[发明专利]用于对绝缘塑料表面进行金属化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在绝缘塑料表面的金属化之前对绝缘塑料表面进行的预处理，并且可以被应用于其中需要塑料部件的装饰性或功能性金属涂层的各种工业中。在含有氧化剂和稳定剂化合物的没有六价铬的溶液中进行所述预处理。

背景技术

在绝缘塑料表面的无电金属化(electroless metallization)之前对绝缘塑料表面进行预处理的常规方法由如下构成：在含有六价铬的溶液中对表面进行蚀刻，然后，在钯化合物的离子或胶体溶液中进行活化，要么在次磷酸钠溶液中还原(大多数情况下)，要么在分别吸附在塑料表面上的钯离子或胶体钯粒子的酸性溶液(通常为盐酸)中速化(acceleration)，所述绝缘塑料表面的无电金属化主要为无电镀镍或无电镀铜。

在绝缘基底表面的预处理步骤期间，为了亲水化目的而需要进行蚀刻，使得表面在水溶液中的过程的其它阶段中变得亲水，具有足够量的吸附的钯盐，和确保金属涂层对绝缘塑料表面的适当结合。为了引起金属在塑料上的无电沉积，利用随后的还原或速化进行活化。其后，通过自催化反应发生在金属化溶液中利用金属的无电镀(electroless plating)，在该自催化反应中沉积在表面的金属用作催化剂以进行进一步沉积。对于这种无电镀，主要使用金属镍和铜。

其后，在第一金属层上可进行电解镀(electrolytic plating)或水电镀(galvanic plating)。可以施加各种金属，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的铬酸的致癌性(cancerogenicity)。另外，在无电沉积步骤期间沉积的金属如镍还覆盖机架(rack)的用塑料溶胶绝缘的部分，这导致在随后的电化学金属电镀的溶液中的金属损失，因此是不期望的。

在现有技术中已经提出了解决这一问题的多种方法。

美国专利申请2005/0199587 A1公开了在含有20g/l～70g/l高锰酸钾的酸性溶液中对绝缘塑料表面进行蚀刻的方法。上述溶液中的最佳KMnO₄浓度为接近50g/l。当浓度低于20g/l时，溶液是无效的，而浓度上限是由高锰酸钾的溶解度所决定的。在蚀刻之后，在含有胺的钯盐溶液中进行活化，和在例如硼氢化物、次磷酸盐或肼溶液中进行进一步的还原处理。

然而，这一方法具有大量缺点。在蚀刻溶液中的高的高锰酸盐浓度(建议约50g/l，具有约48体积％的磷酸)下，特别是在高温下，高锰酸盐很快分解。建议的温度是100℉即37℃。试验显示在这一温度下，溶液在4小时～6小时后变得无效，即塑料表面没有被亲水化且在金属化期间在一些地方保持为未涂布的；在涂布的区域中，与塑料的粘附力很弱。需要用并不便宜的另外部分的高锰酸盐经常对溶液进行调节。另外，形成了不溶的高锰酸盐分解产物，从而污染了被金属化的表面。

另外，高锰酸盐溶液中的蚀刻使得机架的塑料溶胶绝缘体的表面活化，这是因为机架的塑料溶胶绝缘体的表面涂布有蚀刻反应的产物即二氧化锰。后者促进钯化合物在塑料溶胶上的吸附，所述塑料溶胶倾向于在无电金属沉积的溶液中金属化。在表面上形成二氧化锰是任何组成的高锰酸盐蚀刻溶液的特性。因此，本发明的一个很重要的目的是避免机架金属化和在随后的金属化步骤中产生金属损失。

立陶宛专利申请LT 2008-082也涉及绝缘塑料表面在金属化之前的预处理。公开了用于蚀刻的预处理组成，例如在浓度为13mol/L(约75体积％)～17mol/L(90体积％)的硫酸中、在温度为10℃～80℃下、利用0.005M～0.2M的氧化溶液将聚酰亚胺蚀刻1分钟～2分钟，其中氧化剂可以是KMnO₄、HCIO₄、V₂O₅、KCIO₃。在氯酸盐(ClO₃^-，M＝83.5g/mol)的情况下，这对应于0.4g/l～16.7g/l的浓度。

在这件申请的表2中提供了一个实例，所述实例含有7mol/L(约50体积％)的硫酸和0.2mol/L(16.7g/L)的氯酸盐。然而，已经显示，这种高浓度的氯酸盐引起预处理溶液的快速分解，这是不期望的。