[发明专利]使非导电塑料表面金属化的方法

说明书

发明领域

本发明涉及在金属化之前预处理非导电塑料表面，并且可应用于其中需要塑料部件的装饰性或功能性金属镀层的不同工业。预处理在不含六价铬的溶液中进行。

发明背景

在无电金属化(主要是无电镀镍或镀铜)之前预处理非导电塑料表面的常规方法由以下组成：在含六价铬的溶液中蚀刻表面，随后在钯化合物的离子或胶体溶液中活化，并且在次磷酸钠溶液中还原(在大多数情况下)或在钯离子或胶体钯颗粒的酸溶液(通常盐酸)中加速(分别吸附在塑料表面上)。

为了亲水化，需要在预处理步骤期间蚀刻非导电基体表面，以使表面在方法的其它阶段在水溶液中变得亲水，同时吸附足够量的钯盐，并保证金属镀层适当结合到非导电塑料表面。为了引发金属在塑料上无电沉积，进行活化，随后还原或加速。随后，通过自动催化反应在金属化溶液中进行用金属无电镀覆，其中在表面上沉积的金属作为进一步沉积的催化剂。这种无电镀覆主要使用金属镍和铜。

随后，可在第一金属层上进行电解或电化镀覆。可应用各种金属，例如铬、镍、铜和黄铜或前述金属的其它合金。

常规方法的主要缺点涉及蚀刻溶液中铬酸的致癌性。另外，在无电沉积步骤期间沉积的金属，例如镍，也覆盖用增塑溶胶绝缘的支架的部分，这导致在随后金属电化学镀覆的溶液的金属损失，因此不合需要。

在现有技术中已提出克服此问题的各种方法。

美国专利申请号2005/0199587 A1公开一种在包含20-70g/l高锰酸钾的酸性溶液中蚀刻非导电塑料表面的方法。以上提到溶液中的最佳KMnO₄浓度接近50g/l。在浓度低于20g/l时，溶液无效，且浓度上限由高锰酸钾的溶解度决定。蚀刻后，在包含胺的钯盐溶液中活化，并且例如在硼氢化物、次磷酸盐或肼溶液中进一步还原处理。

然而，此方法有显著缺点。在蚀刻溶液中高的高锰酸盐浓度下(建议约50g/l，带有48%体积磷酸)，它很快分解，特别在高温。建议温度为100℉，即37℃。试验已显示，在此温度，溶液在4至6小时后变得无效，即，塑料表面不亲水化，并且在金属化期间某些地方保持不被镀覆，在镀覆区域中与塑料的附着力很弱。需要经常用新高锰酸盐部分来调节溶液，高锰酸盐不便宜。另外，还生成不溶性高锰酸盐分解产物，污染正在金属化的表面。

另外，在用蚀刻反应产物镀覆即二氧化锰时，在高锰酸盐溶液中的蚀刻使支架的增塑溶胶绝缘体表面活化。后者促进钯化合物吸附于增塑溶胶上，这倾向于在无电金属沉积溶液中金属化。在表面上生成二氧化锰是任何组成的高锰酸盐蚀刻溶液的特征。因此，本发明的很重要的目的是避免支架金属化，和避免在随后金属化阶段的金属损失。

立陶宛专利申请号LT 2008-082也涉及在金属化之前预处理非导电塑料表面。其中公开一种预处理组合物，利用10-80℃的温度，在13mol/L(约75%体积)-17mol/L(约90%体积)浓度的硫酸中0,005-0,2M氧化剂溶液蚀刻例如聚酰亚胺1-2分钟，其中氧化剂可以为KMnO₄、HClO₄、V₂O₅、KClO₃。在氯酸根(ClO₃^-，M=83.5g/mol)的情况下，这相当于0.4–16.7g/l的浓度。

在此申请的表2中提供一个实例，实例包含7mol/L(约50%体积)硫酸和0.2mol/L(16.7g/L)氯酸根。然而，已显示如此高浓度的氯酸根导致预处理溶液快速分解，这不合需要。

发明描述

因此，本发明基于以下问题：至今还未能用环境安全方式实现由非导电塑料制成的制品的金属化，而且有足够工艺可靠性且随后施用的金属层附着强度足够。

因此，本发明的目的是发现用于预处理制品的非导电塑料表面的蚀刻溶液，这些是无毒的，但为塑料表面上施用的金属层提供足够附着强度。