一種環(huán)保型免活化無氰化學(xué)鍍銅溶液及其鍍銅工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)保型免活化無氰化學(xué)鍍體系中化學(xué)鍍銅溶液及其鍍銅方法，涉 及金屬材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)鍍銅層具有很多良好的優(yōu)點可以廣泛應(yīng)用在印制電路板、電磁屏蔽、雷達反 射器、材料裝飾性表面保護等領(lǐng)域?；瘜W(xué)鍍銅技術(shù)主要用于非金屬表面形成導(dǎo)電鍍層，特別 是印刷電路板中，化學(xué)鍍銅起著很重要的作用?；瘜W(xué)鍍銅是在催化活性物質(zhì)的表面，通過還 原劑的作用，使銅離子還原析出的過程，是一種自身催化性的氧化還原反應(yīng)。首先基體通過 前期預(yù)處理，在用活化劑對基體進行活化處理，使得基體的表面具有活性，鍍層的銅粒子首 先在基體局部生成，隨后越積越多逐步形成鍍層?；瘜W(xué)鍍銅相對于電鍍銅的優(yōu)勢有：基體范 圍廣泛、鍍層厚度均勻、工藝設(shè)備簡單、鍍層性能良好。
[0003] 工業(yè)上應(yīng)用較為普遍的化學(xué)鍍銅方法：一是以甲醛（HCH0)為還原劑，EDTA和酒石 酸鉀鈉作為單一或混合配位劑使用；二是采用氰化物鍍銅。甲醛和氰化物都有很大的危害、 且污染環(huán)境。因此研究非甲醛還原劑與無氰鍍銅技術(shù)一直是化學(xué)鍍銅的一個熱點。近年來 國內(nèi)外采用的無氰化學(xué)鍍銅體系包括次磷酸鹽體系、乙醛酸體系、過氧化氫體系、鹵素化合 物體系等。采用無毒、無污染的鍍液新工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鍍銅工藝，減少了污染，并提高了鍍 層性能。因此，綠色環(huán)保型工藝仍將是化學(xué)鍍銅的一個重要研究和應(yīng)用方向。
[0004] 在進行化學(xué)鍍前，必須對表面預(yù)處理活化，活化的目的是在非金屬基底上吸附一 定量的活化中心，以便誘發(fā)隨后的化學(xué)鍍?；罨坏珱Q定著化學(xué)鍍層的優(yōu)劣，而且也決定著 鍍層質(zhì)量的好壞。不同材料的基體對化學(xué)鍍的適應(yīng)性不一樣，因而鍍前的活化處理方法也 不一樣。針對不同材料基體進行恰當(dāng)?shù)腻兦盎罨幚?，是化學(xué)鍍工藝成功與否的先決條件。 目前大多數(shù)的活化過程采用的是貴金屬溶液、膠體催化液，這些既造成了化學(xué)鍍工藝復(fù)雜， 也增加了成本。本發(fā)明開發(fā)的免活化化學(xué)鍍工藝，正好可以解決這些問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)化學(xué)鍍銅體系的技術(shù)不足，提供一種不含甲醛和氰化 物的環(huán)保的化學(xué)鍍銅溶液?；瘜W(xué)鍍液體系穩(wěn)定性高，加工工藝簡單且加工成本低。使用該 化學(xué)鍍液制造的鍍銅層與金屬材料基體的結(jié)合力良好，銅層孔隙率小，鍍層表面平整、結(jié)晶 細致光亮。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] 首先，本發(fā)明環(huán)保型免活化無氰化學(xué)鍍銅溶液主要包括以下組分：五水硫酸銅、酒 石酸鉀鈉、檸檬酸、硅酸鈉、稀土鹽、添加劑，其中添加劑為吡啶類物質(zhì)和苯磺酸類物質(zhì)的一 種或任意比例的兩種的混合物。
[0008] 上述原料的用量為，每升化學(xué)鍍銅溶液分別包含：5~90.Og/L五水硫酸銅、10~ 60.Og/L酒石酸鉀鈉、10~40g/L梓檬酸、10~30g/L娃酸鈉、0.2~10g/L稀土鹽、0.1~ lOOmg/L添加劑。
[0009] 上述原料的最佳用量為，每升化學(xué)鍍銅溶液分別包含：5~40.0 g/L五水硫酸銅、 20~50.0 g/L酒石酸鉀鈉、10~30g/L檸檬酸、20~25. Og/L硅酸鈉、0. 2~5g/L稀土鹽、 0? 5~50mg/L添加劑。
[0010] 所述的稀土鹽為硝酸稀土鹽（硝酸鐿、硝酸銩、硝酸鈥、硝酸鏑、硝酸鉺、硝酸鈷、 硝酸釤、硝酸鋱、硝酸銪、硝酸鎵、硝酸銦、硝酸釔、硝酸鎳、硝酸鋯、硝酸鈰、硝酸鑭、硝酸鐠、 硝酸釓、硝酸釹、硝酸鈰銨、硝酸鈧、硝酸鎰、硝酸镥）、氯化稀土鹽（氯化镥、氯化鐿、氯化 銩、氯化鉺、氯化鈥、氯化鏑、氯化釓、氯化鈧、氯化銪、氯化釤、氯化鋱、氯化銦、氯化釔、氯化 鈰、氯化鐠、氯化釹、氯化鑭）、硫酸稀土鹽（硫酸鑭、硫酸鈰銨、硫酸鈰、硫酸釹、硫酸镥、硫 酸鈧、硫酸鐠）中的一種。
[0011] 所述的吡啶類物質(zhì)為吡啶
4, 4' -聯(lián)
[0012] 所述的苯磺酸類物質(zhì)為甲基橙
苯磺酸鈉
中的一種。
[0013] 本發(fā)明還提供一種利用上述環(huán)保型免活化無氰化學(xué)鍍銅溶液進行金屬材料基體 表面化學(xué)鍍銅的生產(chǎn)工藝。該生產(chǎn)工藝是在現(xiàn)有無氰化學(xué)銅生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上，結(jié)合本發(fā)明 的環(huán)保型無氰化學(xué)鍍銅溶液，具體對生產(chǎn)工藝中一些參數(shù)進行了優(yōu)化處理，從而得到的化 學(xué)鍍體系穩(wěn)定，化學(xué)鍍之前金屬材料基體無需活化處理，同時化學(xué)鍍加工工藝簡單且加工 成本低。使用該化學(xué)鍍液制造的鍍銅層與金屬材料基體的結(jié)合力良好，銅層孔隙率小，鍍層 表面平整、結(jié)晶細致光亮。
[0014] 本發(fā)明的環(huán)保型免活化無氰化學(xué)鍍銅生產(chǎn)工藝，其流程依次是化學(xué)鍍銅溶液配 制、金屬材料基體前處理、金屬材料基體化學(xué)鍍。其具體操作過程如下所示：
[0015] 步驟（1)化學(xué)鍍銅溶液配制
[0016] 將本發(fā)明提供的環(huán)保型無氰化學(xué)鍍銅溶液的pH值用NaOH進行調(diào)節(jié)，使其pH值為 8. 0 ~11. 5〇
[0017] 步驟（2)金屬材料基體前處理
[0018] 將金屬材料基體依次進行砂紙打磨金屬材料基體、乙醇超聲除油、去離子水超聲 清洗，然后進行10% (體積比）的稀硫酸預(yù)處理1~5min，酸洗過后采用少量去離子水清 洗。
[0019] 步驟（3)金屬材料基體化學(xué)鍍
[0020] 將步驟（2)處理后的金屬材料基體放入步驟（1)得到的化學(xué)鍍銅溶液中，恒溫 60~80°C，浸泡3~60min。然后取出基體，用熱水、冷水洗沖洗，最后烘干，即得到表面化 學(xué)鍍銅完畢的金屬材料。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0022] 1.本發(fā)明的無氰化學(xué)鍍銅溶液不含甲醛和氰化物等對環(huán)境和人體有重大危害的 成分，減少了環(huán)境污染，屬于環(huán)保型鍍液。
[0023] 2.本發(fā)明的無氰化學(xué)鍍銅生產(chǎn)工藝免除了活化處理步驟，無氰化學(xué)鍍銅生產(chǎn)工藝 簡單。
[0024] 3.無氰化學(xué)鍍銅體系穩(wěn)定，且無氰化學(xué)鍍銅加工成本低的。
[0025] 4.本發(fā)明制造的化學(xué)銅層與基體的結(jié)合力良好，鍍層表面平整無枝晶生長，結(jié)晶 細致光亮。
[0026] 5.本發(fā)明的無氰化學(xué)鍍銅溶液，其配方中各組分的用量均是優(yōu)化所得，實際操作 時，只需要根據(jù)具體金屬材料情況調(diào)節(jié)添加劑的用量。
[0027] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合本發(fā)明的具體實施方案，進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的實 施方式不限于以下具體實施方案。
[0029] 實施例一：
[0030] 本實施例中，金屬材料基體為鋁片。
[0031] 本發(fā)明的環(huán)保型免活化無氰化學(xué)鍍銅生產(chǎn)工藝，其流程依次是化學(xué)鍍銅溶液配 制、鋁片前處理、鋁片化學(xué)鍍。其具體操作過程如下所示：
[0032] 步驟（1)化學(xué)鍍銅溶液配制
[0033] 將本發(fā)明提供的環(huán)保型無氰化學(xué)鍍銅溶液為：30.Og/L硫酸銅、50.Og/L酒石酸鉀 鈉、30.Og/L檸檬酸、30.Og/L硅酸鈉、5.Og/L硝酸鎳，其中添加劑包括0. 05mg/L2-氨基吡 啶。化學(xué)鍍銅溶液的pH值用NaOH進行調(diào)節(jié)，使其pH值為8. 0。
[0034] 步驟（2)鋁片前處理
[0035] 將鋁片依次用320目、600目、1000目砂紙打磨，之后用95%的五水乙醇超聲除油 5min、去離子水超聲清洗5min，然后室溫下用10%(體積比）的稀硫酸預(yù)處理5min，酸洗過 后采用少量去離子水清洗。
[0036] 步驟（3)鋁片化學(xué)鍍
[0037] 將步驟⑵處理后的鋁片放入步驟（1)得到的化學(xué)鍍銅溶液中，恒溫70°C，浸泡 30min。然后取出基體，用熱水、冷水洗沖洗，最后烘干，即得到表面化學(xué)鍍銅完畢的鋁片。
[0038]采用本發(fā)明制造的化學(xué)銅層與鋁片基體的結(jié)合力良好，鍍層表面平整無枝晶生 長，結(jié)晶細致光亮，鍍銅層呈現(xiàn)亮紫銅色外觀。
[0039] 實施例二：
[0040] 本實施例中，金屬材料基體為不銹鋼絲（直經(jīng)