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1、非胶体钯活化PET塑料化学镀铜的研究2007年6月涂装与电镀29非胶体钯活化PET塑料化学镀铜的研究于雄张鹏姚振宇(四川理工学院材料与化学工程系,四川自贡,643000)摘要研究了唧塑料表面化学镀铜的表面预处理以及化学镀铜工艺对化学镀铜的影响,唧塑料经过碱性高锰酸钾处理后,表面的粗糙度大大增加,提高了塑料表面对金属镀层的附着力.研究表明,化学镀铜的速度与温度,pH值以及甲醛含量等因素相关,最佳pH为12.5,最佳温度为50~C,甲醛的最佳含量为15mL/L.关键词化学镀;PET塑料;表面处理l前言产;酒石酸钾钠和碳酸钠:成都科龙化学试剂厂生PET塑料(聚对苯二甲酸乙二酯)具有
2、优良的坚韧性,拉伸,抗冲击强度,耐热,在其基体表面采用特定的处理方法可获得一层金属层,使之兼有塑料和金属二者的优点,即塑料金属化,化学镀金属是塑料表面金属化的主要方法之一.塑料金属化后,再利用电镀进行二次加工,可得到耐磨性,耐热性,热稳定性,抗蚀能力均较强以及特殊功能的塑料制品,从而达到耐磨,防腐,装饰和功能化的目的,在汽车,五金,电子等行业有广泛的用途_lI3j.1947年,首先由纳克斯(Narcus)报道了化学镀铜.化学镀铜主要借助于还原剂,将溶液中的金属离子,优先还原在呈催化活性的物体表面,从而形成金属镀层.为了使塑料表面具有催化活性,在化学镀铜前必须进行粗化,敏化,活
3、化等.现在活化工序中广泛采用胶体钯作为活化~lJ[4-6j,但胶体钯活化液成本高,对工艺要求较高.本研究探索采用较低成本的活化液进行活化,对塑料进行化学镀铜.2实验部分不利用外加电源,而利用还原剂将溶液中的金属离子还原并沉积在具有催化活性的物体表面上,使之形成金属镀层.2.1原材料实验中所用原材料均为化学纯或分析纯.硫酸铜:哈尔滨化学试剂厂生产;EDTA二钠盐:成都化学试剂厂生产;甲醛:重庆东方化工厂生产;氯化亚锡:天津顶福化学总厂生产;高锰酸钾:重庆北碚化学试剂厂生产;硝酸银:北京化工厂生产;氢氧化钠:天津天泰化学品有限公司生产.水为去离子水.2.2工艺流程PET塑料电镀工
4、艺流程为:塑料件一除油一双水洗一微蚀化学粗化一双水洗一敏化处理一水洗一活化处理一水洗一沉铜一双水洗一出料.2.3表面处理将PET塑料片(20mm×20mm,2mm厚)用碱性清洗剂(1mol/LNaOH+1mol/LNa2CO3+表面活性剂十二烷基磺酸钠的混合液)在50%浸洗,经水冲洗后放人1mol/L的磷酸溶液中清洗,再经去离子水洗,用氢氧化钠和高锰酸钾在70'12进行表面处理15min.2.4PET的化学镀铜经过表面处理的PET用去离子水洗涤两次.接着用SnCl2(氯化亚锡)饱和水溶液(加3—5粒金属锡粒,防止亚锡离子氧化)进行敏化,10rain敏化完毕.用2%的A()3溶
5、液活化,经过活化的PET水洗后在250mL的三颈瓶中进行化学镀铜.收稿日期:20ar7—0作者简介:于雄(1979一),湖北武汉人,在读研究生,主要从事复合材料及表面工程研究.涂装与电镀2OO7年第3期化学镀铜液组成:CuS042g/200mL,HCHO3nffJ200mL,EDTA6g/200mL,酒石酸钾钠4g/200mL,pH=12.5.化学镀铜反应为:Cu2+2HCHO+40H一=Cu+}I2十+2HCO0一+2H202.5化学镀铜速度的测定镀铜速度的测定采用增重法进行测定,即测定一定时间内PET质量的增加(AW),通过质量增加计算平均镀速R(1//s).R=AW×1
6、04/p?S?2't式中:p一铜的密度,8.93g/cm3;S—PET塑料片的单面的表面积;Aw—PET质量的增加值;t一时间.2.6镀液稳定性检验稳定性检验用稳定度来表示.一般以镀液配完后开始镀覆到镀液中看到红色铜粉的生成和氢气激烈产生所需的时间,规定为稳定度.3结果与讨论2.1PET塑料的表面处理PET塑料的表面处理是化学镀金属技术中的重要步骤.其主要作用是除去塑料表面的油性物质和提高其表面的粗糙度,在表面形成微蚀,经氧化处理,羟基被氧化成具有极性碳氧双键,从而提高塑料表面对金属离子和金属镀层的附着力.本实验采用碱性高锰酸钾为表面处理剂.未经处理的PET塑料试样表面平整,
7、表面对金属离子和金属镀层的附着力差.表面附着的催化剂离子容易向镀液中迁移,铜的沉积不是发生在PET塑料表面,而是大部分直接在镀液中沉积而形成铜粉或吸附于烧杯底.只有经过表面处理后,才能在塑料表面形成完整,光亮而且有良好导电能力的铜膜.如果试样粗化程度不够,那么塑料经化学镀处理后,化学镀金属层与塑料基体结合力会受到影响,有时甚至会导致镀层起皮或脱落.3.2pH对化学镀铜的影响镀液pH值对沉积速率的影响,随着镀液pH值的增大金属镀层的沉积速度也增大,当镀液pH值超过11以后,甲醛还原铜离子的能力显着增强.这
