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陶瓷玻璃常温化学镀铜、镍、钴.pdf

  • 上传人:大师****2
  • 文档编号:427422
  • 上传时间:2018-02-15
  • 格式:PDF
  • 页数:10
  • 大小:406.38KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN86103987

    申请日:

    1986.06.12

    公开号:

    CN86103987A

    公开日:

    1987.12.23

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情:

    |||授权|||审定|||公开|||

    IPC分类号:

    C23C18/16; B05D3/10

    主分类号:

    C23C18/16; B05D3/10

    申请人:

    无锡市教育学院

    发明人:

    蒋端大; 蒋持衡; 周志华; 蒋守谦

    地址:

    江苏省无锡市振新路

    优先权:

    专利代理机构:

    江苏省专利服务中心无锡服务部

    代理人:

    朱建钧

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    内容摘要

    本发明的方法是对陶瓷、玻璃体表面涂覆一层具有催化特性的铝、硅酸盐催化胶体,常温干燥后可直接进行常温化学镀铜或化学镀镍、钴,结果在陶瓷、玻璃体表面经预处理部位,得到一层附着力好,可焊的金属层。

    权利要求书

    1: 一种陶瓷、玻璃体表面化学镀铜、镍、钴的方法,用含有催化特性的催化胶体在待镀的物体进行预处理,使催化胶体涂覆在物体表面,然后干燥,再在化学镀槽中进行反应,本发明的特征是: a)可进行化学镀的陶瓷、玻璃,除指狭意的硅酸盐材料制品,即传统的陶瓷、玻璃外,还包括广义的含硅或不含硅的硅酸盐材料制品; b)催化胶体的主体组份为铝、硅酸盐、催化金属的盐类和水,其PH值为8~11; c)表面涂覆催化胶体的待镀物,在常温(10~40℃)下充分干燥; d)经催化胶体涂覆、干燥后的待镀物在常温(10~40℃)下进行化学镀铜、镍、钴。
    2: 如权利要求1所述的化学镀方法,其特征是催化胶体主体组份铝、硅酸盐,其铝∶硅元素的含量比为1∶4~1∶30,含有的二氧化硅成份为0.5%~40%,二氧化硅与碱金属氧化物的摩尔比为1∶1~5∶1,催化金属的盐类为硝酸银或钯、铂、铑、钴、镍的卤化物或其它盐类,催化剂的加入量为0.0007~0.035摩尔/升,催化金属的盐类可单独使用或两种、两种以上混合使用。
    3: 如权利要求1、2所述的化学镀方法,其特征是催化胶体中还可加入增稠剂和表面活性剂,增稠剂为羧甲基纤维素、阿拉伯胶、聚乙烯醇、血肮、干酪素,可选用其中的一种或几种的混合,加入量1~10克/升,加入的表面活性剂为非离子型或阴离子型、阳离子型的碳原子数为C 4~18 的链烃或芳香烃,加入量0.01~0.35克/升。
    4: 如权利要求1所述的化学镀方法,其特征是表面涂覆催化胶体待镀物的干燥,采用自然干燥、通风干燥、减压干燥、远红外干燥、烘箱干燥。

    说明书


    本发明涉及一种化学镀(Chemical    Plating)的方法,特别是一种对广泛称之为陶瓷、玻璃体的表面进行常温化学镀铜、镍、钴的方法。

        化学镀,是指在溶液中采用化学还原的办法,将溶液中的金属离子还原为金属而积沉在某些物体的表面。为了使这种还原反应能有效的进行,并获得附着性能好的金属镀层,对被镀物体的表面预处理及选择恰当的催化剂是重要的两个方面。美国专利U.S.pat    NO    4008343中提出了一种胶体钯预处理液,虽然能使化学镀正常进行,但它配制工艺复杂,而且对无机盐的陶瓷、玻璃体附着力不强,为了增强金属镀层对基底材料的附着力,往往需要对被镀物体表面进行粗化,通常采用机械粗化和化学刻蚀的方法,对一些陶瓷基底材料,习惯上往往采用氢氟酸之类表面腐蚀粗化,其缺点一是工艺复杂,二是带来了污染源。美国专利U.S.Pat    No    4259409提出了对陶瓷、玻璃类硅酸盐材料进行预处理的方法,用具有催化特性的金属离子分散到PH值为10.5以上的硅酸盐稀溶胶中去,再把这种已具有催化特性的溶胶去处理玻璃、陶瓷表面,使预处理溶胶涂覆在陶瓷、玻璃表面,再高温干燥、烘烤,接着在90℃左右的化学镀镍槽中进行反应,最好经烘干后获得一层附着力强的金属镍体。其缺点是物体表面涂覆的预处理溶胶对吸附催化金属离子的能力不够强,易造成下道化学镀时自发分解镀液,并只能适用化学镀镍,同时高温干燥、烘烤和高温化学镀槽,耗费能源,增添了附加设备。

        本发明的目地是提供一种新的化学镀的方法,包括提出一种新的预处理液即催化胶体,这种催化胶体含有新的催化剂及新的载体类型,使得化学镀的整个过程能在常温下进行,在对广泛称之为陶瓷、玻璃体的一大类无机非金属固体表面进行一步法预处理后,可直接进行化学镀铜、镍、钴,最后在陶瓷、玻璃的表面得到一层附着力牢的可焊金属层。

        以下,就本发明的内容分别进行描述。本发明的方法包括对待镀基底材料的较大通用性,即能够运用本发明进行化学镀的材料包括狭意的硅酸盐材料、制品,也就是传统称之为陶瓷、玻璃材料,它们的化学概念是指二氧化硅(SiO2)和金属氧化物(MxOy,M=Na、K、Ca、Mg、Al、Fe等),高温处理后形成的盐类,还包括广义的含硅或不含硅的硅酸盐材料、制品。如不含硅的氧化物(单一氧化物如Al2O3和复合氧化物如:BaO、TiO2)氮化物、碳化物、硼化物、卤化物、硫系化合物、碳素材料和其它非金属单质的单相、两相或三相的陶瓷。这些材料如:电真空玻璃、激光玻璃、微晶玻璃、石英玻璃、玻璃纤维、高温陶瓷、光学陶瓷、电子陶瓷、化工陶瓷、磁性陶瓷等。对上述的任一种基底材料先进行预处理,即配制具有催化特性的催化胶体涂覆在基底材料的表面。催化胶体液的配制方法为分别制取硅酸盐的胶体和氢氧化铝的胶体,硅酸盐可选用可溶性硅酸锂、硅酸钠或硅酸钾,氢氧化铝溶胶可用异丙醇铝或铝汞剂或铝盐、铝酸盐来制备,制备的硅酸盐溶胶中含有的二氧化硅的成份可以是0.5%~40%,二氧化硅与碱金属氧化物的摩尔比可以是1∶1~5∶1。硅酸盐液体和氢氧化铝胶体相作用,发生缩聚反应而生成铝、硅酸盐阴离子,开始形成了Si-O-Al键,并逐渐发展为正四面体的骨架结构,这种结构具有强烈吸附带正电荷催化金属离子的功能,在这种胶体液中,加入催化金属离子的盐类,催化金属离子可选用铑、钯、铂、银、钴、镍等离子。用银时可选用硝酸银、铑、铂、钯、钴、镍可用它们的卤化物(氯化物、溴化物或两者混合)或其它盐类,可单独使用或两种、两种以上混合使用。催化金属盐类在还原镀槽中显示出很大催化活性。催化剂的用量可以是0.0007~0.035摩尔/升,再在加有催化剂的铝、硅酸盐胶体液中加入增稠剂和表面活性剂,加入增稠剂的种类可以是羧甲基纤维素、阿拉伯胶、聚乙烯醇、血肮、干酪素等,可选用其中的一种或数种的混合,加入量为1~10克/升。增稠剂的加入可使胶体长期稳定,而且使陶瓷、玻璃体上的涂覆更容易伸展。加入的表面活性剂可选用碳原子数为C4~18的链烃或芳香烃,可以是非离子型的,也可以是阴离子或阳离子型的,加入量为0.01~0.5克/升。表面活性剂的加入使胶体稳定。用水调整溶胶的浓度,调整溶胶的PH值,使催化胶体的PH值为8~11。

        催化胶体制备好后,在对陶瓷、玻璃体进行涂覆前,应对陶瓷、玻璃体的表面进行清洁处理,可采用去污力强的表面活性剂清洗或高温烧洁处理或超声波清洗,彻底去除油污、尘,充分漂洗后干燥,然后将催化胶体涂覆在清洁的陶瓷、玻璃体表面。涂覆的工艺可是多种多样的,可采用印、刻、刷、喷、浸、描、滚等涂布方法,可以全覆盖,也可局部线条涂、图案涂,可以是一次覆盖,也可以分次重复覆盖。将涂覆有催胶体的陶瓷、玻璃在常温下(10~40℃)下干燥,干燥方法可以选用自然干燥、通风干燥、减压干燥、远红外干燥、烘箱干燥,也可以在高于常温下干燥。接着进行常温(10~40℃)化学镀,也可在化学镀前先在活化剂里处理一下,活化剂可选用联胺及其衍生物、四氢硼钠(或钾)、二甲基胺硼、三甲基胺硼、二乙基胺硼、三乙基胺硼等。化学镀槽可选用酸性、中性、碱性,但碱性更稳定,PH值可8~13。化学镀液由金属离子、络合剂、还原剂、缓冲剂、稳定剂组成。最后得到外表镀有一层附着力强的铜、镍、钴金属层的陶瓷、玻璃。

        本发明的化学镀方法,工艺简单、操作方便,金属镀层具有良好的物理性能及强的附着力和可焊性,是一种新的、有效的化学镀铜、镀镍、镀钴的方法。

        以下是使用本发明方法的实施例。

        一、催化胶液配制例:

        1.将化学纯异丙醇铝13.5克放入375毫升的苯液中溶解,然在不断搅拌下,徐徐加入625毫升的去离子水等等反应完后,将混合液进行分离,取得下层液体(A),称取化学纯硅酸钾85.5克放入烧杯中,加入500毫升水搅拌,待全部溶解后加入(A)液125毫升,制得(B)液,称取氯化钯31.9克放入烧杯中,加入7.3N盐酸95毫升,待全部溶解后配成(C)、取(C)9.5毫升放入1000毫升烧杯中,在不断搅拌下徐徐加入已配制好的(B)液中,再加入1.5克羧甲基纤维素和0.05克聚乙二醇,再加入去离子水至1000毫升,使PH=10.5。

        2.量取泡花碱(8.9%(重量)NaO和28.7%(重)SiO2)110毫升溶于500毫升去离子水中得(A)液,然后称取偏铝酸钠3.2克溶于100毫升水中,在不断搅拌下缓慢加入上述(A)液中得(B)液。称取氯化钴33克放入烧杯中,加入1.1N盐酸100毫升,待全部溶解制成(C)液,取(C)液10毫升放入1000毫升烧杯中,在不断搅拌下,徐徐的分批加入(B)液中,调PH值为10.5,加入去离子水配成1升。

        3.将327克纯度为99.99%的金属铝屑放入9.3升含3.1克氯化汞的水溶液中,调整PH值=8.8,50℃左右处理0.1-1小时制得(A)液,称取化学纯硅酸钠215克放入烧杯中,加入500毫升去离子水,搅拌,待全部溶解后,再加入(A)液93毫升,制得(B)液,称取硝酸银5克放入烧杯中,再注入4.5N浓度柠檬酸200毫升,溶解制得(C)液,在不断搅拌下缓慢的将(B)液分批加入(C)液,稀释为1升。

        4.先配制100毫升溶液,内含0.1摩尔硫酸镍和0.1摩尔氨基乙酸,待全部溶解后,在不断搅拌下加入750毫升铝硅酸盐溶胶(1.78%重量Na2O,5.74%重SiO2,0.25%重Al),然后再加入含PdCl2·H2O 0.2克的稀盐酸液,再加入15克羧甲基纤维素和0.15克十二烷基硫酸钠,PH值8.7,稀释至1升。

        二、化学镀例:

        1.对陶瓷、玻璃材料进行表面清洁处理,清洁剂采用椰油烷基醇酰胺20克/升,椰油烷基醇酰胺磷酸酯8克/升,三乙醇胺油酸皂20毫升/升,苯骈三氮唑0.1~0.2毫升/升的混合液组成温热流动液清洗,直到油污除尽,用去离子反复漂洗三次,干燥备用。

        用海绵体或柔软的泡沫塑料吸收了已配制好的催化胶液,涂覆在表面清洁处理过的陶瓷、玻璃体的表面,在10~40℃的干燥空气中吹干,接下即可进行化学镀铜,化学镀铜的配方可如下:

        A    B

        硫酸铜(CuSO4·7H2O) 12克/升

        甲醛(37%)CHCHO    20毫升/升

        酒石酸钾钠(C4H4O6KNa) 50克/升

        氢氧化钠(NaOH)    12克/升

        乙醇(C2H5OH) 30毫升/升

        以上浓度指A、B两液混合的最终浓度,PH值12~13槽内温度35℃。

        2.陶瓷元器件放入无水乙醇中进行超声清洗,清洗10~20分钟后用去离子水漂洗3~4次,脱水、干燥备用。选用多孔状吸水体如泡沫海绵等,按设计要求制成特定形状、吸收催化涂液,然后在清洁的陶瓷元器件上进行局部图形的印刻或绘线、刻点,使催化镀层按设计的要求在陶瓷元器件外表形成边缘清晰厚薄均匀的图形,常温充分干燥后化学镀镍。

        硫酸镍(NiSO4·7H2O) 20克/升

        次亚磷酸钠(NaH2PO2·H2O) 35克/升

        焦磷酸钠(Na4P2O7·10H2O) 60克/升

        氯化铵(NH4Cl) 30克/升

        槽内温度35℃,用氨水调至PH值8~9左右。

        3.把干燥清洁的玻璃、陶瓷物件按放在有特定形状的夹具上,然后用装有催化胶液的容器进行喷刷,使其表面获得一层图形清晰的催化图纸在干燥的流动空气中充分干燥,进行化学镀钴。

        硫酸钴(CoSO4·6H2O) 30克/升

        次亚磷酸钠(NaH2PO2·H2O) 30克/升

        柠檬酸钠(C6O7H3Na3) 10克/升

        氯化铵(NH4Cl) 20克/升

        温度:35℃,用氨水调整PH值8~9。

        4.陶瓷、玻璃物件,经过乙醇、丙醇或三氯乙烯有机溶剂浸洗、干燥,然后用毛笔类吸水工具吸收催化胶液后,在该陶瓷、玻璃体上进行描绘,使催化涂液厚薄均匀的线条清晰地覆盖在上面,然后放入密封容器中进行真空减压干燥,干燥后的陶瓷、玻璃体可进行化学镀镍,把整批零部件放入槽中进行催化还原反应。

        硫酸镍(NiSO4·7H2O) 20克/升

        次亚磷酸钠(NaHPO2·H2O) 30克/升

        1-羟基2叉-1、1-二磷酸(〔CH3C(OH)(PO3H2)2〕

        (HEDP)    40克/升

        氯化铵(NH4Cl) 20克/升

        温度:40℃用氨水调PH值8~9

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    陶瓷 玻璃 常温 化学 镀铜
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