專(zhuān)利名稱(chēng)：：聚碳酸酯工程塑料表面微蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于非金屬材料零件的表面電鍍
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及到聚碳酸酯工程塑料零部件表面的微蝕處理方法。技術(shù)背景目前，塑料金屬化的研究日益受到人們的關(guān)注，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在汽車(chē)、通訊設(shè)備、建材裝飾和日常生產(chǎn)生活中。如印刷電路板中的孔金屬化鍍層，工業(yè)領(lǐng)域中的塑料電鍍件，以及裝飾領(lǐng)域中的金屬層等等。塑料經(jīng)過(guò)金屬化后可以完成功能性和裝飾性?xún)蓚€(gè)目的。塑料是絕緣體，無(wú)法在其表面直接電鍍形成金屬層，所以在塑料電鍍前需要在其表面形成一層導(dǎo)電層，然后才能進(jìn)行電鍍，其中化學(xué)鍍方法是形成導(dǎo)電層的常用方法?；瘜W(xué)鍍工藝是在不需外加電流的條件下，在具有自催化活性的材料表面M溶液中化學(xué)還原反應(yīng)進(jìn)行的金屬沉積過(guò)程。由于在基板表面需要鍍覆金屬，要求金屬鍍層與之間的粘結(jié)性必須良好，否則其應(yīng)用會(huì)受到很大限制。由于很多塑料表面與鍍層之間的粘結(jié)性很差，影響了其應(yīng)用性。通a^塑料表面進(jìn)行一定處理，改變塑料的表面的性質(zhì)會(huì)明顯提高金屬鍍層與塑料之間的粘結(jié)性。因此化學(xué)鍍之前，為提高金屬層和塑料表面間的粘結(jié)性，在進(jìn)行化學(xué)鍍前要對(duì)塑料表面進(jìn)行一定前處理。塑料表面前處理主要包括除油、膨潤(rùn)、微蝕、中和四個(gè)過(guò)程。通過(guò)前處理，塑料表面性質(zhì)會(huì)發(fā)生顯著變化，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面第一，處理后在塑料鍍件表面會(huì)形成微觀凹凸不平的表面，從而使得鍍層在底物表面生成后產(chǎn)生了一種"鎖扣效應(yīng)"，提高了鍍層對(duì)鍍件底物的結(jié)合強(qiáng)度；第二，前處理可以在塑料表面形成無(wú)數(shù)個(gè)親水極性基團(tuán)，使鍍件表面由憎7jC性變成親水性，從而增強(qiáng)了鍍層對(duì)鍍件的結(jié)合力。隨著塑料電鍍的發(fā)展，聚碳酸酯表面電鍍也得到了廣泛應(yīng)用。聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)是一種無(wú)色透明的無(wú)定型熱塑性材料，耐熱，抗沖擊，阻燃，在普通使用鵬內(nèi)具有良好的機(jī)械性能，在電子電器工業(yè)、玻璃裝酉她、汽車(chē)工業(yè)、工業(yè)機(jī)械零件、光盤(pán)等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。聚碳酸酯板由于其表面平整，且表面能較低，因此f度覆后的金屬鍍層與其表面的粘結(jié)性很低，極大地影響了其應(yīng)用性，通過(guò)對(duì)其表面處理可以很快地解決上述技術(shù)問(wèn)題。目前對(duì)聚碳酸酯表面處理大多采用等離子體進(jìn)行表面改性處理，然而該方法對(duì)實(shí)驗(yàn)斜特n儀器設(shè)備要求較高，大大地增加了企業(yè)的成本，使其應(yīng)用受到了限制，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。因此，在塑料電鍍領(lǐng)域，解決聚碳酸酯的表面處理，降低前處理成本是當(dāng)前電鍍
技術(shù)領(lǐng)域：
急需解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于克服上述聚碳酸酯表面處理的缺點(diǎn)，提供一種簡(jiǎn)單易行、金屬鍍層與聚碳酸酯板的粘結(jié)力強(qiáng)、表面粗化度高的聚碳酸酯工程塑料表面微蝕方法。解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案它是由下述步驟組成1、除油化學(xué)除油液濃縮液SYT8010與蒸餾水按體積比1:l配制成除油液，將聚碳酸酯板浸入除油液中，攪拌，6(TC除油5分鐘。上述的化學(xué)除油液濃縮液SYT8010由上海新陽(yáng)半導(dǎo)體材料有限公司提供。2、膨潤(rùn)按常規(guī)方法配制體積濃度為60%85%的1^,N'-二甲基甲酰胺水溶液為膨潤(rùn)液，將除油后的聚碳酸酯板浸入膨潤(rùn)液中，攪拌，在室溫下膨潤(rùn)處理3分鐘。3、微蝕處理將1040g的血02加入到質(zhì)量濃度為78.6%88.0%的硫酸水溶液比中，酉己制成Mn(VUS04微蝕液。膨潤(rùn)后的聚碳酸酯板浸入微蝕液中，攪拌，608(TC微蝕處理2040分鐘。4、中和反應(yīng)將草酸加入燒杯中，加入蒸餾水至草酸完全溶解，硫酸加入到草酸水溶液中，加蒸館水，配制成中和溶液，在中和溶液中草酸的摩爾濃度為O.10.5mol/L、硫酸的摩爾濃度為l.03.Omol/L。微蝕后的聚碳酸酯板浸入中和液中，攪拌，406(TC中和反應(yīng)210分鐘，化學(xué)反應(yīng)方程式為Mn02+H2C204+2H+-^Mn2++2CO,+2H,O用蒸餾水沖洗中和反應(yīng)后的聚碳酸酯板23遍，除去表面的中和液。在本發(fā)明的膨潤(rùn)工藝步驟2中，按常規(guī)方法配制優(yōu)選體積濃度為70%85%的N,N'-二甲基甲酰胺水溶液。在微蝕步驟3中，將2030g的血02加入到優(yōu)選的質(zhì)量濃度為78.6%84.7%的硫酸水溶液比中，微蝕處理優(yōu)選溫度為7080。C、微蝕處理優(yōu)選時(shí)間為2535分鐘。在中和反應(yīng)步驟4所配制的中和液中，草酸的優(yōu)選摩爾濃度為O.150.45mol/L、硫酸的優(yōu)選摩爾濃度為l.52.5mol/L，微蝕后的聚碳酸酯板浸入中和液中，攪拌，優(yōu)選4555'C中和反應(yīng)510分鐘。在本膨潤(rùn)工藝步驟2中，按常規(guī)方法配制最佳體積濃度為80y。的N，N'-二甲基甲gy安水溶液。在微蝕步驟3中，最佳將30g的他02加入妾lj質(zhì)量濃度為78.6%的硫酸水溶液1L中，最佳微蝕處理溫度為70。C、微蝕處理時(shí)間為30分鐘。在中和反應(yīng)步驟4所配制的中和液中，草酸的摩爾濃度最佳為O.22mol/L、硫酸的摩爾濃度最佳為1.84mol/L，微蝕后的聚碳酸酯板浸入中和液中，攪拌，最佳在50。C中和反應(yīng)6分鐘。本發(fā)明采用N，N'-二甲基甲Stl安水溶液為膨潤(rùn)劑，102/貼04為微蝕聚碳酸酯表面進(jìn)行化學(xué)微蝕處理，使其表面粗化過(guò)程的操作簡(jiǎn)單易行，降低了生產(chǎn)成本。聚碳酸酯板表面經(jīng)本發(fā)明微蝕處理后，用掃描電鏡和接觸角測(cè)量?jī)x進(jìn)行了檢測(cè)，效果較為理想。并采用現(xiàn)行的化學(xué)鍍和電鍍工藝步驟在聚碳酸酯板表面鍍銅，檢測(cè)了鍍層和基板之間的粘結(jié)強(qiáng)度，結(jié)果表明，其粘結(jié)強(qiáng)度最大tt可達(dá)1680g/cm，完全滿(mǎn)足粘結(jié)強(qiáng)度的要求。圖1是未經(jīng)任何處理的聚碳酸酯板表面形貌的掃描電鏡照片。圖2是經(jīng)膨潤(rùn)后聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖3是用硫酸質(zhì)量濃度為78.6y。的Mn02/US04微蝕液處理后聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖4是用體積濃度為5(F。的N，N'-二甲基甲酰胺水溶液膨潤(rùn)經(jīng)不同微蝕處理時(shí)間聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖5是用體積濃度為6(F。的N，N'-二甲基甲酰胺水溶液膨潤(rùn)經(jīng)不同微蝕處理時(shí)間聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖6是用體積濃度為8(B的N，N'-二甲基甲酰胺水溶液膨潤(rùn)經(jīng)不同微蝕處理時(shí)間聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖7是用體積濃度為859&的N，N'-二甲基甲酰胺水溶液膨潤(rùn)經(jīng)不同微蝕處理時(shí)間聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖8是用體積濃度為8(F。的N,N'-二甲基甲酰胺水溶液膨潤(rùn)經(jīng)硫酸質(zhì)量濃度為64.8y。的Mn02/H2S04微蝕處理不同時(shí)間后聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖9是用體積濃度為8(m的N，N'-二甲基甲酰胺水溶液膨潤(rùn)經(jīng)硫酸質(zhì)量濃度為78.6G/。的Mn02/貼04微蝕處理不同時(shí)間后聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖10是用體積濃度為80。/。的N，N'-二甲基甲,安水溶液膨潤(rùn)經(jīng)硫酸質(zhì)量濃度為84.7Q/。的Mn(VH2S04微蝕處理不同時(shí)間后聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖11是用體積濃度為8(F。的N，N'-二甲基甲酰胺水溶液膨潤(rùn)經(jīng)硫酸質(zhì)量濃度為88.09&的Mn(VH2S04微蝕處理不同時(shí)間后聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖12是二氧化錳含量為10g/L時(shí)Mn02/貼04微蝕處理后聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖13是二氧化錳含量為20g/L時(shí)Mn(VH2S04微蝕處理后聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖14是二氧化錳含量為40g/L時(shí)Mn02/貼04微蝕處理后聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖15是測(cè)定剝落強(qiáng)度后的聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖16是測(cè)定剝落強(qiáng)度后的銅層表面的掃描電鏡照片。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1以聚碳酸酯板表面進(jìn)行微蝕處理為例，其步驟如下1、除油取500mL化學(xué)除油液濃縮液SYT8010與蒸餾水500mL配制成除油液，將聚碳酸酯板浸入除油液中，攪拌，6(TC除油5分鐘。2、膨潤(rùn)按常規(guī)方法配制體積濃度為80呢的N，N'-二甲基甲醐安水溶液，為膨潤(rùn)液，將除油后的聚碳酸酯板浸入膨潤(rùn)液中，攪拌，在室溫下膨潤(rùn)處理3分鐘。3、微蝕處理將30g的Mn02加入到質(zhì)量濃度為78.6。/。的硫酸水溶液lL中，配制*^2/貼04微蝕液。膨潤(rùn)后的聚碳酸酯板浸入微蝕液中，攪拌，7(TC微蝕處理30分鐘。4、中和反應(yīng)將28g草酸于燒杯中，加入蒸餾水至草酸完全溶解，lOOmL濃硫酸加入到草酸水溶液中，加蒸餾水至1U配制成中和溶液，在中和溶液中草酸的摩爾濃度為0.22mol/L、硫酸的摩爾濃度為1.84mol/L。微蝕后的聚碳酸酯板浸入中和液中，攪拌，5(TC中和反應(yīng)6分鐘，化學(xué)反應(yīng)方程式為Mn02+H2C204+2H+-^Mn2++2C02+2H20用蒸餾水沖洗中和反應(yīng)后的聚碳酸酯板23遍，除去表面的中和液。實(shí)施例2以聚碳酸酯板表面進(jìn)行微蝕處理為例，其步驟如下在麟閏步驟2中，按常規(guī)方法配制體積濃度為6(B的N,N'-二甲基甲S^安水溶液為膨潤(rùn)液，將除油后的聚碳酸酯板臥膨潤(rùn)液中，攪拌，在室溫下膨潤(rùn)處理3^l中。在微蝕步驟3中，將30g的102加入到質(zhì)量濃度為88.0。/。的硫酸水溶液lL中，配制成Mn02/貼04微蝕液。膨潤(rùn)后的聚碳酸酯板mX微蝕液中，攪拌，6(TC微蝕處理40分鐘。在中和反應(yīng)步驟4中，取12.73g草酸于燒杯中，加入蒸餾水至草酸完全溶解，然后加入54.35ml濃硫酸，用蒸餾水定容至1L，配制成中和液，在中和溶液中草酸的含量為摩爾濃度為O.lmol/L、硫酸的摩爾濃度為1.0mol/L，微蝕后的聚碳酸酯板^A中和液中，攪袢，4(TC中和反應(yīng)10分鐘，該步驟中的其它步驟與實(shí)施例l相同。其它步驟與實(shí)施例l相同。實(shí)施例3以聚碳酸酯板表面進(jìn)行微蝕處理為例，其步驟如下在膨潤(rùn)步驟2中，按常規(guī)方法配制體積濃度為859&的N，N'-二甲基甲酰胺水溶液，為膨潤(rùn)液，將除油后的聚碳酸酯板浸入膨潤(rùn)液中，攪拌，在室溫下膨潤(rùn)處理3分鐘。在微蝕步驟3中，將30g的Mn02加入到質(zhì)量濃度為78.6%的硫酸水溶液化中，配制飾02/貼04微蝕液。膨潤(rùn)后的聚碳酸酯板浸入微蝕液中，攪拌，8(TC微蝕處理20分鐘。在中和反應(yīng)步驟4中，取63.64g草酸于燒杯中，加入蒸餾水至草酸完全溶解，然后加入163.04ml濃硫酸，用蒸餾水定容至1L，配制成中和液，在中和溶液中草酸的含量為摩爾濃度為O.5mol/L、硫酸的摩爾濃度為3.Omol/L，微蝕后的聚碳酸酯板^A中和液中，攪拌，6CTC中和反應(yīng)2射中，該步驟中的其它步驟與實(shí)施例l相同。其它步驟與實(shí)施例l相同。以聚碳酸酯板表面進(jìn)行微蝕處理為例，其步驟如下在以上的實(shí)施例13的微蝕步驟3中，將40g的血02加入到質(zhì)量濃度為82.Wo的硫酸水溶液1L中，配制成^02/貼04微蝕液。該步驟的其它步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。其它工藝步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。實(shí)施例5以聚碳酸酯板表面進(jìn)行微蝕處理為例，其工藝步驟如下在以上的實(shí)施例13的微蝕步驟3中，將10g的血02加入到質(zhì)量濃度為78.6%的硫酸水溶液1L中，配制]102/貼04微蝕液。該步驟的其它步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。其它工藝步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。為了確定本發(fā)明的最佳工藝條件以及所用原料的最佳配比，發(fā)明人進(jìn)行了大量的研究實(shí)驗(yàn)，各種實(shí)驗(yàn)如下-試驗(yàn)材料表面光滑的聚碳酸酯板，厚度O.8毫米，實(shí)驗(yàn)中所用樣品均裁為25mmX40mm小片。主要i式劑CATAP0SIT404(固體)和CATAP0SIT44(液體)均由羅門(mén)哈斯公司提供。主要儀器和設(shè)備掃描電子顯微鏡，型號(hào)為Quanta200型，由荷蘭Philips-FEI公司生產(chǎn)；EDX能譜儀，由荷蘭Philips-FEI公司生產(chǎn)；視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x，型號(hào)為0CA20，由德國(guó)Dataphysics公司生產(chǎn)。1、微蝕前聚碳酸酯板的表面形貌分析對(duì)微蝕前的聚碳酸酯板表面形貌進(jìn)行了分析，采用掃描電鏡觀測(cè)表面形貌。結(jié)果見(jiàn)圖l，圖l為未進(jìn)行微蝕處理的聚碳酸酯板的掃描電鏡照片，由掃描電鏡照片可見(jiàn)，微蝕前其表面十分光滑平整。2、膨潤(rùn)過(guò)程對(duì)表面形貌的影響化學(xué)除油液濃縮液SYT8010與蒸餾水按體積比1:l配制成除油液，將聚碳酸酯板浸入除油液中，除油5分鐘；取N,N'-二甲基甲翻安800ml，用蒸餾水定容到1L,配制成體積濃度為8(F。的N，N'-二甲基甲酰胺水溶液作為膨潤(rùn)液，將除油后的聚碳酸酯板放入膨潤(rùn)液中，在室溫下膨潤(rùn)3^l中后，將表面晾干，用掃描電鏡觀察聚碳酸酯板表面的變化情況。掃描電鏡照片見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，當(dāng)基板僅經(jīng)過(guò)膨潤(rùn)處理，其表面形貌沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，表面仍是十分光滑的，由實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)膨潤(rùn)過(guò)程不會(huì)增加板的表面粗糙度。3、未膨潤(rùn)處理直接進(jìn)行微蝕處理的結(jié)果分析化學(xué)除油液濃縮液SYT8010與蒸餾水按體積比1:l配制成除油液，將聚碳酸酯板浸入除油液中，除油5分鐘；取二氧化錳30g，放入燒杯中，將質(zhì)量濃度為78.6%的硫酸水溶液加入至IJ燒杯中至1L，配制]102/貼04微蝕液，將膨潤(rùn)后的聚碳酸酯板浸入到微蝕液中，在7(TC微蝕處理10、20、30、40分鐘；將草酸和硫酸加入到蒸餾水中配制成中和溶液，在中和溶液中草酸的摩爾濃度為O.22mol/L、硫酸的摩爾濃度為1.84mol/L，將微蝕后的聚碳酸酯板mA中和液中，攪拌，5(TC中和反應(yīng)5分鐘，用蒸餾水洗去中和液，中和后的聚碳酸酯板晾干，用掃描電鏡(SEM)觀察其表面的變化情況。掃描電鏡照片見(jiàn)圖3。在圖3中，圖3a是微蝕處理10分鐘時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖3b是微蝕處理20分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖3c是微蝕處理30辦中聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖3d是微蝕處理40分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。由圖3可見(jiàn)，當(dāng)基板不經(jīng)過(guò)膨潤(rùn)處理，直接采用Mn02/貼04微蝕處理，其表面幾乎沒(méi)有任何變化，微蝕時(shí)間達(dá)到40min時(shí)，表面形貌仍然十分光滑?？梢?jiàn)未經(jīng)膨潤(rùn)處理，對(duì)聚碳酸酯板直接微蝕處理的結(jié)果十分不理想。由歐和圖3可見(jiàn)，#^蟲(chóng)的膨潤(rùn)過(guò)程和單獨(dú)的微燭過(guò)程都不會(huì)對(duì)表面形貌的變化產(chǎn)生明顯的效果。為此研究了二者共同參與對(duì)表面微蝕效果的影響。4、膨潤(rùn)液中的N，N'-二甲基甲酰胺最佳濃度化學(xué)除油液濃縮液SYT8010與蒸餾水按體積比1:l配制成除油液，將聚碳酸酯板浸入除油液中，除油5分鐘；分別取N，N'-二甲基甲酰胺600ml、700ml、800ml、850ml，然后用蒸餾7jC定容到lL，配制成#^只濃度分別為60%、70%、80%、85呢的N，N'—二甲基甲酰胺水溶液，將除油后的聚碳酸酯板分別放入膨潤(rùn)液中，在室溫下膨潤(rùn)3分鐘；取二氧化錳30g，放入燒杯中，將質(zhì)量濃度為78.6。/。的硫酸7jC溶液加入到燒杯中至1L，配制成Mn(VH2S04微蝕液，將膨潤(rùn)后的聚碳酸酯板浸入到微蝕液中，在70。C微蝕處理10、20、30、405H中；將草酸和硫酸加入到蒸餾水中配制成中和液，在中和溶液中草酸的摩爾濃度為O.22mol/L、硫酸的摩爾濃度為1.84mol/L，將微蝕后的聚碳酸酯板mA中和液中，攪拌，5(TC中和反應(yīng)5^H中，用蒸餾7乂洗去中和液，中和后的聚碳酸酯板晾干，用掃描電鏡(SEM)觀察聚碳酸酯板表面的變化情況。掃描電鏡照片分別見(jiàn)圖47。圖4劍，N'-二甲基甲^1安水溶液體積濃度為60%時(shí)的掃描電鏡照片，在圖4中，圖4a是微蝕處理10辦中時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖4b是微蝕處理20分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖4c是微蝕處理30分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖4d是微蝕處理40分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖5題，N'-二甲基甲酰胺水溶液體積濃度為60%時(shí)的掃描電鏡照片，在圖5中，圖5a是微蝕處理10分鐘時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖5b是微蝕處理20分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖5c是微蝕處理30分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖5d是微蝕處理40分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖6劍，N'-二甲基甲水溶液體積濃度為80%時(shí)的掃描電鏡照片，在圖6中，圖6a是微蝕處理10射中時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖6b是微蝕處理20分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖6c是微蝕處理30分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖6d是微蝕處理40分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖7劍，N'-二甲基甲^^|安水溶液體積濃度為85%時(shí)的掃描電鏡照片，在圖7中，圖7a是微蝕處理10^l中時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖7b是微蝕處理20射中聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖7c是微蝕處理30分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖7d是微蝕處理40分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。從圖47的掃描電鏡照片中可以看出N，N'-二甲基甲酰胺濃度對(duì)聚碳酸酯表面微蝕有重要影響，隨著N，N'-二甲基甲醐努農(nóng)度的增加，表面粗糙度逐漸變大。當(dāng)N，N'_二甲基甲酰胺體積濃度為50%時(shí)，表面開(kāi)始產(chǎn)生微孔，并且隨著微蝕時(shí)間的增加，表面形成的微孔數(shù)量和密度逐漸增大，但形成的微L數(shù)量仍然較少，凹坑深度較淺且不均勻，說(shuō)明此時(shí)的N，N'_二甲基甲濃度仍然較低；當(dāng)其體積濃度為60%時(shí)，此時(shí)表面微蝕效果進(jìn)一步增大，微孔的數(shù)量和密度進(jìn)一步增大，但從圖中可見(jiàn)此時(shí)的表面粗糙度仍然較?。划?dāng)N，N'-二甲基甲體積濃度增加至1」80%時(shí)，微蝕效果非常理想，形成的微L孔徑均勻，數(shù)量多且密，極大地改變了表面的粗糙度；當(dāng)體積濃度為85%時(shí)，表面粗糙度進(jìn)一步增加，表面微蝕效果十分明顯，微蝕時(shí)間為20分鐘時(shí)，效果較好，當(dāng)微蝕時(shí)間為3040分鐘時(shí)，表面變化十分劇烈，已經(jīng)出現(xiàn)了過(guò)度微蝕的現(xiàn)象。5、Mn02/H2S04微蝕液中硫酸的濃度對(duì)聚碳酸酯板的微蝕效果化學(xué)除油液M液SYT8010與蒸餾水按體積比1:l配制成除油液，將聚碳酸酯板浸入除油液中，除油5分鐘；取N，N'-二甲基甲酰胺800ml,用蒸餾水定容到1L，配制成體積濃度為8TO的N,N'-二甲基甲水溶液，將除油后的聚碳酸酯板放入膨潤(rùn)液中，在室溫下膨潤(rùn)3分鐘；取二氧化錳120g平均分為4份，分別方認(rèn)燒杯中，將質(zhì)量濃度分別為64.8%、78.6%、84.7%和88.(F。的硫酸水溶液加入到燒杯中至1L，配制成不同質(zhì)量濃度硫酸的微蝕液，然后將膨潤(rùn)處理后的聚碳酸酯板浸入不同質(zhì)量濃度的Mn(VH2S04微蝕液中，70。C分別進(jìn)行微蝕處理10、20、30、40分鐘；將草酸和硫酸加入到蒸餾水中配制成中和液，在中和溶液中草酸的摩爾濃度為O.22mol/L、硫酸的摩爾濃度為1.84mol/L，將微蝕后的聚碳酸酯板浸入中和液中，攪拌，50°C中和反應(yīng)5分鐘，用蒸餾水洗去中和液。用掃描電鏡觀察聚碳酸酯板表面的變化情況。掃描電鏡照片見(jiàn)圖811。圖8是硫酸質(zhì)量濃度為64.8%的*02/貼04微蝕液不同時(shí)間微蝕處理后的聚碳酸酯板表面掃描電鏡照片，在圖8中，圖8a是微蝕處理10分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖8b是微蝕處理20分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖8c是微蝕處理30射中聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖8d是微蝕處理40俗中聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖9是硫酸質(zhì)量濃度為78.6%的^02/貼04微蝕液不同時(shí)間微蝕處理后的聚碳酸酯板表面掃描電鏡照片，在圖9中，圖9a是微蝕處理10分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖9b是微蝕處理20分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電f竟照片，圖9c是微蝕處理30^H中聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖9d是微蝕處理40射中聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖10是硫酸質(zhì)量濃度為84.7%的亂02/貼0撒蝕液不同時(shí)間微蝕處理后的聚碳酸酯板表面掃描電鏡照片，在圖10中，圖10a是微蝕處理10分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖10b是微蝕處理20分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖10c是微蝕處理30分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖10d是微蝕處理40分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖11是硫酸質(zhì)量濃度為88.0%的1^02/貼04微蝕液不同時(shí)間微蝕處理后的聚碳酸酯板表面掃描電鏡照片，在圖ll中，圖lla是微蝕處理10分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖llb是微蝕處理20射巾聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖llc是微蝕處理30分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖11d是微蝕處理40分鐘聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。從圖811的掃描電鏡照片可以看出與未微蝕處理的聚碳酸酯板相比，經(jīng)過(guò)本發(fā)明微蝕處理后聚碳酸酯板的表面粗糙度明顯增大，說(shuō)明本發(fā)明的微蝕處理效果明顯。硫酸濃度的變4W聚碳酸酯表面微蝕效果有重要的影響，當(dāng)硫酸質(zhì)量濃度為64.8%時(shí)，隨著微蝕時(shí)間的增加，表面粗糙度幾乎沒(méi)有任何變化;質(zhì)量濃度為78.6%88.0%的硫酸水溶液配制的船02/貼04微蝕液、微蝕時(shí)間為1040分鐘對(duì)聚碳酸酯板進(jìn)行微蝕處理，聚碳酸酯板的表面粗糙度變化顯著。其中當(dāng)硫酸質(zhì)量濃度為78.6%時(shí)形成的微孔數(shù)量多而密，大小均勻。本發(fā)明采用配制Mn02/H2S04微蝕液所用硫酸水溶液的有效質(zhì)量濃度為78.6%88.0%，硫酸7jC溶液的最佳質(zhì)量濃度應(yīng)控制在78.6%。6、Mn02/H2S04微蝕液中Mn02的含量對(duì)聚碳酸酯板微蝕效果的影響聚碳酸酯板進(jìn)行除油、膨潤(rùn)步驟與實(shí)驗(yàn)5相同。在7(TC、質(zhì)量濃度為78.6%的硫酸水溶液配制的Mn02/貼0/微蝕液中，Mn02在lL1^02/貼04微蝕液中含量分別為10g/L、20g/L、30g/L、40g/L，對(duì)聚碳酸酯板進(jìn)行微蝕處理，微蝕時(shí)間分別為IO分鐘、20分鐘、30分鐘、40分鐘。中和反應(yīng)步驟與實(shí)驗(yàn)5相同。通過(guò)掃描電鏡觀察不同Mn02含量對(duì)聚碳酸酯板表面微蝕效果的影響。掃描電鏡照片見(jiàn)圖12、13、14、9。圖12是二氧化錳含量為10g/L時(shí)Mn(VH2S04微蝕液處理后的聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，在圖12中，圖12a;^Mn02含量為10g/L微蝕10^l中時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖12b是Mn02含量為10g/L微蝕20分鐘時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖12C02含量為10g/L微蝕30分鐘時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖12d^n02含量為10g/L微蝕40分鐘時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖13是二氧化錳含量為20g/L時(shí)Mn02/貼04微蝕液處理后的聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，在圖13中，圖13a^MnO2含量為20g/L微蝕10分鐘時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖13b;&02含量為20g/L微蝕20分鐘時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖13C02含量為20g/L微蝕30併中時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖13d^Mn02含量為20g/L微蝕40分鐘時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。圖14是二氧化錳含量為40g/L時(shí)Mn02/貼04微蝕液處理后的聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，在圖14中，圖14a^Mn02含量為40g/L微蝕10^l中時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖14b是Mn02含量為40g/L微蝕20^l中時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖14c劍n02含量為40g/L微蝕30分鐘時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片，圖14a;^Mn02含量為40g/L微蝕40分鐘時(shí)聚碳酸酯板表面的掃描電鏡照片。由圖1214和圖9可見(jiàn)，當(dāng)Mn02的含量為10g/L40g/L時(shí)，對(duì)聚碳酸酯板表面經(jīng)過(guò)不同微蝕時(shí)間均可以獲得良好的微蝕效果，其中當(dāng)其含量為20g/L30g/L時(shí)，獲得的表面微L數(shù)量多，密度大，微孔也十分均勻，且微蝕時(shí)間也較短，效果理想。7、不同微蝕條件下聚碳酸酯表面親水性的變化聚碳酸酯行除油、膨潤(rùn)步驟與實(shí)驗(yàn)5相同。取二氧化錳120g平均分為4份，分別放入燒杯中，將質(zhì)量濃度分別為64.8%、78.6%、84.7%和88.0%的硫酸水溶液加入到燒杯中至1L，酉己制成不同質(zhì)量濃度硫酸的微蝕液，然后將膨潤(rùn)處理后的聚碳酸酉旨板浸入不同質(zhì)量濃度的Mn(VH2S04微蝕液中，7(TC分別進(jìn)行微蝕處理10、20、30、40分鐘；中和反應(yīng)步驟與實(shí)驗(yàn)5相同。采用接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)中和處理后的聚碳酸酯板表面的接觸角進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表l。表l不同硫酸濃度下接觸角隨時(shí)間的變化情況<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從表1可見(jiàn)，硫酸濃度的變化對(duì)表面接觸角的影響十分明顯，微蝕前表面接觸角為93.r，呈現(xiàn)明顯的憎水性。在這些硫酸濃度下，接觸角都隨著微蝕時(shí)間的增加而逐漸降低。當(dāng)硫酸的質(zhì)量濃度為78.688.0%時(shí)，接觸角由微蝕前的93.1°降低到微蝕后的55.0。左右，表面由憎水性變?yōu)橛H水性，表面親7K性得到一定改善。8、銅層與聚碳酸酯板間粘結(jié)強(qiáng)度的測(cè)定(1)Mn02/H2S04微蝕液微蝕處理后銅層與聚碳酸酯板間粘結(jié)性定性檢測(cè)聚碳酸酯鵬行除油、膨潤(rùn)步驟與實(shí)驗(yàn)5相同。取二氧化錳120g平均分為4份，分別放入燒杯中，將質(zhì)量濃度分別為64.8%、78.6%、84.7%、88.0%的硫酸7尺溶液加入到燒杯中至1L，配制成不同質(zhì)量濃度硫酸的微蝕液，將膨潤(rùn)后的聚碳酸酯板^A不同質(zhì)量濃度的硫酸微蝕液，7CTC分別進(jìn)行微蝕處理10、20、30、40分鐘；中和反應(yīng)步驟與實(shí)驗(yàn)5相同。按常規(guī)化學(xué)鍍銅方法在聚碳酸酯板表面進(jìn)行活化處理和化學(xué)鍍銅，用膠帶法定性檢測(cè)鍍銅層與聚碳酸酯板之間的粘結(jié)效果，鍍銅層若從聚碳酸酯板上脫落，證明粘結(jié)效果差，銅層不發(fā)生脫落，則說(shuō)明粘結(jié)性較好，說(shuō)明微蝕效果較好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>由表3可見(jiàn)，當(dāng)硫麵量濃度為78.6%時(shí)，界面粘結(jié)強(qiáng)度明顯提高，微蝕10分鐘時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到980g/cm,當(dāng)微蝕時(shí)間達(dá)到20分鐘時(shí)，界面粘結(jié)性強(qiáng)度為1580g/cm，鍍層與基板可以牢固的粘結(jié)在一起，滿(mǎn)足工業(yè)上的應(yīng)用要求；而微蝕時(shí)間為30分鐘時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度增大為1680g/cm，粘結(jié)性增加量明顯趨緩；當(dāng)微蝕時(shí)間達(dá)到40分鐘時(shí)，界面粘結(jié)性反而降低為1490g/cm。這說(shuō)明當(dāng)微蝕時(shí)間控制在2030分鐘時(shí)，可以獲得很好的粘結(jié)效果；當(dāng)硫酸濃度為84.7%和88.0%時(shí)，最大粘結(jié)強(qiáng)度分別可以達(dá)到1230g/cm和430g/cm，均達(dá)不到硫酸濃度為78.6%時(shí)的效果。由實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)硫^M量濃度控第IJ在78.6%88.0%時(shí)，界面粘結(jié)性會(huì)明顯改善，其中硫酸的最佳質(zhì)量濃度為78.6%。9測(cè)定粘結(jié)強(qiáng)度后界面成分檢測(cè)將硫,量濃度為78.6%的鼬02/貼04微蝕液對(duì)聚碳酸酯板微蝕后測(cè)定粘結(jié)強(qiáng)度后的聚碳酸酯層和銅層分別進(jìn)行了表面成分測(cè)定，在一定程度上反映鍍層與基板之間的粘結(jié)性能，若二者粘結(jié)性好，則剝落下來(lái)的銅層上應(yīng)含有聚碳酸酯分子，檢測(cè)結(jié)果為銅層上可以檢測(cè)到樹(shù)脂中所含的碳元素；剝落后的聚碳酸酯層則可以檢測(cè)到銅元素的存在。因此，本發(fā)明采用能量色歡射線熒光光譜i^寸測(cè)定剝落強(qiáng)度后的銅層和聚碳酸酯層進(jìn)行了表面成分分析。(1)測(cè)定剝落強(qiáng)度后的聚碳酸酯層成分分析對(duì)剝落下來(lái)的聚碳酸酯層用掃描電鏡進(jìn)行表面形貌觀測(cè)和表面成分分析，掃描電鏡照片見(jiàn)圖15。采用能量色tfec射線熒光光譜儀對(duì)剝落下的界面處聚碳酸酯層表面成分進(jìn)行了定量分析，分析結(jié)果見(jiàn)表4。表4剝落強(qiáng)度測(cè)試后界面聚碳酸酯層表面成分和含量<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>由表4可見(jiàn)，在剝落下的聚碳酸酯層表面銅元素的質(zhì)量百分比達(dá)到IO.10%，銅元素只能來(lái)自湖l淀粘結(jié)性后殘留在聚碳酸酯層上的部分，表明在粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試后的聚碳酸酯層上留有許多銅元素，大量的銅的存在說(shuō)明鍍銅層與聚碳酸酯板之間具有很好的粘結(jié)性。采用胞02/貼04對(duì)聚碳酸酯板微蝕后進(jìn)行化學(xué)鍍銅和電鍍銅層，可以達(dá)到良好的效果，極大的提高了鍍銅層與聚碳酸酯板之間的粘結(jié)強(qiáng)度。(2)測(cè)定剝落強(qiáng)度后的銅層成分分析對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)定后的銅層用掃描電鏡進(jìn)行表面形貌觀測(cè)和表面成分分析，掃描電鏡照片見(jiàn)圖16。采用能量色t^X射線熒光光譜儀對(duì)剝落下的界面處銅層表面成分進(jìn)行定量分析，分析結(jié)果見(jiàn)表5。表5剝落強(qiáng)度測(cè)試后界面銅層表面成分和含量<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>由表5可見(jiàn)，在剝落下的銅層表面碳素的質(zhì)量百分比達(dá)到76.94%，碳元素只能來(lái)自聚碳酸酯板，表明在粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試過(guò)程后的銅層上粘結(jié)了大量聚碳酸脂分子，說(shuō)明銅層與聚碳酸酯板之間具有較強(qiáng)的粘結(jié)性。從粘結(jié)性實(shí)驗(yàn)可知，采用^02/貼04對(duì)聚碳酸酯板微蝕后進(jìn)行化學(xué)鍍銅和電鍍銅層，可以達(dá)到良好的效果，極大地提高了鍍銅層與聚碳酸酯板之間的粘結(jié)強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)剝落后的聚碳酸酯和銅表面成分分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了鍍銅層和聚碳酸酯板之間的粘結(jié)效果。聚碳酸酯板經(jīng)1102/貼04微蝕處理后進(jìn)行化學(xué)鍍和電鍍，可以有效地增強(qiáng)二者之間的粘結(jié)性，極大地改善了鍍層和基板之間的粘結(jié)效果，提高了塑料金屬化應(yīng)用的穩(wěn)定性和廣泛性。實(shí)驗(yàn)結(jié)論從以上實(shí)驗(yàn)可知，采用N，N'-二甲基甲酰胺水溶聚碳酸酯表面進(jìn)行膨潤(rùn)對(duì)表面形貌和粘結(jié)強(qiáng)度的變化沒(méi)有影響；經(jīng)3lMn(VH2S04微蝕處理也不能獲得良好的表面粗糙度，只有當(dāng)二者結(jié)合使用時(shí)，才能得到良好的表面微蝕效果，提高界面粘結(jié)強(qiáng)度。當(dāng)體積濃度為8(Fo85G/。的N，N'-二甲基甲酰胺水溶液，硫M量濃度為78.6%88.0%，二氧化錳含量為IOg/L40g/L，微蝕溫度為70。C，微蝕時(shí)間為1040分鐘，對(duì)聚碳酸酯板表面的微蝕效果較好。采用本發(fā)明對(duì)聚碳酸酯表面進(jìn)行微蝕，表面粗糙度明顯增大，出現(xiàn)大量凹坑，同時(shí)接觸角測(cè)定結(jié)果顯示，表面由憎水性變?yōu)橛H水性，界面粘結(jié)性顯著提高，最大值可以達(dá)到1680g/cm。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、操作方便，對(duì)聚碳酸酯板的表面微蝕，獲得了良好的效果。權(quán)利要求1、一種聚碳酸酯工程塑料表面微蝕方法，由下述步驟組成(1)除油化學(xué)除油液濃縮液SYT8010與蒸餾水按體積比1∶1配制成除油液，將聚碳酸酯板浸入除油液中，攪拌，60℃除油5分鐘；(2)膨潤(rùn)按常規(guī)方法配制體積濃度為60％～85％的N，N′-二甲基甲酰胺水溶液，為膨潤(rùn)液，將除油后的聚碳酸酯板浸入膨潤(rùn)液中，攪拌，在室溫下膨潤(rùn)處理3分鐘；(3)微蝕處理將10～40g的MnO2加入到質(zhì)量濃度為78.6％～88.0％的硫酸水溶液1L中，配制成MnO2/H2SO4微蝕液，膨潤(rùn)后的聚碳酸酯板浸入微蝕液中，攪拌，60～80℃微蝕處理20～40分鐘；(4)中和反應(yīng)將草酸加入燒杯中，加入蒸餾水至草酸完全溶解，硫酸加入到草酸水溶液中，加蒸餾水，配制成中和溶液，在中和溶液中草酸的摩爾濃度為0.1～0.5mol/L、硫酸的摩爾濃度為1.0～3.0mol/L，微蝕后的聚碳酸酯板浸入中和液中，攪拌，40～60℃中和反應(yīng)2～10分鐘，化學(xué)反應(yīng)方程式為MnO2+H2C2O4+2H+→Mn2++2CO2+2H2O用蒸餾水沖洗中和反應(yīng)后的聚碳酸酯板2～3遍，除去表面的中和液。2、按照權(quán)利要求l所述的聚碳酸酯工程塑料表面微蝕方汰其特征在于在膨潤(rùn)步驟(2)中，按常規(guī)方法配制體積濃度為7(F。85。/。的N，N'-二甲基甲酰胺水溶液；在微蝕步驟(3)中，將2030g的Mn02加入到質(zhì)量濃度為78.6%84.7%的硫酸水溶液1L中，微蝕處理溫度為7080。C、微蝕處理時(shí)間為2535分鐘；在中和反應(yīng)步驟(4)所配制的中和液中，草酸的摩爾濃度為O.150.45mol/L、硫酸的摩爾濃度為l.52.5mol/L，微蝕后的聚碳酸酯板浸入中和液中，攪拌，4555。C中和反應(yīng)510分鐘。3、按照權(quán)禾腰求l所述的聚碳酸酯工程塑料表面微蝕方法，其特征在于在膨潤(rùn)步驟(2)中，按常規(guī)方法配制體積濃度為8096的N，N'-二甲基甲^fel安水溶液；在微蝕步驟(3)中，將30g的M逃加入到質(zhì)量濃度為78.6。/。的硫酸水溶液lL中，微蝕處理溫度為7(TC、微蝕處理時(shí)間為30分鐘；在中和反應(yīng)步驟(4)所配制的中和液中，草酸的摩爾濃度為O.22mol/L、硫酸的摩爾濃度為1.84mol/L，微蝕后的聚碳酸酯板浸入中和液中，攪拌，5CTC中和反應(yīng)6分鐘。全文摘要一種聚碳酸酯工程塑料表面微蝕方法，由除油、膨潤(rùn)、微蝕處理、中和反應(yīng)步驟組成，本發(fā)明采用N，N′-二甲基甲酰胺水溶液為膨潤(rùn)劑，MnO₂/H₂SO₄為微蝕液對(duì)聚碳酸酯表面進(jìn)行化學(xué)微蝕處理，使其表面粗化過(guò)程的操作簡(jiǎn)單易行，降低了生產(chǎn)成本。聚碳酸酯板表面經(jīng)本發(fā)明微蝕處理后，用掃描電鏡和接觸角測(cè)量?jī)x進(jìn)行了檢測(cè)，效果較好。并采用現(xiàn)行的化學(xué)鍍和電鍍工藝步驟在聚碳酸酯板表面鍍銅，檢測(cè)了鍍層和基板之間的粘結(jié)強(qiáng)度，結(jié)果表明，其粘結(jié)強(qiáng)度最大值可達(dá)1680g/cm，完全滿(mǎn)足粘結(jié)強(qiáng)度的要求。文檔編號(hào)H05K3/38GK101597782SQ20091002314公開(kāi)日2009年12月9日申請(qǐng)日期2009年6月30日優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日發(fā)明者李志新,王增林申請(qǐng)人:陜西師范大學(xué)