CN106756902B - 一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法 - Google Patents

一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106756902B
CN106756902B CN201611037201.4A CN201611037201A CN106756902B CN 106756902 B CN106756902 B CN 106756902B CN 201611037201 A CN201611037201 A CN 201611037201A CN 106756902 B CN106756902 B CN 106756902B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene oxide
polytetrafluoroethylene material
laser
preset
polytetrafluoroethylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611037201.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106756902A (zh
Inventor
刘建国
秦中立
曾晓雁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201611037201.4A priority Critical patent/CN106756902B/zh
Publication of CN106756902A publication Critical patent/CN106756902A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106756902B publication Critical patent/CN106756902B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/20—Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins
    • C23C18/2006—Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins by other methods than those of C23C18/22 - C23C18/30
    • C23C18/2046—Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins by other methods than those of C23C18/22 - C23C18/30 by chemical pretreatment
    • C23C18/2073—Multistep pretreatment
    • C23C18/2086—Multistep pretreatment with use of organic or inorganic compounds other than metals, first
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/20—Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins
    • C23C18/2006—Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins by other methods than those of C23C18/22 - C23C18/30
    • C23C18/2026—Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins by other methods than those of C23C18/22 - C23C18/30 by radiant energy
    • C23C18/204—Radiation, e.g. UV, laser
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/20—Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins
    • C23C18/28—Sensitising or activating
    • C23C18/30—Activating or accelerating or sensitising with palladium or other noble metal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

本发明公开了一种聚四氟乙烯表面金属化的方法，其目的在于通过首先在聚四氟乙烯表面预置一层氧化石墨烯薄膜，然后覆盖一层含有金属元素的薄膜，再通过激光处理和化学镀，实现聚四氟乙烯表面金属化，按照本发明的方法制备得到的聚四氟乙烯表面的金属镀层与基板之间的粘附性根据美国测试与材料学会标准D3359‑08中的方法B—胶带法进行测定，均可以达到最高级别5B，由此解决了现有技术聚四氟乙烯表面金属化镀层金属与聚四氟乙烯基材之间结合力不强以及采用化学粗化处理环境污染严重的技术问题。

Description

一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法
技术领域
本发明属于高分子材料聚四氟乙烯材料表面金属化领域以及激光表面处理领域，更具体地，涉及一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法。
背景技术
非金属材料表面的金属化技术是通过某种表面处理技术，在非金属材料表面形成一层金属层。非金属材料表面经过金属化，一方面可以在某些领域中替代金属，节约大量的金属，降低成本，提升非金属材料的耐磨性、耐腐蚀性和耐热性等性能，同时还可以使非金属材料具有金属的光泽及导电、导磁等性能，从而赋予非金属材料一些新的性能；另一方面，它既具有非金属性质，又具有金属的性质，形成的复合材料有效地扩大了非金属材料的使用范围。
非金属材料表面金属化技术有很多种，如真空蒸镀、离子镀、物理涂层法、化学镀和电镀等。
聚四氟乙烯作为一种惰性高分子材料，具有耐高低温、耐酸碱腐蚀、耐氧化性、良好的自润性和良好的电绝缘性等诸多优点，使其在化工、石油、生物医学、电子、机械、航天航空和海洋作业等领域都有着广泛的应用，享有“塑料王”的美誉。但是由于其自身的表面能极低、润湿性差，直接在其表面金属化时，金属层与基材之间的结合力很差，很难满足工业化的实际应用。润湿是固体界面由固-气界面转变为固-液界面的过程，而润湿性是指一种液体在一种固体表面铺展的能力或倾向性，固体的润湿性常用接触角θ来表示，一般θ＜90°代表液体可润湿固体，为亲水性材料，且θ越小，润湿性越好；θ＞90°代表液体不能润湿固体，为疏水性材料，且θ越大，润湿性越差。聚四氟乙烯材料因表面能极低，与水的接触角为114°左右，是一种典型的疏水性材料。因此，在聚四氟乙烯表面金属化前，对其表面进行改性显得尤为重要。目前，国内外改性聚四氟乙烯表面的方法很多，常见的有：化学处理方法、等离子体处理、高温熔融法和辐射接枝法等，但这些研究大部分集中在理论上，离实际应用还有一定的距离。
专利文献CN103540980A公布了一种聚四氟乙烯材料表面镀铜的方法，即通过机械粗化和化学粗化的方法增加与金属镀层的接触面积，然后进行敏化、活化和还原，在进行化学镀时这些晶核成为催化中心，使化学镀顺利进行，化学镀层具有导电性，最后在化学镀层上进行电镀铜处理，使聚四氟乙烯电镀铜得以实现。该发明虽然可以实现在聚四氟乙烯材料表面镀不同厚度的铜，但因为需化学粗化处理，环境污染大，且柔性化程度低。
专利文献CN101974741A也公开了一种在聚四氟乙烯薄膜表面化学镀的方法，它通过钴60-γ射线照射的方式对聚四氟乙烯薄膜进行预辐照处理，在接枝反应后将基体与多胺化合物反应，在薄膜表面自组装上胺基基团，利用胺基基团吸附金属催化剂，再通过化学镀的方法沉积得到金属膜。该发明需用钴60-γ射线辐射1～2h，表面接枝反应5～8h，工艺处理时间过长。
专利文献CN1952209A还公开了一种将离子注入与化学镀相结合的技术，即将高分子聚合物放入离子注入机内，并在高分子聚合物上加上电极，打开离子注入机的能量注入开关，控制加速电压为10KV～45KV，控制注入剂量在2×10e17～5×10e17ions/cm2。该专利是在聚合物表面化学镀前的注入与化学镀层金属相同或者不同的金属离子，充分发挥了化学镀和离子注入两者的优势，但由于该专利方法不能使聚四氟乙烯表面粗化，因此化学镀后金属层与基材之间的结合力较差，同时，注入离子的成本高。
专利文献CN101634018A公布了一种用于塑料基材的选择性化学镀方法，步骤为:先将基材进行前处理；然后在经过前处理后的基材上涂覆纳米金属浆料，干燥；再将所得的基材进行激光刻蚀，最后将基材清洗后进行化学镀，得到镀件。该发明在前处理时，是采用化学粗化法，环境污染严重。
专利文献CN101979429A公开了一种聚四氟乙烯制品表面改性的方法，该方法首先在聚四氟乙烯制品表面涂覆聚乙二醇，然后采用等离子体处理方法，对所涂覆聚乙二醇的聚四氟乙烯制品进行表面改性，该专利在聚四氟乙烯表面引入聚乙二醇基元，能够有效地改善聚四氟乙烯制品的表面活性，降低表面水接触角，提高表面能，显著提高聚四氟乙烯制品的浸润性和粘接性。类似的技术还有专利文献CN202293551U通过在聚四氟乙烯上下表面各附有一层10nm～300nm厚的低温等离子亲水膜，来改善聚四氟乙烯的亲水性。还有专利文献CN102773026A通过使用等离子技术先对聚四氟乙烯膜表面进行活化，然后接着使用原子层沉积技术在分离膜孔道表面连续沉积氧化物薄层，实现了对分离膜孔径和表面性质的精密调控。这些发明都能有效的改性聚四乙烯表面的润湿性，但是都未涉及到将其表面金属化。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种聚四氟乙烯表面金属化的方法，其目的在于通过首先在聚四氟乙烯表面预置一层氧化石墨烯薄膜，然后覆盖一层含有金属元素的固态薄膜，再通过激光处理和化学镀，实现聚四氟乙烯表面金属化，由此解决现有技术聚四氟乙烯表面金属化镀层金属与聚四氟乙烯基材之间结合力不强以及采用化学粗化处理环境污染严重的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法，包括如下步骤：
(1)预置氧化石墨烯薄膜：将氧化石墨烯的乙醇溶液预置在聚四氟乙烯材料表面，干燥后使聚四氟乙烯材料表面覆盖一层氧化石墨烯薄膜，获得表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料；
(2)预置含有金属元素的薄膜：将含有金属离子或金属络离子的溶液预置在步骤(1)获得的表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料的表面，经过干燥，使所述表面再覆盖一层含有金属元素的固态薄膜，获得表面覆盖有金属元素固态薄膜的聚四氟乙烯材料；
(3)激光加工处理：将步骤(2)获得的表面覆盖有金属元素固态薄膜的聚四氟乙烯材料进行激光加工处理，使得所述聚四氟乙烯材料表面粗糙化，从而获得激光加工处理后的聚四氟乙烯材料；
(4)清洗：将步骤(3)获得的激光加工处理后的聚四氟乙烯材料进行清洗，用于将未经激光加工区域的活性种清洗掉，获得清洗后的聚四氟乙烯材料；
(5)化学镀：将步骤(4)获得的清洗后的聚四氟乙烯材料进行金属的化学镀，使所述聚四氟乙烯材料表面金属化。
优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯的乙醇溶液中氧化石墨烯的浓度为0.1～10g/L。
优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯的乙醇溶液中氧化石墨烯的浓度为0.3～5g/L。
优选地，步骤(1)所述将氧化石墨烯的乙醇溶液预置在聚四氟乙烯材料表面的具体方法包括采用喷涂、刷涂或滴涂的方式将氧化石墨烯的乙醇溶液预置在聚四氟乙烯材料表面。
优选地，步骤(2)所述金属离子或金属络离子的溶液为铜、镍、铝、铁、猛、锌、金、钨、钼、铑、钌、银中的一种或多种离子或其络离子组成的溶液，所述金属离子或金属络离子的浓度为0.02～3mol/L。
优选地，步骤(2)所述金属离子或金属络离子的浓度为0.2～2mol/L。
优选地，步骤(2)所述将含有金属离子或金属络离子的溶液预置在步骤(1)获得的表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料的表面的具体方式包括1)浸泡在含有金属离子或金属络离子的溶液中，或2)将含有金属离子或金属络离子的溶液采用刷涂、喷涂或滴涂的方式预置于所述表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料表面。
优选地，步骤(3)所述激光加工处理的具体方法为：使用激光源为脉冲激光或连续激光，激光波长在红外、可见光或紫外波段，激光功率为1W～50W进行激光加工处理。
优选地，当使用所述脉冲激光时，激光脉冲频率为1Hz～1000KHz，扫描速度为1～10000mm/s,扫描填充间距为0.001～1mm。
优选地，步骤(4)所述清洗的具体步骤为：将步骤(3)获得的激光加工处理后的聚四氟乙烯材料置于稀王水中超声处理1～300s，然后在蒸馏水中超声处理0.5～10min。
优选地，步骤(5)所述金属包括铜、镍、金或银中的一种或多种。
优选地，步骤(5)所述金属为铜或镍。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。
(1)与采用化学粗化处理方法相比较，本发明无需用过多的化学处理剂，处理的过程中不会产生大量的废弃物，对环境的污染小，属于较为绿色的处理工艺。
(2)本发明需在聚四氟乙烯表面覆盖两层固态薄膜。覆盖的第一层是氧化石墨烯薄膜，主要目的是提高聚四氟乙烯对含有特定金属离子或金属络离子溶液的润湿性，并使其能成功吸附在聚四氟乙烯表面。聚四氟乙烯属于疏水性强的材料，与水的接触角为114°左右，因此很难将含有特定金属离子或金属络离子溶液均匀铺展在其表面形成固态薄膜。氧化石墨烯属于片状的二维结构，因其特殊的结构和较高的比表面积，易吸附在聚四氟乙烯基板上面，同时氧化石墨烯片状结构上含有大量的含氧基团，亲水性好，通过表面覆盖的氧化石墨烯，能极大的改善聚四氟乙烯对含有特定金属离子或金属络离子溶液的润湿性；覆盖的第二层是含有特定金属元素的固态薄膜，主要的作用是该金属元素经激光处理后，还原成原子态和/或转变成其氧化物，并与基板材料混合，形成具有催化活性的活性中心。
(3)采用本发明实施化学镀后，金属镀层与聚四氟乙烯基板之间的结合强度可达到实用要求。
(4)本发明中的金属镀层与基板之间的粘附性根据美国测试与材料学会(American Society for Testing and Materials，ASTM)标准D3359-08中的方法B—胶带法进行测定，均可以达到最高级别5B。
附图说明
图1为本发明激光加工处理前的聚四氟乙烯基板表面；
图2为实施例1样品经激光加工处理之后的聚四氟乙烯基板表面；
图3为实施例1样品经化学镀后在PTFE表面生成的铜；
图4为实施例1中用刚刀片在覆盖有铜层PTFE表面划出大小约1mm×1mm正方形小网格；
图5为实施例1使用Scotch 3M测试胶带测试经刀片划过的区域，刀片切口边缘完全光滑，无任何网格剥落，达到了最高级别5B。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法，包括如下步骤：
(1)预置氧化石墨烯薄膜：将氧化石墨烯的乙醇溶液预置在聚四氟乙烯材料表面，干燥后使聚四氟乙烯材料表面覆盖一层氧化石墨烯薄膜，获得表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料。
步骤(1)所述氧化石墨烯的乙醇溶液中氧化石墨烯的浓度为0.1～10g/L，优选为0.3～5g/L。
步骤(1)所述将氧化石墨烯的乙醇溶液预置在聚四氟乙烯材料表面的具体方法包括采用喷涂、刷涂或滴涂的方式将氧化石墨烯的乙醇溶液预置在聚四氟乙烯材料表面，优选为喷涂或刷涂的方式。
步骤(1)所述氧化石墨烯薄膜的厚度应适宜，一般为微纳米级别，但也不宜太薄和太厚，太薄对改善润湿性效果不是太好，会影响到后面金属离子或金属络离子的预置，太厚会影响聚四氟乙烯材料对激光能量的吸收，使刻蚀的粗糙度小，影响后续金属镀层的质量以及与聚四氟乙烯基材的结合力。
(2)预置含有金属元素的固态薄膜：将含有金属离子或金属络离子的溶液预置在步骤(1)获得的表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料的表面，经过干燥，使所述表面再覆盖一层含有金属元素的固态薄膜，获得表面覆盖有含有金属元素固态薄膜的聚四氟乙烯材料。
步骤(2)所述金属离子或金属络离子的溶液为铜、镍、铝、铁、猛、锌、金、钨、钼、铑、钌、银中的一种或多种离子或其络离子组成的溶液，所述金属离子或金属络离子的浓度为0.02～3mol/L，优选为0.2～2mol/L。
步骤(2)所述将含有金属离子或金属络离子的溶液预置在步骤(1)获得的表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料的表面的具体方式包括1)浸泡在含有金属离子或金属络离子的溶液中；2)将含有金属离子或金属络离子的溶液采用刷涂、喷涂或滴涂的方式预置于所述表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料表面，优选刷涂或喷涂的方式。
(3)激光加工处理：将步骤(2)获得的聚四氟乙烯材料进行激光加工处理，用于粗糙化聚四氟乙烯表面，同时还使所述金属离子或金属络离子还原成原子态或转变成其氧化物，并与基板材料混合，形成具有催化活性的活性中心，获得激光加工处理后的聚四氟乙烯材料。
步骤(3)所述激光加工处理的具体方法为：使用激光源为脉冲激光或连续激光，激光波长在红外、可见光或紫外波段，激光功率为1W～50W进行激光加工处理。当使用所述脉冲激光时，激光脉冲频率为1Hz～1000KHz，扫描速度为1～10000mm/s,优选为1～1000mm/s，进一步优选为200～600mm/s，扫描填充间距为0.001～1mm，优选为0.01～0.04mm。
(4)清洗：将步骤(3)获得的激光加工处理后的聚四氟乙烯材料进行清洗，用于将未经激光加工区域的活性种清洗掉，获得清洗后的聚四氟乙烯材料。
步骤(4)所述清洗的具体步骤为：1)将步骤(3)获得的激光加工处理后的聚四氟乙烯材料置于体积百分数为20％的稀王水中超声处理1～300s，优选10～30s，然后在蒸馏水中超声处理0.5～10min。
步骤(4)所述活性种即为步骤(2)所述的含有金属元素的固态薄膜中的金属元素。
(5)化学镀：将步骤(4)获得的清洗后的聚四氟乙烯材料进行金属的化学镀，使聚四氟乙烯材料表面金属化，所述金属包括铜、镍、金或银中的一种或多种，优选为铜或镍。或者根据需要，先镀铜，再镀银或金，以得到更稳定的金属表面。
步骤(5)采用的化学镀液是由10g/L CuSO4·5H2O，15ml/L甲醛，30g/L EDTA·2Na，40g/L酒石酸钾钠，10mg/Lα，α′-联吡啶，100mg/L亚铁氰化钾，10mg/L聚乙二醇组成，进行化学镀时，控制温度为45℃～55℃，优选50℃，pH值为12.5，化学镀时间为30～120min，优选60min。
以下为实施例：
实施例1
(1)采用喷涂的方式将1g/L的氧化石墨烯乙醇溶液预置在表面洁净的聚四氟乙烯基板表面，置于烘箱中在80℃左右干燥后，即得到表面均匀覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯基板。
(2)将0.2mol/L的氯化铜溶液采用喷涂的方式喷涂到上述聚四氟乙烯基板上所需化学镀铜的位置，置于烘箱中在100～150℃干燥后，基板表面即覆盖了一层含氯化铜的固态薄膜。
(3)将表面覆盖有上述两层薄膜的聚四氟乙烯基板置于三轴联动数控机床工作台面上，通过负压吸附装置固定。使用脉冲紫外激光对聚四氟乙烯基板进行加工处理，所用激光波长为355nm，激光的输出功率为5w，激光脉冲重复频率为25KHz，扫描速度为200mm/s,扫描间距为0.01mm，控制激光焦点在基板的表面。
(4)将激光加工完的聚四氟乙烯基板置于1:4的稀王水，即体积百分数为20％的稀王水中，超声清洗10s，然后再在蒸馏水中超声清洗1min。
(5)将基板置于化学镀液中进行化学镀铜即可。化学镀液是由10g/L CuSO4·5H2O，15ml/L甲醛，30g/L EDTA·2Na，40g/L酒石酸钾钠，10mg/Lα，α′-联吡啶，100mg/L亚铁氰化钾，10mg/L聚乙二醇组成，进行化学镀时，控制温度为50℃，pH值为12.5，化学镀时间为60min。
图1为本发明预置固态薄膜前的聚四氟乙烯基板表面，可以看出，未预置固态薄膜前的聚四氟乙烯表面很平滑；图2为未预置固态薄膜的聚四氟乙烯经激光加工处理之后的表面，可以看出，激光加工处理前表面光滑平整，激光加工处理后表面变得凹凸不平，出现了沟槽和孔洞洞结构，这对于后面化学镀铜后，提高铜层与聚四氟乙烯基材的结合力取着决定性作用。
图3为本实施例的样品经化学镀后在聚四氟乙烯材料表面生成的铜，可以看出该镀层表面均匀致密，无裂纹。采用美国测试与材料学会(American Society for Testingand Materials，ASTM)标准D3359-08中的方法B—胶带法对本实施例制备得到的聚四氟乙烯表面镀铜的镀层与基材聚四氟乙烯基板之间的结合力进行测定，图4为对本实施例的镀铜聚四氟乙烯基板用刚刀片在覆盖有铜层PTFE表面划出大小约1mm×1mm正方形小网格图；图5为对其使用Scotch 3M测试胶带测试经刀片划过的区域，刀片切口边缘完全光滑，无任何网格剥落，达到了最高级别5B。
实施例2
(1)采用刷涂的方式将5g/L的氧化石墨烯乙醇溶液预置在表面洁净的聚四氟乙烯基板表面，置于烘箱中干燥后，即得到表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯。
(2)将2mol/L的硫酸镍溶液采用刷涂的方式刷涂到聚四氟乙烯基板上所需化学镀铜的位置，置于烘箱中干燥后，基板表面即覆盖了一层含硫酸镍的固态薄膜。
(3)将表面覆盖有上述两层薄膜的聚四氟乙烯基板置于三轴联动数控机床工作台面上，通过负压吸附装置固定。采用脉冲光纤激光对聚四氟乙烯基板进行表面粗化处理，所用激光波长为1064nm，激光的输出功率为18W，激光脉冲重复频率为40KHz，扫描速度为500mm/s,扫描间距为0.02mm，控制激光焦点在基板的表面。
(4)将激光加工完的聚四氟乙烯基板置于稀王水中，超声清洗30s，然后再在蒸馏水中超声清洗0.5min。
(5)然后，将基板置于化学镀液中进行化学镀铜即可。化学镀液是由10g/LCuSO4·5H2O，15ml/L甲醛，30g/L EDTA·2Na，40g/L酒石酸钾钠，10mg/Lα，α′-联吡啶，100mg/L亚铁氰化钾，10mg/L聚乙二醇组成，进行化学镀时，控制温度为50℃，pH值为12.5，化学镀时间为60min。
(6)镀层表面均匀致密，无裂纹，经胶带法测试结合力良好，达到了最高级别5B。
实施例3
(1)采用喷涂的方式将0.3g/L的氧化石墨烯乙醇溶液预置在表面洁净的聚四氟乙烯基板表面，置于烘箱中干燥后，即得到表面均匀覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯。
(2)将1mol/L的硫酸铝溶液采用喷涂的方式喷涂到上述聚四氟乙烯基板上所需化学镀铜的位置，置于烘箱中干燥后，基板表面即覆盖了一层含硫酸铝的固态薄膜。
(3)将表面覆盖有上述两层薄膜的聚四氟乙烯基板置于三轴联动数控机床工作台面上，通过负压吸附装置固定。使用脉冲皮秒激光对聚四氟乙烯基板进行加工处理，所用激光波长为532nm，激光的输出功率为15w，激光脉冲重复频率为1KHz，扫描速度为400mm/s,扫描间距为0.04mm，控制激光焦点在基板的表面。
(4)将激光加工完的聚四氟乙烯基板置于稀王水中，超声清洗10s，然后再在蒸馏水中超声清洗5min。
(5)将基板置于化学镀液中进行化学镀铜即可。化学镀液是由10g/L CuSO4·5H2O，15ml/L甲醛，30g/L EDTA·2Na，40g/L酒石酸钾钠，10mg/Lα，α′-联吡啶，100mg/L亚铁氰化钾，10mg/L聚乙二醇组成，进行化学镀时，控制温度为55℃，pH值为12.5，化学镀时间为30min。
(6)镀层表面均匀致密，无裂纹，经胶带法测试结合力良好，达到了最高级别5B。
实施例4
(1)采用喷涂的方式将10g/L的氧化石墨烯乙醇溶液预置在表面洁净的聚四氟乙烯基板表面，置于烘箱中干燥后，即得到表面均匀覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯。
(2)将3mol/L的氯化亚铁溶液采用喷涂的方式喷涂到上述聚四氟乙烯基板上所需化学镀铜的位置，置于烘箱中干燥后，基板表面即覆盖了一层含氯化亚铁的固态薄膜。
(3)将表面覆盖有上述两层薄膜的聚四氟乙烯基板置于三轴联动数控机床工作台面上，通过负压吸附装置固定。使用最大输出功率为100W的脉冲CO2激光器对聚四氟乙烯基板进行加工处理，所用激光波长为10.6um，激光的输出功率为35w，激光脉冲重复频率为5KHz，扫描速度为600mm/s,扫描间距为150um，控制激光焦点在基板的表面。
(4)将激光加工完的聚四氟乙烯基板置于稀王水中，超声清洗30s，然后再在蒸馏水中超声清洗8min。
(5)将基板置于化学镀液中进行化学镀铜即可。化学镀液是由10g/L CuSO4·5H2O，15ml/L甲醛，30g/L EDTA·2Na，40g/L酒石酸钾钠，10mg/Lα，α′-联吡啶，100mg/L亚铁氰化钾，10mg/L聚乙二醇组成，进行化学镀时，控制温度为45℃，pH值为12.5，化学镀时间为120min。
(6)镀层表面均匀致密，无裂纹，经胶带法测试结合力良好，达到了最高级别5B。
实施例5
(1)采用喷涂的方式将0.1g/L的氧化石墨烯乙醇溶液预置在表面洁净的聚四氟乙烯基板表面，置于烘箱中干燥后，即得到表面均匀覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯。
(2)将0.02mol/L的银氨溶液采用喷涂的方式喷涂到上述聚四氟乙烯基板上所需化学镀铜的位置，置于烘箱中干燥后，基板表面即覆盖了一层含银氨络合物的固态薄膜。
(3)将表面覆盖有上述两层薄膜的聚四氟乙烯基板置于三轴联动数控机床工作台面上，通过负压吸附装置固定。使用脉冲紫外激光对聚四氟乙烯基板进行加工处理，所用激光波长为355nm，激光的输出功率为4.5w，激光脉冲重复频率为40KHz，扫描速度为100mm/s,扫描间距为0.02mm，控制激光焦点在基板的表面。
(4)将激光加工完的聚四氟乙烯基板置于稀王水中，超声清洗30s，然后再在蒸馏水中超声清洗5min。
(5)将基板置于化学镀液中进行化学镀铜即可。化学镀液是由10g/L CuSO4·5H2O，15ml/L甲醛，30g/L EDTA·2Na，40g/L酒石酸钾钠，10mg/Lα，α′-联吡啶，100mg/L亚铁氰化钾，10mg/L聚乙二醇组成，进行化学镀时，控制温度为50℃，pH值为12.5，化学镀时间为60min。
(6)镀层表面均匀致密，无裂纹，经胶带法测试结合力良好，达到了最高级别5B。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预置氧化石墨烯薄膜：将氧化石墨烯的乙醇溶液预置在聚四氟乙烯材料表面，干燥后使聚四氟乙烯材料表面覆盖一层氧化石墨烯薄膜，获得表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料；所述氧化石墨烯的乙醇溶液中氧化石墨烯的浓度为0.1～10g/L；
(2)预置含有金属元素的薄膜：将含有金属离子或金属络离子的溶液预置在步骤(1)获得的表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料的表面，经过干燥，使所述表面再覆盖一层含有金属元素的固态薄膜，获得表面覆盖有金属元素固态薄膜的聚四氟乙烯材料；
(3)激光加工处理：将步骤(2)获得的表面覆盖有金属元素固态薄膜的聚四氟乙烯材料进行激光加工处理，使得所述聚四氟乙烯材料表面粗糙化，从而获得激光加工处理后的聚四氟乙烯材料；
(4)清洗：将步骤(3)获得的激光加工处理后的聚四氟乙烯材料进行清洗，用于将未经激光加工区域的活性种清洗掉，获得清洗后的聚四氟乙烯材料；
(5)化学镀：将步骤(4)获得的清洗后的聚四氟乙烯材料进行金属的化学镀，使所述聚四氟乙烯材料表面金属化。
2.如权利要求1所述的表面金属化的方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化石墨烯的乙醇溶液中氧化石墨烯的浓度为0.3～5g/L。
3.如权利要求1所述的表面金属化的方法，其特征在于，步骤(1)所述将氧化石墨烯的乙醇溶液预置在聚四氟乙烯材料表面的具体方法包括采用喷涂、刷涂或滴涂的方式将氧化石墨烯的乙醇溶液预置在聚四氟乙烯材料表面。
4.如权利要求1所述的表面金属化的方法，其特征在于，步骤(2)所述金属离子或金属络离子的溶液为铜、镍、铝、铁、猛、锌、金、钨、钼、铑、钌、银中的一种或多种离子或其络离子组成的溶液，所述金属离子或金属络离子的浓度为0.02～3mol/L。
5.如权利要求1所述的表面金属化的方法，其特征在于，步骤(2)所述将含有金属离子或金属络离子的溶液预置在步骤(1)获得的表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料的表面的具体方式包括1)浸泡在含有金属离子或金属络离子的溶液中，或2)将含有金属离子或金属络离子的溶液采用刷涂、喷涂或滴涂的方式预置于所述表面覆盖有氧化石墨烯薄膜的聚四氟乙烯材料表面。
6.如权利要求1所述的表面金属化的方法，其特征在于，步骤(3)所述激光加工处理的具体方法为：使用激光源为脉冲激光或连续激光，激光波长在红外、可见光或紫外波段，激光功率为1W～50W进行激光加工处理。
7.如权利要求6所述的表面金属化方法，其特征在于，当使用所述脉冲激光时，激光脉冲频率为1Hz～1000KHz，扫描速度为1～10000mm/s,扫描填充间距为0.001～1mm。
8.如权利要求1所述的表面金属化的方法，其特征在于，步骤(4)所述清洗的具体步骤为：将步骤(3)获得的激光加工处理后的聚四氟乙烯材料置于稀王水中超声处理1～300s，然后在蒸馏水中超声处理0.5～10min。
9.如权利要求1所述的表面金属化的方法，其特征在于，步骤(5)所述金属包括铜、镍、金或银中的一种或多种。
CN201611037201.4A 2016-11-23 2016-11-23 一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法 Active CN106756902B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611037201.4A CN106756902B (zh) 2016-11-23 2016-11-23 一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611037201.4A CN106756902B (zh) 2016-11-23 2016-11-23 一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106756902A CN106756902A (zh) 2017-05-31
CN106756902B true CN106756902B (zh) 2019-01-29

Family

ID=58973785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611037201.4A Active CN106756902B (zh) 2016-11-23 2016-11-23 一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106756902B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114131194A (zh) * 2021-12-22 2022-03-04 宜宾上交大新材料研究中心 一种铜及铜合金的激光焊接方法及激光焊接装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1772949A (zh) * 2005-11-17 2006-05-17 上海交通大学 激光诱导选择性化学镀的方法
CN1772948A (zh) * 2005-11-17 2006-05-17 上海交通大学 聚酰亚胺薄膜上激光诱导选择性化学镀的方法
CN101634018A (zh) * 2008-07-27 2010-01-27 比亚迪股份有限公司 一种用于塑料基材的选择性化学镀方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008075103A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 多孔質樹脂材料の形成方法
JP2008308762A (ja) * 2007-05-17 2008-12-25 Kimoto & Co Ltd 無電解メッキ形成材料、および無電解メッキされた非導電性基材の製造方法
JP5721254B2 (ja) * 2010-09-17 2015-05-20 国立大学法人大阪大学 誘電体基材表面の触媒フリー金属化方法及び金属膜付き誘電体基材

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1772949A (zh) * 2005-11-17 2006-05-17 上海交通大学 激光诱导选择性化学镀的方法
CN1772948A (zh) * 2005-11-17 2006-05-17 上海交通大学 聚酰亚胺薄膜上激光诱导选择性化学镀的方法
CN101634018A (zh) * 2008-07-27 2010-01-27 比亚迪股份有限公司 一种用于塑料基材的选择性化学镀方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106756902A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6749482B2 (ja) ポリマー物品表面に導電性トレースを形成する方法
CN109913801A (zh) 基体表面等离子体辅助激光织构化pvd涂层的制备方法
CN106756902B (zh) 一种聚四氟乙烯材料表面金属化的方法
MXPA05003831A (es) Metodo de pre-tratamiento para chapar material sin electrodos y metodo para producir un miembro que tiene un revestimiento chapado.
CN104252974A (zh) 一种制造复合薄膜材料的方法
CN102522573A (zh) Ti-Cu合金表面纳米多孔TiO2薄膜及其制备方法
JP2012046781A (ja) 高周波回路用ポリテトラフルオロエチレン基板の銅メッキ方法
KR102153734B1 (ko) 광전극, 이의 제조방법 및 이를 이용한 광전기화학적 물분해 방법
CN104661441A (zh) 一种加成法制作线路板的激光活化技术方法
KR20130127114A (ko) 그래핀 필름의 패터닝 방법
CN104661449A (zh) 一种基于激光活化技术的孔金属化方法
CN111112643B (zh) 一种纳秒激光辅助硝酸银热分解的纳米银线制备方法、纳米银线和应用
CN114025493B (zh) 一种基于ptfe实现高强度铜层的制备方法
CN106435583B (zh) 一种在pc制品表面制备纳米陶瓷涂层界面的方法
Peng et al. Laser-induced electroless copper deposition on modified plastic surface
KR100632394B1 (ko) 저에너지 및 고전력 이온빔을 이용한 고분자 표면의접착력 향상 방법
Nakayama et al. Excimer laser‐induced surface fixation of polymer and its patterning
Ng et al. UV direct-writing of metals on polyimide
TWI410195B (zh) Method for preparing conductive lines
CN106624348B (zh) 一种fto薄膜表面选择性一步制备波纹结构的方法
JP3498134B2 (ja) 電解めっきの前処理方法
Sleptsov et al. Modification of Polyimide Surface in Multilayer Structures for Architectural Films by Plasmochemical Treatment
Silvestre et al. Flexible and Printed Electronics
CN105762233B (zh) 超声换能耦合激光辐照优化透明导电薄膜性能的方法
CN117604586A (zh) 激光-电化学沉积制备耐磨金属表面的方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant