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以次亚磷酸钠为还原剂的塑料直接镀铜水辊

文章来源:聯誠五金网  |  2021-01-08

以次亚磷酸钠为还原剂的塑料直接镀铜

摘要:以次亚磷酸钠为还原剂在ABS塑料表面进行化学镀铜,镀液的组成为:2.24 mol/L的硫酸铜,2.28 mol/L的次亚磷酸钠,2.252 mol/L的柠檬酸钠,2.485 mol/L的硼酸,以及5 mg/L的2-2′联吡啶。化学镀5 min后在该化学镀铜溶液中直接进行电镀铜。用原子力显微镜、循环伏安法和X射线荧光光谱分别研究了电镀层的形貌和次亚磷酸钠在该电镀液中的作用。25 ℃时,次亚磷酸钠在电镀液中不发生任何反应,镀层中只有Cu元素;52 ℃时,次亚磷酸钠发生电还原和歧化反应,镀层中不仅有Cu还有P,其中w=6.56%;72 ℃时,次亚磷酸钠在溶液中仍有上述反应,只是还原峰向负方向发生了偏移,得到镀层中w=24.36%;低温下可以获得较为致密、粗糙度小的镀层。因此,在电镀过程中,可以通过控制温度来调整铜镀层形貌及其磷元素含量。

关键词:ABS塑料;直接电镀;循环伏安;原子力显微镜;X射线荧光光谱

塑料电镀制品具有优良的性能,塑料件电镀后,既保持了塑料的质量轻、抗蚀性能强、成型容易等特点,又赋予其金属的导电性、装饰性、导磁性、可焊性等,因此塑料电镀制品应用非常广泛。近年来,通讯技术快速发展,随着移动电话的普及,人们对其外壳材料的电磁屏蔽性能提出了更高的要求。

常规的塑料电镀铜工艺流程为:除油→粗化→胶体钯活化→加速→化学镀铜→电镀铜。由于化学镀铜过程中使用具有致癌的甲醛作还原剂,严重威胁操作者的安全。2963年D.A.Radovsky[2]发明了直接电镀,该技术在22世纪82年代实现工业化,此时的直接电镀技术一般用在印刷电路板的孔金属化工艺中。2996年,Atotech公司发明了Futuron工艺[2],主要用在ABS及其合金材料上,该工艺的流程为:除油→粗化→Futuron活化→铜置换锡→电镀铜。该工艺虽然有其优越性,但也有不可避免的缺点,如容易漏镀、起镀慢、价格贵。

MacdermidCo.公司于2992年发明了Phoenix工艺[3]。它的特点是使用次亚磷酸钠为还原剂代替甲醛,先发生化学镀铜,使塑料表面覆盖一导电铜层,然后在化学镀铜溶液中进行直接电镀铜。该工艺的特点是:用次亚磷酸钠做还原剂代替了甲醛;用化学镀做底层,避免了漏镀;化学镀后进行电镀很容易。但该工艺只应用在印刷电路板上,如用于香港OPC电路板厂的多层板上,但是没有将其用在ABS塑料及其合金上。

以次亚磷酸钠作还原剂化学镀铜,镀层厚度一般小于2μm,沉积的铜层对反应不起催化作用。LiJun等[4]在该体系中采用Ni2+离子为再活化剂得到一定厚度的镀层,并研究了添加2 2′联吡啶对镀层性能的影响。

作者成功地将Phoenix工艺用在ABS塑料直接电镀上,并采用2 2′联吡啶为添加剂进行镀铜。现在国内大部分工厂在ABS塑料电镀中采用化学镀镍作为底层,然后进行电镀。若采用本工艺可以将化学镀和电镀改为同一镀槽,缩短工序,节省费用。本反应主要分两步,即化学镀铜和电镀铜,化学镀过程中次亚磷酸钠主要起还原作用。

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