JP6180518B2 - Method for metallizing non-conductive plastic surfaces - Google Patents

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Description

発明の属する技術分野
本発明は、非導電性プラスチック表面の金属化前の、該表面の前処理に関するものであり、プラスチック部品の装飾コーティング又は機能性金属コーティングが必要とされる様々な産業で適用され得る。前処理は、六価クロムを含まない溶液中で行われる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to pretreatment of non-conductive plastic surfaces prior to metallization and is applicable in various industries where decorative coatings or functional metal coatings of plastic parts are required. Can be done. The pretreatment is performed in a solution containing no hexavalent chromium.

発明の背景
従来法の非導電性プラスチック表面の前処理法の後に、六価クロムを含有する溶液中で表面をエッチングすることからなる、無電解金属化、主として無電解ニッケルめっき又は銅めっきを行い、その後、パラジウム化合物のイオン性又はコロイド状溶液を活性化し、そして次亜リン酸ナトリウム溶液中での還元(殆どの場合)又はそれぞれ、プラスチック表面上に吸着された、パラジウムイオン又はコロイド状パラジウム粒子の酸性溶液(通常、塩酸)中での促進のいずれかを行う。
Background of the Invention After the conventional non-conductive plastic surface pretreatment method, electroless metallization, mainly electroless nickel plating or copper plating, consisting of etching the surface in a solution containing hexavalent chromium, is performed. Then, activating an ionic or colloidal solution of the palladium compound and reducing in a sodium hypophosphite solution (in most cases) or adsorbed on the plastic surface, respectively, of palladium ions or colloidal palladium particles Either in an acidic solution (usually hydrochloric acid).

非導電性基板表面の前処理工程の間のエッチングは、該表面が、十分な量の吸着されたパラジウム塩を有する、水溶液中でのプロセスの他の段階で親水性になるため、親水化のために必要とされており、また、非導電性プラスチック表面への金属コーティングの適切な結合を保証するため、必要とされている。その後の還元又は促進による活性化は、プラスチック上への金属の無電解堆積を開始するために実施される。その後、金属化溶液中での金属による無電解めっきは、表面に堆積した金属が更なる堆積のための触媒として作用する自己触媒反応を介して行われる。金属ニッケル及び銅は、主に、この無電解めっきのために使用されている。   Etching during the pretreatment step of the non-conductive substrate surface is hydrophilic because the surface becomes hydrophilic in other stages of the process in aqueous solution with a sufficient amount of adsorbed palladium salt. In order to ensure proper bonding of the metal coating to the non-conductive plastic surface. Subsequent activation by reduction or promotion is performed to initiate electroless deposition of the metal on the plastic. Thereafter, electroless plating with the metal in the metallization solution is performed via an autocatalytic reaction in which the metal deposited on the surface acts as a catalyst for further deposition. Metallic nickel and copper are mainly used for this electroless plating.

その後、電解めっき又はガルバニックめっきは、第1の金属層上で実施され得る。様々な金属、例えば、クロム、ニッケル、銅、及び真鍮、又は前述の金属の他の合金が適用され得る。   Thereafter, electrolytic plating or galvanic plating may be performed on the first metal layer. Various metals can be applied, such as chromium, nickel, copper, and brass, or other alloys of the aforementioned metals.

従来法の主な欠点は、エッチング溶液中のクロム酸の発癌性に関するものである。更に、無電解堆積工程の間に堆積される金属、例えば、ニッケルも、プラスチゾルで絶縁されたラックの一部を覆い、この結果、その後の金属めっき溶液中での電気化学的な金属の損失をもたらすので、望ましくない。   The main drawback of the conventional method relates to the carcinogenicity of chromic acid in the etching solution. In addition, metals deposited during the electroless deposition process, such as nickel, also cover a portion of the plastisol-insulated rack, resulting in electrochemical metal loss in subsequent metal plating solutions. This is undesirable.

この課題を解決するための様々な方法が従来技術で提案されてきた。   Various methods for solving this problem have been proposed in the prior art.

米国特許出願第2005/0199587A1号は、20〜70g/lの過マンガン酸カリウムを含有する酸性溶液中での非導電性プラスチック表面のエッチング方法を開示している。上記の溶液中での適切なKMnO濃度は50g/lに近い。濃度が20g/l未満である時、溶液は効果的でなく、濃度の上限は、過マンガン酸カリウムの溶解度によって決定される。エッチングの後に、アミンを含有するパラジウム塩溶液中の活性化、さらには、例えば、水素化ホウ素、次亜リン酸塩又はヒドラジン溶液中での還元処理が行われる。 US Patent Application No. 2005 / 0199587A1 discloses a method for etching a non-conductive plastic surface in an acidic solution containing 20-70 g / l potassium permanganate. A suitable KMnO 4 concentration in the above solution is close to 50 g / l. When the concentration is less than 20 g / l, the solution is not effective and the upper limit of the concentration is determined by the solubility of potassium permanganate. After the etching, activation in a palladium salt solution containing an amine and reduction treatment in, for example, a borohydride, hypophosphite or hydrazine solution are performed.

しかしながら、この方法は、実質的な欠点がある。高い過マンガン酸塩濃度(約50g/lを推奨、リン酸は約48%v/v)のエッチング溶液中では、これは、特に高温で、非常に速く分解する。推奨される温度は100°F、即ち、37℃である。試験は、この温度で溶液が4〜6時間後に効果的でなくなる、即ち、プラスチック表面が親水性ではなくなり、金属化の間、幾つかの部分が被覆されないままであり;被覆された領域では、プラスチックとの接着が非常に弱い。しばしば、安価ではない、過マンガン酸塩の新しい部分との溶液の調整が求められている。更に、不溶性過マンガン酸塩の分解生成物が形成され、金属化されている表面を汚染している。   However, this method has substantial drawbacks. In etching solutions with high permanganate concentrations (about 50 g / l recommended, phosphoric acid about 48% v / v), this decomposes very quickly, especially at high temperatures. The recommended temperature is 100 ° F., ie 37 ° C. The test shows that at this temperature the solution becomes ineffective after 4-6 hours, i.e. the plastic surface is no longer hydrophilic and some parts remain uncoated during metallization; Bonding with plastic is very weak. Often there is a need to prepare solutions with a new portion of permanganate, which is not cheap. In addition, insoluble permanganate decomposition products are formed, contaminating the metallized surface.

更に、過マンガン酸塩溶液中でのエッチングは、これがエッチング反応の生成物、即ち、二酸化マンガンで被覆されているので、ラックのプラスチゾル断熱材の表面を活性化する。これは、パラジウム化合物のプラスチゾルでの吸着を刺激し、これは無電解金属堆積物の溶液中で金属化し易い。二酸化マンガンの表面での形成は、任意の組成物の過マンガン酸塩エッチング溶液の特徴である。従って、本発明の非常に重要な課題は、ラックめっき(rack metallization)を回避し、その後の金属化段階で得られる金属の損失を回避することである。   Furthermore, etching in a permanganate solution activates the surface of the plastisol insulation of the rack because it is coated with the product of the etching reaction, namely manganese dioxide. This stimulates the adsorption of palladium compounds with plastisols, which are prone to metallization in solutions of electroless metal deposits. The formation of manganese dioxide on the surface is characteristic of a permanganate etch solution of any composition. Therefore, a very important task of the present invention is to avoid rack metallization and to avoid the loss of metal obtained in subsequent metallization steps.

リトアニア特許出願番号LT2008−082も、めっき前の非導電性プラスチック表面の前処理に関するものである。例えば、ポリイミドを、13モル/L(約75体積%)と17モル/L(約90体積%)との間の濃度で、0.005M〜0.2Mの硫酸の酸化溶液を用いて10〜80℃の温度で1〜2分間エッチングするための前処理組成物が開示されており、その際、酸化剤はKMnO、HClO、V、KClOであってよい。塩素酸塩(ClO 、M=83.5g/モル)の場合、これは0.4〜16.7g/lの間の濃度に対応する。 Lithuania patent application number LT2008-082 also relates to pretreatment of non-conductive plastic surfaces prior to plating. For example, polyimide is added at a concentration between 13 mol / L (about 75% by volume) and 17 mol / L (about 90% by volume) using an oxidizing solution of 0.005M to 0.2M sulfuric acid. A pretreatment composition for etching for 1-2 minutes at a temperature of 80 ° C. is disclosed, wherein the oxidizing agent may be KMnO 4 , HClO 4 , V 2 O 5 , KClO 3 . In the case of chlorate (ClO 3 , M = 83.5 g / mol), this corresponds to a concentration between 0.4 and 16.7 g / l.

例は、本出願において、7モル/l(約50体積%)の硫酸と0.2モル/L(16.7g/L)の塩素酸塩を含有する表2に与えられているが、このような高濃度の塩素酸塩は、望ましくない急速な前処理溶液の分解をもたらすことが示された。   Examples are given in Table 2 in this application containing 7 mol / l (about 50% by volume) sulfuric acid and 0.2 mol / L (16.7 g / L) chlorate. Such high concentrations of chlorate have been shown to result in undesirable rapid pretreatment solution degradation.

発明の詳細な説明
従って、本発明は、これまで、非導電性プラスチックから作られた物品の金属化を、環境的に安全な方法で、その後に適用された金属層の十分なプロセス信頼性と接着強度で達成することが出来なかった問題に基づくものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Accordingly, the present invention thus far has described the metallization of articles made from non-conductive plastics in an environmentally safe manner, with sufficient process reliability of subsequently applied metal layers. This is based on a problem that could not be achieved with adhesive strength.

従って、本発明の課題は、非毒性であるが、プラスチック表面に塗布される金属層の十分な接着強度をもたらす、物品の非導電性プラスチック表面の前処理用のエッチング溶液を見出すことである。   Accordingly, an object of the present invention is to find an etching solution for pretreatment of a non-conductive plastic surface of an article that is non-toxic but provides sufficient adhesion strength of a metal layer applied to the plastic surface.

この課題は、本出願におけるプラスチック表面の処理方法としてのプラスチック表面のエッチングの場合、酸化剤を有する無機酸溶液によるプラスチックのエッチング、パラジウム塩溶液による活性化、及び還元又は促進溶液のいずれかによる処理からなる無電解めっきの前に、50〜80%v/vの硫酸中に0.2〜15.0g/lの可溶性塩素酸塩(KClOに基づく、M=122.55、即ち、0.0016モル/l〜0.12モル/l)を含むエッチング溶液を使用して達成される。エッチングは好ましくは室温(15〜28℃、好ましくは20〜25℃)で実施されるが、溶液の安定性が制御される条件で、40℃又は50℃までの高温でも実施され得る。前処理溶液は、任意に、塩素酸塩を超える標準的な酸化電位で、20g/lまでの別の酸化剤を含有し得る。 In the case of etching of a plastic surface as a method for treating a plastic surface in the present application, the subject is etching of a plastic with an inorganic acid solution having an oxidizing agent, activation with a palladium salt solution, and treatment with either a reducing or accelerating solution. Before electroless plating consisting of 0.2 to 15.0 g / l of soluble chlorate (based on KClO 3 , M = 122.55, i.e. 0.005% in 50-80% v / v sulfuric acid. This is achieved using an etching solution comprising 0016 mol / l to 0.12 mol / l). Etching is preferably performed at room temperature (15-28 ° C., preferably 20-25 ° C.), but can also be performed at high temperatures up to 40 ° C. or 50 ° C. under conditions where the stability of the solution is controlled. The pretreatment solution may optionally contain up to 20 g / l of another oxidant at a standard oxidation potential over chlorate.

エッチング時間は、基板材料とその形状に応じて変化し、日常的な実験によって決定され得る。一般的に、これは1〜20分の間であり、好ましくは10分よりも長くない。   The etching time varies depending on the substrate material and its shape and can be determined by routine experimentation. Generally this is between 1 and 20 minutes, preferably no longer than 10 minutes.

塩素酸イオンの源は任意の水溶性塩であってよい。通常、使用されるものは塩素酸ナトリウムと塩素酸カリウムである。   The source of chlorate ions can be any water-soluble salt. Usually used are sodium chlorate and potassium chlorate.

エッチング溶液中の塩素酸イオンの濃度は、0.0016モル/l〜0.12モル/lの間、又は好ましくは0.03モル/lまで、又は更に一層好ましくは0.04モル/lまでの範囲である。好ましい範囲は、0.003モル/l〜0.08モル/lの間又は0.01モル/l〜0.06モル/lの間又は0.004モル/l〜0.04モル/lの間である。   The concentration of chlorate ions in the etching solution is 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. Range. Preferred ranges are between 0.003 mol / l and 0.08 mol / l or between 0.01 mol / l and 0.06 mol / l or between 0.004 mol / l and 0.04 mol / l. Between.

硫酸の濃度は、50〜80体積%の間、好ましくは55〜70体積%の間、更に一層好ましくは60〜65体積%の間の範囲である。   The concentration of sulfuric acid ranges between 50 and 80% by volume, preferably between 55 and 70% by volume, and even more preferably between 60 and 65% by volume.

場合により、追加の酸としてのリン酸がエッチング溶液中に含まれてもよい。リン酸の濃度は、典型的には、10〜40体積%、好ましくは15〜25体積%又は30体積%の間の範囲である。リン酸が更に使用される場合、驚くことに、めっきされた金属層の接着が更に増加され得る。   In some cases, phosphoric acid as an additional acid may be included in the etching solution. The concentration of phosphoric acid typically ranges between 10 and 40% by volume, preferably between 15 and 25% or 30% by volume. Surprisingly, the adhesion of the plated metal layer can be further increased if phosphoric acid is further used.

60〜65体積%の間の硫酸と20〜30体積%のリン酸との混合物が特に好ましい。   A mixture of between 60 and 65% by volume sulfuric acid and 20 to 30% by volume phosphoric acid is particularly preferred.

酸化剤が添加された無機酸溶液中でのプラスチックのエッチング、パラジウム塩溶液中での活性化、及び溶液の還元又は促進のいずれかの処理を含む、プラスチック表面を無電解金属化する前の該表面の前処理方法であって、室温にて50〜80%v/vの硫酸中で0.02〜15.0g/lの可溶性塩素酸塩(例えば、0.5〜5g/lの可溶性塩素酸塩)溶液によってプラスチック表面をエッチングし、パラジウム化合物溶液による活性化及びアルカリ金属水酸化物溶液中での還元/促進溶液による処理の前に、追加処理を行うことを特徴とする、前記方法。   Prior to electroless metallization of the plastic surface, including treatment of the plastic in an inorganic acid solution to which an oxidant has been added, activation in a palladium salt solution, and reduction or promotion of the solution. A surface pretreatment method comprising 0.02 to 15.0 g / l of soluble chlorate (eg 0.5 to 5 g / l of soluble chlorine in 50-80% v / v sulfuric acid at room temperature) The method according to claim 1, wherein the plastic surface is etched with an acid salt solution and subjected to an additional treatment prior to activation with a palladium compound solution and treatment with a reducing / promoting solution in an alkali metal hydroxide solution.

エッチング溶液は、任意に、2〜20g/lの、塩素酸イオンを超える標準的な酸化電位を有する追加の酸化剤を含有し得る。   The etching solution can optionally contain 2 to 20 g / l of additional oxidant having a standard oxidation potential above chlorate ions.

アルカリ金属塩素酸塩と硫酸は、黄色化合物を形成し、HSO溶液媒体における通常の酸化電位は室温でのプラスチック表面との反応には十分である。この反応のために、プラスチック表面は、親水性になり且つ十分な強度のパラジウム化合物を吸着する。塩素酸塩と硫酸との間の黄色の反応生成物は、パラジウム触媒にとっての触媒毒である。エッチングの間、これはラックのプラスチゾル絶縁材の表面層を貫通し、無電解金属化溶液中のプラスチゾルへの無電解金属堆積を防ぎ;導電性プラスチック表面上で起こる金属化プロセスは影響を受けない。 Alkali metal chlorate and sulfuric acid form a yellow compound and the normal oxidation potential in H 2 SO 4 solution medium is sufficient for reaction with the plastic surface at room temperature. Because of this reaction, the plastic surface becomes hydrophilic and adsorbs a sufficiently strong palladium compound. The yellow reaction product between chlorate and sulfuric acid is a catalyst poison for the palladium catalyst. During etching, this penetrates the surface layer of the plastisol insulation of the rack and prevents electroless metal deposition on the plastisol in the electroless metallization solution; the metallization process occurring on the conductive plastic surface is unaffected .

1〜2g/lの塩素酸ナトリウム又はカリウム+5〜10g/lの第2の強酸化剤、例えば、NaBiOの溶解時に、エッチング特性は、室温で、数日間保持され、溶液は調整されずに使用され得る。塩素酸ナトリウム/カリウムのみが溶液中に含有される場合、エッチングの特性は、遙かに短い時間(24時間まで)存続する。 During dissolution of 1-2 g / l sodium chlorate or potassium + 5-10 g / l of a second strong oxidant, for example NaBiO 3 , the etching properties are kept at room temperature for several days, without the solution being adjusted Can be used. If only sodium / potassium chlorate is included in the solution, the etch characteristics persist for much shorter times (up to 24 hours).

過マンガン酸塩エッチングとは異なるものにする提案された方法の重要な特徴的な特徴は、コーティングとプラスチックとの間の非常に高い接着値(しばしば1.2〜1.3kg/cmを超える)が得られることである。これらの値は、エッチング溶液の組成の他に、エッチング時間(それぞれの組成にとって最適なエッチング時間がある)、活性化溶液の組成に応じて変わる。通常、実際の活性化溶液を使用する時に、得られる接着値は、コロイド状活性化溶液で得られる値よりも高い。   An important characteristic feature of the proposed method that makes it different from permanganate etching is the very high adhesion value between the coating and the plastic (often over 1.2-1.3 kg / cm) Is obtained. These values vary depending on the etching solution composition, the etching time (there is an optimum etching time for each composition), and the composition of the activation solution. Usually, when using an actual activation solution, the adhesion value obtained is higher than that obtained with a colloidal activation solution.

エッチング溶液は、以下のように調製され得る:
700mlの濃縮された硫酸を300mlの脱イオン水と混合する。溶液を冷却させる。次に、2gの塩素酸カリウム+10gの過塩素酸ナトリウムを溶液に溶解する。溶液は直ぐに使用できる。塩素酸カリウムよりも強い、第2の酸性化剤の過塩素酸ナトリウムが、任意選択である。これは組成物の寿命を延ばすが、その後にめっきされた金属層の良好な接着を得ることを必要としない。
The etching solution can be prepared as follows:
700 ml concentrated sulfuric acid is mixed with 300 ml deionized water. Allow the solution to cool. Next, 2 g potassium chlorate + 10 g sodium perchlorate is dissolved in the solution. The solution can be used immediately. A second acidifying agent, sodium perchlorate, which is stronger than potassium chlorate, is optional. This extends the life of the composition, but does not require subsequent good adhesion of the plated metal layer.

溶液の調製に使用される水の量が、硫酸と比較して50体積%を超える場合、黄色のプラスチック−酸化化合物が、塩素酸イオンと硫酸分子との間に形成されないので、溶液の水含有率は、好ましくは50体積%を超えるべきではない。   If the amount of water used to prepare the solution exceeds 50% by volume compared to sulfuric acid, the yellow plastic-oxidized compound will not form between the chlorate ions and the sulfuric acid molecules, so the water content of the solution The rate should preferably not exceed 50% by volume.

溶液の調製に使用される水の量が、硫酸と比較して20体積%未満である時、高すぎる硫酸濃度のために、プラスチック表面はエッチングの間に分解し、従って、化学ニッケルコーティングとプラスチックとの間の接着は得られない。   When the amount of water used in the preparation of the solution is less than 20% by volume compared to sulfuric acid, the plastic surface decomposes during etching due to too high sulfuric acid concentration, and thus chemical nickel coating and plastic Adhesion between is not obtained.

溶液中に溶解した塩素酸カリウムの量が0.5g/lよりも少ない場合、エッチングプロセスは、15分よりも長く行われるので、かかる濃度は許容できない。   If the amount of potassium chlorate dissolved in the solution is less than 0.5 g / l, this concentration is unacceptable because the etching process is performed for more than 15 minutes.

溶液中に溶解した塩素酸カリウムの量が5.0g/lを超える場合、過剰エッチングが、最小のエッチング時間、即ち、2〜3分後に見られることがあり、これは、高濃度の塩素酸塩がいずれも許容できないために遙かに弱い接着強度をもたらす。しかしながら、基板材料に応じて、15g/lまでの高濃度が許容可能であり、十分な接着をもたらし得る。   If the amount of potassium chlorate dissolved in the solution exceeds 5.0 g / l, over-etching may be seen after a minimum etching time, ie 2-3 minutes, which is due to the high concentration of chloric acid. Neither salt is acceptable, resulting in much weaker adhesive strength. However, depending on the substrate material, concentrations as high as 15 g / l are acceptable and may provide sufficient adhesion.

本発明の課題は更に、以下の本発明による方法によって達成される:
物品の非導電性プラスチック表面を金属化する方法であって、以下の工程:
A)50〜80%v/v硫酸中で0.0016〜0.12モル/lの塩素酸イオン濃度をもたらす塩素酸イオンの源を含む上記のエッチング溶液でプラスチック表面をエッチングする工程;
B)金属コロイドの溶液又は金属の化合物の溶液を用いてプラスチック表面を処理する工程、その際、金属は、元素の周期律表の第I族遷移金属及び元素の周期律表の第VIII族遷移金属から選択される、及び
C)プラスチック表面を金属化溶液で金属化する工程
を含む、前記方法。
The object of the present invention is further achieved by the following method according to the present invention:
A method of metallizing a non-conductive plastic surface of an article comprising the following steps:
A) etching the plastic surface with the above etching solution comprising a source of chlorate ions that results in a chlorate ion concentration of 0.0016-0.12 mol / l in 50-80% v / v sulfuric acid;
B) treating a plastic surface with a solution of a metal colloid or a solution of a metal compound, wherein the metal is a group I transition metal of the periodic table of elements and a group VIII transition of the periodic table of elements The method comprising the steps of: C) metallizing a plastic surface with a metallization solution.

本発明の文脈における物品は、少なくとも1つの非導電性プラスチックから製造された又は少なくとも1つの非導電性プラスチックの少なくとも1つの層で被覆された物品を意味すると理解されている。従って、物品は、少なくとも1つの電気的に非伝導性のプラスチックの表面を有する。プラスチック表面は、本発明の文脈では、前記物品の表面を意味することと理解されている。   An article in the context of the present invention is understood to mean an article made from at least one non-conductive plastic or coated with at least one layer of at least one non-conductive plastic. Thus, the article has at least one electrically non-conductive plastic surface. Plastic surface is understood in the context of the present invention to mean the surface of the article.

本発明の処理工程は、記載された順序で実施されるが、必ずしも直ぐに移るわけではない。更なる処理工程、及び、好ましくは水による、それぞれの場合の追加のすすぎ工程を、これらの工程の間に実施することが可能である。   The processing steps of the present invention are performed in the order described, but do not necessarily move immediately. Further processing steps and, in each case, an additional rinsing step, preferably with water, can be carried out between these steps.

プラスチック表面は、少なくとも1つの電気的に非伝導性のプラスチックから製造されている。本発明の一実施態様では、少なくとも1つの電気的に非伝導性のプラスチックは、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー(ABSコポリマー)、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)及び少なくとも1種の更なるポリマーとのABSコポリマーの混合物を含む群から選択される。   The plastic surface is made from at least one electrically non-conductive plastic. In one embodiment of the invention, the at least one electrically non-conductive plastic comprises acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS copolymer), polyamide (PA), polycarbonate (PC) and at least one further polymer. Selected from the group comprising a mixture of a plurality of ABS copolymers.

本発明の好ましい実施態様では、電気的に非伝導性のプラスチックは、ABSコポリマー又はABSコポリマーと少なくとも1つの更なるポリマーとの混合物である。少なくとも1つの更なるポリマーは、更に好ましくはポリカーボネート(PC)であり、これはABS/PC混合物が特に好ましいことを意味する。   In a preferred embodiment of the invention, the electrically nonconductive plastic is an ABS copolymer or a mixture of an ABS copolymer and at least one further polymer. The at least one further polymer is more preferably polycarbonate (PC), which means that ABS / PC mixtures are particularly preferred.

本発明のエッチング溶液は、好ましくは、クロム又はクロム化合物を含有しない;エッチング溶液はクロム(III)イオンもクロム(VI)イオンも含有しない。従って、本発明のエッチング溶液は、クロム又はクロム化合物を含有せず;エッチング溶液は、クロム(III)イオン及びクロム(VI)イオンを含有しない。   The etching solution of the present invention preferably contains no chromium or chromium compounds; the etching solution contains neither chromium (III) ions nor chromium (VI) ions. Thus, the etching solution of the present invention does not contain chromium or chromium compounds; the etching solution does not contain chromium (III) ions and chromium (VI) ions.

本発明の更に好ましい実施態様では、以下の更なる処理工程:
Ai)プラスチック表面を、アルカリ溶液を含む溶液中で処理する工程
が、工程A)と工程B)との間に実施される。
In a further preferred embodiment of the invention, the following further processing steps:
Ai) The step of treating the plastic surface in a solution containing an alkaline solution is performed between step A) and step B).

更なる処理工程Ai)は中和処理とも呼ばれる。任意のアルカリ性の源を使用することができ、水酸化ナトリウムの水溶液が好ましい。   The further processing step Ai) is also called neutralization. Any alkaline source can be used, and an aqueous solution of sodium hydroxide is preferred.

本発明の更に別の実施態様では、以下の更なる処理工程:
Ai)プラスチック表面を、塩素酸イオンの還元剤及び任意に第2の酸化剤を含む溶液中で処理する工程が、工程A)と工程B)の間に実施される。
In yet another embodiment of the invention, the following further processing steps:
Ai) A step of treating the plastic surface in a solution containing a chlorate ion reducing agent and optionally a second oxidizing agent is performed between step A) and step B).

更なる処理工程Ai)は還元処理とも呼ばれる。この還元処理は、塩素酸イオン、及び任意にプラスチック表面に接着する第2の酸化剤を還元し、かかるイオンの除去を容易にする。還元剤は、例えば、ヒドロキシルアンモニウム硫酸塩、塩化ヒドロキシルアンモニウム及び過酸化水素を含む群から選択される。   The further processing step Ai) is also called reduction treatment. This reduction treatment reduces chlorate ions and optionally a second oxidant that adheres to the plastic surface and facilitates the removal of such ions. The reducing agent is selected from the group comprising, for example, hydroxylammonium sulfate, hydroxylammonium chloride and hydrogen peroxide.

本発明の方法は、プラスチック表面が金属コロイドの溶液又は金属の化合物の溶液で処理される、処理工程B)を更に含む。   The method of the present invention further comprises a treatment step B) in which the plastic surface is treated with a solution of metal colloid or a solution of metal compound.

金属コロイドの金属又は金属化合物は、元素の周期表(PTE)の第I族の遷移金属及びPTEの第VIII族の遷移金属を含む群から選択される。   The metal or metal compound of the metal colloid is selected from the group comprising a Group I transition metal of the Periodic Table of Elements (PTE) and a Group VIII transition metal of the PTE.

PTEの第VIII族の遷移金属は、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウム、及びこれらの金属のうち2種以上の混合物を含む群から選択される。PTEの第I族の遷移金属は、金、銀及びこれらの金属の混合物を含む群から選択される。   The PTE Group VIII transition metal is selected from the group comprising palladium, platinum, iridium, rhodium, and mixtures of two or more of these metals. The PTE Group I transition metals are selected from the group comprising gold, silver and mixtures of these metals.

金属コロイドにおいて好ましい金属はパラジウムである。金属コロイドは保護コロイドで安定化される。保護コロイドは、金属保護コロイド、有機保護コロイド及び他の保護コロイドを含む群から選択される。金属保護コロイドとして、好ましいのは錫イオンである。有機保護コロイドは、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びゼラチンを含む群、好ましくは、ポリビニルアルコールから選択される。   The preferred metal in the metal colloid is palladium. The metal colloid is stabilized with a protective colloid. The protective colloid is selected from the group comprising metal protective colloids, organic protective colloids and other protective colloids. Preferred as the metal protective colloid is tin ion. The organic protective colloid is selected from the group comprising polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone and gelatin, preferably polyvinyl alcohol.

本発明の好ましい実施態様では、処理工程B)における金属コロイドの溶液は、パラジウム/錫コロイドを有する活性剤溶液である。このコロイド溶液は、パラジウム塩、錫(II)塩及び無機酸から得られる。好ましいパラジウム塩は塩化パラジウムである。好ましい錫(II)塩は塩化錫(II)である。無機酸は、塩酸又は硫酸、好ましくは塩酸で構成され得る。コロイド溶液は、塩化錫(II)を用いて、塩化パラジウムをパラジウムに還元することによって形成される。塩化パラジウムのコロイドへの変換が完了し、従って、コロイド溶液はもはや塩化パラジウムを含有しない。パラジウムの濃度は、Pd2+に基づいて、5mg/l〜100mg/l、好ましくは20mg/l〜50mg/l、更に好ましくは30mg/l〜45mg/lである。塩化錫(II)の濃度は、Sn2+に基づいて、0.5g/l〜10g/l、好ましくは1g/l〜5g/l、更に好ましくは2g/l〜4g/lである。塩酸の濃度は、100ml/l〜300ml/l(37質量%のHCl)である。更に、パラジウム/錫コロイド溶液は、錫(II)イオンの酸化を通して形成する錫(IV)イオンを更に含む。処理工程B)の間のコロイド溶液の温度は、20℃〜50℃、好ましくは35℃〜45℃である。活性化剤溶液による処理時間は、0.5分〜10分、好ましくは2分〜5分、更に好ましくは3分〜5分である。 In a preferred embodiment of the invention, the metal colloid solution in process step B) is an activator solution with 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 composed of hydrochloric acid or sulfuric acid, preferably hydrochloric acid. The colloidal solution is formed by reducing palladium chloride to palladium using tin (II) chloride. The conversion of palladium chloride to colloid is complete, so the colloidal solution no longer contains palladium chloride. The concentration of palladium is 5 mg / l to 100 mg / l, preferably 20 mg / l to 50 mg / l, more preferably 30 mg / l to 45 mg / l based on Pd 2+ . The concentration of tin (II) chloride is from 0.5 g / l to 10 g / l, preferably from 1 g / l to 5 g / l, more preferably from 2 g / l to 4 g / l, based on Sn 2+ . The concentration of hydrochloric acid is 100 ml / l to 300 ml / l (37% by weight HCl). Further, the palladium / tin colloidal solution further comprises tin (IV) ions that form through oxidation of tin (II) ions. The temperature of the colloidal solution during process step B) is 20 ° C to 50 ° C, preferably 35 ° C to 45 ° C. The treatment time with the activator solution is 0.5 minutes to 10 minutes, preferably 2 minutes to 5 minutes, and more preferably 3 minutes to 5 minutes.

本発明の更なる実施態様では、処理工程B)において、金属の化合物の溶液を金属コロイドの代わりに使用する。使用される金属化合物の溶液は、酸及び金属塩を含む溶液である。金属塩の金属は、上に列記したPTEの第I族及び第VIII族の遷移金属のうち1種以上から構成される。金属塩は、パラジウム塩、好ましくは塩化パラジウム、硫酸パラジウム又は酢酸パラジウム、又は銀塩、好ましくは酢酸銀であってよい。酸は好ましくは塩酸である。あるいは、金属錯体、例えば、パラジウム錯体塩、例えば、パラジウム−アミノピリジン錯体の塩を使用することも可能である。処理工程B)における金属化合物は、金属に基づいて40mg/l〜80mg/lの濃度で存在する。金属化合物の溶液は、25℃〜70℃、好ましくは25℃の温度で利用され得る。金属化合物の溶液による処理時間は、0.5分〜10分、好ましくは2分〜6分、更に好ましくは3分〜5分である。   In a further embodiment of the invention, a solution of the metal compound is used instead of the metal colloid in process step B). The solution of the metal compound used is a solution containing an acid and a metal salt. The metal of the metal salt is composed of one or more of the PTE Group I and Group VIII transition 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 use metal complexes, for example palladium complex salts, for example salts of palladium-aminopyridine complexes. The metal compound in process step B) is present in a concentration of 40 mg / l to 80 mg / l based on the metal. The solution of the metal compound can be used at a temperature of 25 ° C to 70 ° C, preferably 25 ° C. The treatment time with the metal compound solution is 0.5 minutes to 10 minutes, preferably 2 minutes to 6 minutes, and more preferably 3 minutes to 5 minutes.

工程A)と工程B)との間に、以下の更なる処理工程:
Aii)プラスチック表面を水性酸性溶液中で処理する工程
を行うことができる。
Between step A) and step B) the following further processing steps:
Aii) A step of treating the plastic surface in an aqueous acidic solution can be performed.

好ましいのは、処理工程Ai)と処理工程B)との間に処理工程Aii)を実施することである。本発明による処理において、処理工程Ai)の後にラックの保護が続く場合、処理工程Aii)は、更に好ましくはラックの保護と処理工程B)との間に実施される。   Preference is given to carrying out process step Aii) between process step Ai) and process step B). In the process according to the invention, if process step Ai) is followed by rack protection, process step Aii) is more preferably carried out between rack protection and process step B).

処理工程Aii)におけるプラスチック表面の処理はまた、先の浸漬と呼ばれ、使用される水性の酸性溶液は、先の浸漬溶液と呼ばれる。先の浸漬溶液は、コロイド中の金属及びその保護コロイドの存在なしで、処理工程B)のコロイド溶液と同じ組成物を有する。処理工程B)のパラジウム/錫コロイド溶液を使用する場合、コロイド溶液が同様に塩酸を含むならば、先の浸漬溶液は、もっぱら塩酸を含む。先の浸漬の場合、周囲温度での先の浸漬溶液中への簡単な浸漬で十分である。プラスチック表面を濯がずに、それらを、先の浸漬溶液中での処理後に、処理工程B)のコロイド溶液を用いて直接更に処理する。   The treatment of the plastic surface in process step Aii) is also referred to as the previous soaking, and the aqueous acidic solution used is referred to as the previous soaking solution. The previous immersion solution has the same composition as the colloidal solution of process step B) without the presence of the metal in the colloid and its protective colloid. When using the palladium / tin colloidal solution of process step B), if the colloidal solution also contains hydrochloric acid, the previous soaking solution contains exclusively hydrochloric acid. In the case of previous immersion, a simple immersion in the previous immersion solution at ambient temperature is sufficient. Without rinsing the plastic surfaces, they are further treated directly with the colloidal solution of process step B) after treatment in the previous soaking solution.

処理工程Aii)は、好ましくは、処理工程B)が、金属コロイドの溶液によるプラスチック表面の処理を含む時に実施される。処理工程Aii)は、処理工程B)が、金属化合物の溶液によるプラスチック表面の処理を含む時にも実施され得る。   Processing step Aii) is preferably carried out when processing step B) comprises treatment of the plastic surface with a solution of metal colloids. Processing step Aii) can also be carried out when processing step B) involves treatment of the plastic surface with a solution of a metal compound.

処理工程B)での金属コロイド又は金属化合物によるプラスチック表面の処理後に、これらを濯ぐことができる。   After treatment of the plastic surface with metal colloids or metal compounds in treatment step B), these can be rinsed.

本発明の更なる実施態様では、以下の更なる処理工程:
Bi)水性の酸性溶液中でのプラスチック表面の処理及び
Bii)金属化溶液中でのプラスチック表面の無電解金属化
が、処理工程B)と処理工程C)との間に実施される。
In a further embodiment of the invention, the following further processing steps:
Bi) Treatment of the plastic surface in an aqueous acidic solution and Bii) Electroless metallization of the plastic surface in the metallization solution are carried out between treatment step B) and treatment step C).

この実施態様を表1に概略的に示す。

Figure 0006180518
This embodiment is shown schematically in Table 1.
Figure 0006180518

これらの更なるプロセス工程Bi)及び工程Bii)は、物品が無電解金属化プロセスによって金属化されるべき時に利用される、即ち、第1の金属層は、無電解プロセスによってプラスチック表面に適用されるべきである。   These further process steps Bi) and Bii) are utilized when the article is to be metallized by an electroless metallization process, i.e. the first metal layer is applied to the plastic surface by an electroless process. Should be.

処理工程B)における活性化が金属コロイドを用いて行われる場合、コロイド溶液中のコロイドの成分、例えば、保護コロイドを、プラスチック表面から除去するために、プラスチック表面は、処理工程Bi)において促進剤溶液を用いて処理される。処理工程B)におけるコロイド溶液中のコロイドがパラジウム/錫コロイドである場合、使用される促進剤溶液は、好ましくは酸の水溶液である。酸は、例えば、硫酸、塩酸、クエン酸及びテトラフルオロホウ酸を含む群から選択される。パラジウム/錫コロイドの場合、促進剤溶液は、保護コロイドとしての役割を果たす錫化合物を除去するのに役立つ。   When the activation in process step B) is carried out using metal colloids, the plastic surface is an accelerator in process step Bi) in order to remove colloidal components in the colloid solution, for example protective colloids, from the plastic surface. Treated with solution. When the colloid in the colloidal solution in process step B) is a palladium / tin colloid, the accelerator solution used is preferably an aqueous acid solution. The acid is selected from the group comprising, for example, sulfuric acid, hydrochloric acid, citric acid and tetrafluoroboric acid. In the case of palladium / tin colloids, the accelerator solution serves to remove tin compounds that serve as protective colloids.

あるいは、処理工程Bi)では、還元剤処理は、処理工程B)において、金属化合物の溶液が活性剤の金属コロイドの代わりに使用される時に、行われる。従って、このために使用される還元剤溶液は、金属化合物の溶液が塩化パラジウムの塩酸溶液又は銀塩の酸性溶液であった場合、塩酸及び塩化錫(II)を含む。還元剤溶液はまた、別の還元剤、例えば、NaHPO又は更にホウ素又はホウ化水素、例えば、アルカリ金属ボラン、又はアルカリ土類金属ボラン又はジメチルアミノボランも含み得る。好ましいのは、還元剤溶液においてNaHPOを使用することである。 Alternatively, in process step Bi), the reducing agent treatment is performed in process step B) when a solution of the metal compound is used in place of the active metal colloid. Therefore, the reducing agent solution used for this purpose contains hydrochloric acid and tin (II) chloride when the metal compound solution is a hydrochloric acid solution of palladium chloride or an acidic solution of silver salt. The reducing agent solution may also contain another reducing agent, such as NaH 2 PO 2 or further boron or borohydride, such as alkali metal borane, or alkaline earth metal borane or dimethylaminoborane. Preference is given to using NaH 2 PO 2 in the reducing agent solution.

処理工程Bi)において還元剤溶液による促進又は処理後に、プラスチック表面は最初に濯がれ得る。   After promotion or treatment with a reducing agent solution in treatment step Bi), the plastic surface can first be rinsed.

処理工程Bi)及び任意に1つ以上の濯ぎ工程の後に、プラスチック表面が無電解金属化される処理工程Bii)が続く。無電解ニッケルめっきは、例えば、とりわけ、還元剤として、硫酸ニッケル、次亜リン酸、例えば、次亜リン酸ナトリウム、さらには有機錯化剤及びpH調整剤(例えば、緩衝剤)を含む、従来のニッケル浴を使用して、達成される。使用される還元剤は、同様にジメチルアミノボラン又は次亜リン酸塩とジメチルアミノボランとの混合物であってもよい。   Processing step Bi) and optionally one or more rinsing steps are followed by processing step Bii) in which the plastic surface is electroless metallized. Electroless nickel plating, for example, includes, among other things, nickel sulfate, hypophosphorous acid, eg, sodium hypophosphite, and organic complexing agents and pH adjusters (eg, buffering agents) as reducing agents, among others. This is achieved using a nickel bath. The reducing agent used may likewise be dimethylaminoborane or a mixture of hypophosphite and dimethylaminoborane.

あるいは、無電解銅めっき用の電解銅浴、典型的には銅塩、例えば、硫酸銅又は次亜リン酸銅、さらに還元剤、例えば、ホルムアルデヒド又は次亜リン酸塩、例えば、アルカリ金属又はアンモニウム塩、又は次亜リン酸、さらに1種以上の錯化剤、例えば、酒石酸、さらにpH調整剤、例えば、水酸化ナトリウムを含む無電解銅浴を使用することが可能である。   Alternatively, an electrolytic copper bath for electroless copper plating, typically a copper salt, such as copper sulfate or copper hypophosphite, and a reducing agent such as formaldehyde or hypophosphite, such as an alkali metal or ammonium It is possible to use an electroless copper bath containing a salt or hypophosphorous acid and one or more complexing agents, for example tartaric acid and also a pH adjusting agent, for example sodium hydroxide.

このように導電性にされた表面は、その後、機能的又は装飾的な表面を得るために電解により更に金属化され得る。   The surface thus rendered conductive can then be further metallized by electrolysis to obtain a functional or decorative surface.

本発明による方法の工程C)は、金属化溶液によるプラスチック表面の金属化である。処理工程C)における金属化は、電解により行うことができる。電解金属化の場合、任意の所望の金属堆積浴、例えば、ニッケル、銅、銀、金、錫、亜鉛、鉄、鉛又はそれらの合金の堆積物を使用することも可能である。かかる堆積浴は、当業者に良く知られている。ワットニッケル浴は、通常、光沢ニッケル浴として使用されており、これは硫酸ニッケル、塩化ニッケル及びホウ酸、さらには添加剤としてサッカリンを含む。光沢銅浴として使用される組成物の例は、硫酸銅、硫酸、塩化ナトリウム及び硫黄が低酸化状態である、有機硫黄化合物、例えば、添加剤としての、有機硫化物又は二硫化物を含むものである。   Step C) of the method 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 by electrolysis. In the case of electrolytic metallization, any desired metal deposition bath can be used, for example a deposit of nickel, copper, silver, gold, tin, zinc, iron, lead or alloys thereof. Such deposition baths are well known to those skilled in the art. Watt nickel baths are commonly used as bright nickel baths, which contain nickel sulfate, nickel chloride and boric acid, as well as saccharin as an additive. Examples of compositions used as bright copper baths are those containing organic sulfur compounds, such as organic sulfides or disulfides, as additives, in which copper sulfate, sulfuric acid, sodium chloride and sulfur are in a low oxidation state. .

処理工程C)におけるプラスチック表面の金属化の効果は、プラスチック表面が金属で被覆されることであり、その金属は堆積浴用の上に列記された金属から選択されている。   The effect of metallization of the plastic surface in process step C) is that the plastic surface is coated with a metal, which metal is selected from the metals listed above for the deposition bath.

本発明の更なる実施態様では、処理工程C)の後に、以下の更なる処理工程:
Ci)金属化プラスチック表面の高められた温度での保存
が実施される。
In a further embodiment of the invention, after process step C), the following further process steps:
Ci) Storage of the metallized plastic surface at an elevated temperature is carried out.

不導体が湿式化学的手段によって金属で被覆された全ての電気めっきプロセスにおいて、金属層の適用後の最初の期間中に金属とプラスチック基板との間の接着力が大きくなる。この処理は、室温で約3日後に完了する。これは、高められた温度での保存によって大幅に促進され得る。この処理は80℃で約1時間後に完了する。当初の低い接着強度は、金属と非導電性基板との間の境界にあって静電力の生成を妨げる薄い水層に起因するものであると考えられる。   In all electroplating processes where the nonconductor is coated with metal by wet chemical means, the adhesion between the metal and the plastic substrate is increased during the first period after application of the metal layer. This treatment is complete after about 3 days at room temperature. This can be greatly facilitated by storage at elevated temperatures. This treatment is complete after about 1 hour at 80 ° C. The initial low bond strength is believed to be due to a thin water layer at the interface between the metal and the non-conductive substrate that prevents the generation of electrostatic forces.

従って、本発明による方法は、良好なプロセス信頼性及びその後に適用される金属層の優れた接着強度で、物品の電気的に非伝導性のプラスチック表面の金属化の達成を可能にする。プラスチック表面に適用された金属層の接着強度は、2.7N/mm(およそ2.7kg/cm、1kg/cm=0.98N/mmに相当する)までの値又はそれより高い値に達する。従って、達成された接着強度も、硫酸クロムを用いてプラスチック表面をエッチングした後に、先行技術によって得られるものよりも良好である(実施例2及び3を参照のこと)。   The method according to the invention thus makes it possible to achieve metallization of the electrically non-conductive plastic surface of the article with good process reliability and excellent adhesion strength of the subsequently applied metal layer. The adhesion strength of the metal layer applied to the plastic surface reaches a value up to 2.7 N / mm (corresponding to approximately 2.7 kg / cm, 1 kg / cm = 0.98 N / mm) or higher. Thus, the achieved adhesion strength is also better than that obtained by the prior art after etching the plastic surface with chromium sulfate (see Examples 2 and 3).

一般に、0.8N/mmを上回る接着値は、工業用途及び非複雑形状の対象物がめっきされるために必要とされている。一般に、接着性が高いほど、堆積物の安定性が良好である。   In general, adhesion values greater than 0.8 N / mm are required for industrial applications and for plating non-complex shaped objects. In general, the higher the adhesion, the better the stability of the deposit.

更に、平面プラスチック表面だけが本発明による方法によって高い接着強度で金属化されるのではなく;代わりに、不均一な形状のプラスチック表面、例えば、シャワーヘッドも、均一で且つ強力に接着した金属コーティングが与えられる。   Furthermore, not only a flat plastic surface is metallized with high adhesion strength by the method according to the invention; instead, a non-uniformly shaped plastic surface, for example a showerhead, is also a uniform and strongly bonded metal coating Is given.

本発明による方法によるプラスチック表面の処理は、好ましくは、従来の浸漬法で、それぞれの処理が行われる、容器において溶液中に物品を連続的に浸漬することによって行われる。この場合、物品は、ラックに固定されるか又はドラムに収容されるかいずれかで溶液中に浸漬され得る。ラックへの固定が好ましい。あるいは、物品は、コンベヤプラントと呼ばれるもので、例えば、トレイ上に横たえ、プラントを通って水平方向に連続的に運ばれることによって処理することもできる。   The treatment of the plastic surface by the method according to the invention is preferably carried out by continuously immersing the article in the solution in a container in which the respective treatment is carried out in a conventional dipping method. In this case, the article can be immersed in the solution, either fixed in a rack or housed in a drum. Fixing to a rack is preferred. Alternatively, the article is called a conveyor plant and can be processed, for example, by lying on a tray and being continuously conveyed horizontally through the plant.

実施例
以下に記載される実施例は、本発明を詳細に例示することを意図するものである。
Examples The examples described below are intended to illustrate the invention in detail.

実施例1
ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー)及びPC/ABS(45%のポリカーボネートと55%のアクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマーとの混合物)を、米国特許出願第2005/0199587A1号によって、50g/lのKMnOを含有する45%v/vのリン酸溶液中で37℃で5分間(ABSの場合)又は15分間(PC/ABS)、又は0.5〜5.0g/lのKClOを有する50〜80%v/vの硫酸溶液中で、エッチングし、そして酸化剤を20℃で1〜12分間添加する。エッチング時に、プラスチックを、10g/lのNaOHを含有する室温の中和溶液に1〜2分間浸漬し、その後、パラジウム化合物の実在の溶液(20℃で5分)又はコロイド溶液(35℃で2分)(コロイド溶液はDOW Chemical Company(「DOW」)の商標つきの溶液である)中での活性化を行う。実在溶液中のPdCl濃度は0.1g/lであり、溶液のpHは2.7である。実在Pd溶液中での活性化の際に、プラスチックを、60℃で、pH9の20g/lの次亜リン酸ナトリウムを含有する溶液中で5分間保持する。商標つきのコロイド溶液中での活性化の際に、プラスチックを、DOWの商標つきの促進溶液を用いて、40℃で2分間処理する。その後、プラスチックを、DOWのNiposit−PMニッケルめっきプロセスを用いてニッケルめっきする。コーティングの品質は、完全に/不完全にめっきされたプラスチック表面、めっきされた又はめっきされていないプラスチゾル絶縁ラック、及び無電解ニッケルとプラスチックとの接着強度などの因子に基づいて評価する。付着性を評価するために、Niめっきをガルバニ銅浴中で厚くし、1cm幅をプラスチックから剥がすために必要な力を測定する(kg/cm)。ABS試験片の場合、過マンガン酸塩溶液でのエッチング時間は5分であり、PC/ABS試験片の場合、15分間であった。塩素酸塩溶液中でのエッチングの時間は、全ての試験片について5分間であった。金属化のためのプラスチック前処理の条件と金属化(無電解ニッケルめっき)の結果を以下の表2に示す。

Figure 0006180518
Example 1
ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) and PC / ABS (mixture of 45% polycarbonate and 55% acrylonitrile butadiene styrene copolymer) contain 50 g / l KMnO 4 according to US Patent Application No. 2005 / 0199587A1 In a 45% v / v phosphoric acid solution at 37 ° C. for 5 minutes (in the case of ABS) or 15 minutes (PC / ABS), or 50-80% with 0.5-5.0 g / l KClO 3 Etch in v / v sulfuric acid solution and add oxidizing agent at 20 ° C. for 1-12 minutes. During etching, the plastic is immersed in a room temperature neutralization solution containing 10 g / l NaOH for 1-2 minutes, followed by an actual solution of palladium compound (5 minutes at 20 ° C.) or a colloidal solution (2 at 35 ° C.). Min) (the colloidal solution is a branded solution of DOW Chemical Company (“DOW”)). The concentration of PdCl 2 in the real solution is 0.1 g / l and the pH of the solution is 2.7. Upon activation in real Pd solution, the plastic is kept at 60 ° C. in a solution containing 20 g / l sodium hypophosphite at pH 9 for 5 minutes. Upon activation in a branded colloidal solution, the plastic is treated for 2 minutes at 40 ° C. with a branded accelerated solution of DOW. The plastic is then nickel plated using DOW's Niposit-PM nickel plating process. The quality of the coating is evaluated based on factors such as fully / incompletely plated plastic surfaces, plated or unplated plastisol insulating racks, and electroless nickel-plastic bond strength. To evaluate adhesion, the Ni plating is thickened in a galvanic copper bath and the force required to peel a 1 cm width from the plastic is measured (kg / cm). In the case of the ABS test piece, the etching time in the permanganate solution was 5 minutes, and in the case of the PC / ABS test piece, it was 15 minutes. The etching time in the chlorate solution was 5 minutes for all specimens. The conditions of plastic pretreatment for metallization and the results of metallization (electroless nickel plating) are shown in Table 2 below.
Figure 0006180518

試験片1〜4は、過マンガン酸に基づくエッチングの場合、ラックのプラスチゾル絶縁材が無電解ニッケルで部分的に被覆される一方で、塩素酸塩に基づくエッチングの場合、絶縁材はきれいなままであることを示す。更に、NiコーティングとABSとの間の接着性の値は、イオン性溶液とコロイド活性化溶液の両方のための塩素酸塩エッチングの場合よりも著しく高い。   For specimens 1-4, the plastisol insulation of the rack is partially coated with electroless nickel in the case of etching based on permanganic acid, while the insulation remains clean in the case of etching based on chlorate. It shows that there is. Furthermore, the value of adhesion between the Ni coating and ABS is significantly higher than in the case of chlorate etching for both ionic and colloidal activation solutions.

同じ結果が、塩素酸塩エッチングプロセスにおいて、PC/ABS(試験片5〜8)の無電解ニッケルめっきの場合に見られ、プラスチゾル絶縁材は全く被覆されておらず、接着値は、特にイオン性活性溶液が使用される時に著しく高い。   The same result is seen in the case of electroless nickel plating of PC / ABS (test pieces 5-8) in the chlorate etching process, the plastisol insulation is not coated at all and the adhesion value is particularly ionic Significantly higher when active solution is used.

エッチング溶液中のKClO濃度が0.5g/lよりも低い場合、ABSは、無電解ニッケルで被覆されていないか又は不完全に被覆されている(試験片9)。KClO濃度が5g/lを上回る場合(試験片10)、過剰エッチングが5分間のエッチング後に生じ、従って、コーティングの接着値は著しく低い(実際の用途には不十分)。推奨されるKClO濃度値を上回る場合、類似の結果が、PC/ABS金属化の場合に同様に得られる(試験片11及び12)。 If the KClO 3 concentration in the etching solution is lower than 0.5 g / l, the ABS is not coated with electroless nickel or is incompletely coated (test piece 9). If the KClO 3 concentration is above 5 g / l (test piece 10), over-etching occurs after 5 minutes of etching and thus the adhesion value of the coating is significantly low (not enough for practical applications). Similar results are obtained in the case of PC / ABS metallization when the recommended KClO 3 concentration value is exceeded (specimens 11 and 12).

エッチング溶液中のHSO濃度が50%v/vよりも低い場合、エッチング剤は十分に効果的ではなく、従って、プラスチックは、無電解ニッケルによって全く被覆されていないか又は不完全に被覆されている(試験片13)。HSO濃度が80%v/vよりも高い場合(試験片14)、プラスチックの過剰エッチングが生じ、化学ニッケルコーティングとプラスチックとの間の接着は不十分である。 If the H 2 SO 4 concentration in the etching solution is lower than 50% v / v, the etchant is not sufficiently effective, so the plastic is not covered at all by electroless nickel or is incompletely coated. (Test piece 13). If the H 2 SO 4 concentration is higher than 80% v / v (test specimen 14), over-etching of the plastic occurs and the adhesion between the chemical nickel coating and the plastic is insufficient.

実施例2
7cmの直径を有するABSプラスチック(イネオス(Ineos)社製のNovodur P2MC)円形基板のディスクをステンレス鋼ワイヤに固定した。基板を、表4に規定された本発明による様々な前処理エッチング溶液に22℃の温度で4分間浸漬した(プロセスの順序を表3に示す)。その後、基板を約1分間流水で濯いだ。濯ぎに続いて、中和(処理工程Ai))、及び300ml/lの36%塩酸の溶液中への簡単な浸漬(処理工程Aii))の後に、基板を、パラジウムコロイドに基づくコロイド活性剤(アトテック(Atotech)社製のAdhemax Aktivator NA、100ppmのパラジウム)中で、40℃で3分間にわたり活性化した(処理工程B)。
Example 2
A disk of ABS plastic (Novodur P2MC manufactured by Ineos) circular substrate having a diameter of 7 cm was fixed to a stainless steel wire. The substrate was immersed in various pretreatment etching solutions according to the invention as defined in Table 4 for 4 minutes at a temperature of 22 ° C. (The process sequence is shown in Table 3). The substrate was then rinsed with running water for about 1 minute. Subsequent to rinsing, after neutralization (treatment step Ai)) and simple immersion in a solution of 300 ml / l 36% hydrochloric acid (treatment step Aii)), the substrate is colloidal activator based on palladium colloid ( Activated in Adhemax Aktivator NA (100 ppm palladium) from Atotech for 3 minutes at 40 ° C. (treatment step B).

濯ぎに続いて、パラジウム粒子の保護シェルを40℃で3分間にわたり除去した(アトテック社製のAdhemax ACC1促進剤、処理工程Bi))。基板を、その後、外部電流を用いずに45℃で10分間ニッケルめっきし(アトテック社製のAdhemax LFS、処理工程Bii))、濯ぎ、そして室温で3.5A/dmで70分間にわたり銅めっきした(Cupracid HT、アトテック社製、処理工程C))。濯ぎ後、パネルを70℃で60分間保存した(処理工程Ci))。その後、ナイフを用いて、約1cm幅の金属化したプラスチック基材のストリップを切り取り、引張試験機(インストロン(Instron)社製)を用いて、プラスチックから金属層を引き離した(ASTM B 533 1985 Reapproved 2009)。表4に示した接着強度が得られた。

Figure 0006180518
Figure 0006180518
Following rinsing, the protective shell of palladium particles was removed at 40 ° C. for 3 minutes (Adhemax ACC1 accelerator from Atotech, process step Bi)). The substrate is then nickel-plated at 45 ° C. for 10 minutes without external current (Atotech Adhemax LFS, process step Bii)), rinsed, and copper plated at room temperature at 3.5 A / dm 2 for 70 minutes (Cupracid HT, manufactured by Atotech, Process C)). After rinsing, the panel was stored for 60 minutes at 70 ° C. (processing step Ci)). Thereafter, a metallized plastic substrate strip approximately 1 cm wide was cut using a knife and the metal layer was pulled away from the plastic using a tensile tester (Instron) (ASTM B 533 1985). Reapproved 2009). The adhesive strength shown in Table 4 was obtained.
Figure 0006180518
Figure 0006180518

表4から、硫酸と組み合わせた塩素酸塩の濃度の慎重な選択によって非常に高い接着値が得られることが明らかになる。   From Table 4 it becomes apparent that very high adhesion values are obtained by careful selection of the concentration of chlorate in combination with sulfuric acid.

試験片番号1は、0.2g/lの塩素酸カリウムのような低濃度(0.0016モル/lのClO 濃度に対応する)が良好な接着性を得るのに十分であることを示す。最大値は、約1.5g/lの塩素酸カリウムの範囲で得られる。従って、接着強度の低下が見られる。硫酸とリン酸との混合物を含む組成物(表4、No.9〜No.16の試験片は、一般に、硫酸のみを含有する溶液中でのエッチングと比較した時に、同じ塩素酸イオン温度においてより高い接着性値を示し、従って特に好ましいことに留意するべきである。 Specimen No. 1, a low concentration such as potassium chlorate 0.2 g / l - the (0.0016 mol / l ClO 3 of corresponding to the density) is sufficient to obtain good adhesion Show. Maximum values are obtained in the range of about 1.5 g / l potassium chlorate. Therefore, the adhesive strength is reduced. Compositions comprising a mixture of sulfuric acid and phosphoric acid (Table 4, No. 9-No. 16 test specimens generally have the same chlorate ion temperature when compared to etching in solutions containing only sulfuric acid. It should be noted that it exhibits higher adhesion values and is therefore particularly preferred.

Claims (12)

以下の工程:
A)プラスチック表面を、水性のエッチング溶液を用いてエッチングする工程;
B)プラスチック表面を、金属コロイドの溶液又は金属の化合物の溶液を用いて処理する工程、その際、該金属は、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウム、金、銀及びこれらの金属のうち2種以上の混合物を含む群から選択される金属から選択される;及び
C)プラスチック表面を、金属化溶液を用いて金属化する工程
を含む、電気的に非伝導性の、物品のプラスチック表面を金属化する方法であって、エッチング溶液が、0.003〜0.08モル/lの塩素酸イオン濃度をもたらす塩素酸イオンの源と50〜80%v/vの硫酸を含み、且つエッチング溶液が、クロム(III)イオン及びクロム(VI)イオンを含有しないことを特徴とする、前記方法。
The following steps:
A) etching the plastic surface with an aqueous etching solution;
B) A step of treating a plastic surface with a colloidal metal solution or a metal compound solution, wherein the metal is palladium, platinum, iridium, rhodium, gold, silver or two or more of these metals. And C) metallizing the plastic surface of the electrically non-conductive article comprising the step of metallizing the plastic surface with a metallization solution. The etching solution comprises a source of chlorate ions and 50-80% v / v sulfuric acid that provides a chlorate ion concentration of 0.003 to 0.08 mol / l, and the etch solution comprises: Said method characterized in that it contains no chromium (III) ions and no chromium (VI) ions.
処理工程A)においてエッチング溶液中の塩素酸イオンの源が塩素酸ナトリウム及び塩素酸カリウムから選択されることを特徴とする、請求項1記載の方法。   2. Process according to claim 1, characterized in that in process step A) the source of chlorate ions in the etching solution is selected from sodium chlorate and potassium chlorate. 塩素酸イオン濃度が0.01〜0.06モル/lの間の範囲であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。   The process according to claim 1 or 2, characterized in that the chlorate ion concentration is in the range between 0.01 and 0.06 mol / l. 塩素酸イオン濃度が0.004〜0.04モル/lの間の範囲であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。   The process according to claim 1 or 2, characterized in that the chlorate ion concentration is in the range between 0.004 and 0.04 mol / l. 硫酸イオン濃度が60体積%〜70体積%の間の範囲であることを特徴とする、請求項1からまでのいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that the sulfate ion concentration is in the range between 60% and 70% by volume. エッチング溶液がリン酸を更に含むことを特徴とする、請求項1からまでのいずれか1項に記載の方法。 Etching solution, characterized in that it further includes a phosphoric acid A method according to any one of claims 1 to 5. リン酸濃度が10〜30体積%の間の範囲であることを特徴とする、請求項に記載の方法。 The process according to claim 6 , characterized in that the phosphoric acid concentration is in the range between 10 and 30% by volume. 処理工程B)における金属がパラジウムであることを特徴とする、請求項1からまでのいずれか1項に記載の方法。 8. Process according to any one of claims 1 to 7 , characterized in that the metal in process step B) is palladium. プラスチック表面が、少なくとも1つの電気的に非伝導性のプラスチックから製造され、該少なくとも1つの電気的に非伝導性のプラスチックが、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、ポリアミド、ポリカーボネート、及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマーと少なくとも1種の更なるポリマーとの混合物を含む群から選択されることを特徴とする、請求項1からまでのいずれか1項に記載の方法。 The plastic surface is made from at least one electrically non-conductive plastic, and the at least one electrically non-conductive plastic is acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polyamide, polycarbonate, and acrylonitrile-butadiene-styrene. 9. Process according to any one of claims 1 to 8 , characterized in that it is selected from the group comprising a mixture of a copolymer and at least one further polymer. 以下の更なる処理工程:
Ai)プラスチック表面を、ヒドロキシルアンモニウム硫酸塩、塩化ヒドロキシルアンモニウム及び過酸化水素を含む群から選択される還元剤を含む溶液中で処理する工程
を、処理工程A)と処理工程B)との間に実施することを特徴とする、請求項1からまでのいずれか1項に記載の方法。
The following further processing steps:
Ai) treating the plastic surface in a solution comprising a reducing agent selected from the group comprising hydroxylammonium sulfate, hydroxylammonium chloride and hydrogen peroxide , between treatment step A) and treatment step B). which comprises carrying out the method according to any one of claims 1 to 9.
以下の更なる処理工程:
Ai)プラスチック表面を、水酸化物イオンの源を含む中和剤を含む溶液中で処理する工程
を、処理工程A)と処理工程B)との間に実施することを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。
The following further processing steps:
Ai) The step of treating the plastic surface in a solution containing a neutralizing agent comprising a source of hydroxide ions is carried out between treatment step A) and treatment step B). 11. The method according to any one of 1 to 10 .
以下の更なる処理工程:
Bi)プラスチック表面を水性の酸性溶液中で処理する工程及び
Bii)プラスチック表面を金属化溶液中で無電解金属化する工程
を、処理工程B)と処理工程C)との間に実施することを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法。
The following further processing steps:
Bi) the step of treating the plastic surface in an aqueous acidic solution and Bii) the step of electroless metallization of the plastic surface in the metallization solution are carried out between treatment step B) and treatment step C). It characterized a method according to any one of claims 1 to 11.
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