[发明专利]将第一金属层沉积在非导电聚合物上的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在湿化学金属化之前非导电聚合物的表面准备，并可用于多种工业领域，其中在非导电聚合物上需要装饰性或功能性金属涂层。

发明背景

湿化学金属化的常规技术由以下组成：用铬酸溶液蚀刻非导电聚合物的表面，用包含贵金属的溶液催化活化，并湿化学金属化，从而获得第一金属层，其通常是铜或镍(合金)的第一层。

需要蚀刻来为非导电聚合物表面提供亲水特性，所述亲水特性对于从水性活化剂溶液中吸收足够量的贵金属并确保第一金属层与非导电聚合物之间的粘附是重要的。

利用包含贵金属的溶液进行活化，以启动第一金属或金属合金层在非导电聚合物表面上的湿化学沉积。然后，第一金属层用作镀敷基底(plating base)以用于通过电镀在其上沉积一个或多个金属层。

常规技术的主要缺点是用于蚀刻非导电聚合物表面的铬酸(六价铬)的致癌性。

美国专利申请2005/0199587公开了一种包含20-70g/l高锰酸钾的用于非导电聚合物的酸性蚀刻溶液。高锰酸钾的最佳浓度为约50g/l。当高锰酸根离子浓度低于20g/l时，溶液是无效的，而浓度的上限受高锰酸钾溶解度的限制。蚀刻后，利用包含胺作为络合剂的钯盐溶液进行活化，然后利用例如硼氢化物、次磷酸盐或肼溶液的还原剂处理非导电聚合物。

在蚀刻溶液中高锰酸盐浓度高的情况下(推荐约50g/l及约40体积-％的硫酸或磷酸)，高锰酸盐特别是在例如37℃的升高的温度下容易分解。在此温度下，4-6小时后蚀刻溶液变得无效。然后非导电聚合物的润湿性不足够高以从水性活化剂溶液中吸收足够量的贵金属。而且，非导电聚合物与一个或多个镀敷的金属层之间的粘附性显著减小。此外，不溶性高锰酸盐离解产物在蚀刻溶液中富集并可污染待镀敷的表面。

专利LT 5645 B公开了一种将第一金属层施加于非导电聚合物上的方法。第一步骤中应用的水性蚀刻溶液包含70-90重量-％的硫酸和0.0001-0.01重量-％(0.001-0.1g/l)的高锰酸盐。将包含钯离子和尿素的可离子化活化剂溶液应用于第二步骤中，所述第二步骤之后是第一金属层的湿化学沉积。

在论文“PEEK的高锰酸蚀刻(Permanganic etching of PEEK)”(R.H.Olley，D.C.Bassett，D.J.Blundell，聚合物(Polymers)，27：344-348，1986)中公开了用于聚(芳基-醚-醚-酮)(PEEK)的蚀刻溶液，所述溶液包含1重量-％(10g/l)的高锰酸钾、五体积份(56体积-％)的浓硫酸、二体积份的85％正磷酸以及二体积份的水。然而，此文献中既没公开活化步骤，也没公开第一金属层在其上的沉积。在本发明的实施例4(比较)中使用这一蚀刻溶液。

在专利申请EP 1001052 A2中公开了一种将聚合物表面金属化的方法。用包含氧化剂的“温和”酸性溶液蚀刻聚合物表面。接着，用选自钴盐、银盐、锡盐和铅盐的金属盐的水性溶液活化所述表面，接着使所述表面与硫化物溶液接触并沉积第一金属层。

发明目的

本发明的目的是提供一种使第一金属或金属合金层以足够高的粘附性附着至非导电聚合物从而避免使用致癌物质的方法。

发明内容

通过一种在非导电聚合物上沉积第一金属或金属合金层的方法实现了这一目的，所述方法以此顺序包括如下步骤：

(i)提供非导电聚合物，

(ii)使所述非导电聚合物与在60至80体积-％硫酸中包含0.75至3.6g/l高锰酸根离子的液体接触，

(iii)使经过蚀刻的非导电聚合物与包含贵金属的活化剂溶液接触，以及

(iv)通过湿化学法将第一金属或金属合金层沉积在经过活化的非导电聚合物上。

从而，获得对非导电聚合物具有足够粘附性的第一金属或金属合金层。然后，该第一金属或金属合金层用作合适的镀敷基底，以用于通过电镀在其上沉积另外的金属和/或金属合金层。

具体实施方式

对于不同应用作为基材使用的非导电聚合物需要由沉积在其上的至少一个金属或金属合金层构成的金属涂层。此类典型应用例如为需要装饰目的用金属涂层的淋浴喷头或自动部件。另外的重要实例为电子元件例如印刷电路板，所述电子元件需要例如在玻璃纤维填充的环氧树脂的顶部的金属电路。