[发明专利]将非电导塑料表面金属化的方法

说明书

发明领域

本发明涉及使用无六价铬的蚀刻溶液将制品的非电导塑料表面金属化的方法。蚀刻溶液基于高锰酸盐溶液。在用蚀刻溶液处理之后，可通过已知的方法将制品金属化。

发明背景

由非电导塑料制造的制品可通过无电镀金属化方法，或者通过直接电镀方法金属化。在两种方法中，所述制品首先经清洁和蚀刻，然后用贵金属处理并最终金属化。所述蚀刻通常通过铬硫酸进行。蚀刻用于使制品的表面易于接受后续的金属化，使得制品的表面被顺序处理步骤中相应的溶液良好地润湿，并且沉积金属最终在表面上具有足够牢固的附着。

对于蚀刻，制品的表面，例如由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS共聚物)制造，使用铬硫酸蚀刻，以便形成微穴，金属沉积在其中并随后牢固地附着在那里。在蚀刻之后，将塑料通过包含贵金属的活化剂活化，用于无电镀金属化，然后经无电镀金属化。随后，还可以电解涂敷更厚的金属层。在直接电镀方法的情况下，其不需要无电镀金属化，经蚀刻的表面通常用钯胶体溶液处理。随后，将表面与包含与络合剂络合的铜离子的碱性溶液接触以增加电导率。该步骤导致铜层的形成，及因此导致在制品的表面上具有提高的电导率的金属层。此后，制品可直接经电金属化(EP 1054081B1)。然而，基于铬硫酸的蚀刻溶液是有毒的且因此应尽可能被替代。

文献描述了用包含高锰酸盐的那些溶液替换基于铬硫酸的蚀刻溶液的尝试。在碱性介质中使用高锰酸盐用于作为电子电路载体的电路板的金属化早已确定。因为在氧化中出现的六价态(锰酸盐)为水溶性的且在碱性条件下具有充足的稳定性，所以所述锰酸盐类似于三价铬，可电解氧化回初始氧化剂（在该情况下为高锰酸盐）。文献DE 19611137A1描述了高锰酸盐也用于作为电路板材料的其它塑料的金属化。对于ABS塑料的金属化，碱性高锰酸盐的溶液已经被认为是不适合的，因为不能以这种方法在金属层和塑料基底之间获得可靠的、充足的附着强度。该附着强度在“剥离试验”中测定。其至少应为0.4N/mm的值。

EP 11001052公开了酸式高锰酸盐溶液，其据说适用于塑料电镀。在其中描述的溶液在几个方面不同于本发明，例如因为它们使用很高的酸浓度和很低的高锰酸盐浓度(例如15M H₂SO₄和0.05M KMnO₄)。EP 1001052未报导通过该处理可获得附着强度。室内实验已经表明附着强度在0.4N/mm的值以下。此外，在EP 1001052中描述的溶液不稳定。因此，不能获得金属化的恒定品质。

作为铬硫酸的替代物，WO 2009/023628A2提出包含碱金属高锰酸盐的强酸性溶液。所述溶液在40-85重量%磷酸中包含约20g/L的碱金属高锰酸盐。这些溶液形成难以去除的胶态锰(IV)物类。根据WO 2009/023628A2，甚至在短时间之后，所述胶体的效果是适当品质的涂覆已不再可能。为了解决所述问题，WO 2009/023628A2提出使用锰(VII)源，其不包含任何碱金属或碱土金属离子。然而，这些锰(VII)源的制备为昂贵的和不方便的。因此，有毒的铬硫酸仍然用于塑料的蚀刻处理。

在塑料基底的常规电镀中，其中第一金属层首先在无外电流下沉积，有时在塑料表面上小于1mg/m2的钯足以在无外电流下开始金属沉积。在不需要无电镀金属化的直接电镀中，在塑料表面上需要至少30mg/m2-50mg/m2的钯以允许电解金属化。40mg/m2的钯通常足以直接电镀。至今，仅当塑料表面在金属化之前已经用毒性铬硫酸蚀刻时，可获得在塑料表面上钯的这些最低量。

附图说明

图1：用不同的蚀刻处理处理塑料表面对塑料表面的钯覆盖度的影响。

图2：用二醇化合物溶液对塑料表面的处理时间对于随后涂敷的金属层的附着强度、沉积的二氧化锰的量和结合的钯的量的影响。

图3A：碱性蚀刻步骤的温度对附着强度的影响，如果其在本发明的金属化方法的酸性蚀刻步骤之后执行。

图3B：碱性蚀刻步骤的处理时间对附着强度和结合的钯的量的影响，如果其在本发明的金属化方法的酸性蚀刻步骤之后执行。

发明描述

因此，本发明基于以下问题：至今尚不能以环境安全的方式获得由非电导塑料制造的制品的金属化，其具有足够的过程可靠性且随后涂敷的金属层有足够的附着强度。此外，如果所述塑料在金属化之前没有用铬硫酸蚀刻，至今尚不能通过直接电镀获得由非电导塑料制造的制品的强附着、大面积金属化。