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1、塑料制品电镀工艺1 前 言塑料制品装饰性电镀工艺通常是脱脂和粗化以后进行中和,预浸和催化处理,然后化学镀和电镀。其中的催化处理是采用含有钯化合物和锡化合物的胶体溶液。化学镀是采用三聚甲醛等具有强还原能力的化学镀铜液。化学镀初期,首先在钯/锡胶体膜内的具有强催化作用的钯上析出铜,然后在具有强还原能力的还原剂作用下继续发生铜的还原析出。不仅在钯上而且在横方向上成长化学镀铜层,本来没有催化能力的锡上也析出镀层,结果产生所谓的桥接(bridge)析出,容易产生海绵状(sponge)镀层。如果在具有桥接析出的化学镀铜层表面上进行电镀,就容易产生镀层不均或者微细星点状凹痕的群体镀层。为了防止
2、这些外观不良的镀层发生,化学镀以后采用抛刷处理,然后进行电镀,工艺较为繁杂。此外化学镀铜液中含有的三聚甲醛是一种潜在的致癌性毒性物质,还由于使用了络合能力很强的EDTA等络合剂络合铜离子,使得废水处理相当困难。鉴于上述状况,本文就处理简便,可以获得镀层外观和物理性质优良的塑料制品电镀工艺加以叙述。2 工艺概述塑料制品电镀工艺程序为:脱脂→粗化→催化→化学镀→电镀。2.1 脱脂和粗化塑料表面上往往存在指纹、油脂等有机物沾污以及由于静电作用产生的尘埃等附着物,必须采用碱性脱脂剂进行脱脂清洁处理。然后采用CrO3和H2SO4混合溶液进行粗化处理,选择性溶解树脂表面,以产生旨在提高镀层附
3、着性等性能的锚固作用。例如以ABS树脂为镀件基体时,通过粗化时CrO3的氧化作用溶解出丁二烯,在树脂表面上形成1～2μm的锚坑。丁二烯的氧化分解,赋予树脂表面以羧基等极性基,有利于以后吸附胶体催化液。此外,如果以通用工程塑料或者超级工程塑料为镀件基体时,因为难以粗化处理,须在粗化以前进行预蚀处理。采用有机溶剂可膨润树脂表面的表皮层或者结晶取向层,例如采用二甲亚砜等强极性溶剂进行膨润处理,有利于进一步提高粗化处理效果。具有无机物或者玻璃纤维等填料的树脂基体也必须进行粗化处理。粗化处理以后,采用稀HCl或者含有亚硫酸氢盐等的还原剂溶液进行洗净处理,以除去树脂表面上残存的CrO3等粗化
4、液。2.2 催化催化液是含有贵金属化合物和亚锡离子化合物的胶体溶液。适宜的贵金属化合物有氯铂酸盐、氯金酸盐、亚硫酸金盐、氯化钯、硫酸钯、硝酸银、硫酸银等。它们可以单独和混合使用。以贵金属计的质量浓度为0.1～0.5g/L,最好为0.15～0.3g/L。以锡计的质量浓度为10～50g/L,最好为10～22g/L。通常把镀件浸渍于10～50℃的催化液中2～20min,最好浸渍于25～45℃的催化液中3～10min。通过催化处理,塑料表面吸附了均匀的催化膜。2.3 化学镀催化处理过的塑料表面浸渍于化学镀铜液中,旨在形成以后电镀用的导电性化学镀铜层。化学镀铜液中含有铜化合物,络合剂、还原
5、剂和pH调整剂等。铜化合物有硫酸铜、氯化铜、乙酸铜、碳酸铜、氧化铜和氢氧化铜等,以铜计的质量浓度为0.2～2g/L,最好为0.8～1.2g/L。如果铜质量浓度过低,难以形成完整的化学镀铜层;如果铜质量浓度过高,必须按比例的提高络合剂的质量浓度而不经济。铜离子络合剂有乙内酰脲、1-甲基乙内酰脲、1,3-二甲基乙内酰脲、5,5-二甲基乙内酰脲和尿囊素等乙内酰脲类;柠檬酸、酒石酸、琥珀酸和苹果酸等有机羧酸类等,它们可以单独和混合使用。络合剂质量浓度为2～50g/L,最好为10～30g/L。如果络合剂质量浓度过低,就不能充分地络合铜离子;过高,则因过量而不经济,还会招致排水处理问题。虽然
6、乙内酰脲类的络合能力较弱,但是化学镀铜时的析出性良好,排水处理性也好。化学镀铜液的特征在于采用乙二醇、丙三醇、1,2,3,4-丁四醇等特定多元醇化合物中的至少一种作为铜离子还原剂,既可以防止镀层桥接析出,又可以在树脂表面上形成导电性良好的极薄化学镀铜层。特定多元醇化合物的还原能力优于丙二醇、三乙二醇等其它多元醇化合物,但比甲醛还原剂的还原能力弱,因此只能在钯等催化金属上还原析出极薄镀铜层,没有催化能力的锡上不能还原析出铜,从而可以防止镀层桥接析出。还原剂质量浓度5～300g/L,最好为10～100g/L。过低则因铜的析出不充分而难以获得导电性良好的镀铜层;过高则因所形成的镀铜层电
7、阻上升而降低以后电镀层的析出。pH调整剂有氢氧化钠和氢氧化钾等碱金属氢氧化物,其质量浓度为30～130g/L,最好为50～80g/L。如果pH调整剂质量浓度过低,则难以形成完整的化学镀铜层,以后电镀时,低电流密度区域的镀层析出差;过高则会降低铜化合物的溶解性,镀液稳定性差。化学镀铜液pH为10以上,最好为12～14。传统化学镀铜液中可以加入亚铁氰化钾和硫氰酸盐等稳定剂,不过由于以特定多元醇化合物为还原剂的化学镀铜液的稳定性良好,无须使用上述的稳定剂,或者只须添加0.1～10mg/
