超声波清洗5分钟，取出后用无水乙醇冲洗吹干，再浸入无水乙醇中超声波清洗5分钟，取出后用无水乙醇冲洗吹干;将ABS塑料浸入除油液中处理60分钟，温度为50°C，取出后用无水乙醇冲洗吹干待用，除油液为10g/L氢氧化钠和5g/L碳酸钠混合水液；
[0039]步骤二: ABS塑料粗化处理
[0040]将步骤一中得到的ABS塑料置入粗化液中浸泡20分钟，温度为60°C;取出后用无水乙醇冲洗吹干待用;粗化液为10g/L重铬酸钾和20wt %的硫酸混合液；
[0041 ] 步骤三:ABS塑料敏化处理
[0042]将步骤二中得到的ABS塑料置入敏化液中浸泡20分钟，温度为10°C;取出后用蒸馏水冲洗，提高其敏化效果，再用无水乙醇冲洗吹干待用；敏化液的配方为:5g/L氯化亚锡和10ml/L盐酸(37wt.% )；
[0043]步骤四:ABS塑料化学镀银
[0044]将所制备的含银溶液和还原溶液在室温条件下混合，迅速将步骤三中得到的ABS塑料浸泡到该混合溶液中2分钟取出，得到与基体结合紧密的银层；所述含银溶液的为:10g/L硝酸银和15ml/L氨水，所述还原溶液为葡萄糖溶液，浓度为5g/L。
[0045]对所制备的ABS镀银层进行了如下检测表征:
[0046](I)成分分析:使用X射线衍射仪(XRD)对样品表面进行物质成分分析，XRD图如图1所示，从图1可以看出所制备的银层为面心立方结构，且无杂质相。
[0047](2)沉积量:通过电子天平称量镀银前后的重量差，可得出其表面沉积量为112yg/Cm20
[0048]实施例2
[0049]—种在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，具体步骤如下:
[0050]步骤一:ABS塑料除油处理
[0051]将ABS塑料浸入无水乙醇溶液，超声波清洗5分钟，取出后用无水乙醇冲洗吹干，再浸入无水乙醇中超声波清洗5分钟，取出后用无水乙醇冲洗吹干。将ABS塑料浸入除油液中处理40分钟，温度为60°C，取出后用无水乙醇冲洗吹干待用；除油液为80g/L氢氧化钠和15g/L碳酸钠混合液；
[0052]步骤二: ABS塑料粗化处理
[0053]将步骤一中得到的ABS塑料置入粗化液中浸泡40分钟，温度为60°C;取出后用无水乙醇冲洗吹干待用;粗化液为16g/L重铬酸钾和50wt.%的硫酸混合液；
[0054]步骤三:ABS塑料敏化处理
[0055]将步骤二中得到的ABS塑料置入敏化液中浸泡15分钟，温度为25°C，取出后用用无水乙醇冲洗吹干待用;敏化液由5g/L氯化亚锡和50ml/L盐酸(37wt.% )组成；
[0056]步骤四:ABS塑料化学镀银
[0057]将所制备的含银溶液和还原溶液在室温条件下混合，迅速将步骤三中得到的ABS塑料浸泡到该混合溶液中5分钟取出，得到与基体结合紧密的银层;含银溶液为20g/L硝酸银和30ml/L氨水;还原溶液为葡萄糖溶液，浓度为25g/L。
[0058]对所制备的ABS镀银层进行了如下检测表征:
[0059](I)成分分析:使用X射线衍射仪对样品表面进行物质成分分析，与实施例1所制备的样品表面相似的物质成分。
[0060](2)沉积量:通过电子天平称量镀银前后的重量差，可得出其表面沉积量为69yg/cm2。由此可知，葡萄糖量的增加并不能使得其镀速加快。
[0061 ] 实施例3
[0062]一种在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，具体步骤如下:
[0063]步骤一:ABS塑料除油处理
[0064]将ABS塑料浸入无水乙醇溶液，超声波清洗10分钟，取出后用无水乙醇冲洗吹干，再浸入无水乙醇中超声波清洗10分钟，取出后用无水乙醇冲洗吹干;将ABS塑料浸入除油液中处理60分钟，温度为50 °C，取出后用无水乙醇冲洗吹干待用；除油液为100g/L氢氧化钠和25g/L碳酸钠混合液；
[0065]步骤二: ABS塑料除油处理
[0066]将步骤一中得到的ABS塑料置入粗化液中浸泡60分钟，温度为50°C;取出后用无水乙醇冲洗吹干待用;粗化液为20g/L重铬酸钾和70wt.%的硫酸混合液；
[0067]步骤三:ABS塑料敏化处理
[0068]将步骤二中得到的ABS塑料置入敏化液中浸泡2分钟，温度为40°C，取出后用用无水乙醇冲洗吹干待用;敏化液由40g/L氯化亚锡和100ml/L盐酸(37wt.% )组成；
[0069]步骤四:ABS塑料化学镀银
[0070]将所制备的含银溶液和还原溶液在室温条件下混合，迅速将步骤三中得到的ABS塑料浸泡到该混合溶液中5分钟取出，得到与基体结合紧密的银层;含银溶液为50g/L硝酸银和75ml/L氨水;还原溶液为葡萄糖溶液，浓度为5g/L;
[0071 ] 步骤五:ABS塑料电镀铜
[0072]将步骤四中得到的ABS塑料置于含铜溶液中进行电镀，沉积与基体结合紧密的镀铜层，电流密度为I A/dm2，反应温度为25 °C，电镀时间为2小时，含铜溶液为80g/L硫酸铜、100ml/L浓硫酸(98wt.% )和70mg/L盐酸(37wt.% )。
[0073]对所制备的ABS镀银层和铜层进行了如下检测表征:
[0074](I)电镀过程分析:在银表面电镀铜，采用电化学工作站研究在恒流条件下，ABS银层表面镀铜的电极电位随时间变化的曲线如图2所示。在lA/dm2下，银层的电位达到1.94V，这是由于在银表面生成一层很薄的氧化银层，降低了银层的导电能力。随着镀铜的进行，在电极电位为1.54V时，银层表面已形成一层薄薄的铜层，为电镀提供了导电层，从而电极电位快速下降。随着铜层的加厚，其电极电位进一步下降，最后稳定在0.5V处。
[0075](2)镀层厚度:通过扫描电子显微镜观察镀层厚度，如图3所示，可发现镀银/铜两层厚度为21μηι。
[0076]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)ABS塑料清洗除油处理 (2)ABS塑料粗化处理 将步骤(I)中经除油处理的ABS塑料置入粗化液中浸泡，冲洗吹干待用;所述粗化液由重络酸钾和硫酸在水中配制而成； (3)ABS塑料敏化处理 将步骤(2)中经粗化处理的ABS塑料置入敏化液中浸泡，冲洗吹干待用;所述敏化液由氯化亚锡和盐酸在水中配制而成； (4)ABS塑料化学镀银 将含银溶液和还原溶液混合，然后迅速加入步骤(3)中经敏化处理的ABS塑料，浸泡，取出；所述含银溶液由硝酸银和氨水在水中配制而成，其中硝酸银的浓度为10?50g/L，氨水的浓度为10?75ml/L，所述还原溶液为含醛基化合物溶液，浓度为5?25g/L; (5)ABS塑料电镀金属层 将步骤(4)中镀银处理的ABS塑料置于含金属盐溶液中进行电镀。2.根据权利要求1所述在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，其特征在于:所述还原溶液为葡萄糖溶液、乙二醛溶液或甲醛溶液。3.根据权利要求1所述在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，其特征在于:所述粗化液中重络酸钾的浓度为10?20g/L，硫酸的浓度为20?70wt%。4.根据权利要求1所述在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，其特征在于:所述敏化液中所述盐酸为37wt%的盐酸，所述敏化液中各成分的浓度:氯化亚锡的浓度为5?40g/L、37wt%的盐酸的浓度为10?100ml/L。5.根据权利要求1所述在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，其特征在于:步骤(2)中所述浸泡的时间为20?60分钟，浸泡温度为50?100°C;所述冲洗是指采用无水乙醇冲洗； 步骤(3)所述浸泡的时间2?20分钟，浸泡温度为10?40°C;所述冲洗是指采用无水乙醇冲洗； 步骤(4)所述浸泡的时间2?1分钟。6.根据权利要求1所述在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，其特征在于:步骤(5)中所述金属盐溶液为含铜溶液;所述电镀条件为电流密度为I?3A/dm2，反应温度为25°C，电镀时间为I?3小时。7.根据权利要求6所述在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，其特征在于:所述铜溶液为50?100g/L硫酸铜、50?200ml/L 98wt%*硫酸和20?80mg/L37wt%盐酸。8.根据权利要求1所述在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，其特征在于:步骤(I)中所述ABS塑料除油处理具体步骤为: 将ABS塑料浸入无水乙醇中，超声波清洗5?10分钟，取出后用无水乙醇冲洗吹干，再浸入无水乙醇中超声波清洗5?10分钟，取出后用无水乙醇冲洗吹干;将ABS塑料浸入除油液中处理20?60分钟，温度为50?100°C，取出后用无水乙醇冲洗吹干待用;所述除油液为氢氧化钠和碳酸钠混合水溶液。9.根据权利要求8所述在ABS塑料表面无钯活化的金属化方法，其特征在于:所述除油液中各成分的浓度为氢氧化钠的浓度为10?100g/L，碳酸钠的浓度5?25g/L。
【文档编号】C23C18/24GK106048564SQ201610602116
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月27日 公开号201610602116.1, CN 106048564 A, CN 106048564A, CN 201610602116, CN-A-106048564, CN106048564 A, CN106048564A, CN201610602116, CN201610602116.1
【发明人】康志新, 陈德馨
【申请人】华南理工大学