ABS树脂表面电镀前处理无铬微蚀工艺的研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）ＡＢＳ树脂表面电镀前处理无铬微蚀工艺的研究硕士研究生：韩昕辰指导教师：乔英杰教授企业导师：詹益腾研究员工程领域：化学工程论文主审人：王桂香哈尔滨工程大学２０１８年５月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）ABS树脂表面电镀前处理无铬微蚀工艺的研究硕士研究生：韩昕辰指导教师：乔英杰学位级别：工程硕士工程领域：化学工程所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2018年05月论文答辩日期：2018年05月学位

2、授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:UU.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）StudyonChromium-FreeEtchingProgressofABSResinSurfaceElectroplatingPretreatmentCandidate:HanXinchenSupervisor:QiaoYingjieAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngi

3、neeringField:ChemicalEngineeringDateofSubmission:May.2018DateofOralExamination:May.2018University:HarbinEngineeringUniversity摘要自ABS树脂进入人们的视线以来，它凭借其优异的综合性能以及低廉的价格，受到电气、机械、轻工领域、汽车、飞机、轮船等制造工业领域的青睐。ABS树脂是丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三种单体共聚而成的三元聚合物，其中不同单体聚合

4、物的相对含量，可以随着各自性能偏向的不同而自由改变。同时ABS树脂表面的金属化也拥有更加广泛的应用前景。由于ABS树脂自身固有的结构组成，致使ABS表面具有一定的憎水性，需要对其进行微蚀处理来增加基板表面的粗糙程度和亲水性。传统的微蚀工艺采用铬酐/硫酸体系对ABS表面进行处理，经处理后的ABS表面粗糙度和亲水性大幅度提升，为化学镀提供了条件。但传统微蚀体系中的铬酐组分2+体系和S2-2+会对环境产生严重污染，本文分别提出并研究了HNO3/H2SO4/Ni2O8/Fe体系这两种新型环保的无铬微蚀体系，用以取代传统铬酐/硫酸体系来避免这

5、一缺陷所带来的影响。本文首先研究了HNO2+微蚀体系对ABS的影响。微蚀反应温度为60℃，3/H2SO4/Ni-1、H-1反应时间为20min时，体系微蚀的最佳条件为HNO3250ml·L2SO4250ml·L、NiSO450g·L-1，微蚀处理后ABS可以成功的进行化学镀及电镀。继续对此浓度配比下微蚀体系的开路电位进行研究，其开路电位数值为1.057V，经扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)测试后发现，通过该工艺微蚀处理后的ABS树脂表面产生大量分布均匀的微孔，粗糙度明显提高，平均粗糙度(Ra)由2.51nm升高至21

6、.9nm，均方根粗糙度(Rq)由3.21nm升高至27.5nm。使用接触角分析仪对微蚀处理后的ABS表面进行测试，分析发现接触角数值由97.88°降低到62.16°。同时使用粘结强度测试仪分别检验化学镀铜及电镀酸铜、镍后ABS树脂表面与镀层间的结合力，测得化学镀铜层与ABS树脂表面粘结强度为2.09MPa，电镀后镀层与基体间粘结强度为3.33MPa。使用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱仪(XPS)进行检测分析，结果显示HNO2+微蚀体3/H2SO4/Ni系处理后的ABS树脂表面产生了大量羟基、硝基等亲水基团。本文研究

7、的另一新型无铬微蚀体系S2-/Fe2+体系，同样可以对ABS树脂表面进行2O8较好的微蚀处理，且微蚀处理后仍能成功的进行化学镀以及电镀。当S2-/Fe2+体系中2O8过硫酸钠2.43g·L-1、硫酸亚铁1.95g·L-1、柠檬酸2.64g·L-1，微蚀温度为50℃，微蚀时间为15min时是微蚀处理的最佳条件。开路电数值为0.568V。微蚀后的ABS树脂表面能产生大量均匀的微孔，粗糙程度得到大幅提升。测得化学镀铜层与ABS树脂表面粘结强度为1.73MPa，电镀后镀层与基体粘结强度为2.80MPa。接触角为57.60°。经S2-2O8/

8、Fe2+微蚀体系处理后的ABS树脂表面产生羟基以及羧基等亲水基团。关键词：ABS树脂；表面微蚀；化学镀；粘结强度AbstractSincetheABSresinhasenteredthesightofpeople,withitsexc