BR112014029353B1 - process for metallizing non-conductive plastic surfaces - Google Patents

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Danas Budilovskis
Ona Gyliene
Loreta Tamasauskaite Tamasiunaite
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Abstract

PROCESSO PARA METALIZAR SUPERFÍCIES PLÁSTICAS NÃO CONDUTORAS. A presente invenção refere-se um processo para metalização de plásticos não condutores usando uma solução de água-forte livre de cromo hexavalente. A solução de água-forte é baseada em uma solução de ácido sulfúrico contendo uma fonte de íons clorato. Após o tratamento dos plásticos com a solução de água-forte, os plásticos são metalizados por meio de processos conhecidos.PROCESS FOR METALIZING NON-CONDUCTIVE PLASTIC SURFACES. The present invention relates to a process for metallizing non-conductive plastics using a hexavalent chromium free etching solution. The etching solution is based on a sulfuric acid solution containing a source of chlorate ions. After treating the plastics with the etching solution, the plastics are metallized using known processes.

Description

Campo da InvençãoField of Invention

[0001] A presente invenção refere-se ao pré-tratamento de superfícies plásticas não condutoras antes de sua metalização e pode ser aplicado em várias indústrias em que revestimento metálico decorativo ou funcional de peças plásticas é exigido. O pré-tratamento é feito em uma solução livre de cromo hexavalente.[0001] The present invention relates to the pre-treatment of non-conductive plastic surfaces before their metallization and can be applied in various industries in which decorative or functional metallic coating of plastic parts is required. Pre-treatment is done in a hexavalent chromium free solution.

Antecedentes da InvençãoBackground of the Invention

[0002] Um método convencional de pré-tratamento de superfícies plásticas não condutoras antes de sua metalização sem corrente (electroless), principalmente revestimento electroless com níquel ou cobre, consiste em água-forte (etching) à superfície em solução contendo cromo hexavalente, seguida pela ativação em uma solução iônica ou coloidal de compostos de paládio e ou a redução em solução de hipofosfito de sódio (na maioria dos casos) ou a aceleração em uma solução ácida (usualmente de ácido clorídrico) dos íons paládio ou partículas coloidais de paládio, respectivamente, adsorvidos na superfície plástica.[0002] A conventional method of pre-treatment of non-conductive plastic surfaces before their metallization without current (electroless), mainly electroless coating with nickel or copper, consists of etching the surface in a solution containing hexavalent chromium, followed by by activation in an ionic or colloidal solution of palladium compounds and either reduction in sodium hypophosphite solution (in most cases) or acceleration in an acidic solution (usually hydrochloric acid) of palladium ions or colloidal particles of palladium, respectively, adsorbed onto the plastic surface.

[0003] Água-forte durante a etapa de pré-tratamento é exigido para fins de hidrofilização de modo que a superfície torne-se hidrofílica em outras fases do processo em soluções aquosas, com quantidades suficientes de sais de paládio adsorvidos, e para assegurar ligação adequada do revestimento metálico à superfície plástica não condutora. A ativação com a subsequente redução ou aceleração é realizada para iniciar a deposição electroless do metal no plástico. Em seguida, revestimento electroless com metal na solução de metalização é realizada por reação autocatalítica em que o metal depositado sobre a superfície age como um catalisador para deposição adicional. Os metais níquel e cobre são os mais usados para este revestimento electroless.[0003] Etching during the pretreatment step is required for hydrophilization purposes so that the surface becomes hydrophilic at other stages of the process in aqueous solutions, with sufficient amounts of adsorbed palladium salts, and to ensure binding from the metallic coating to the non-conductive plastic surface. Activation with subsequent reduction or acceleration is performed to initiate electroless deposition of the metal into the plastic. Then electroless coating with metal on the plating solution is performed by autocatalytic reaction in which the metal deposited on the surface acts as a catalyst for further deposition. Nickel and copper metals are the most used for this electroless coating.

[0004] Em seguida, revestimento eletrolítico ou galvânico pode ser executado sobre a primeira camada metálica. Vários metais podem ser aplicados, por exemplo, cromo, níquel, cobre e latão ou outras ligas dos metais citados.[0004] Then electrolytic or galvanic coating can be performed on the first metallic layer. Various metals can be applied, for example, chromium, nickel, copper and brass or other alloys of the mentioned metals.

[0005] Os principais defeitos do método convencional são relacionados com a cancerogenicidade do ácido crômico da solução de água-forte. Além disso, o metal depositado durante a etapa de deposição electroless, por exemplo níquel, cobre também partes de rack isoladas com plastisol, o que resulta em perdas de metal das soluções de revestimento metálico eletroquímico subsequentes, e portanto não é desejado[0005] The main defects of the conventional method are related to the carcinogenicity of the chromic acid of the etching solution. In addition, metal deposited during the electroless deposition step, for example nickel, also covers insulated rack parts with plastisol, which results in metal losses from subsequent electrochemical metal coating solutions, and therefore is not desired

[0006] Vários métodos para superar esse problema foram sugeridos na arte anterior.[0006] Several methods to overcome this problem have been suggested in the prior art.

[0007] Pedido de Patente US N°. 2005/0199587 A1 divulga um método de água-forte de superfícies plásticas não condutoras com uma solução ácida contendo 20-70 g/l de permanganato de potássio. A concentração ótima de KMnO4 no método acima mencionado é cerca de 50 g/l. Quando a concentração está abaixo de 20 g/l, a solução é ineficaz, com o limite superior de concentração determinado pela solubilidade de permanganato de potássio. O água-forte é seguido pela ativação em uma solução de sal de paládio contendo amina e por tratamento redutor adicional, por exemplo, em uma solução de boro-hidreto, hipofosfito ou hidrazina.[0007] US Patent Application No. 2005/0199587 A1 discloses a method of etching non-conductive plastic surfaces with an acidic solution containing 20-70 g/l potassium permanganate. The optimum concentration of KMnO4 in the above-mentioned method is about 50 g/l. When the concentration is below 20 g/l, the solution is ineffective, with the upper limit of concentration determined by the solubility of potassium permanganate. The etching is followed by activation in an amine-containing palladium salt solution and further reducing treatment, for example, in a borohydride, hypophosphite or hydrazine solution.

[0008] Este método, entretanto, tem deficiências substanciais. Com grandes concentrações de permanganato na solução de água- forte (recomendado aproximadamente 50 g/l, com ácido fosfórico aproximadamente 48% v/v), ela se decompõe muito rapidamente, em particular em altas temperaturas. A temperatura recomendada é 37°C (isto é, 100°F). Testes mostraram que nesta temperatura a solução torna-se ineficaz após 4 a 6 horas, isto é, a superfície plástica não é hidrofílica e permanece sem revestimento em alguns lugares durante a metalização; nas áreas revestidas, adesão com o plástico é muito fraca. Muitas vezes são necessários ajustes da solução com novas porções de permanganato, que não é lucrativo. Além disso, produtos insolúveis de decomposição de permanganato são formados, contaminando a superfície que está sendo metalizada;[0008] This method, however, has substantial shortcomings. With high concentrations of permanganate in the etching solution (approximately 50 g/l recommended, with phosphoric acid approximately 48% v/v), it decomposes very quickly, particularly at high temperatures. The recommended temperature is 37°C (ie 100°F). Tests have shown that at this temperature the solution becomes ineffective after 4 to 6 hours, that is, the plastic surface is not hydrophilic and remains uncoated in some places during metallization; in coated areas, adhesion to the plastic is very poor. It is often necessary to adjust the solution with new portions of permanganate, which is not profitable. In addition, insoluble permanganate decomposition products are formed, contaminating the surface being metallized;

[0009] Além disso, água-forte nas soluções de permanganato ativa a superfície do isolamento de plastisol do rack que é revestido com o produto da reação de água-forte, isto é, dióxido de manganês. Este estimula a adsorção de compostos de paládio no plastisol, que tende a metalizar nas soluções de metalização electroless. Formação de dióxido de manganês sobre superfícies é uma característica das soluções de água-forte com permanganato de qualquer composição. Portanto, um objetivo muito importante da presente invenção é evitar metalização do rack e perdas de metal resultantes no estágio de metalização subsequente.[0009] In addition, etching in the permanganate solutions activates the plastisol insulation surface of the rack which is coated with the etching reaction product ie manganese dioxide. This stimulates the adsorption of palladium compounds on the plastisol, which tends to metallize in electroless plating solutions. Formation of manganese dioxide on surfaces is a characteristic of permanganate etching solutions of any composition. Therefore, a very important objective of the present invention is to avoid rack metallization and resulting metal losses in the subsequent metallization stage.

[0010] O pedido de patente lituano número LT 2008-082 trata também do pré-tratamento de superfícies plásticas não condutoras antes da metalização. É divulgada uma composição para pré- tratamento com água-forte por exemplo, poli-imida por 1 - 2 minutos em temperatura de 10 - 80°C, solução oxidante 0,005 - 0,2M em ácido sulfúrico com uma concentração entre 13 mol/L (cerca de 75% em vol.) e 17 mol/L (cerca de 90% em vol.), em que os oxidantes podem ser KMnO4, HCIO4, V2O5, KCIO3. No caso de um clorato (ClO3-, M = 83,5 g/mol), isto corresponde a uma concentração entre 0,4 e 16,7 g/l.[0010] Lithuanian patent application number LT 2008-082 also deals with the pre-treatment of non-conductive plastic surfaces before metallization. A composition for pretreatment with etching eg polyimide for 1 - 2 minutes at a temperature of 10 - 80°C, 0.005 - 0.2M oxidizing solution in sulfuric acid with a concentration between 13 mol/L is disclosed. (about 75% by vol.) and 17 mol/L (about 90% by vol.), where the oxidants can be KMnO4, HCIO4, V2O5, KCIO3. In the case of a chlorate (ClO3-, M = 83.5 g/mol), this corresponds to a concentration between 0.4 and 16.7 g/l.

[0011] Um exemplo é provido nesta aplicação na Tabela 2 que contém 7 mol/L (cerca de 50% em vol.) ácido sulfúrico e 0,2 mol/L (16,7 g/L) de clorato. Foi verificado, entretanto, que concentrações tão grandes de clorato resultam em decomposição rápida da solução de pré-tratamento, o que é indesejado[0011] An example is provided in this application in Table 2 which contains 7 mol/L (about 50% by vol.) sulfuric acid and 0.2 mol/L (16.7 g/L) of chlorate. It has been found, however, that such high concentrations of chlorate result in rapid decomposition of the pretreatment solution, which is undesirable.

Descrição da InvençãoDescription of the Invention

[0012] A presente invenção é, portanto, baseada no problema de não ter sido possível até agora efetuar a metalização de artigos feitos de plástico eletricamente não condutor de modo ambientalmente seguro com suficiente confiabilidade do processo e da resistência da adesão das camadas metálicas aplicadas subsequentemente.[0012] The present invention is therefore based on the problem that it has not been possible until now to carry out the metallization of articles made of electrically non-conductive plastic in an environmentally safe manner with sufficient process reliability and adhesion strength of the subsequently applied metallic layers .

[0013] É, portanto, um objetivo da presente invenção achar soluções de água-forte para pré-tratamento de superfícies plásticas eletricamente não condutoras de artigos, que sejam não tóxicas e proporcionem suficiente força de adesão das camadas de metal aplicadas sobre a superfície plástica.[0013] It is, therefore, an objective of the present invention to find etching solutions for pretreatment of electrically non-conductive plastic surfaces of articles, which are non-toxic and provide sufficient adhesion strength of the metal layers applied on the plastic surface .

[0014] Este objetivo é alcançado usando uma solução de água- forte contendo 0,2 a 15,0 g/l de clorato solúvel (baseado em KClO3, M = 122,55, isto é, 0,0016 mol/l a 0,12 mol/l) em 50-80% v/v de ácido sulfúrico para o água-forte da superfície plástica na aplicação, como método de tratamento da superfície plástica antes de sua metalização electroless, consistindo do água-forte do plástico por meio de uma solução de ácido inorgânico com um oxidante, ativação pela solução de sal de paládio, e tratamento por solução redutora ou aceleradora. O água-forte é preferivelmente feito em temperatura ambiente (15 - 28°C, preferivelmente 20 - 25°C), mas pode também s er em temperaturas mais altas de até 40°C ou 50°C desde q ue a estabilidade da solução seja controlada. A solução de pré-tratamento pode opcionalmente conter até 20 g/l de outro oxidante, com o potencial de oxidação padrão excedendo o do clorato.[0014] This objective is achieved using a strong water solution containing 0.2 to 15.0 g/l of soluble chlorate (based on KClO3, M = 122.55, ie, 0.0016 mol/l to 0, 12 mol/l) in 50-80% v/v sulfuric acid for the plastic surface etching in the application, as a method of treating the plastic surface before its electroless metallization, consisting of the plastic etching by means of an inorganic acid solution with an oxidant, activation by the palladium salt solution, and treatment by reducing or accelerating solution. The etching is preferably made at room temperature (15 - 28°C, preferably 20 - 25°C), but it can also be at higher temperatures of up to 40°C or 50°C as long as the stability of the solution be controlled. The pretreatment solution may optionally contain up to 20 g/l of another oxidant, with the standard oxidation potential exceeding that of chlorate.

[0015] O tempo do água-forte varia com o material e forma do substrato e pode ser determinado por experimentos de rotina. Geralmente, varia entre 1 e 20 minutos, preferivelmente não mais que 10 minutos.[0015] The etching time varies with the material and shape of the substrate and can be determined by routine experiments. Generally it ranges between 1 and 20 minutes, preferably no more than 10 minutes.

[0016] A fonte dos íons clorato pode ser qualquer sal solúvel em água. Cloratos de uso mais comum são os de sódio e potássio.[0016] The source of the chlorate ions can be any water-soluble salt. Chlorates most commonly used are sodium and potassium.

[0017] A concentração dos íons clorato na solução de água-forte fica na faixa entre 0,0016 mol/l e 0,12 mol/l, ou preferivelmente até 0,03 mol/l ou ainda com maior preferência até 0,04 mol/l. Faixas preferidas variam entre 0,003 mol/l e 0,08 mol/l ou entre 0,01 mol/l e 0,06 mol/l ou 0,004 mol/l e 0,04 mol/l.[0017] The concentration of chlorate ions in the etching solution is in the range between 0.0016 mol/l and 0.12 mol/l, or preferably up to 0.03 mol/l or even more preferably up to 0.04 mol /l. Preferred ranges vary between 0.003 mol/l and 0.08 mol/l or between 0.01 mol/l and 0.06 mol/l or 0.004 mol/l and 0.04 mol/l.

[0018] A concentração de ácido sulfúrico fica entre 50 e 80% em vol., preferivelmente entre 55 e 70% em volume e ainda com maior preferência entre 60 e 65% em volume.[0018] The concentration of sulfuric acid is between 50 and 80% by volume, preferably between 55 and 70% by volume and even more preferably between 60 and 65% by volume.

[0019] Opcionalmente ácido fosfórico, como um ácido adicional, pode ser incluído na solução de água-forte. A concentração do ácido fosfórico tipicamente fica na faixa de 10 a 40% em volume, preferivelmente entre 15 e 25 ou 30% em volume. Quando ácido fosfórico é adicionalmente usado, a adesão da camada metálica pode surpreendentemente ser adicionalmente aumentada.[0019] Optionally phosphoric acid, as an additional acid, can be included in the etching solution. The concentration of phosphoric acid typically ranges from 10 to 40% by volume, preferably between 15 and 25 or 30% by volume. When phosphoric acid is additionally used, the adhesion of the metallic layer can surprisingly be further increased.

[0020] Uma mistura de ácido sulfúrico entre 60 e 65% em volume e ácido fosfórico entre 20 e 30% em volume é particularmente preferida.[0020] A mixture of sulfuric acid between 60 and 65% by volume and phosphoric acid between 20 and 30% by volume is particularly preferred.

[0021] O método de pré-tratamento da superfície de plásticos antes de sua metalização electroless, compreendendo o água-forte do plástico em uma solução de ácido inorgânico com adição de um oxidante, a ativação em solução de sal de paládio, e o tratamento em solução redutora ou aceleradora, é caracterizado pelo água-forte da superfície plástica pela solução de 0,02 - 15,0 g/l de clorato solúvel (por exemplo, 0,5 - 5 g/l clorato solúvel) em 50-80% v/v de ácido sulfúrico em temperatura ambiente e em tratamento adicional, antes da ativação por meio da solução de composto de paládio e tratamento com uma solução redutora/aceleradora, em solução de hidróxido de metal alcalino.[0021] The method of pre-treatment of the surface of plastics before their electroless metallization, comprising the etching of the plastic in an inorganic acid solution with the addition of an oxidant, activation in a palladium salt solution, and treatment in reducing or accelerating solution, it is characterized by the etching of the plastic surface by the solution of 0.02 - 15.0 g/l of soluble chlorate (for example, 0.5 - 5 g/l soluble chlorate) in 50-80 % v/v sulfuric acid at room temperature and further treatment, prior to activation by means of the palladium compound solution and treatment with a reducing/accelerating solution in alkali metal hydroxide solution.

[0022] A solução de água-forte pode opcionalmente conter 2 a 20 g/l de oxidante adicional, com o potencial oxidante padrão excedendo o dos íons de clorato.[0022] The etching solution may optionally contain 2 to 20 g/l of additional oxidizer, with the standard oxidizing potential exceeding that of the chlorate ions.

[0023] O clorato de metal alcalino e ácido sulfúrico formam um composto amarelo, cujo potencial oxidante normal na solução de H2SO4 é suficiente para a reação com a superfície plástica em temperatura ambiente. Devido a esta reação, a superfície plástica torna-se hidrofílica e adsorve o composto de paládio com suficiente intensidade. O produto de cor amarela da reação entre clorato e ácido sulfúrico é um veneno para o catalisador paládio. Durante a água-forte, ela penetra nas camadas superficiais do isolamento plastisol do rack e impede deposição electroless de metal sobre o plastisol nas soluções de metalização electroless; o processo de metalização que está sendo efetuado sobre a superfície não condutora do plástico não é afetado.[0023] The alkali metal chlorate and sulfuric acid form a yellow compound, whose normal oxidizing potential in the H2SO4 solution is sufficient for reaction with the plastic surface at room temperature. Due to this reaction, the plastic surface becomes hydrophilic and adsorbs the palladium compound with sufficient intensity. The yellow colored product of the reaction between chlorate and sulfuric acid is a poison for the palladium catalyst. During etching, it penetrates the surface layers of the rack's plastisol insulation and prevents electroless metal deposition on the plastisol in electroless plating solutions; the metallization process being carried out on the non-conductive surface of the plastic is not affected.

[0024] Com a dissolução de 1 a 2 g/l de clorato de sódio ou potássio mais 5 a 10 g/l de um segundo oxidante forte, por exemplo, NaBiO3, as propriedades de água-forte são mantidas, em temperatura ambiente, por vários dias, e a solução pode ser usada sem ajustes. Caso apenas clorato de sódio/potássio esteja presente na solução, as propriedades de água-forte permanecem por período muito mais curto (até 24 horas).[0024] With the dissolution of 1 to 2 g/l of sodium or potassium chlorate plus 5 to 10 g/l of a second strong oxidizer, for example, NaBiO3, the etching properties are maintained, at room temperature, for several days, and the solution can be used without adjustments. If only sodium/potassium chlorate is present in the solution, the etching properties remain for a much shorter period (up to 24 hours).

[0025] Um importante aspecto característico do método proposto que o torna diferente da água-forte com permanganato é que valores de adesão muito altos entre o revestimento e os plásticos são obtidos, muitas vezes excedendo 1,2 a 1,3 kg/cm). Estes valores dependem, além da composição da solução de água-forte e do tempo de água- forte (existe um tempo ótimo de água-forte para cada composição), da composição da solução de ativação. Normalmente, quando soluções de ativação reais são usadas os valores de adesão resultantes são maiores que os obtidos com as soluções de ativação coloidais.[0025] An important characteristic feature of the proposed method that makes it different from permanganate etching is that very high adhesion values between the coating and plastics are obtained, often exceeding 1.2 to 1.3 kg/cm) . These values depend, in addition to the composition of the etching solution and the etching time (there is an optimal etching time for each composition), on the composition of the activation solution. Typically, when real activation solutions are used the resulting adhesion values are greater than those obtained with colloidal activation solutions.

[0026] A solução de água-forte pode ser preparada do seguinte modo:[0026] The etching solution can be prepared as follows:

[0027] 700 ml de ácido sulfúrico concentrado são misturados com 300 ml de água deionizada. A solução é deixada resfriar. Então, 2 g de clorato de potássio mais 10 g de perclorato de sódio são dissolvidos na solução. A solução está pronta para uso. O segundo agente oxidante perclorato de sódio, que é mais forte que o cloreto de potássio, é opcional. Ele aumenta o tempo de vida da composição, mas não é necessário para a obtenção de boa adesão da subsequente camada metálica de revestimento.[0027] 700 ml of concentrated sulfuric acid are mixed with 300 ml of deionized water. The solution is allowed to cool. Then 2 g of potassium chlorate plus 10 g of sodium perchlorate are dissolved in the solution. The solution is ready to use. The second oxidizing agent sodium perchlorate, which is stronger than potassium chloride, is optional. It extends the lifetime of the composition, but is not necessary for good adhesion of the subsequent metallic coating layer.

[0028] Quando a quantidade de água usada para a preparação da solução excede 50% em volume em comparação com o ácido sulfúrico, nenhum composto amarelo plástico-oxidante é formado entre os íons de clorato e as moléculas de ácido sulfúrico; portanto, o teor de água da solução preferivelmente não deve exceder 50% em volume.[0028] When the amount of water used for the preparation of the solution exceeds 50% by volume compared to sulfuric acid, no yellow plastic-oxidizing compound is formed between the chlorate ions and the sulfuric acid molecules; therefore, the water content of the solution preferably should not exceed 50% by volume.

[0029] Quando a quantidade de água usada para a preparação da solução é menor que 20% em volume em comparação com o ácido sulfúrico, a superfície dos plásticos é decomposta durante o água-forte devido a uma concentração de ácido sulfúrico alta demais; portanto, nenhuma adesão entre o revestimento químico de níquel e o plástico é obtida.[0029] When the amount of water used for the preparation of the solution is less than 20% by volume compared to sulfuric acid, the surface of plastics is decomposed during etching due to too high a concentration of sulfuric acid; therefore, no adhesion between the chemical nickel coating and the plastic is obtained.

[0030] Se a quantidade de clorato de potássio dissolvida na solução é menor que 0,5 g/l, o processo de água-forte demora mais de 15 min; portanto, tal concentração não é aceitável.[0030] If the amount of potassium chlorate dissolved in the solution is less than 0.5 g/l, the etching process takes more than 15 min; therefore, such concentration is not acceptable.

[0031] Se a quantidade de clorato de potássio dissolvido na solução excede 5,0 g/l, superágua-forte pode ser observado após o período mínimo de água-forte, isto é, 2 a 3 minutos, o que resulta em uma força de adesão muito mais fraca, devido ao que essa alta concentração de clorato também não é aceitável. Entretanto, dependendo do material do substrato, concentrações mais altas de até 15 g/l podem ser aceitáveis resultando em adesão suficiente.[0031] If the amount of potassium chlorate dissolved in the solution exceeds 5.0 g/l, super strong water can be observed after the minimum period of strong water, ie 2 to 3 minutes, which results in a force of much weaker adhesion, due to which this high concentration of chlorate is also not acceptable. However, depending on the substrate material, higher concentrations of up to 15 g/l may be acceptable resulting in sufficient adhesion.

[0032] O objetivo da presente invenção é alcançado pelo seguinte processo de acordo com a invenção:[0032] The purpose of the present invention is achieved by the following process according to the invention:

[0033] Processo para metalizar eletricamente superfícies plásticas não condutoras de artigos, consistindo nas etapas de processo de: A) água-forte da superfície plástica com uma solução de água-forte como descrito acima contendo uma fonte de íons de clorato resultando em uma concentração de 0,0016 a 0,12 mol/l de íons de clorato em 50-80% v/v de ácido sulfúrico; B) tratamento da superfície plástica com uma solução de colooide de metal ou de um composto de metal, selecionado entre os metais do grupo de transição I da Tabela Periódica dos Elementos e grupo de transição VIII da Tabela Periódica dos Elementos, e C) metalização da superfície plástica com uma solução de metalização;[0033] Process to electrically metallize non-conductive plastic surfaces of articles, consisting of the process steps of: A) plastic surface etching with an etching solution as described above containing a source of chlorate ions resulting in a concentration from 0.0016 to 0.12 mol/l of chlorate ions in 50-80% v/v sulfuric acid; B) treatment of the plastic surface with a solution of metal colloid or a metal compound, selected from the metals of transition group I of the Periodic Table of the Elements and transition group VIII of the Periodic Table of the Elements, and C) metallization of plastic surface with a plating solution;

[0034] Artigos no contexto desta invenção são entendidos como artigos que foram fabricados a partir de pelo menos um plástico eletricamente não condutor ou que foram cobertos com pelo menos uma camada de pelo menos um plástico eletricamente não condutor. Os artigos têm assim superfícies de pelo menos um plástico eletricamente não condutor. Superfícies plásticas são entendidas no contexto desta invenção como significando essas superfícies dos artigos.[0034] Articles in the context of this invention are understood as articles which have been manufactured from at least one electrically non-conductive plastic or which have been covered with at least one layer of at least one electrically non-conductive plastic. The articles thus have surfaces of at least one electrically non-conductive plastic. Plastic surfaces are understood in the context of this invention to mean those surfaces of articles.

[0035] As etapas de processo da presente invenção são executadas na sequência especificada, mas não necessariamente em sucessão imediata. É possível que outras etapas de processo e adicionalmente etapas de lavagem em cada caso, preferivelmente com água, sejam executadas entre as etapas.[0035] The process steps of the present invention are carried out in the specified sequence, but not necessarily in immediate succession. It is possible that further process steps and additionally washing steps in each case, preferably with water, are carried out between the steps.

[0036] As superfícies plásticas têm sido fabricadas a partir de pelo menos um plástico eletricamente não condutor. Em uma modalidade da presente invenção, o pelo menos um plástico eletricamente não condutor é selecionado no grupo que consiste de um copolímero acrilonitrila-butadieno-estireno (copolímero ABS), uma poliamida (PA), um policarbonato (PC) e uma mistura de um copolímero ABS com pelo menos um outro polímero.[0036] Plastic surfaces have been fabricated from at least one electrically non-conductive plastic. In one embodiment of the present invention, the at least one electrically non-conductive plastic is selected from the group consisting of an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS copolymer), a polyamide (PA), a polycarbonate (PC) and a blend of a ABS copolymer with at least one other polymer.

[0037] Em uma modalidade preferida da invenção, o plástico eletricamente não condutor é um copolímero ABS ou uma mistura de um copolímero ABS com pelo menos um outro polímero. O pelo menos um outro polímero é mais preferivelmente policarbonato (PC), o que significa que particular preferência é dada a misturas ABS/PC.[0037] In a preferred embodiment of the invention, the electrically non-conductive plastic is an ABS copolymer or a mixture of an ABS copolymer with at least one other polymer. The at least one other polymer is more preferably polycarbonate (PC), which means that particular preference is given to ABS/PC blends.

[0038] A solução de água-forte da invenção preferivelmente não contém qualquer cromo ou compostos de cromo; a solução de água- forte não contém íons de cromo (III) nem íons de cromo (VI). A solução de água-forte da invenção é assim livre de cromo ou compostos de cromo; a solução de água-forte é livre de íons de cromo (III) e íons de cromo (VI).[0038] The etching solution of the invention preferably does not contain any chromium or chromium compounds; the etching solution does not contain chromium(III) ions or chromium(VI) ions. The etching solution of the invention is thus free of chromium or chromium compounds; the etching solution is free of chromium(III) ions and chromium(VI) ions.

[0039] Em outra modalidade preferida da invenção, a seguinte etapa adicional de processo é executada entre etapas de processo A) e B): A i) tratar a superfície plástica em uma solução contendo uma solução alcalina.[0039] In another preferred embodiment of the invention, the following additional process step is performed between process steps A) and B): A i) treating the plastic surface in a solution containing an alkaline solution.

[0040] A etapa adicional de processo A i) é também designada como tratamento de neutralização. Qualquer fonte de alcanilidade pode ser usada, sendo preferida uma solução aquosa de hidróxido de sódio.[0040] The additional process step A i) is also referred to as neutralization treatment. Any source of alkanility can be used, with an aqueous solution of sodium hydroxide being preferred.

[0041] Em outra modalidade alternativa da invenção, a seguinte etapa adicional de processo é executada entre etapas de processo A) e B): A i) tratar a superfície plástica com uma solução contendo um agente redutor para íons de clorato e opcionalmente um segundo agente oxidante.[0041] In another alternative embodiment of the invention, the following additional process step is performed between process steps A) and B): A i) treating the plastic surface with a solution containing a reducing agent for chlorate ions and optionally a second oxidizing agent.

[0042] A etapa adicional de processo A i) é também designada como tratamento de redução. Este tratamento de redução reduz íons de clorato e opcionalmente um segundo agente oxidante aderente à superfície plásticas e facilita a remoção desses íons. O agente redutor é, por exemplo, selecionado no grupo contendo sulfato de hidroxilamônio, cloreto de hidroxilamônio e peróxido de hidrogênio.[0042] The additional process step A i) is also referred to as reduction treatment. This reduction treatment reduces chlorate ions and optionally a second oxidizing agent adhering to plastic surfaces and facilitates removal of these ions. The reducing agent is, for example, selected from the group containing hydroxylammonium sulphate, hydroxylammonium chloride and hydrogen peroxide.

[0043] O processo da presente invenção compreende adicionalmente uma etapa de processo B), na qual a superfície plástica é tratada com uma solução de um coloide metálico ou de um composto de metal.[0043] The process of the present invention further comprises a process step B), in which the plastic surface is treated with a solution of a metal colloid or a metal compound.

[0044] O metal do coloide metálico ou do composto de metal é selecionado no grupo que consiste dos metais do grupo de transição I da Tabela Periódica dos Elementos (TPE) e grupo de transição VIII da TPE.[0044] The metal of the metal colloid or metal compound is selected from the group consisting of the transition group I metals of the Periodic Table of the Elements (TPE) and the transition group VIII of the TPE.

[0045] O metal do grupo de transição VIII da TPE é selecionado no grupo contendo paládio, platina, irídio, ródio e uma mistura de dois ou mais destes metais. O metal de grupo de transição I da TPE é selecionado no grupo contendo ouro, prata e uma mistura destes metais.The transition metal group VIII of TPE is selected from the group containing palladium, platinum, iridium, rhodium and a mixture of two or more of these metals. The transition metal group I of TPE is selected from the group containing gold, silver and a mixture of these metals.

[0046] Um metal preferido no coloide metálico é paládio. O coloide metálico é estabilizado com o coloide protetor. O coloide protetor é selecionado no grupo contendo coloides metálicos protetores, coloides orgânicos protetores e outros coloides protetores. Como coloide metálico protetor, é dada preferência a íons de estanho. O coloide orgânico protetor é selecionado no grupo que consiste de álcool polivinílico, polivinilpirrolidona e gelatina, preferivelmente álcool polivinílico.[0046] A preferred metal in metallic colloid is palladium. Metal colloid is stabilized with protective colloid. The protective colloid is selected from the group containing protective metallic colloids, protective organic colloids and other protective colloids. As a protective metallic colloid, tin ions are preferred. The protective organic colloid is selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone and gelatin, preferably polyvinyl alcohol.

[0047] Em uma modalidade preferida da invenção a solução do coloide metálico na etapa de processo B) é uma solução ativadora com um coloide paládio/estanho. Esta solução coloidal é obtida de um sal de paládio, um sal de estanho (II) e um ácido inorgânico. Um sal de paládio preferido é cloreto de paládio. Um sal de estanho (II) preferido é cloreto de estanho (II). O ácido inorgânico pode ser ácido clorídrico ou ácido sulfúrico, preferivelmente ácido clorídrico. A solução coloidal é formada pela redução do cloreto de paládio a paládio com a ajuda do cloreto de estanho (II). A conversão do cloreto de paládio em coloide é completa; portanto, a solução coloidal não contém mais qualquer cloreto de paládio. A concentração de paládio é 5 mg/l - 100 mg/l, preferivelmente 20 mg/l - 50 mg/l e mais preferivelmente 30 mg/l - 45 mg/l, baseada em Pd2+. A concentração de cloreto de estanho (II) é 0, 5 g/l - 10 g/l, preferivelmente 1 g/l - 5 g/l e mais preferivelmente 2 g/l - 4 g/l, baseada em Sn2+. A concentração de ácido clorídrico é 100 ml/l - 300 ml/l (37% em peso de HCl). A solução coloidal de paládio/estanho contém adicionalmente íons de estanho (IV) formados por oxidação de íons de estanho (II). A temperatura da solução coloidal durante a etapa B) do processo é de 20°C - 50°C e preferivelmente 35°C - 45°C. O tempo de tratamento com a solução de ativador é 0,5 min - 10 min, preferivelmente 2 min - 5 min e mais preferivelmente 3 min - 5 min.[0047] In a preferred embodiment of the invention the metal colloid solution in process step B) is an activating solution with a palladium/tin colloid. This colloidal solution is obtained from a palladium salt, a tin(II) salt and an inorganic acid. A preferred palladium salt is palladium chloride. A preferred tin(II) salt is tin(II) chloride. The inorganic acid can be hydrochloric acid or sulfuric acid, preferably hydrochloric acid. The colloidal solution is formed by reducing palladium chloride to palladium with the help of tin(II) chloride. Conversion of palladium chloride to colloid is complete; therefore, the colloidal solution no longer contains any palladium chloride. The palladium concentration is 5 mg/l - 100 mg/l, preferably 20 mg/l - 50 mg/l and more preferably 30 mg/l - 45 mg/l, based on Pd2+. The tin(II) chloride concentration is 0.5 g/l - 10 g/l, preferably 1 g/l - 5 g/l and more preferably 2 g/l - 4 g/l, based on Sn2+. The hydrochloric acid concentration is 100 ml/l - 300 ml/l (37% by weight of HCl). The palladium/tin colloidal solution additionally contains tin(IV) ions formed by oxidation of tin(II) ions. The temperature of the colloidal solution during step B) of the process is 20°C - 50°C and preferably 35°C - 45°C. The treatment time with the activator solution is 0.5 min - 10 min, preferably 2 min - 5 min and more preferably 3 min - 5 min.

[0048] Em outra modalidade da invenção, na etapa B do processo, solução de um composto metálico é usada em lugar do coloide metálico. A solução de composto metálico usada é uma solução contendo um ácido e um sal de metal. O metal no sal de metal consiste de um ou mais dos metais dos grupos de transição I e VIII da TPE listados acima. O sal de metal pode ser um sal de paládio, preferivelmente cloreto de paládio, sulfato de paládio ou acetato de paládio, ou um sal de prata, preferivelmente acetato de prata. O ácido é preferivelmente ácido clorídrico. Alternativamente, é também possível empregar um sal complexo de metal, por exemplo, um sal complexo de paládio, como um sal de complexo paládio-aminopiridina. O composto de metal na etapa de processo B) está presente em uma concentração de 40 mg/l a 80 mg/l, com base no metal. A solução do composto de metal pode ser empregada em uma temperatura de 25°C a 70°C, preferivelmente a 25°C. O tempo de tratamen to com a solução de composto de metal é de 0,5 min - 10 min, preferivelmente 2 min - 6 min e mais preferivelmente 3 min - 5 min.[0048] In another embodiment of the invention, in step B of the process, solution of a metallic compound is used in place of the metallic colloid. The metal compound solution used is a solution containing an acid and a metal salt. The metal in the metal salt consists of one or more of the TPE transition group I and VIII metals listed above. The metal salt may be a palladium salt, preferably palladium chloride, palladium sulfate or palladium acetate, or a silver salt, preferably silver acetate. The acid is preferably hydrochloric acid. Alternatively, it is also possible to employ a complex metal salt, for example a palladium complex salt, such as a palladium-aminopyridine complex salt. The metal compound in process step B) is present at a concentration of 40 mg/l to 80 mg/l, based on the metal. The metal compound solution can be employed at a temperature of 25°C to 70°C, preferably at 25°C. The treatment time with the metal compound solution is 0.5 min - 10 min, preferably 2 min - 6 min and more preferably 3 min - 5 min.

[0049] Entre as etapas de processo A) e B), a seguinte etapa adicional de processo pode ser executada: A ii) tratar a superfície plástica em uma solução aquosa ácida.[0049] Between process steps A) and B), the following additional process step can be performed: A ii) treat the plastic surface in an acidic aqueous solution.

[0050] É dada preferência à execução da etapa de processo A ii) entre as etapas de processo A i) e B). Se, no processo de acordo com a invenção, a etapa de processo A i) for seguida pela proteção dos racks, etapa de processo A ii) é mais preferivelmente executada entre a proteção dos racks e a etapa de processo B).[0050] Preference is given to the execution of process step A ii) between process steps A i) and B). If, in the process according to the invention, process step A i) is followed by protecting the racks, process step A ii) is more preferably carried out between protecting the racks and process step B).

[0051] O tratamento das superfícies plásticas na etapa de processo A ii) é também designada como imersão precedente (preceding dipping), e a solução aquosa ácida usada como uma solução de imersão precedente. A solução de imersão precedente tem a mesma composição da solução coloidal da etapa de processo B), sem a presença do metal no coloide e do coloide protetor do mesmo. A solução de imersão precedente, no caso de uso de uma solução coloidal de paládio/ estanho na etapa de processo B), contém exclusivamente ácido clorídrico se a solução coloidal também contém ácido clorídrico. Para imersão precedente, breve imersão na solução de imersão precedente em temperatura ambiente é suficiente. Sem enxaguar as superfícies plásticas, elas são adicionalmente tratadas diretamente com a solução coloidal da etapa de processo B) após o tratamento com a solução de imersão precedente.[0051] The treatment of plastic surfaces in process step A ii) is also referred to as preceding dipping, and the acidic aqueous solution used as a preceding dipping solution. The preceding dip solution has the same composition as the colloidal solution from process step B), without the presence of the metal in the colloid and its protective colloid. The previous dip solution, in the case of using a colloidal palladium/tin solution in process step B), contains only hydrochloric acid if the colloidal solution also contains hydrochloric acid. For preceding immersion, brief immersion in the preceding immersion solution at room temperature is sufficient. Without rinsing the plastic surfaces, they are additionally treated directly with the colloidal solution from process step B) after the treatment with the preceding dip solution.

[0052] A etapa de processo A ii) é preferivelmente executada quando a etapa de processo B) envolve o tratamento da superfície plástica com uma solução de um coloide metálico. A etapa de processo A ii) pode também ser executada quando a etapa de processo B) envolve o tratamento da superfície plástica com uma solução de composto de metal.[0052] Process step A ii) is preferably performed when process step B) involves treating the plastic surface with a solution of a metal colloid. Process step A ii) can also be carried out when process step B) involves treating the plastic surface with a metal compound solution.

[0053] Após o tratamento das superfícies plásticas com o coloide metálico ou o composto de metal da etapa de processo B), estes podem ser enxaguados. Em outra modalidade da invenção, as seguintes etapas de processo adicionais são realizadas entre as etapas de processo B) e C): B i) tratamento da superfície plástica com uma solução aquosa ácida e B ii) metalização electroless da superfície plástica em uma solução de metalização.[0053] After treating the plastic surfaces with the metal colloid or metal compound from process step B), they can be rinsed. In another embodiment of the invention, the following additional process steps are carried out between process steps B) and C): B i) treatment of the plastic surface with an acidic aqueous solution and B ii) electroless metallization of the plastic surface in a solution of metallization.

[0054] A modalidade é mostrada esquematicamente na Tabela 1.

Figure img0001
Tabela 1: Modalidade de metalização de plástico min[0054] The modality is shown schematically in Table 1.
Figure img0001
Table 1: Plastic plating modality min

[0055] Essas etapas de processo adicionais B i) e B ii) são empregadas quando os artigos devem ser metalizados por um processo de metalização electroless, isto é, uma primeira camada de metal deve ser aplicada às superfícies plásticas por um processo electroless.[0055] These additional process steps B i) and B ii) are employed when articles are to be metallized by an electroless metallization process, i.e., a first layer of metal is to be applied to the plastic surfaces by an electroless process.

[0056] Se a ativação na etapa de processo B) foi realizada com um coloide metálico, as superfícies plásticas são tratadas na etapa de processo B i) com uma solução de acelerador para remover constituintes do coloide na solução de coloide, por exemplo um coloide protetor, das superfícies plásticas. Se o coloide da solução de coloide da etapa de processo B) é um coloide paládio/estanho, a solução de acelerador usada é preferivelmente uma solução aquosa de um ácido. O ácido é selecionado, por exemplo, no grupo que consiste de ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido cítrico e ácido tetrafluorobórico. No caso de um coloide paládio/estanho, a solução de acelerador ajuda a remover os compostos de estanho que serviram como o coloide protetor.[0056] If the activation in process step B) was performed with a metal colloid, the plastic surfaces are treated in process step B i) with an accelerator solution to remove colloid constituents in the colloid solution, for example a colloid protective, of plastic surfaces. If the colloid of the colloid solution from process step B) is a palladium/tin colloid, the accelerator solution used is preferably an aqueous solution of an acid. The acid is selected, for example, from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, citric acid and tetrafluoroboric acid. In the case of a palladium/tin colloid, the accelerator solution helps remove the tin compounds that served as the protective colloid.

[0057] Alternativamente, na etapa de processo B i), um tratamento redutor é realizado quando, na etapa de processo B), uma solução de um composto metálico foi usada no lugar de um coloide metálico para a ativação. A solução de redutor usada para esta finalidade inclui, então, se a solução do composto metálico foi uma solução de ácido clorídrico de cloreto de paládio ou uma solução ácida de um sal de prata, ácido clorídrico e cloreto de estanho (II). A solução de redutor pode também conter outro agente redutor, como NaH2PO2 ou ainda um borano ou boro-hidreto, como um borano de metal alcalino ou borano de metal alcalino terroso ou dimetilaminoborano. É dada preferência a usar NaH2PO2 na solução de redutor.[0057] Alternatively, in process step B i), a reducing treatment is performed when, in process step B), a solution of a metal compound was used in place of a metal colloid for activation. The reductant solution used for this purpose then includes whether the solution of the metal compound was a hydrochloric acid solution of palladium chloride or an acidic solution of a silver salt, hydrochloric acid and tin(II) chloride. The reducing solution may also contain another reducing agent such as NaH2PO2 or a borane or borohydride such as an alkali metal borane or alkaline earth metal borane or dimethylaminoborane. Preference is given to using NaH2PO2 in the reducer solution.

[0058] Após a aceleração ou tratamento com a solução de redutor na etapa de processo B i), as superfícies plásticas podem, primeiramente, ser lavadas.[0058] After acceleration or treatment with the reducer solution in process step B i), the plastic surfaces can first be washed.

[0059] Etapa de processo B i) e opcionalmente uma ou mais etapas de lavagem são seguidas pela etapa de processo B ii) em que as superfícies plásticas são metalizadas pelo processo electroless. Revestimento electroless com níquel é realizado, por exemplo, usando um banho de níquel convencional que inclui, entre outros, sulfato de níquel, um hipofosfito, por exemplo, hipofosfito de sódio, como agente redutor, e também agentes orgânicos complexantes e ajustadores de pH (por exemplo um tampão). O agente redutor usado pode também ser dimetilaminoborano ou uma mistura de hipofosfito e dimetilaminoborano.[0059] Process step B i) and optionally one or more washing steps are followed by process step B ii) in which the plastic surfaces are metallized by the electroless process. Electroless nickel plating is carried out, for example, using a conventional nickel bath that includes, among others, nickel sulphate, a hypophosphite, for example, sodium hypophosphite, as a reducing agent, and also organic complexing agents and pH adjusters ( for example a tampon). The reducing agent used can also be dimethylaminoborane or a mixture of hypophosphite and dimethylaminoborane.

[0060] Alternativamente, é possível usar um banho de cobre electroless para revestimento electroless com cobre, o banho de cobre tipicamente contendo um sal de cobre, por exemplo, sulfato de cobre ou hipofosfito de cobre, além de um agente redutor, como formaldeído ou um sal hipofosfito, por exemplo, um sal de metal alcalino ou sal de amônio, ou ácido hipofosforoso, e adicionalmente um ou mais agentes complexantes como ácido tartárico, e também um ajustador de pH como hidróxido de sódio.[0060] Alternatively, it is possible to use an electroless copper bath for electroless coating with copper, the copper bath typically containing a copper salt, for example, copper sulfate or copper hypophosphite, in addition to a reducing agent such as formaldehyde or a hypophosphite salt, for example an alkali metal salt or ammonium salt, or hypophosphorous acid, and additionally one or more complexing agents such as tartaric acid, and also a pH adjuster such as sodium hydroxide.

[0061] A superfície, tornada assim condutora, pode subsequentemente ser eletroliticamente adicionalmente metalizada para obter uma superfície funcional ou decorativa.[0061] The surface, thus made conductive, can subsequently be electrolytically additionally metallized to obtain a functional or decorative surface.

[0062] A etapa C) do processo de acordo com a invenção é a metalização da superfície plástica com uma solução de metalização. A metalização na etapa de processo C) pode ser efetuada eletroliticamente. Para metalização eletrolítica, é possível usar quaisquer banhos de deposição de metal desejados, por exemplo, para deposição de níquel, cobre, prata, ouro, estanho, zinco, ferro, chumbo ou ligas dos mesmos. Esses banhos de deposição são familiares para os especialistas na técnica. Um banho de níquel tipo Watts é tipicamente usado como um banho de níquel brilhante, este contendo sulfato de níquel, cloreto de níquel e ácido bórico, além de sacarina como aditivo. Um exemplo de composição usada como banho de cobre brilhante é uma contendo sulfato de cobre, ácido sulfúrico, cloreto de sódio e compostos orgânicos de enxofre em que o enxofre está em um baixo estado de oxidação, por exemplo, sulfetos ou dissulfetos orgânicos, como aditivos.[0062] Step C) of the process according to the invention is the metallization of the plastic surface with a metallization solution. The metallization in process step C) can be carried out electrolytically. For electrolytic metallization, it is possible to use any desired metal deposition baths, for example, for deposition of nickel, copper, silver, gold, tin, zinc, iron, lead or alloys thereof. These deposition baths are familiar to those skilled in the art. A Watts nickel bath is typically used as a shiny nickel bath, this one containing nickel sulfate, nickel chloride and boric acid, in addition to saccharin as an additive. An example of a composition used as a bright copper bath is one containing copper sulphate, sulfuric acid, sodium chloride and organic sulfur compounds where the sulfur is in a low oxidation state, eg organic sulphides or disulfides as additives .

[0063] O efeito da metalização da superfície plástica na etapa de processo C) é que a superfície plástica é revestida com metal, o metal sendo selecionado nos metais acima listados para os banhos de deposição.[0063] The effect of the metallization of the plastic surface in process step C) is that the plastic surface is coated with metal, the metal being selected from the metals listed above for the deposition baths.

[0064] Em outra modalidade da invenção, após a etapa de processo C), a seguinte etapa adicional de processo é realizada: C i) estocagem da superfície plástica metalizada em temperatura elevada.[0064] In another embodiment of the invention, after the process step C), the following additional process step is performed: C i) storage of the metallized plastic surface at high temperature.

[0065] Como em todos os processos de galvanoplastia em que um não condutor é revestido com metal em processo químico a úmido (wet-chemical means), a força de adesão entre o metal e o substrato plástico aumenta no primeiro período após a aplicação da camada metálica. Em temperatura ambiente, este processo se completa após cerca de três dias. Este pode ser acelerado consideravelmente por estocagem em temperatura elevada. O processo se completa após cerca de uma hora a 80°C. Assume-se que a força de adesão inicialmente baixa é causada por uma camada fina de água que fica na fronteira entre o metal e o substrato não condutor e impede a formação de forças eletrostáticas.[0065] As in all electroplating processes in which a non-conductor is coated with metal in a wet chemical process (wet-chemical means), the adhesion force between the metal and the plastic substrate increases in the first period after the application of the metallic layer. At room temperature, this process is complete after about three days. This can be accelerated considerably by storage at elevated temperature. The process is completed after about an hour at 80°C. It is assumed that the initially low adhesion strength is caused by a thin layer of water that lies on the boundary between the metal and the non-conductive substrate and prevents the formation of electrostatic forces.

[0066] O processo de acordo com a invenção permite, assim, com boa confiabilidade de processo e excelente força de adesão das camadas metálicas subsequentemente aplicadas, obtenção de metalização de superfícies plásticas eletricamente não condutoras de artigos. A força de adesão das camadas metálicas aplicadas às superfícies plásticas atinge valores de até 2,7 N/mm (correspondendo aproximadamente a 2,7 kg/cm, 1 kg/cm = 0,98 N/mm) ou mais. Assim, as forças de adesão obtidas estão também acima das que podem ser obtidas de acordo com a técnica anterior após água-forte de superfícies plásticas utilizando ácido cromossulfúrico (ver Exemplos 2 e 3).[0066] The process according to the invention thus allows, with good process reliability and excellent adhesion strength of the subsequently applied metallic layers, obtaining metallization of electrically non-conductive plastic surfaces of articles. The adhesion strength of metallic layers applied to plastic surfaces reaches values up to 2.7 N/mm (corresponding to approximately 2.7 kg/cm, 1 kg/cm = 0.98 N/mm) or more. Thus, the adhesion strengths obtained are also above those obtainable according to the prior art after etching plastic surfaces using chromosulphuric acid (see Examples 2 and 3).

[0067] Em geral, valores de adesão de mais de 0,8 N/mm são necessários para aplicações industriais e são revestidos (plated) objetos de forma não complexa. Em geral, quanto maior a adesão, melhor a estabilidade do depósito.[0067] In general, adhesion values of more than 0.8 N/mm are required for industrial applications and objects are plated in a non-complex way. In general, the greater the adhesion, the better the deposit stability.

[0068] Além disso, não só superfícies plásticas planas são metalizadas com alta força de adesão pelo processo de acordo com a invenção; ao contrário, por exemplo, chuveiros, são também providos de um revestimento metálico homogêneo e fortemente aderido.[0068] Furthermore, not only flat plastic surfaces are metallized with high adhesion strength by the process according to the invention; on the contrary, for example, showers are also provided with a homogeneous and strongly adhered metallic coating.

[0069] O tratamento das superfícies plásticas pelo processo de acordo com a invenção é preferivelmente realizado em um processo de imersão convencional, imergindo os artigos sucessivamente em soluções em vasos, nos quais ocorre o respectivo tratamento. Neste caso, os artigos podem ser imersos nas soluções ou fixados a racks ou acomodados em tambores. A fixação a racks é preferível. Alternativamente, os artigos podem também ser tratados no que são denominadas plantas transportadoras, colocados, por exemplo, em bandejas e sendo transportados continuamente através das plantas em direção horizontal.[0069] The treatment of plastic surfaces by the process according to the invention is preferably carried out in a conventional immersion process, successively immersing the articles in solutions in vessels, in which the respective treatment occurs. In this case, the items can be immersed in the solutions or fixed to racks or accommodated in drums. Attachment to racks is preferred. Alternatively, the articles can also be treated in what are called conveyor plants, placed, for example, on trays and being transported continuously through the plants in a horizontal direction.

Exemplos de TrabalhoExamples of Work

[0070] Os exemplos de trabalho descritos a seguir pretendem ilustrar a invenção em detalhes.[0070] The working examples described below are intended to illustrate the invention in detail.

Exemplo 1Example 1

[0071] ABS (copolímero acrilonitrila-butadieno-estireno) e PC/ABS (uma mistura de 45% de policarbonato e 55% de copolímero de acrilonitrila butadieno estireno) são atacados com ácido, de acordo com o Pedido de Patente US N°. 2005/0199587 A1: em uma solução de ácido fosfórico a 45% v/v contendo 50 g/l de KMnO4 a 37°C durante 5 min (para ABS) ou 15 min (para PC/ABS), ou em uma solução de ácido sulfúrico a 50 a 80% v/v com 0,5 a 5,0 g/l KClO3 sendo adicionado oxidante a 20°C durante 1 a 12 min. Quando da água-forte, os plásticos são imersos por 1 a 2 min em uma solução neutralizadora em temperatura ambiente contendo 10 g/l de NaOH, seguida pela ativação da solução real (5 min a 20°C) ou coloidal (2 min a 35°C) de compostos de paládio (solução coloidal é solução proprietária da DOW Chemical Company (“DOW”)). A concentração de PdCl2 na solução real é de 0,1 g/l, o pH da solução é de 2,7. Quando da ativação da solução real de Pd os plásticos são mantidos durante 5 min. em uma solução contendo 20 g/l de hipofosfito de sódio, pH 9, a 60°C. Quando da ativação na solução coloidal proprietária, os plásticos são tratados, durante 2 min. a 40°C, com a solução aceleradora proprietária da DOW. Depois disso, os plásticos são revestidos com níquel usando o processo de revestimento com níquel Niposit-PM da Dow. A qualidade de revestimento é avaliada com base em fatores como a superfície plástica revestida completamente/não completamente, o rack isolado com plastisol revestido ou não revestido e a força de adesão de níquel electroless com plástico. Para avaliar a adesão, o revestimento com Ni é espessado em um banho de cobre galvânico e a força necessária para descascar uma tira com 1 cm de largura do plástico é medida (kg/cm). Para peças ABS em teste, o tempo de água-forte na solução de permanganato foi de 5 min, para as peças PC/ABS em teste foi de 15 min. O tempo de água-forte na solução de clorato foi de 5 min. para todas as peças. As condições do pré-tratamento de plásticos para a metalização e os resultados da metalização (revestimento electroless com níquel) são apresentados na Tabela 2 abaixo. Tabela 2

Figure img0002
[0071] ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) and PC/ABS (a blend of 45% polycarbonate and 55% acrylonitrile butadiene styrene copolymer) are acid etched, according to US Patent Application No. 2005/0199587 A1: in a 45% v/v phosphoric acid solution containing 50 g/l of KMnO4 at 37°C for 5 min (for ABS) or 15 min (for PC/ABS), or in a solution of 50 to 80% v/v sulfuric acid with 0.5 to 5.0 g/l KClO3 being added oxidant at 20°C for 1 to 12 min. When using etching, the plastics are immersed for 1 to 2 min in a neutralizing solution at room temperature containing 10 g/l of NaOH, followed by activation of the real (5 min at 20°C) or colloidal solution (2 min at 35°C) of palladium compounds (colloidal solution is proprietary solution of DOW Chemical Company (“DOW”)). The concentration of PdCl2 in the real solution is 0.1 g/l, the pH of the solution is 2.7. Upon activation of the real Pd solution, the plastics are kept for 5 min. in a solution containing 20 g/l of sodium hypophosphite, pH 9, at 60°C. Upon activation in the proprietary colloidal solution, the plastics are treated for 2 min. at 40°C with DOW's proprietary accelerator solution. Thereafter, the plastics are nickel coated using Dow's Niposit-PM nickel plating process. The coating quality is evaluated based on factors such as the plastic surface completely/not completely coated, the insulated rack with coated or uncoated plastisol, and the adhesion strength of electroless nickel to plastic. To assess adhesion, the Ni coating is thickened in a bath of galvanic copper and the force required to peel a 1 cm wide strip of plastic is measured (kg/cm). For ABS parts under test, the etching time in the permanganate solution was 5 min, for PC/ABS parts under test it was 15 min. The etching time in the chlorate solution was 5 min. for all parts. The pretreatment conditions of plastics for metallization and the results of metallization (electroless nickel plating) are shown in Table 2 below. Table 2
Figure img0002

[0072] Peças de teste 1 a 4 mostram que, no caso de água-forte baseado em permanganato, o isolamento de plastisol do rack é parcialmente revestido com níquel electroless, enquanto que no caso de água-forte baseado em clorato o isolamento permanece limpo. Além disso, os valores de adesão entre o revestimento de Ni e ABS são consideravelmente maiores no caso da água-forte com clorato para ambas as soluções de ativação, iônica e coloidal.[0072] Test pieces 1 to 4 show that in the case of permanganate-based etching, the plastisol insulation of the rack is partially coated with electroless nickel, whereas in the case of chlorate-based etching the insulation remains clean . Furthermore, the adhesion values between the Ni and ABS coating are considerably higher in the case of chlorate etching for both ionic and colloidal activation solutions.

[0073] Os mesmos resultados são observados no caso do revestimento com níquel elecroless de PC/ABS (Peças de teste 5 a 8): No processo de água-forte com clorato, o isolamento de plastisol não é revestido, em absoluto, e os valores de adesão são consideravelmente mais altos, em particular quando a solução de ativação iônica é usada.[0073] The same results are observed in the case of the PC/ABS electroless nickel coating (Test pieces 5 to 8): In the chlorate etching process, the plastisol insulation is not coated at all, and the adhesion values are considerably higher, in particular when ionic activation solution is used.

[0074] Quando a concentração de KCIO3 na solução de água-forte é inferior a 0,5 g/l, ABS não é revestida com níquel electroless ou é revestida incompletamente (Peça de teste 9). Quando a concentração de KClO3 é superior a 5 g/l (Peça de teste 10), ocorre superágua-forte após 5 min de água-forte; por isso o valor de adesão do revestimento é consideravelmente mais baixo (insuficiente para aplicações práticas). Quando os valores de concentração recomendados de KClO3 são excedidos, resultados análogos são também obtidos para metalização de PC/ABS (Peças de Teste 11 e 12).[0074] When the concentration of KCIO3 in the etching solution is less than 0.5 g/l, ABS is not coated with electroless nickel or is incompletely coated (Test piece 9). When the KClO3 concentration is greater than 5 g/l (Test piece 10), super strong water occurs after 5 min of strong water; therefore the adhesion value of the coating is considerably lower (not enough for practical applications). When the recommended KClO3 concentration values are exceeded, analogous results are also obtained for PC/ABS metallization (Test Pieces 11 and 12).

[0075] No caso em que a concentração de H2SO4 na solução de água-forte é inferior a 50% v/v, o agente de água-forte não é suficientemente eficaz; por isso, o plástico não é revestido por níquel electroless, em absoluto, ou é revestido incompletamente (Peça de teste 13). Quando a concentração de H2SO4 é maior do que 80% v/v (Peça de teste 14), ocorre superágua-forte do plástico e a adesão entre o revestimento com níquel químico e o plástico é insuficiente.[0075] In the case where the concentration of H2SO4 in the etching solution is less than 50% v/v, the etching agent is not sufficiently effective; therefore, the plastic is not electroless nickel coated at all or is incompletely coated (Test piece 13). When the concentration of H2SO4 is greater than 80% v/v (Test piece 14), the plastic's super strong water occurs and the adhesion between the chemical nickel coating and the plastic is insufficient.

Exemplo 2Example 2

[0076] Um disco de substrato redondo de plástico ABS (Novodur P2MC, da Ineos) tendo um diâmetro de 7 cm foi fixado a um fio de aço inoxidável. O substrato foi, então, mergulhado em várias soluções de água-forte de pré-tratamento de acordo com a invenção, conforme especificado na Tabela 4 por 4 minutos em uma temperatura de 22°C (sequência de processo é mostrada na Tabela 3). Subsequentemente, o substrato foi lavado com água corrente por cerca de um minuto. Após subsequente lavagem, neutralização (etapa de processo A i)) e breve imersão em uma solução de 300 ml/l de ácido clorídrico a 36% (etapa de processo A ii)), o substrato foi ativado em um ativador coloidal com base em um coloide de paládio (Adhemax Aktivator NA da Atotech, 100 ppm de paládio) a 40°C por três minutos (etapa de processo B)).[0076] A round ABS plastic substrate disc (Novodur P2MC, from Ineos) having a diameter of 7 cm was attached to a stainless steel wire. The substrate was then dipped into various pretreatment etching solutions according to the invention as specified in Table 4 for 4 minutes at a temperature of 22°C (process sequence is shown in Table 3). Subsequently, the substrate was washed under running water for about one minute. After subsequent washing, neutralization (process step A i)) and brief immersion in a 300 ml/l solution of 36% hydrochloric acid (process step A ii)), the substrate was activated in a colloidal activator based on a palladium colloid (Atotech's Adhemax Aktivator NA, 100 ppm palladium) at 40°C for three minutes (process step B)).

[0077] Após subsequente lavagem, as cascas protetoras das partículas de paládio foram removidas a 40°C por t rês minutos (acelerador Adhemax ACC1 da Atotech, etapa de processo B i)). O substrato foi subsequentemente revestido com níquel a 45°C sem corrente externa por dez minutos (Adhemax LFS, da Atotech, etapa de processo B ii)), lavado e revestido com cobre a 3,5 A/dm2 em temperatura ambiente por 70 minutos (Cupracid HT, da Atotech, etapa de processo C)). Após lavagem, o painel foi armazenado a 70°C por 60 minutos (etapa de processo C i)). Subsequentemente, uma faca foi usada para cortar uma tira do substrato plástico metalizado com largura de cerca de 1 cm, e um aparelho de teste de tração (da Instron) foi usado para puxar a camada metálica para fora do plástico (ASTM B 533 1985 Reapproved 2009). Forças de adesão mostradas na Tabela 4 foram obtidas. Tabela 3: Sequência de etapas de processo do Exemplo 2

Figure img0003
Tabela 4: Forças de adesão de uma camada de cobre/níquel em várias misturas de ABS de acordo com o Exemplo 2
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[0077] After subsequent washing, the protective shells of the palladium particles were removed at 40°C for three minutes (Atotech Adhemax ACC1 accelerator, process step B i)). The substrate was subsequently coated with nickel at 45°C without external current for ten minutes (Adhemax LFS, from Atotech, process step B ii)), washed and coated with copper at 3.5 A/dm2 at room temperature for 70 minutes (Cupracid HT, from Atotech, process step C)). After washing, the panel was stored at 70°C for 60 minutes (process step C i)). Subsequently, a knife was used to cut a strip of metallized plastic substrate about 1 cm wide, and a tensile tester (from Instron) was used to pull the metallic layer out of the plastic (ASTM B 533 1985 Reapproved 2009). Adhesion strengths shown in Table 4 were obtained. Table 3: Sequence of Process Steps from Example 2
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Table 4: Adhesion strengths of a copper/nickel layer on various ABS blends according to Example 2
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[0078] Pela Tabela 4 se torna aparente que com a seleção cuidadosa da concentração de clorato na combinação com ácido sulfúrico, valores de adesão muito altos podem ser obtidos. A peça de teste número um mostra que concentrações tão baixas como 0,2 g/l do clorato de potássio (correspondente a uma concentração de ClO3- de 0,0016 mol/l) são suficientes para obter uma boa adesão. Valores máximos são obtidos numa faixa de cerca de 1,5 g/l de clorato de potássio. Depois disso, um declínio na força de adesão pode ser observado. Nota-se que composições incluindo uma mistura de ácido sulfúrico e ácido fosfórico (Tabela 4, as peças de N°s. 9 a 16) geralmente apresentam valores de adesão mais altos na mesma concentração de íons clorato em comparação com água-forte em soluções contendo somente ácido sulfúrico e são, assim, particularmente preferidas.[0078] From Table 4 it becomes apparent that with careful selection of the concentration of chlorate in combination with sulfuric acid, very high adhesion values can be obtained. Test piece number one shows that concentrations as low as 0.2 g/l of potassium chlorate (corresponding to a ClO3- concentration of 0.0016 mol/l) are sufficient to obtain good adhesion. Maximum values are obtained in a range of about 1.5 g/l of potassium chlorate. After that, a decline in adhesion strength can be observed. It is noted that compositions including a mixture of sulfuric acid and phosphoric acid (Table 4, Part Nos. 9 to 16) generally show higher adhesion values at the same concentration of chlorate ions compared to etching in solutions containing only sulfuric acid and are thus particularly preferred.

Claims (15)

1. Processo para metalizar superfícies plásticas de artigos não eletricamente condutoras compreendendo as etapas de: A) atacar a superfície plástica com uma solução aquosa de água-forte; B) tratar a superfície plástica com uma solução de um co- loide metálico ou de um composto de um metal, o metal sendo seleci-onado entre os metais do grupo de transição I da Tabela Periódica dos Elementos e grupo de transição VIII da Tabela Periódica dos Elementos, e C) metalizar a superfície plástica com uma solução de me- talização; caracterizado pelo fato que a solução de água-forte inclui uma fonte de íons de clorato resultando em uma concentração de 0,0016 a 0,12 mol/l de íons de clorato e 50-80% v/v de ácido sulfúrico, sendo essa solução de água-forte livre de íons de cromo VI.1. A process for metallising plastic surfaces of non-electrically conductive articles comprising the steps of: A) attacking the plastic surface with an aqueous etching solution; B) treating the plastic surface with a solution of a metal colloid or a metal compound, the metal being selected from the metals of transition group I of the Periodic Table of Elements and transition group VIII of the Periodic Table of the Elements, and C) metallizing the plastic surface with a metallizing solution; characterized by the fact that the etching solution includes a source of chlorate ions resulting in a concentration of 0.0016 to 0.12 mol/l of chlorate ions and 50-80% v/v of sulfuric acid. chromium ion-free etching solution VI. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que a fonte de íons de clorato na solução de água-forte da etapa de processo A) é selecionada entre clorato de sódio e clorato de potássio.2. Process according to claim 1, characterized in that the source of chlorate ions in the etching solution of process step A) is selected between sodium chlorate and potassium chlorate. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracte-rizado pelo fato que a concentração de íons de clorato fica na faixa entre 0,003 e 0,08 mol/l.3. Process according to claim 1 or 2, characterized by the fact that the concentration of chlorate ions is in the range between 0.003 and 0.08 mol/l. 4. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, carac-terizado pelo fato que a concentração de íons de clorato fica na faixa entre 0,01 e 0,06 mol/l.4. Process according to claims 1 or 2, characterized by the fact that the concentration of chlorate ions is in the range between 0.01 and 0.06 mol/l. 5. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato que a concentração de íons de clorato fica na faixa entre 0,004 e 0,04 mol/l.5. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the concentration of chlorate ions is in the range between 0.004 and 0.04 mol/l. 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 5, caracterizado pelo fato que a concentração de íons de ácido sulfúrico fica na faixa entre 60 e 70% em volume.6. Process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the concentration of sulfuric acid ions is in the range between 60 and 70% by volume. 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato que a solução de água-forte inclui adicionalmente um segundo agente oxidante em um montante de 2 a 20 g/l com o potencial oxidante padrão excedendo aquele de íons de clorato.7. Process according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the etching solution additionally includes a second oxidizing agent in an amount of 2 to 20 g/l with the standard oxidizing potential exceeding that of ions of chlorate. 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato que a solução de água-forte inclui adicionalmente ácido fosfórico.8. Process according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the etching solution additionally includes phosphoric acid. 9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato que a concentração de ácido fosfórico fica na faixa entre 10 e 30% em vol.9. Process according to claim 8, characterized in that the concentration of phosphoric acid is in the range between 10 and 30% by vol. 10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato que o metal na etapa de processo B) é paládio.10. Process according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the metal in process step B) is palladium. 11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato que a superfície plástica foi fabricada a partir de pelo menos um plástico eletricamente não condutor, e o pelo menos um plástico eletricamente não condutor é selecionado no grupo que consiste em um copolímero acrilonitrila-butadieno-estireno, uma poliamida, um policarbonato e uma mistura de um copolímero acrilonitrila-butadieno-estireno com pelo menos um outro polímero.11. Process according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the plastic surface was manufactured from at least one electrically non-conductive plastic, and the at least one electrically non-conductive plastic is selected from the group consisting of an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, a polyamide, a polycarbonate and a blend of an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer with at least one other polymer. 12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato que a seguinte etapa adicional de processo é realizada entre as etapas de processo A) e B): A i) tratamento da superfície plástica em uma solução contendo um agente redutor para íons clorato.12. Process according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the following additional process step is carried out between process steps A) and B): A i) treatment of the plastic surface in a solution containing an agent reducer for chlorate ions. 13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato que o agente redutor é selecionado no grupo que con- siste em sulfato de hidroxilamônio, cloreto de hidroxilamônio, e peróxi- do de hidrogênio.13. Process according to claim 12, characterized in that the reducing agent is selected from the group consisting of hydroxylammonium sulfate, hydroxylammonium chloride, and hydrogen peroxide. 14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato que a seguinte etapa adicional do processo é realizada entre as etapas de processo A) e B): A i) tratamento da superfície plástica em uma solução contendo um agente de neutralização que inclui uma fonte de íons hidróxido.14. Process according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the following additional step of the process is carried out between process steps A) and B): A i) treatment of the plastic surface in a solution containing an agent a neutralizing agent that includes a source of hydroxide ions. 15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato que as seguintes etapas adicionais de processo são realizadas entre as etapas de processo B) e C): B i) tratamento da superfície plástica em uma solução aquosa ácida e B ii) metalização pelo processo electroless da superfície plástica em uma solução de metalização.15. Process according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the following additional process steps are carried out between process steps B) and C): B i) treatment of the plastic surface in an acidic aqueous solution and B ii) electroless metallization of the plastic surface in a metallization solution.
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