CN113637970A - 一种增强非导体表面金属化附着力的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种增强非导体表面金属化附着力的方法，对塑料件表面进行机械粗化处理，增加所述塑料件的表面粗糙度；再置于化学药剂中，对所述塑料件表面进行化学粗化处理；在所述塑料件表面浸入调整剂，所述调整剂带有与钯水相反的电荷；再将带有调整剂的所述塑料件放入钯水中，对所述塑料件表面进行沉钯处理；以及对所述塑料件进行化学电镀，完成所述塑料件的表面金属化。所述方法在机械粗化后，在塑料件表面增加调整剂，通过调整剂带有的负电荷，与钯水带有的正电荷之间产生结合力，提高金属附着力。
Description
技术领域
本申请涉及塑料表面金属化技术领域，尤其涉及一种增强非导体表面金属化附着力的方法。
背景技术
塑料表面金属化，是指通过电镀、涂覆等方式，将金属材料附着在塑料表面，从而充分利用金属材料和塑料材料的性质，制作不同的零部件。得益于于塑料材质的可塑性和轻质化，以及选择性电镀工艺的不断成熟，越来越多的塑料在通信、汽车、电子等领域被大规模应用，使得用户可以灵活的设计出复杂的塑料零件代替传统的电路板蚀刻(PCB，Printed Circuit Board)，金属钣金、压铸或者LDS(Laser Direct structuring，激光直接成型技术)等传统工艺。
天线振子最适合应用塑料表面金属化工艺，为了实现将金属材料附着在塑料材质的振子本体上，可以应用选择性电镀技术工艺，其工艺流程一般为：首先通过注塑成型制得具有预定结构的振子本体；再进行振子本体表面的物理粗化和超声波清洗；并通过化学镀镍、镭雕镍层形成阻隔线，使振子本体表面形成电镀区和非电镀区；再对电镀区进行电镀铜处理；最后，进行退镍处理，去除表面非电镀区域走线，并通过镀锡形成金属化层，获得最终产品，为了获得更好的附着效果，还可以在化学镀镍之前还将振子本体进行粗化，沉靶及活化等预处理。
然而，现有的选择性电镀工艺存在不足，随着客户对天线的使用条件要求越来越高和应用范围越来越广，要求天线在组装，使用过程中不易损伤。并且，尽量要求天线能够焊接电子元器件。因此，对金属化层的表面附着力有较高的要求。即现有工艺在实际操作中，金属化层存在金属附着力不足的问题。
发明内容
本申请提供了一种增强非导体表面金属化附着力的方法，以解决传统工艺的金属化层存在金属附着力不足的问题。
本申请提供一种增强非导体表面金属化附着力的方法，包括以下步骤：
对塑料件表面进行机械粗化处理，增加所述塑料件的表面粗糙度；
浸入酸性化学试剂中，对所述塑料件表面进行化学粗化处理；
将所述塑料件浸入调整剂中，所述调整剂带有与钯水相反的电荷；
将带有调整剂的所述塑料件放入钯水中，对所述塑料件表面进行沉钯处理；
对所述塑料件进行化学电镀，完成所述塑料件的表面金属化。
可选的，所述塑料件具有预定结构，经注塑工艺成型得到。
可选的，对塑料件表面进行机械粗化处理，增加所述塑料件的表面粗糙度的步骤包括：
采用60-80目的白刚玉对所述塑料件表面进行喷砂处理；通过调整喷砂速度和气压参数，使所述塑料件的表面粗糙度达到预设要求。
可选的，所述方法还包括：
通过超声波清洗去除所述塑料件表面残留的喷砂杂质。
可选的，浸入酸性化学试剂中，对所述塑料件表面进行化学粗化处理的步骤中，
所述酸性物质为含有铬酸、硫酸和高锰酸钾的化学池，所述酸性物质浓度为20-120g/L，所述化学粗化时间为5-50min，粗化温度为20-75℃。
可选的，所述方法还包括：
对所述塑料件表面进行清洗，去除残留的化学试剂。
可选的，将所述塑料件浸入调整剂中的步骤，包括：
通过含有1-2.5mol/L氢氧根离子的弱碱溶液和0.11-0.58mol/L的次亚磷酸盐溶液浸泡，使所述塑料件带有负电荷；
将所述塑料件放入钯水中对所述塑料件表面进行沉钯处理，所述钯水带有正电荷，以增加钯离子与带有负电荷的塑料件的附着力。
可选的，所述方法还包括：
对所述塑料件表面进行解胶工艺处理，以将钯粒子裸露在所述塑料件表面。
可选的，对所述塑料件进行化学电镀的步骤，包括：
对所述塑料件表面进行化学镀镍，使镍层厚度≤1um；
对所述塑料件表面进行激光镭雕，形成电镀区与非电镀区；
通过电镀工艺，对所述塑料件表面进行镀铜处理，使铜层厚度≥8um；
对所述塑料件表面进行退镀镍处理，去除非电镀区的镍层；
对所述塑料件表面进行电镀锡处理，在镀铜区域上形成电镀锡层并进行锡层保护处理。
可选的，对所述塑料件表面进行激光镭雕的步骤，包括：
对所述塑料件的复杂表面进行激光镭雕，形成电镀区与非电镀区；
对所述塑料件的简单表面进行激光镭雕，所述电镀区与非电镀区之间分割出宽度大于或等于0.5mm的阻隔线。
由以上技术方案可知，本申请提供一种增强非导体表面金属化附着力的方法，用于生产天线振子，所述方法先对塑料件表面进行机械粗化处理，增加所述塑料件的表面粗糙度；再通过浸入酸性化学试剂中，对所述塑料件表面进行化学粗化处理；所述塑料件再浸入调整化学试剂中，所述调整剂带有与钯水相反的电荷；再将带有调整剂的所述塑料件放入钯水中，对所述塑料件表面进行沉钯处理；以及对所述塑料件进行化学电镀，完成所述塑料件的表面金属化。所述方法在化学粗化后，在塑料件表面增加调整剂，通过调整剂带有的负电荷，与钯水带有的正电荷之间产生结合力，提高金属附着力。从而使钯水可以更快，更均匀地与产品表面接触和附着，并且在解胶后钯粒子能够更均匀，更充分的附着在塑料件表面，提高电气、机械性能的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种增强非导体表面金属化附着力的方法流程示意图；
图2为本申请对振子本体进行化学电镀的流程示意图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
参见图1，为本申请一种增强非导体表面金属化附着力的方法流程示意图。由图1可知，本申请提供的增强非导体表面金属化附着力的方法，可以用于在生产天线振子过程中，在非金属材料的天线振子表面镀覆金属导体，以在满足天线工作要求的前提下，减轻天线振子的整体重量。
因此，在本申请实施例中，可以先通过注塑成型工艺，制得具有预定结构的振子本体。根据实际应用途径的不同，振子本体可以具有不同的形状，如果按照振子本体形状复杂度进行划分，振子本体上可以包括复杂表面和简单表面。其中，简单表面是指振子本体表面形状变化平缓，表面为规则形状，复杂表面是指表面形状不规范具有多个过渡和孔道的表面。显然，简单表面区域的镀层较容易实现附着在振子本体上。
进一步地，在本申请的部分实施例中，所述振子采用注塑成型出具有预定结构的振子本体。本实施例中，采用含金属粒子的增强型聚苯硫醚(PPS+40％玻纤)(Sabic公司的料号ER008655)通过注塑工艺成型得到相应的塑料件本体，此材料成品良率高，注塑稳定，不易出现缺料等注塑缺陷。
S1：对塑料件表面进行机械粗化处理，增加所述塑料件的表面粗糙度。
塑料件的机械粗化处理，是指通过机械打磨的方式，对塑料件表面进行处理，从而增加塑料件的表面粗糙度。具体的机械粗化方式可以为磨削、喷砂等粗化工艺。经过粗化处理后的塑料件表面更容易粘附化学试剂，以便充分接触化学试剂，完成沉钯、电镀工艺。
具体地，对塑料件表面进行机械粗化处理的步骤中，可以采用60-80目的白刚玉对所述塑料件表面进行喷砂处理；通过调整喷砂速度和气压参数，使所述塑料件的表面粗糙度达到预设要求。实际应用中，采用60-80目的白刚玉按照设定的喷射速度和气压等参数，对塑料件本体表面进行机械粗化处理，由于白刚玉材料的硬度较高，因此在喷砂过程中，会对塑料件表面产生打磨作用，从而增加塑料件的表面粗糙度。提高后续镀层附着力，防止出现镀层起皮、脱落等不良现象。为了完成后续工艺处理过程，本申请还可以通过超声波清洗去除所述塑料件表面残留的喷砂杂质。
实际应用中，喷砂以及超声波清洗的时间，可以根据塑料件的具体结构进行自定义设定，例如，塑料件本体结构简单，不易于粘附化学试剂时，可以适当提高喷砂时间和白刚玉的喷射速度，以在塑料件形成更粗糙的表面。而当塑料件本体结构较复杂，喷砂工艺中的白刚玉容易残留在塑料件表面时，则需要适当增加超声波清洗的时间，以充分去除喷砂杂质。
通过机械粗化处理的塑料件，不仅更容易粘附化学试剂，而且能够有利于保持各部分的粗糙度趋于一致，即整个塑料件可以更加均匀地附着化学试剂，从而拥有更均匀的金属镀层。
S2：浸入酸性化学试剂中，对所述塑料件表面进行化学粗化处理。
根据塑料件的化学性质，实际应用中可以采用适当浓度的酸性物质对塑料件表面进行浅层腐蚀，进一步提高塑料件的表面粗糙度。所述酸性物质为含有铬酸、硫酸和高锰酸钾的化学池，所述酸性物质浓度为20-120g/L，所述化学粗化时间为5-50min，粗化温度为20-75℃。
实际应用中，可以通过含有铬酸、硫酸和高锰酸钾的化学池，对所述塑料件进行微腐蚀粗化。即在含有铬酸、硫酸和高锰酸钾的化学池中，对塑料件进行浸泡，使化学池中的铬酸、硫酸和高锰酸钾能够与塑料件表面材料发生化学反应，腐蚀一部分表面材料，从而提高塑料件表面的粗糙度。实际应用中，对塑料件表面进行微腐蚀粗化的时间与具体的酸性物质浓度有关，即酸性物质的浓度较高，则化学粗化的时间较短，酸性物质的浓度较低，则化学粗化的时间较长。示例地，进行化学粗化的时间可以为5-50min。
在进行化学粗化处理后，还可以对塑料件进行一次清洗，去除残留的铬酸和硫酸。
S3：将所述塑料件浸入调整剂中，所述调整剂带有与钯水相反的电荷。
本申请提供的技术方案中，在化学粗化工艺完成后，将塑料件放入带有调整剂的化学池中，使调整剂表面粘附调整剂。其中，调整剂可以由多种溶质配比形成，如氢氧根离子的弱碱溶液和次亚磷酸盐溶液。示例地，通过含有1-2.5mol/L氢氧根离子的弱碱溶液和0.11-0.58mol/L的次亚磷酸盐溶液浸泡，使所述塑料件带有负电荷，再将所述塑料件放入钯水中对所述塑料件表面进行沉钯处理，所述钯水带有正电荷，以增加钯离子与带有负电荷的塑料件的附着力。
S4：将带有调整剂的所述塑料件放入钯水中，对所述塑料件表面进行沉钯处理。
本申请提供的技术方案中，由于钯水中的金属离子带正电荷，因此所述调整剂可以带有负电荷。通过正负电荷之间的电荷力，使钯水中的金属能够更容易粘附在塑料件的表面，提高金属层与塑料件之间的结合力，使得沉钯工艺中，金属钯能够更快速，更均匀的与产品表面接触，吸附，增加金属层的结合力。
S5：对所述塑料件进行化学电镀，完成所述塑料件的表面金属化。
沉钯处理完成后，可以对所述塑料件表面进行解胶工艺处理，以将钯粒子裸露在所述塑料件表面，再针对表面带有金属钯的塑料件进行选择性化学电镀，从而完成塑料件的表面金属化。
具体地，如图2所示，对所述塑料件进行化学电镀的步骤，还包括：
S501：对所述塑料件表面进行化学镀镍，使镍层厚度≤1um；
S502：对所述塑料件表面进行激光镭雕，形成电镀区与非电镀区；
S503：通过电镀工艺，对所述塑料件表面进行镀铜处理，使铜层厚度≥8um；
S504：对所述塑料件表面进行退镀镍处理，去除非电镀区的镍层；
S505：对所述塑料件表面进行电镀锡处理，在镀铜区域上形成电镀锡层并进行锡层保护处理。
实际应用中，可以先对塑料件表面进行化学镀镍，形成化学镍层。镍层可以具有提高连接性的效果，为了不影响其他金属层的厚度，镍层的厚度应小于或等于1um。在形成化学镍层后，可以通过对所述塑料件表面进行激光镭雕，形成电镀区与非电镀区，其中，电镀区是指需要进行表面金属化的区域，该区域在实际应用中可以用于接收无线电信号。而塑料件上非电镀区则是指电镀区以外的其他区域，非电镀区一般为振子的安装区域。
进一步地，对所述塑料件表面进行激光镭雕的步骤，还包括：对所述塑料件的复杂表面进行激光镭雕，形成电镀区与非电镀区；以及，对所述塑料件的简单表面进行激光镭雕，所述电镀区与非电镀区之间分割出宽度大于或等于0.5mm的阻隔线。本实施例中，可喜安先处理塑料件的复杂表面，再处理简单表面，以便能够通过调整对简单表面上的镭雕形状，适应复杂表面的电镀区与非电镀区，简化复杂表面的镭雕工艺复杂度。还可以通过阻隔线可以划分电镀区和非电镀区，以便于后续进行镀铜处理。
在形成电镀区和非电镀区后，可以对塑料件进行镀铜处理。实际应用中，可以仅对电镀区进行镀铜处理，以在塑料件表面形成铜层，铜层是塑料件表面金属化的主要导电材料，因此可以采用电镀铜工艺，将铜层的厚度设置为大于或等于8um，以保证塑料件的表面具有足够的导电性。
镀铜结束后，还可以对所述塑料件表面进行退镀镍处理，去除非电镀区的镍层。退镍处理可以通过在非电镀区进行退镍剂处理。其中，退镍剂，又称环保退镍水是一种镍材表面化学镀液，例如：Q/YS.601，可以退除PC、PMMA(亚克力)、PET、电路板、光学玻璃、塑胶产品表面的金属镀镍层。最后，对所述塑料件表面进行电镀锡处理，在镀铜区域上形成电镀锡层并进行锡层保护处理。本申请提供的技术方案中，可以利用锡层表面能够形成氧化膜的特点，对电镀区的铜层进行保护，提高塑料件的使用寿命。
下面将结合一个具体实例，对本申请一种塑料表面金属化方法的工艺流程进行阐述。在一个具体的实施例中，先采用含玻纤增强型聚苯硫醚，通过注塑工艺成型得到相应的塑料件。再使用80目的白刚玉对所述塑料件进行表面喷砂处理。喷砂处理后，再通过配备有70g/L的铬酸、硫酸和高锰酸钾溶液,以及适量的润湿剂组成的粗化液的化学池对塑料件进行浸泡，完成化学粗化。
将化学粗化后的塑料件在通过含有2mol/L氢氧根离子的弱碱溶液和0.34mol/L的次亚磷酸盐溶液的调整剂化学池中进行浸泡，塑料件带有负电荷。再将带有调整剂的塑料件放入钯水中，对塑料件进行表面沉钯处理，经解胶工艺后，获得表面裸露有金属钯的塑料件。
再对塑料件进行电镀金属处理，即先对塑料件进行化学镀镍，镍层≤1um；再对塑料件复杂表面进行激光镭雕，形成电镀区和非电镀区；对塑料件大规模简单表面进行镭雕，在所需走线区域外围分割出宽度为0.5mm的阻隔线，划分电镀区和非电镀区；再对塑料件进行镀铜处理，采用电镀铜工艺，使铜层厚度≥8um；再使用Q/YS.601退镍剂，对塑料件进行退镀镍处理，去除非电镀区域的镍层；最后通过对塑料件表面进行电镀锡处理，在镀铜层上形成电镀锡层并进行锡保护处理，完成表面金属化工艺。通过上述工艺参数，塑料件表面的金属层结合力能够满足预设要求，且具有良好的镀层质量。
由以上技术方案可知，本申请提供一种增强非导体表面金属化附着力的方法，用于生产天线振子，所述方法先对塑料件表面进行机械粗化处理，增加所述塑料件的表面粗糙度；再通过酸性物质，对所述塑料件表面进行化学粗化处理；在所述塑料件表面涂覆调整剂，所述调整剂带有与钯水相反的电荷；再将带有调整剂的所述塑料件放入钯水中，对所述塑料件表面进行沉钯处理；以及对所述塑料件进行化学电镀，完成所述塑料件的表面金属化。所述方法在化学粗化后，在塑料件表面增加调整剂，通过调整剂带有的负电荷，与钯水带有的正电荷之间产生结合力，提高金属附着力。从而使钯水可以更快，更均匀地与产品表面接触和附着，并且在解胶后钯粒子能够更均匀，更充分的附着在塑料件表面，提高电气、机械性能的稳定性。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种增强非导体表面金属化附着力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对塑料件表面进行机械粗化处理，增加所述塑料件的表面粗糙度；
浸入酸性化学试剂中，对所述塑料件表面进行化学粗化处理；
将所述塑料件浸入调整剂中，所述调整剂带有与钯水相反的电荷；
将带有调整剂的所述塑料件放入钯水中，对所述塑料件表面进行沉钯处理；
对所述塑料件进行化学电镀，完成所述塑料件的表面金属化。
2.根据权利要求1所述的增强非导体表面金属化附着力的方法，其特征在于，所述塑料件具有预定结构，经注塑工艺成型得到。
3.根据权利要求1所述的增强非导体表面金属化附着力的方法，其特征在于，对塑料件表面进行机械粗化处理，增加所述塑料件的表面粗糙度的步骤包括：
采用60-80目的白刚玉对所述塑料件表面进行喷砂处理；通过调整喷砂速度和气压参数，使所述塑料件的表面粗糙度达到预设要求。
4.根据权利要求3所述的增强非导体表面金属化附着力的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过超声波清洗去除所述塑料件表面残留的喷砂杂质。
5.根据权利要求1所述的增强非导体表面金属化附着力的方法，其特征在于，浸入酸性化学试剂中，对所述塑料件表面进行化学粗化处理的步骤中，
所述酸性物质为含有铬酸、硫酸和高锰酸钾的化学池，所述酸性物质浓度为20-120g/L，所述化学粗化时间为5-50min，粗化温度为20-75℃。
6.根据权利要求5所述的增强非导体表面金属化附着力的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述塑料件表面进行清洗，去除残留的化学试剂。
7.根据权利要求1所述的增强非导体表面金属化附着力的方法，其特征在于，将所述塑料件浸入调整剂中的步骤，包括：
通过含有1-2.5mol/L氢氧根离子的弱碱溶液和0.11-0.58mol/L的次亚磷酸盐溶液浸泡，使所述塑料件带有负电荷；
将所述塑料件放入钯水中对所述塑料件表面进行沉钯处理，所述钯水带有正电荷，以增加钯离子与带有负电荷的塑料件的附着力。
8.根据权利要求7所述的增强非导体表面金属化附着力的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述塑料件表面进行解胶工艺处理，以将钯粒子裸露在所述塑料件表面。
9.根据权利要求1所述的增强非导体表面金属化附着力的方法，其特征在于，对所述塑料件进行化学电镀的步骤，包括：
对所述塑料件表面进行化学镀镍，使镍层厚度≤1um；
对所述塑料件表面进行激光镭雕，形成电镀区与非电镀区；
通过电镀工艺，对所述塑料件表面进行镀铜处理，使铜层厚度≥8um；
对所述塑料件表面进行退镀镍处理，去除非电镀区的镍层；
对所述塑料件表面进行电镀锡处理，在镀铜区域上形成电镀锡层并进行锡层保护处理。
10.根据权利要求9所述的增强非导体表面金属化附着力的方法，其特征在于，对所述塑料件表面进行激光镭雕的步骤，包括：
对所述塑料件的复杂表面进行激光镭雕，形成电镀区与非电镀区；
对所述塑料件的简单表面进行激光镭雕，所述电镀区与非电镀区之间分割出宽度大于或等于0.5mm的阻隔线。
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