ABS塑料化学镀铜工艺.pdf

《ABS塑料化学镀铜工艺.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ABS塑料化学镀铜工艺.pdf（5页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【工艺开发】V b l-2 6N o 5A B S 塑料化学镀铜工艺余晓皎1，张洵亚1，范薇2，余中1(1 西安理工大学理学院，水利水电学院，陕西西安7 1 0 0 4 8；2 开封大学化学化工学院，河南开封4 7 5 0 0 4)摘要：介绍了A B S 塑料表面化学镀铜的工艺流程，讨论了粗化温度和时间、敏化和活化时间、硫酸铜质量浓度、甲醛体积浓度、酒石酸钾钠质量浓度、镀液温度和镀液p H 对镀层质量以及化学镀铜沉积速率的影响。确定了最佳工艺条件为1 5 2 0g L 硫酸铜、1 5m L L 甲醛、1 4e L 酒石酸钾钠，镀液温度为3 2 3K，镀液的p H 为l l 1 2。扫描电镜表明

2、，所得镀层均匀、光亮，结合力好。关键词：A B S 塑料；化学镀铜；工艺条件中图分类号：T G l 7 8文献标示码：A文章编号：1 1 0 4 2 2 7 X(2 0 0 7)0 5 0 0 1 0 0 3T e c h n o l o g yo fe l e c t r o l e s sc o p p e rp l a t i n go nA B Sp l a s t i c s Y UX i a o-j i a o，Z H A N GX u n-y a，F A NW e i，Y U Z h o n gA b s t r a c t：T h ep r o c e s sf l o wo

3、fe l e c t r o l e s sc o p p e rp l a t i n go nA B Sp l a s t i c sw a si n t r o d u c e d。a n dt h ee f f e c t so fr o u g h e n i n gt e m p e r a t u r ea n dt i m e，s e n s i t i z i n ga n da c t i v a t i n gt i m e，c o n t e n t so fc o p p e rs u l f a t e，f o r m a l d e h y d e，p o t a

4、 s s i u ms o d i u mt a r t r a t e，t e m p e r a t u r ea n ds o l u t i o np Ho ne l e c t r o l e s sp l a t i n gr a t ea n dq u a l i t i e so fe l e c t r o l e s sp l a t i n gl a y e rw e r ed i s c u s s e d T h eo p t i m a lt e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n so fe l e c t r o l e

5、 s sc o p p e rd e p o s i t i o na r ed e t e r m i n e da sf o l l o w s：152 0g Lc o p p e rs u l f a t e，15m L Lf o r m a l d e h y d e，1 4g Lp o t a s s i u ms o d i u mt a r t r a t e，t e m p e r a t u r e3 2 3Ka n dp Ho fD l a t i n gs o l u t i o n1 1 1 2 T h eS E Mp h o t os h o w st h a tt

6、h ep l a t i n gl a y e ri se v e na n db r i g h ta n dh a sg o o da d h e s i o n K e y w o r d：A B Sp l a s t i c s；e l e c t r o l e s sc o p p e rp l a t i n g；t e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n sF i r s t a u t h o r Sa d d r e s s：F a c u l t yo fS c i e n c e s X i a nU n i v e r s i

7、 t yo fT e c h n o l o g y,X i a n710 0 4 8 C h i n aJ-J Ll刖昌A B S 塑料具有强度高、刚性好、耐高温、加工成型性好、尺寸稳定、外观质量好等良好的综合性能，收稿日期：2 0 0 6-1 l _ 2 2作者简介：余晓皎(1 9 6 6-)，女，河南平舆人，副教授，在读博士主要研究方向为物质分离及表面处理。作者联系方式：(E m a i l)y x j w x a u t e d u c n。A B S 塑料电镀制品既保持了塑料的特点，又具有金属的装饰性、导电性、导磁性和可焊性，电镀后的塑料制品的表面机械强度提高，寿命延长，因此被广泛应

8、用于汽车、摩托车、电子工业及日用品工业【lJ。随着社会经济的发展及塑料电镀制品越来越广泛的应用，对塑料电镀制品的生产和质量要求也越来越高，这就需要发展和应用可靠先进的塑料电镀技术，改进塑料电镀工艺，生产高品质塑料电镀制品【2|。A B S 塑料表面金属化的关键是前处理中的活化工艺和化学沉积工艺，目前研究和应用较多的是钯盐活化 3。5】，但无论是采用钯盐活化还是硝酸银活化，都存在一定的缺点，如镀液稳定性差，镀层质量不稳定等，虽然钯盐活化要比硝酸银活化好一些，但成本也较高。本实验对A B S 塑料化学镀铜工艺进行了研究，以期提高镀液的稳定性与镀层质量，结果较为理想。2 实验部分2 1 主要试剂与仪

9、器硫酸铜、甲醛、三氧化铬、柠檬酸三钠、酒石酸钾钠、硝酸银(以上试剂均为西安化学试剂厂生产)，二氯化锡(天津市丽区泰兰德化学试剂厂生产)，实验所用试剂均为化学纯。稳压直流电源(惠萍高教电子仪器厂)，加热套(河北省黄骅市新兴电器厂)，C J 一1 磁力搅拌器(北京医用离心机厂)，p H S 一3 C 型数字酸度离子计(上海康仪仪器有限公司)等。2 2 工艺流程在A B S 塑料表面化学镀铜，其工艺流程为：A B S塑料件一去除应力一化学除油一水洗一粗化一水洗一第一次还原一水洗一敏化一水洗一活化一第二次还原一水洗一化学镀铜。2 3 主要工艺条件2 3 1粗化3 8 0 4 3 0g L 三氧化铬，4

10、 0 0 4 4 0g L 硫酸，温度3 2 8 3 3 8K，时间2 0 3 0m i n。万方数据2 3 2敏化2 0 3 0g L 二氯化锡，4 0 5 0n 1 L L 盐酸(w=3 7)，温度2 8 8 3 0 8K，时间1 0 2 0m i n。2 3 3活化3 8g L 硝酸银，5 1 0I I 儿L 氨水(w=2 5)，温度2 8 8 3 0 8K，时间5 1 0r a i n。2 3 4化学镀铜后，沉积速率增加缓慢。实验发现，当溶液中硫酸铜质量浓度超过2 5g L 时，镀液稳定性明显变差。因此，本实验选择硫酸铜质量浓度为1 5 2 0g 几。1 0 1 5g 儿硫酸铜，1 3

11、 1 4g m 酒石酸钾钠，1 0 2 0m L L 甲醛(w=3 6 3 8)，p H1 1 1 2，温度3 1 8 3 2 3K，时间1 0 2 0m i n。3 结果与讨论F i g u r e l3 1 粗化温度与时间的选择粗化工艺条件选择三氧化铬质量浓度为3 8 0g L，硫酸质量浓度为4 0 0g L，改变粗化温度。结果表明，粗化温度越高粗化时间越短。这是因为升高温度可以加快反应速度，使塑料表面从憎水体变为亲水体，从而缩短粗化时间，但温度过高会增加粗化液的挥发，且不利于操作。因此，选择粗化温度为3 2 8K，粗化时间为2 5r a i n。在此条件下粗化后的工件无光亮、润湿、无白色

12、霜状，且粗化液较稳定。3 2 敏化时间的选择敏化工艺条件选择二氯化锡质量浓度为2 0g L，盐酸(W=3 7)体积浓度为4 5m L L，改变敏化液温度与敏化时间。结果表明，在2 8 8 3 0 8K 范围内，敏化温度对敏化时间及镀层性能影响不大，而敏化时间对镀层质量影响较大。本实验选择敏化时间为1 5r a i n。在此条件下所得金属镀层均匀、光亮，表面金属层结合力好，达到镀层质量标准。3 3 活化时间的选择活化工艺条件选择硝酸银质量浓度为6g L，氨水(W=2 5)体积浓度为8m L L，活化温度为2 8 8 3 0 8K，改变活化时间。结果表明，随着活化时间的增加，镀层的性能及外观质量逐

13、渐转好，但时间超过1 0m i n后，镀层没太大的改变。这是因为活化是在塑料表面上吸附一定量的活化中心银，以催化后续的化学镀。本实验选择活化时间为1 0r a i n，在此条件下，镀层的外观质量及性能较好。3 4 硫酸铜质量浓度对铜沉积速率的影响在最佳前处理工艺条件下，选择甲醛体积浓度为1 5m L L，酒石酸钾钠质量浓度为1 4g L，温度为3 2 3K，时间为2 0r a i n，镀液的p H 为1 1，改变硫酸铜质量浓度，结果如图1 所示。由图1 可以看出，随着硫酸铜质量浓度的升高，沉积速度加快，但当其增加到1 8g L图1 硫酸铜质量浓度对铜沉积速率的影响E f f e c to fc

14、 o p p e rs u l f a t ec o n t e n to ne l e c t r o l e s sc o p p e rd e p o s i t i o nr a t e3 5 甲醛体积浓度对铜沉积速率的影响在3 4 工艺条件下，选择硫酸铜质量浓度为1 5g L，改变甲醛体积浓度，结果如图2 所示。从图2 可以看出，随着甲醛体积浓度的增加，铜的沉积速率增大，当其超过1 5m L L 时，铜的沉积速率增加较小，因此，本实验选择甲醛体积浓度为1 5m L L。图2甲醛体积浓度对铜沉积速率的影响F i g u r e2E f f e c to ff o r m a l d e

15、 h y d ec o n t e n to ne l e c t r o l e s sc o p p e rd e p o s i t i o nr a t e3 6 酒石酸钾钠质量浓度对铜沉积速率的影响在3 5 工艺条件下，选择甲醛体积浓度为1 5I n L L，改变酒石酸钾钠的质量浓度，结果如图3 所示。由图3可以看出，随着酒石酸钾钠质量浓度的增加，铜的沉积速率增大，但当其超过1 4g L 时，镀液稳定性下降，沉积速率也下降，因此，本实验选择酒石酸钾钠质量浓度为1 3 1 4g L。图3 酒石酸钾钠质量浓度对铜沉积速率的影响F i g u r e3E f f e c to fp o t

16、 a s s i u ms o d i u mt a r t r a t ec o n t e n to ne l e c t r o l e s sc o p p e rd e p o s i t i o nr a t e2086420一宝)(器S器)万方数据3 7 化学镀液p H 对铜沉积速率及镀层质量的影响在3 6 工艺条件下，选择酒石酸钾钠质量浓度为1 4g L，改变镀液的p H，结果如表l 和图4 所示。结果表明，随着镀液p H 的升高，铜沉积速率增大。实验发现，当镀液p H 超过1 2 时，镀层粗糙疏松易溶解，因此，本实验选择化学镀液的p H 为l l 1 2。表1 化学镀液p H

17、 对镀层性能的影响T a b l e1E f f e c to fp Ho nt h ep e r f o r m a n c eo fe l e c t r o l e s sl a y e rp H结果9 1 0表面不能形成金属层1 0 1 1表面不能均匀形成金属层1 1 1 2镀层均匀细致结合力强1 2】3镀层易溶解图4p H 对铜沉积速率的影响F i g u r e4E f f e c to fp Ho ne l e c t r o l e s sc o p p e rd e p o s i t i o nr a t e3 8 温度对铜沉积速率的影响在3 7 工艺条件下，选择镀液的p

18、H 为1 1，改变镀液温度，结果如图5 所示。随着镀液温度的升高，铜沉积速率大大提高。实验发现，当温度高于3 2 8K 时，镀液稳定性急剧下降，镀层粗糙疏松，因此，本实验选择镀液温度为3 1 8 3 2 3K。图5 温度对铜沉积速率的影响F i g u r e5E f f e c to ft e m p e r a t u r eo ne l e c t r o l e s sc o p p e rd e p o s i t i o nr a t e3 9 化学沉积铜表面结构及元素分析在上述最佳工艺条件下，对A B S 塑料表面经过化学沉积和电沉积后的式样进行扫描电镜分析，结果如图6 和图7

19、所示。由图6 可以看出A B S 塑料经过化学沉积铜后，其表面扫描电镜显示有铜的沉积，由于是化学沉积，塑料表面铜的沉积有较大颗粒存在；图7显示出化学沉积表面主要元素为金属铜，其中含有少量的非金属元素氧、硫和氯及金属元素镍，这主要是由于在前处理后没有清洗彻底被带进溶液后随铜沉积到塑料表面。图6 化学沉积铜表面结构S E M 图F i g u r e6S E Md i a g r a mo fs u r f a c es t r u c t u r es u r f a c es t a t eo fe l e c t r o l e s sc o p p e r图7 化学沉积铜表面元素分析F i

20、 g u r e7S u r f a c ee l e m e n t a la n a l y s i so fe l e c t r o l e s sc o p p e r4 结论由以上实验结果可以得出A B S 塑料表面化学镀铜的最佳工艺条件为：粗化温度为3 2 8K，粗化时间为2 5m i n；敏化、活化时间分别为1 5m i n、1 0m i n：化学镀液中硫酸铜质量浓度为1 5 2 0g L，甲醛体积浓度为1 5m L L，酒石酸钾钠质量浓度为1 4g L，镀液温度为3 2 3K，镀液的p H 为1 1 1 2。扫描电镜图表明，A B S 塑料表面较均匀沉积金属铜，在此条件下所得

21、工件的金属镀层均匀、光亮，表面金属层结合力好，经检测达到有关国家标准。参考文献：1】M I D D E K EHJ P l a t i n go nP l a s t i c sP a r tI H i s t o r y,a p p l i c a t i o no f m e t a lp l a t e dp l a s t i c s，k i n d so f p l a s t i c s J】电镀与涂饰，2 0 0 5，2 4(1)：3 5 3 9，2】何长林提高塑料电镀质量的认识【J 电镀与涂饰，2 0 0 3，2 2(3)：5 3 5 6 3】郭伟荣，曾鑫，项昕A B S 塑料

22、胶体钯一化学镍电镀前处理工艺 J 材料保护，2 0 0 3，3 6(7)：4 8 4 9 4 吴连波，张伟塑料的金属化工艺 J】吉林工学院学报，2 0 0 2，2 3(1)：2 7 3 0 5 王挂香，李宁，黎德育塑料电镀的活化工艺【J】。电镀与环保，2 0 0 4，2 4(4)：2 1 2 3 编辑：吴杰】万方数据ABS塑料化学镀铜工艺ABS塑料化学镀铜工艺作者：余晓皎，张洵亚，范薇，余中，YU Xiao-jiao，ZHANG Xun-ya，FAN Wei，YU Zhong作者单位：余晓皎,张洵亚,余中,YU Xiao-jiao,ZHANG Xun-ya,YU Zhong(西安理工大学理学院

23、,水利水电学院,陕西,西安,710048)，范薇,FAN Wei(开封大学化学化工学院,河南,开封,475004)刊名：电镀与涂饰英文刊名：ELECTROPLATING&FINISHING年，卷(期)：2007,26(5)被引用次数：6次 参考文献(5条)参考文献(5条)1.王桂香;李宁;黎德育 塑料电镀的活化工艺期刊论文-电镀与环保 2004(04)2.吴连波;张伟 塑料的金属化工艺期刊论文-吉林工学院学报 2002(01)3.郭伟荣;曾鑫;项昕 ABS塑料胶体钯-化学镍电镀前处理工艺期刊论文-材料保护 2003(07)4.何长林 提高塑料电镀质量的认识期刊论文-电镀与涂饰 2003(03)

24、5.MIDDEKE H J Plating on Plastics Part-History,application of metal plated plastics,kinds ofplastics期刊论文-电镀与涂饰 2005(01)本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.王艳芝 ABS塑料低温化学镀Ni-P合金新工艺期刊论文-新技术新工艺2001(11)2.孙盾.何建平.周建华.杨少华.王涛.狄志勇.朱建龙.赵军.薛花娟.SUN Dun.HE Jian-ping.ZHOU Jian-hua.YANGShao-hua.WANG Tao.DI Zhi-yong.ZHU Jian-

25、long.ZHAO Jun.XUE Hna-juan ABS塑料电镀的高锰酸钾前处理工艺期刊论文-材料保护2009,42(12)3.匡新谋.郑长征.杨红智.苏敏茹.吉长友.KUANG Xin-mou.ZHENG Chang-zheng.YANG Hong-zhi.SU Min-ru.JIChang-you ABS塑料化学镀铜工艺的研究期刊论文-西安工程大学学报2009,23(1)4.舒畅.谢光荣.朱有兰.SHU Chang.XIE Guang-rong.ZHU You-lan ABS塑料电镀Ni-W合金期刊论文-电镀与涂饰2010,29(7)5.程沪生.CHENG Hu-sheng 也谈ABS

26、塑料化学镀镍工艺期刊论文-电镀与涂饰2007,26(7)6.蔡贵春 ABS塑料电镀装饰铬工艺实践会议论文-20037.PE塑料化学镀铜的研究期刊论文-应用化工2009,38(11)8.梁剑涛.刘祥萱.王煊军.Liang Jiantao.Liu Xiangxuan.Wang Xuanjun 铝活化塑料表面化学镀铜新工艺研究期刊论文-工程塑料应用2007,35(1)9.郝杰芬.HAO Jie-fen ABS塑料电镀中出现的问题及解决方法期刊论文-电镀与精饰2000,22(1)10.余祖孝.Yu Zuxiao PET塑料化学镀铜期刊论文-塑料科技2007,35(2)引证文献(7条)引证文献(7条)1

27、.靳鹏.董世运.张晓东.汪笑鹤 环氧树脂表面化学镀镍层制备及结合力评价期刊论文-中国表面工程 2011(3)2.舒畅.谢光荣.朱有兰 ABS塑料电镀Ni-W合金期刊论文-电镀与涂饰 2010(7)3.舒畅.谢光荣.朱有兰 ABS塑料电镀全套前处理工艺期刊论文-材料保护 2010(9)4.PE塑料化学镀铜的研究期刊论文-应用化工 2009(11)5.张玉峰.谢双显 聚酰胺(PA)工程塑料表面刷镀镍磷合金工艺研究期刊论文-表面技术 2009(3)6.李娟.王少芬.李天皋.谭凤霞 ABS塑料表面电沉积铜工艺研究期刊论文-电镀与涂饰 2009(12)7.匡新谋.郑长征.杨红智.苏敏茹.吉长友 ABS塑料化学镀铜工艺的研究期刊论文-西安工程大学学报 2009(1)本文链接：http:/