[发明专利]用于将金属涂层施加到非电导性基体上的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于将金属涂层施加到非电导性基体上的方法以及在该方法中使用的经电处理以提高其性能的组合物。

背景技术

已知有多种涂覆非电导性表面的方法。在湿化学方法中，待镀金属的表面在适合的初步处理之后，要么首先催化然后以无电方式镀金属并然后(如果需要)进行电解镀金属，要么直接电解镀金属。

然而，依照所述具有无电镀金属的第一变体的方法已被证实是不利的，因为该无电镀金属浴的工艺管理是困难的，来自该浴的废水的处理是复杂且昂贵的，而且该工艺耗时长，因此由于该镀金属浴的低沉积速度导致其也是昂贵的。

尤其对于塑料部件(例如卫生设备配件和汽车工业的)的金属涂层，以及对于用作屏蔽电磁辐射的电气设备外壳的部件的金属涂层而言，该无电镀金属方法存在问题。在这种模制部件的处理中，通常较大体积的该处理溶液被从一个处理浴转送到下一个中，因为这些部件具有的形状使得当将该部件提起时将该处理溶液传送到该浴之外。因为无电镀金属浴通常包含相当量的有毒甲醛和复杂前体(其仅可困难地除去)，因此在其处理中大量的这些浴将会损失，而且必须以复杂的方式将其处理掉。

这种包含还原剂的无电镀金属浴例如描述在US4938853中。US4938853中描述的发明所涉及的无电铜沉积溶液是包含如下的水溶液的类型溶液：铜离子的浴溶性源(例如，硫酸铜)、还原剂(例如，甲醛，或者次磷酸盐的可溶性源比如次磷酸钠)、针对铜离子的络合剂(例如，羟基酸及其金属盐，比如酒石酸盐、葡糖酸盐、甘醇酸盐、和乳酸盐等；胺型剂，比如N-羟基乙基乙二胺三乙酸(HEEDTA)、和乙二胺四乙酸(EDTA)等)。所述浴通常进一步包含pH调节剂(酸、碱、缓冲剂)以得到最佳操作pH，而且典型地含有其它添加剂用于增量、匀平或其它类似功能。所述浴也可以包含另外的金属物种，比如浴溶性镍和/或钴化合物，其可能需要用以使所述浴具有自催化性。

这种浴存在的问题是在向活化的基体表面上自催化型无电铜沉积的过程中在镀浴中形成了非粘连性的铜金属颗粒(细粒)。铜金属也可能不合需要地沉积在非工件区域上。这类问题仅仅在浴中存在还原剂比如甲醛或次磷酸盐时发生。

根据US4938853，这种细粒能够被氧化并重新溶解在浴中以保持浴性能。这种重新溶解是通过在浸没在浴中的阳极元件和阴极元件之间简单地施加电流来获得的，其中所述阳极元件包含与包括所述浴的容器底表面基本平行并邻近的阳极表面。所述平板状阳极表面本身的尺寸并不重要，只要能够获得充足电流密度以实现在容器和浴中氧化大部分的所述铜金属细粒即可，最优选地，所述平板状阳极整体表面的尺寸应该占据(或者停靠在上面)所述容器底部面积的大部分(也即，大于大约50％，优选大于大约75％)，(如果不是基本所有底部面积的话)，以使落在容器底部的大部分细粒落在阳极表面上。因此，在US4938853中公开的设备和方法用于重新溶解金属铜颗粒。

US2002/0079226A1公开了无电镀方法，包括将镀浴的氧化还原系统的第一金属离子从较低氧化态氧化成较高氧化态，所述氧化还原系统的第二金属离子被还原并沉积到待镀覆的对象的表面上，其中提供了如下工艺：在该工艺中，通过向所述镀浴施加电流，第一金属离子从所述较高氧化态还原成所述较低氧化态，由此使镀浴活化。结果，通过向所述镀浴施加电流，当所述镀浴的氧化还原系统的金属离子从较高氧化态还原成较低氧化态时，所述浴被再生，由此所述浴得以活化，使其能够用于镀覆。US2002/0079226A1教导了使用电流来还原氧化还原金属系统，所述系统用作还原剂来还原金属比如铜。而且，在该工艺中，铜可能不合需要地沉积在非工件区域上。

因此，开发了一系列镀金属方法，通过其可以直接用金属涂覆该非电导性表面而不进行无电镀金属(例如参见EP 0 298 298A2、US4,919,768、EP 0 320 601A2、US 3,984,290、EP 0 456 982A1和WO89/08375A1)。

在EP 0 616 053A1中，公开了用于对非电导性表面直接镀金属的方法，其中首先用清洁剂/调节剂溶液对该表面进行处理，然后用活化剂溶液(例如钯胶态溶液)处理，用锡化合物稳定，然后用包含比锡更贵重的金属的化合物以及碱金属氢氧化物和络合物形成体的溶液进行处理。然后，能够在包含还原剂的溶液中处理该表面，最后能够对其进行电解镀金属。