[发明专利]无铬污染的ABS工程塑料零部件表面微蚀方法

说明书

技术领域

本发明属于非金属材料零部件的表面电镀技术领域，具体涉及到ABS工程塑料零部件表面的微蚀处理。

背景技术

目前，塑料、玻璃、陶瓷等非金属材料越来越广泛地应用于航空航天、汽车、通讯设备和日常生活用品中。塑料金属化不仅可以增加塑料的强度，降低成本，代替贵重的有色金属，同时可以增加塑料表面的金属感，起到某些特殊装饰作用。

塑料不导电，无法在塑料零部件的表面进行直接电镀，在塑料金属化过程前需要在其表面形成一层导电层，然后进行电镀。塑料零部件表面的金属化方法有：真空溅射、物理气相沉积、化学镀等方法。化学镀工艺是在不需外加电流的条件下，在具有自催化活性的材料表面通过溶液中化学还原反应进行的金属沉积过程。

为了提高金属层与塑料零部件表面间的粘结性，在进行化学镀前要对塑料零部件表面进行一定前处理。基体表面的前处理工艺过程直接影响到镀层的完整性、均匀性、致密性、外观质量以及镀层与基底间的结合力。塑料零部件表面进行前处理包括除油、膨润、微蚀、中和四个过程。通过微蚀过程可以在镀件表面形成微观凹凸不平的表面。而凹坑的形成不仅增大镀层与镀件的接触面积，而且使得镀层在底物表面生成后产生了一种“锁扣效应”，从而提高了镀层对镀件底物的结合强度。另外，在微蚀过程中可以在高分子表面形成无数个亲水极性基团，使镀件表面由憎水性变成亲水性，从而增强了镀层对镀件的结合力。

ABS工程塑料是聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的简称。ABS工程塑料是由聚丙烯腈-苯乙烯和丁二烯组成，其中聚丁二烯作为枝节相分散在聚丙烯腈-苯乙烯相中。ABS工程塑料由于其良好的韧性、化学稳定性、耐腐蚀性、电绝缘性、较低的价格等优势，在工程塑料中得到了广泛的应用。

目前，工业上对ABS工程塑料零部件表面的微蚀处理均采用CrO₃/H₂SO₄微蚀液。由于CrO₃/H₂SO₄微蚀液对丁二烯的氧化速度大于对聚丙烯腈-苯乙烯的氧化速度，ABS工程塑料零部件表面的丁二烯被很快氧化，使丁二烯聚合链发生断链，从而在其表面形成了凹坑，ABS工程塑料表面变得粗糙。同时，由于氧化作用，在ABS工程塑料零部件表面形成了许多亲水性基团，如-OH，-COOH等官能团，大大提高了镀层金属在ABS工程塑料零部件的粘结性。

虽然CrO₃/H₂SO₄微蚀液在工业上得到广泛应用，但由于Cr(VI)是造成环境污染的重要重金属，同时，Cr(VI)对人体的健康造成严重伤害，长期在镀铬车间工作的职工，Cr(VI)感染严重的会出现鼻隔膜穿孔，皮肤癌的病发率最高。含铬废水处理过程比较复杂，大大的增加的企业的成本。因此，在电镀金属技术领域，解决Cr(VI)对环境的污染和对人体的伤害是当前迫切需要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述ABS工程塑料零部件采用CrO₃/H₂SO₄微蚀液进行微蚀处理对环境污染的缺点，提供一种微蚀效果好、环境污染小的无铬污染的ABS工程塑料零部件表面微蚀方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：由除油、膨润、微蚀处理、中和反应步骤组成。本发明的膨润步骤为：取氢氧化钠加入烧杯中，加入蒸馏水至氢氧化钠完全溶解，再加入1-甲基-2-吡咯烷酮、乙二醇丁醚，用蒸馏水定容，配制成膨润液，在膨润液中氢氧化钠含量为70～100g/L、1-甲基-2-吡咯烷酮含量为72～124g/L、乙二醇丁醚的含量为13～22g/L，除油后的ABS工程塑料零部件浸入膨润液中，搅拌，50～70℃膨润处理5～15分钟。本发明的微蚀处理步骤为：将20～50g的MnO₂加入到质量浓度为77.7％～86.3％的硫酸水溶液1L中，配制成MnO₂/H₂SO₄微蚀液，膨润后的ABS工程塑料零部件浸入微蚀液中，搅拌，60～80℃微蚀处理10～40分钟。本发明的中和反应步骤为：将草酸加入烧杯中，加入蒸馏水至草酸完全溶解，硫酸加入到草酸水溶液中配制成中和液，在中和溶液中草酸的摩尔浓度为0.1～0.5mol/L、硫酸的摩尔浓度为1.0～3.0mol/L，微蚀后的ABS工程塑料零部件浸入中和液中，搅拌，40～60℃中和反应2～10分钟，化学反应方程式为：