ABS树脂表面电镀前处理无铬微蚀工艺的研究

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自ABS树脂进入人们的视线以来,它凭借其优异的综合性能以及低廉的价格,受到电气、机械、轻工领域、汽车、飞机、轮船等制造工业领域的青睐。ABS树脂是丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三种单体共聚而成的三元聚合物,其中不同单体聚合物的相对含量,可以随着各自性能偏向的不同而自由改变。同时ABS树脂表面的金属化也拥有更加广泛的应用前景。由于ABS树脂自身固有的结构组成,致使ABS表面具有一定的憎水性,需要对其进行微蚀处理来增加基板表面的粗糙程度和亲水性。传统的微蚀工艺采用铬酐/硫酸体系对ABS表面进行处理,经处理后的ABS表面粗糙度和亲水性大幅度提升,为化学镀提供了条件。但传统微蚀体系中的铬酐组分会对环境产生严重污染,本文分别提出并研究了HNO3/H2SO4/Ni2+体系和S2O82-/Fe2+体系这两种新型环保的无铬微蚀体系,用以取代传统铬酐/硫酸体系来避免这一缺陷所带来的影响。本文首先研究了HNO3/H2SO4/Ni2+微蚀体系对ABS的影响。微蚀反应温度为60℃,反应时间为20min时,体系微蚀的最佳条件为HNO3 250ml·L-1、H2SO4 250ml·L-1、NiSO450g·L-1,微蚀处理后ABS可以成功的进行化学镀及电镀。继续对此浓度配比下微蚀体系的开路电位进行研究,其开路电位数值为1.057V,经扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)测试后发现,通过该工艺微蚀处理后的ABS树脂表面产生大量分布均匀的微孔,粗糙度明显提高,平均粗糙度(Ra)由2.51nm升高至21.9nm,均方根粗糙度(Rq)由3.21nm升高至27.5nm。使用接触角分析仪对微蚀处理后的ABS表面进行测试,分析发现接触角数值由97.88°降低到62.16°。同时使用粘结强度测试仪分别检验化学镀铜及电镀酸铜、镍后ABS树脂表面与镀层间的结合力,测得化学镀铜层与ABS树脂表面粘结强度为2.09MPa,电镀后镀层与基体间粘结强度为3.33MPa。使用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱仪(XPS)进行检测分析,结果显示HNO3/H2SO4/Ni2+微蚀体系处理后的ABS树脂表面产生了大量羟基、硝基等亲水基团。本文研究的另一新型无铬微蚀体系S2O82-/Fe2+体系,同样可以对ABS树脂表面进行较好的微蚀处理,且微蚀处理后仍能成功的进行化学镀以及电镀。当S2O82-/Fe2+体系中过硫酸钠2.43g·L-1、硫酸亚铁1.95g·L-1、柠檬酸2.64g·L-1,微蚀温度为50℃,微蚀时间为15min时是微蚀处理的最佳条件。开路电数值为0.568V。微蚀后的ABS树脂表面能产生大量均匀的微孔,粗糙程度得到大幅提升。测得化学镀铜层与ABS树脂表面粘结强度为1.73MPa,电镀后镀层与基体粘结强度为2.80MPa。接触角为57.60°。经S2O82-/Fe2+微蚀体系处理后的ABS树脂表面产生羟基以及羧基等亲水基团。
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