專利名稱：聚合物表面化學(xué)鍍前的離子注入銅、鎳預(yù)處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在聚合物表面鍍銅的預(yù)處理工藝，特別是一種聚合物表面化學(xué)鍍前的離子注入銅、鎳預(yù)處理工藝。
背景技術(shù)：
化學(xué)鍍是利用化學(xué)鍍?nèi)芤褐械倪€原劑將金屬離子還原為金屬并沉積在基體表面上形成鍍層，獲得的鍍層均勻、孔隙率小，外觀良好，而且深鍍能力為100％，深槽和凸起結(jié)構(gòu)都能均勻鍍覆，因而成為聚合物金屬化的研究熱點。但化學(xué)鍍在多種聚合物金屬化技術(shù)中存在下述缺點第一，在沒有催化作用基體上鍍覆時，基體需要通過表面吸附催化原子進(jìn)行活化。而目前廣泛應(yīng)用的敏化—活化法需要經(jīng)歷多道液體處理步驟，這一方面加大了工藝的復(fù)雜性，另一方面增大了化學(xué)鍍液受污染和雜散形核的機(jī)會，使鍍液穩(wěn)定性變差，影響鍍層性能；第二，對于非金屬材料來說，鍍層結(jié)合本質(zhì)上是依靠機(jī)械結(jié)合而非原子鍵合，化學(xué)鍍的結(jié)合強(qiáng)度相對較低。
化學(xué)鍍技術(shù)實質(zhì)上是一種表面處理技術(shù)。在實際應(yīng)用中，由于每一種表面技術(shù)都具有自身的特點和優(yōu)缺點，單一的表面技術(shù)往往不能滿足實際應(yīng)用中不同條件的需求。這就促使人們考慮同時采用兩種或兩種以上的表面技術(shù)，將它們進(jìn)行復(fù)合，以使其優(yōu)缺點能夠相互補(bǔ)充。
離子注入輔助化學(xué)鍍就是在非金屬表面注入具有催化作用的金屬離子，以在表面形成活化中心，誘導(dǎo)化學(xué)鍍進(jìn)行。離子注入輔助化學(xué)鍍能改善傳統(tǒng)化學(xué)鍍的前兩點不足之處。一方面離子注入減少了傳統(tǒng)活化法的液體處理步驟，減小了污染鍍液的機(jī)會，注入離子在基體中與基體原子混合，無明顯界面，注入層不會剝落，所以不會對鍍液穩(wěn)定性造成影響；另一方面，由于一般活化方法所形成的活化中心只是吸附在陶瓷表面，并不能為提高鍍層與聚合物的結(jié)合強(qiáng)度作出貢獻(xiàn)，而注入金屬離子可增加聚合物表面的導(dǎo)電性，提高金屬—聚合物界面處的電子遷移，從而可使其界面結(jié)合強(qiáng)度得到提高。
人們使用的注入離子種類主要為貴金屬鈀，鈀對于化學(xué)鍍具有良好的催化形核作用。而化學(xué)鍍是自催化反應(yīng)，鍍層金屬自身對化學(xué)鍍反應(yīng)也具有催化功能。上述在化學(xué)鍍前的預(yù)處理采用注入的離子為貴金屬，鍍層金屬活化成本高、浪費貴金屬；化學(xué)鍍前采用化學(xué)鍍方法的預(yù)處理工藝對環(huán)境污染嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種化學(xué)鍍前預(yù)處理時無鍍液、不污染環(huán)境、節(jié)省貴金屬的聚合物表面化學(xué)鍍前的離子注入銅、鎳預(yù)處理工藝。
解決其技術(shù)問題的工藝技術(shù)方案是將高分子聚合物放入至離子注入機(jī)內(nèi)，并在高分子聚合物上加上電極，打開離子注入機(jī)的能量注入開關(guān)，控制加速電壓為10千伏-45千伏，控制注入劑量在2×10e17～5×10e17ions/cm2。
所述的電極為銅電極或者鎳電極。
所述的高分子聚合物有聚四氟乙烯或者聚乙烯。
有益效果上述方案中，采用離子注入銅、鎳作為在聚合物表面進(jìn)行化學(xué)鍍銅的預(yù)處理工藝。經(jīng)離子注入的高分子聚合物表面不需要再經(jīng)過其他的化學(xué)預(yù)處理，直接可在化學(xué)鍍液中進(jìn)行化學(xué)鍍覆工藝，實現(xiàn)高分子聚合物表面化學(xué)鍍覆，將離子注入和化學(xué)鍍兩種工藝技術(shù)結(jié)合起來，用離子注入代替現(xiàn)有化學(xué)鍍意義上的化學(xué)預(yù)處理工藝，完成聚合物表面的金屬膜的鍍覆，離子注入成本低，節(jié)省貴金屬且處理時無鍍液、不污染環(huán)境，達(dá)到了本發(fā)明的目的。
離子注入作為化學(xué)鍍的預(yù)處理工藝，能改善傳統(tǒng)化學(xué)鍍的前兩點不足之處。一方面離子注入減少了傳統(tǒng)活化法的液體處理步驟，減小了污染鍍液的機(jī)會，其次注入離子在基體中與基體原子混合，無明顯界面，注入層不會剝落，所以不會對鍍液穩(wěn)定性造成影響；另一方面，由于一般活化方法所形成的活化中心只是吸附在聚合物表面，并不能為提高鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度作出貢獻(xiàn)，而注入金屬離子可增加聚合物表面的導(dǎo)電性，提高金屬—聚合物界面處的電子遷移，從而可使其界面結(jié)合強(qiáng)度得到提高。
將離子注入與化學(xué)鍍有機(jī)地結(jié)合起來，經(jīng)多次實驗證明，采用注入與欲化學(xué)鍍層金屬相同或不相同的金屬離子，充分發(fā)揮了化學(xué)鍍和離子注入兩者的優(yōu)勢，克服了原來存在的不利因素。形成的鍍層均勻、孔隙率小，外觀良好，鍍層與基體為冶金與機(jī)械的復(fù)合結(jié)合，提高了鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度；工藝過程簡單，不需要多次重復(fù)處理；整個預(yù)處理工藝過程中無鍍液，不產(chǎn)生二次污染；不需要注入貴金屬，降低了成本，而且發(fā)揮了化學(xué)鍍金屬的自催化功能，提高了鍍覆效率。
具體實施例方式
實施例1選用聚四氟乙烯，將聚四氟乙烯表面進(jìn)行清洗，去油和清除表面附著的污物；將準(zhǔn)備好的聚四氟乙烯放在離子注入設(shè)備中，接好電極對聚四氟乙烯材料進(jìn)行離子注入；選擇的離子注入元素為銅，與之后的化學(xué)鍍時的材料銅相同；注入?yún)?shù)為加速電壓15KV，注入劑量2.25×10e17ions/cm2；將已完成注入的聚四氟乙烯置于化學(xué)鍍鍍液中直接進(jìn)行化學(xué)鍍銅。所述的化學(xué)鍍銅為現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)的化學(xué)鍍銅工藝，略。
將離子注入和化學(xué)鍍兩種工藝技術(shù)結(jié)合起來，用離子注入取代現(xiàn)有化學(xué)鍍意義上的化學(xué)預(yù)處理工藝，完成高分子材料表面的金屬膜的鍍覆。離子注入設(shè)備為多功能離子注入增強(qiáng)設(shè)備，為市售產(chǎn)品，型號為MEVVA2000。
實施例2選用聚乙烯，選擇的離子注入元素為鎳，注入?yún)?shù)范圍為加速電壓15KV，注入劑量2.25×10e17ions/cm2；將已完成注入的聚乙烯材料置于化學(xué)鍍鍍液中直接進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。其它與實施例1同，略。
實施例3選擇的離子注入元素為銅，與之后的化學(xué)鍍時的材料鐵不相同，注入?yún)?shù)范圍為加速電壓為45KV，注入劑量2.3×10e17ions/cm2；將已完成注入的聚四氟乙烯置于化學(xué)鍍鍍液中直接進(jìn)行化學(xué)鍍鐵。其它與實施例1同，略。
實施例4選擇的離子注入元素為鎳，注入?yún)?shù)范圍為加速電壓45KV，注入劑量2.3×10e17ions/em2；將已完成注入的聚乙烯置于化學(xué)鍍鍍液中直接進(jìn)行化學(xué)鍍鐵。其它與實施例1同，略。
實施例5選擇的離子注入元素為銅，注入?yún)?shù)范圍為加速電壓45KV，注入劑量5×10e17ions/cm2；將已完成注入的聚乙烯置于化學(xué)鍍鍍液中直接進(jìn)行化學(xué)鍍鐵。其它與實施例1同，略。
實施例6選擇的離子注入元素為鎳，注入?yún)?shù)范圍為加速電壓10KV，注入劑量2×10e17ions/cm2；將已完成注入的聚乙烯置于化學(xué)鍍鍍液中直接進(jìn)行化學(xué)鍍鐵。其它與實施例1同，略。
權(quán)利要求
1.一種聚合物表面化學(xué)鍍前的離子注入銅、鎳預(yù)處理工藝，其特征是將高分子聚合物放入至離子注入機(jī)內(nèi)，并在高分子聚合物上加上電極，打開離子注入機(jī)的能量注入開關(guān)，控制加速電壓為10千伏-45千伏，控制注入劑量在2×10e17～5×10e17ions/cm2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物表面化學(xué)鍍前的離子注入銅、鎳預(yù)處理工藝，其特征是所述的電極為銅電極或者鎳電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物表面化學(xué)鍍前的離子注入銅、鎳預(yù)處理工藝，其特征是所述的高分子聚合物有聚四氟乙烯或者聚乙烯。
全文摘要
一種聚合物表面化學(xué)鍍前的離子注入銅、鎳預(yù)處理工藝，屬于聚合物表面化學(xué)鍍前的預(yù)處理工藝。將高分子聚合物放入至離子注入機(jī)內(nèi)，并在高分子聚合物上加上電極，打開離子注入機(jī)的能量注入開關(guān)，控制加速電壓為10千伏－45千伏，控制注入劑量在2×10e
文檔編號C23C18/20GK1952209SQ20061009759
公開日2007年4月25日 申請日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者孫智, 王曉虹, 楊峰, 王振中 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)