pet表面化学镀铜工艺研究(附件)
非金属表面化学镀铜之前必须经过敏化和活化两个步骤。通常敏化活化过程用到的氯化钯价格较高。本研究使用硝酸银代替氯化钯活化，对比了甲醛和次磷酸钠还原剂对PET表面进行镀铜的影响，分析主盐浓度、还原剂用理、温度、pH、对镀层性能的影响，并通过正交试验确定PET表面化学镀铜的最佳配方和工艺条件。研究表明，用用硝酸银活化可以在PET表面获得化学镀层，次磷酸钠作为还原剂在PET表面化学镀铜优于甲醛作为还原剂。正交试验得出PET表面化学镀铜的最佳工艺条件为硫酸铜(CuSO4)10g/L，次磷酸钠35g/L，柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O) 20g/L，聚乙二醇 500 100mg/L，亚铁氰化钾1.5g/L，硼酸28g/L，施镀温度70℃，pH值为8。获得的镀层表面光亮度较好，镀层均匀连续，无可见的裂纹，有较强的结合力，镀液稳定，镀速在可接受范围内。关键词 PET，次磷酸钠，化学镀铜
目 录
1 引言 1
1.1 非金属化学镀铜简介 1
1.2 非金属化学镀铜的应用 4
1.3 非金属化学镀铜的研究现状 4
1.4 影响非金属表面化学镀铜反应的因素 5
1.5 本课题的研究目的及研究方法 5
2 研究部分 6
2.1 原料及药品 6
2.2 仪器及设备 7
2.3 研究步骤 7
3 研究结果及数据处理 12
3.1 还原剂的选择 12
3.2 PET表面化学镀铜的优化..........................................................................................14
4 三废处理和经济核算 22
4.1 三废处理 23
4.2 经济核算 23
结 论 24
致 谢 26
参 考 文 献 27
1引言
化学镀铜被称为自催化镀，是指在没外加电流的情况下，处于镀液中的金属盐和还原剂在具有催化活性的镀片表面上进行自催化氧化还原反应，并在镀片表面进行化学沉积 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
，形成金属镀层，因此，在大多数英文文献中化学镀铜又被译为不通电镀或无电解镀，并作为一种不可缺少的表面处理技术存在。
非金属化学镀铜简介
在非金属表面镀上金属后，可以使其表面具有良好的导电、导磁、导热性能，又能一定程度的提高其力学性能。同时金属镀层更加不会与非金属基体形成腐蚀电偶，减轻镀层电偶，并且化学镀层具有良好的延展性以及所特有的无边缘效应等特点。
1.1.1 非金属化学镀铜的发展
在上个世纪，便出现了化学镀铜，化学镀的发展史是从于化学镀镍开始的，在1996年下，在一所实验室研究所里，A.Brenner[2]和G.Riddell[3]等人就便开始化学镀镍的研究，后来由化学镀镍演变到化学镀铜，在1947年前后，Narcus[6]第一次发表了关于化学镀铜配液的研究。关于稳定性化学镀铜是很差的，镀液过不了多久会自己分解，施镀范围的控制极差，烧杯中会有沉淀物。而能够说的上商品的化学镀铜应该大约20世纪后期，随着印刷制线路板（PCB）通孔金属化的发展，化学镀铜得到了最早的应用[22]。随着电子工业的高速发展，需要双面和多层印制电路板的数量越来越大。 而印制板的孔金属化，无论从导电性、可焊性，还是从镀层的韧性以及经济性等综合要求来说，铜都是不二的选择。此外，在塑料、陶瓷等非金属材料进行化学镀铜的应用中也很广泛。今后，非金属材料的金属化方面，化学镀铜的用量约占90％以上[13]。在近代时期，Cahill[8]自己研发出了第一批化学镀铜溶液随后在1957年发布，在碱性的条件下，镀液先在酒石酸镀浸泡半小时，之后用使用甲醛做还原剂进行化学镀铜[9]。如今，经过半世纪的开发研究，形成了比较完整的化学镀工艺和化学知识以及技术，并首次建立了基础的理论观念[5]。如今镀液成分的影响有很多，如：预处理的影响，镀液成分的影响，温度的影响，PH值的影响，添加剂的影响等[4]，以次磷酸钠作为还原剂的化学镀铜液在施镀后，其表面可以获得光滑的镀层，镀层颗粒细致，均匀良好等[3]，镀液温度40~60℃，最佳温度45~55℃[6]，以次磷酸钠为还原剂的化学镀铜沉积速度快，镀层均匀致密有光泽，镀层更稳定[7]。在化学镀前，我们要进行预处理，要使用活化剂对它的表面进行活化。在非金属基体表面上，活化是为了在这上吸附一些的活化物质，在这些基础上进行化学镀的下一步[15]。在工作时，化学镀液的稳定性与溶液中pH值有很大的关系。如果提高pH值，这样会提高镀液中镀铜的沉积速度。注意pH值不能很高，碱性超强的镀液会加速镀液更快速的分离，从而镀液没有高稳定性。反之，如果pH值超低的话，这时候的溶液碱性很弱，会使化学镀铜发生反应，铜表面有钝化现象，有可能会出现化学镀铜反应根本无法进行[10]，关于半导体氧化物MO2、M2O、M3O作为活化剂进行化学镀铜活化的了解，首先这些活化液普遍拥有成本较低的优势，它们的配制方法也很容易，而且还有一些优点如镀液稳定性很好、对于环境的污染较少[11]。1979年，Molenaar[10]用HCHO与氨基酸、氨基磺酸、氨基膦酸形成的加成物作为化学镀铜还原剂，1985年，AbuMoustafa报道用亚硫酸盐、硫代 硫酸盐、亚硝酸盐及亚磷酸盐与甲醛形成加成物作还原剂进行化学镀铜。Honma国内外对乙醛酸做化学镀铜还原剂进行了大量研究[20]。塑料的表面处理是化学镀金属技术中的重要步骤，其主要作用是除去高分子材料表面的油性物质和提高其表面的极性成分从而提高塑料表面对金属离子和金属镀层的附着力[21]。在当代，化学镀铜的技术在很多领域都有应用，比如在制作卫星通讯天线超轻波纹波导、同轴电缆射频屏蔽、天线罩、底板屏蔽方面等。化学镀铜作为装饰性的塑料镀也得到了迅速的发展[25]。自IBM推出化学镀铜工艺并应用于超大规模集成电路的金属化过程后，超级电镀铜填充高深径比的微孔技术和机理研究成为电化学一个热门领域[26]。在非金属表面进行化学镀铜之前．我们要对镀片表面进行活化的操作，这是一个重要的条件，必须使表面均匀地活化，只有这样我们才能拥有均匀的化学镀铜，化学镀铜前的活化处理又是保征化学镀铜层质量的关键[28]
目 录
1 引言 1
1.1 非金属化学镀铜简介 1
1.2 非金属化学镀铜的应用 4
1.3 非金属化学镀铜的研究现状 4
1.4 影响非金属表面化学镀铜反应的因素 5
1.5 本课题的研究目的及研究方法 5
2 研究部分 6
2.1 原料及药品 6
2.2 仪器及设备 7
2.3 研究步骤 7
3 研究结果及数据处理 12
3.1 还原剂的选择 12
3.2 PET表面化学镀铜的优化..........................................................................................14
4 三废处理和经济核算 22
4.1 三废处理 23
4.2 经济核算 23
结 论 24
致 谢 26
参 考 文 献 27
1引言
化学镀铜被称为自催化镀，是指在没外加电流的情况下，处于镀液中的金属盐和还原剂在具有催化活性的镀片表面上进行自催化氧化还原反应，并在镀片表面进行化学沉积 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
，形成金属镀层，因此，在大多数英文文献中化学镀铜又被译为不通电镀或无电解镀，并作为一种不可缺少的表面处理技术存在。
非金属化学镀铜简介
在非金属表面镀上金属后，可以使其表面具有良好的导电、导磁、导热性能，又能一定程度的提高其力学性能。同时金属镀层更加不会与非金属基体形成腐蚀电偶，减轻镀层电偶，并且化学镀层具有良好的延展性以及所特有的无边缘效应等特点。
1.1.1 非金属化学镀铜的发展
在上个世纪，便出现了化学镀铜，化学镀的发展史是从于化学镀镍开始的，在1996年下，在一所实验室研究所里，A.Brenner[2]和G.Riddell[3]等人就便开始化学镀镍的研究，后来由化学镀镍演变到化学镀铜，在1947年前后，Narcus[6]第一次发表了关于化学镀铜配液的研究。关于稳定性化学镀铜是很差的，镀液过不了多久会自己分解，施镀范围的控制极差，烧杯中会有沉淀物。而能够说的上商品的化学镀铜应该大约20世纪后期，随着印刷制线路板（PCB）通孔金属化的发展，化学镀铜得到了最早的应用[22]。随着电子工业的高速发展，需要双面和多层印制电路板的数量越来越大。 而印制板的孔金属化，无论从导电性、可焊性，还是从镀层的韧性以及经济性等综合要求来说，铜都是不二的选择。此外，在塑料、陶瓷等非金属材料进行化学镀铜的应用中也很广泛。今后，非金属材料的金属化方面，化学镀铜的用量约占90％以上[13]。在近代时期，Cahill[8]自己研发出了第一批化学镀铜溶液随后在1957年发布，在碱性的条件下，镀液先在酒石酸镀浸泡半小时，之后用使用甲醛做还原剂进行化学镀铜[9]。如今，经过半世纪的开发研究，形成了比较完整的化学镀工艺和化学知识以及技术，并首次建立了基础的理论观念[5]。如今镀液成分的影响有很多，如：预处理的影响，镀液成分的影响，温度的影响，PH值的影响，添加剂的影响等[4]，以次磷酸钠作为还原剂的化学镀铜液在施镀后，其表面可以获得光滑的镀层，镀层颗粒细致，均匀良好等[3]，镀液温度40~60℃，最佳温度45~55℃[6]，以次磷酸钠为还原剂的化学镀铜沉积速度快，镀层均匀致密有光泽，镀层更稳定[7]。在化学镀前，我们要进行预处理，要使用活化剂对它的表面进行活化。在非金属基体表面上，活化是为了在这上吸附一些的活化物质，在这些基础上进行化学镀的下一步[15]。在工作时，化学镀液的稳定性与溶液中pH值有很大的关系。如果提高pH值，这样会提高镀液中镀铜的沉积速度。注意pH值不能很高，碱性超强的镀液会加速镀液更快速的分离，从而镀液没有高稳定性。反之，如果pH值超低的话，这时候的溶液碱性很弱，会使化学镀铜发生反应，铜表面有钝化现象，有可能会出现化学镀铜反应根本无法进行[10]，关于半导体氧化物MO2、M2O、M3O作为活化剂进行化学镀铜活化的了解，首先这些活化液普遍拥有成本较低的优势，它们的配制方法也很容易，而且还有一些优点如镀液稳定性很好、对于环境的污染较少[11]。1979年，Molenaar[10]用HCHO与氨基酸、氨基磺酸、氨基膦酸形成的加成物作为化学镀铜还原剂，1985年，AbuMoustafa报道用亚硫酸盐、硫代 硫酸盐、亚硝酸盐及亚磷酸盐与甲醛形成加成物作还原剂进行化学镀铜。Honma国内外对乙醛酸做化学镀铜还原剂进行了大量研究[20]。塑料的表面处理是化学镀金属技术中的重要步骤，其主要作用是除去高分子材料表面的油性物质和提高其表面的极性成分从而提高塑料表面对金属离子和金属镀层的附着力[21]。在当代，化学镀铜的技术在很多领域都有应用，比如在制作卫星通讯天线超轻波纹波导、同轴电缆射频屏蔽、天线罩、底板屏蔽方面等。化学镀铜作为装饰性的塑料镀也得到了迅速的发展[25]。自IBM推出化学镀铜工艺并应用于超大规模集成电路的金属化过程后，超级电镀铜填充高深径比的微孔技术和机理研究成为电化学一个热门领域[26]。在非金属表面进行化学镀铜之前．我们要对镀片表面进行活化的操作，这是一个重要的条件，必须使表面均匀地活化，只有这样我们才能拥有均匀的化学镀铜，化学镀铜前的活化处理又是保征化学镀铜层质量的关键[28]
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