用于使非导电塑料表面金属化的组合物及方法技术

本发明专利技术涉及一种蚀刻溶液的组合物和一种使用该蚀刻溶液使制品的非导电塑料表面金属化的方法。该蚀刻溶液基于稳定的酸性高锰酸盐溶液。在用该蚀刻溶液处理之后，可以使该制品金属化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种蚀刻溶液的组合物及一种使用该蚀刻溶液使制品的非导电塑料表面金属化的方法。该蚀刻溶液基于稳定的酸性高锰酸盐溶液。在用该蚀刻溶液处理后，可以使该制品金属化。【专利技术背景】由非导电塑料制成的制品可通过无电金属化工艺或替代地通过直接电镀工艺来金属化。在两种工艺中，制品首先被清洁和蚀刻。蚀刻通常通常借助于含铬硫酸进行。蚀刻用于使制品表面容易接受随后的金属化，使得制品表面在随后的处理步骤中用相应的溶液充分润湿，且沉积金属最终在表面上具有足够牢固的附着。在蚀刻后，借助于包含贵金属的活化剂使塑料活化用于无电金属化，且随后将其无电金属化。随后，也可电解施加较厚金属层。在直接电镀工艺(其无需无电金属化)的情况下，通常用钯胶体溶液处理蚀刻表面。随后，使表面与包含用配位剂配位的铜离子的碱性溶液接触以增加导电率。该步骤导致在制品表面上形成具有增高导电率的铜层并因此为金属层。此后，制品可进行直接电解金属化(EP1054081B1)。在蚀刻表面上提供充分导电层的另一种可能性是用金属离子溶液和随后用硫化物溶液对其进行处理。这两种处理步骤在通过直接电镀使其金属化之前在蚀刻表面上产生导电金属硫化物层(EP1001052A2)。由于基于含铬硫酸的蚀刻溶液是有毒的，该文献描述了尝试用包含高锰酸盐的蚀刻溶液来替换它。EP2025708A1公开了一种酸洗溶液及一种用于酸洗ABS塑料表面或ABS聚合物共混表面的酸洗工艺，随后是这些表面的金属化。酸洗溶液包含Mn(VII)离子及无机酸。酸洗溶液不含碱金属及碱土金属离子，其通过锰(II)盐的阳极氧化产生Mn(VII)离子来实现。可添加如Ag(I)、Bi(V)、V(V)、Mo(VI)、Cu(II)、Ti(II)、Au(I)、Fe(II)、Ce(III)或Sb(II)离子的氧化还原媒介以增加阳极氧化的效率。碱金属高锰酸盐化合物的不存在克服了酸性高锰酸盐溶液的快速自分解的问题。EP2025708的酸洗溶液具有以下缺点：制备费力，且离析物(锰(II)盐)是昂贵的，因为其必须不含碱金属及碱土金属离子。酸洗工艺及包括该酸洗的金属化方法需要实施该方法的额外设备，且相应的工艺线甚至更昂贵和费力。尽管酸性高锰酸盐溶液可适用于蚀刻塑料表面，并可获得沉积金属层与塑料基材之间的足够附着强度，但酸性高锰酸盐溶液是不稳定的。在蚀刻基材表面时，高锰酸根离子被还原且最终产物为二氧化锰。二氧化锰催化其它二氧化锰及氧气的形成，并导致高锰酸盐的自分解。因此，新鲜制备的酸性高锰酸盐溶液的蚀刻效果将在已经若干小时之后变得不充分。酸性高锰酸盐蚀刻溶液可通过添加高锰酸盐来再锐化(re-sharpen)，这造成了高锰酸盐化合物的高消耗。另外，增加了二氧化锰的浓度。另外，二氧化锰形成难以从蚀刻溶液中移除的沉淀物。由于该富集，蚀刻溶液的粘度将增加到该蚀刻溶液必须被丢弃的程度，因为再也无法实现令人满意的蚀刻结果。此外，沉积物分散在塑料表面的整个金属化过程中并削弱金属沉积，使得最终沉积具有缺陷或其它方面不足的金属层。因此无法实现恒定高品质的金属化。【本专利技术的目标】因此，本专利技术的目标为提供一种容易制备、具有长使用寿命且使高锰酸盐消耗最小化的稳定酸性高锰酸盐溶液。另一目标为提供一种具有足够蚀刻效果的蚀刻非导电塑料表面的方法。另一目标为提供一种使制品的非导电塑料表面金属化的方法，其具有恒定高品质的金属化及沉积至塑料表面上的金属层的足够附着强度。
技术实现思路
这些目标通过以下溶液及方法来实现。一种用于处理非导电塑料表面的蚀刻溶液，其包含(i)至少一种酸，其中该至少一种酸的浓度基于一元酸计为0.02mol/l至0.6mol/l；及(ii)至少一种高锰酸盐，选自碱金属高锰酸盐及碱土金属高锰酸盐，其中该高锰酸盐以30g/l至250g/l的浓度存在于该蚀刻溶液中；及(iii)至少一种金属离子源，其中该金属离子的金属选自钛、锆、铌、钼、钌、铑、镍、铜、银、锌及镉。根据(iii)的金属离子使蚀刻溶液稳定。这意味着根据(iii)的金属离子的存在防止含有碱金属高锰酸盐及碱土金属高锰酸盐的酸性蚀刻溶液的自分解。一种用于蚀刻制品的非导电塑料表面的方法，其包括以下方法步骤：A)用处理非导电塑料表面的至少一种蚀刻溶液处理该塑料表面，该蚀刻溶液包含(i)至少一种酸，(ii)至少一种高锰酸盐，选自碱金属高锰酸盐及碱土金属高锰酸盐，及(iii)至少一种金属离子源，其中该金属离子的金属选自钛、锆、铌、钼、钌、铑、镍、铜、银、锌及镉。在蚀刻工艺中使用上述蚀刻溶液导致充分蚀刻的非导电塑料表面。一种使制品的非导电塑料表面金属化的方法，其包括以下方法步骤：A)用处理非导电塑料表面的至少一种蚀刻溶液处理该塑料表面，该蚀刻溶液包含(i)至少一种酸，(ii)至少一种高锰酸盐，选自碱金属高锰酸盐及碱土金属高锰酸盐，及(iii)至少一种金属离子源，其中该金属离子的金属选自钛、锆、铌、钼、钌、铑、镍、铜、银、锌及镉，和B)用金属化溶液使该塑料表面金属化。在金属化方法中使用上述蚀刻溶液导致无表面缺陷的金属沉积物和沉积至塑料表面上的金属层的足够附着强度。【附图描述】图1：不含根据(iii)的金属离子的对比酸性高锰酸盐溶液中的氧气逸出。图2：含有根据(iii)的金属离子的本专利技术酸性高锰酸盐溶液中的氧气逸出。图3：在不存在或存在根据(iii)的金属离子的情况下含有不同浓度的高锰酸盐的溶液中的氧气逸出。图4：含有不同于根据(iii)的金属离子的金属离子的对比酸性高锰酸盐溶液中的氧气逸出。【实施方式】本专利技术蚀刻溶液包含至少一种酸、至少一种选自碱金属高锰酸盐和碱土金属高锰酸盐的高锰酸盐及至少一种根据(iii)的金属离子源。碱金属高锰酸盐选自高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸锂和高锰酸铷，优选高锰酸钾和高锰酸钠。碱土金属高锰酸盐选自高锰酸镁和高锰酸钙，优选高锰酸钙。高锰酸盐以30g/l至250g/l，优选30g/l至180g/l，更优选90g/l至180g/l的浓度存在于蚀刻溶液中。由于其溶解度，高锰酸钾可以高至70g/l的浓度存在于蚀刻溶液中。高锰酸钠可以高至250g/l的浓度存在于蚀刻溶液中。对于这两种盐每个的浓度下限通常为30g/l。高锰酸钠的含量优选为90g/l至180g/l。在本专利技术的进一步实施方案中，高锰酸盐的浓度可能甚至更低。在该实施方案中，高锰酸盐的浓度优选为5g/l至250g/l，更优选10g/l至180g/l，最优选15g/l至150g/l。蚀刻溶液是酸性的，这意味着其含有至少一种根据(i)的酸。用于蚀刻溶液中的酸优选为无机酸。蚀刻溶液中的无机酸选自硫酸、硝酸及磷酸。酸浓度是低的，因为这进一步有助于蚀刻溶液的稳定性。酸浓度基于一元酸计为0.02mol/l至0.6mol/l。优选在各情况下基于一元酸计为0.06mol/l至0.45mol/l，更优选0.07mol/l至0.30mol/l。优选使用0.035mol/l至0.15mol/l浓度的硫酸，对应于基于一元酸计0.07mol/l至0.30mol/l的酸浓度。若含有上文指定的浓度范围，本专利技术的蚀刻溶液的高锰酸盐及酸有助于蚀刻溶液的稳定性。酸性高锰酸盐溶液极具反应性。随后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于处理非导电塑料表面的蚀刻溶液，包含(i) 至少一种酸，其中所述至少一种酸的浓度基于一元酸计为0.02 mol/l 至0.6mol/l；和(ii) 至少一种高锰酸盐，选自碱金属高锰酸盐和碱土金属高锰酸盐，其中所述高锰酸盐以30 g/l至250 g/l的浓度存在于所述蚀刻溶液中；和(iii) 至少一种金属离子源，其中所述金属离子的金属选自钛、锆、铌、钼、钌、铑、镍、铜、银、锌和镉。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.01 EP 14163083.01.用于处理非导电塑料表面的蚀刻溶液，包含(i)至少一种酸，其中所述至少一种酸的浓度基于一元酸计为0.02mol/l至0.6mol/l；和(ii)至少一种高锰酸盐，选自碱金属高锰酸盐和碱土金属高锰酸盐，其中所述高锰酸盐以30g/l至250g/l的浓度存在于所述蚀刻溶液中；和(iii)至少一种金属离子源，其中所述金属离子的金属选自钛、锆、铌、钼、钌、铑、镍、铜、银、锌和镉。2.如权利要求1的蚀刻溶液，其特征在于所述根据(iii)的金属离子的金属为铜。3.如前述权利要求任一项的蚀刻溶液，其特征在于所述根据(iii)的金属离子的浓度为1mmol/l至1mol/l。4.如前述权利要求任一项的蚀刻溶液，其特征在于根据(ii)的高锰酸根离子与根据(iii)的金属离子的摩尔比为5:1至40:1。5.用于蚀刻制品的非导电塑料表面的方法，包括以下方法步骤：A)用处理非导电塑料表面的至少一种蚀刻溶液处理塑料表面，所述蚀刻溶液包含(i)至少一种酸，(ii)至少一种高锰酸盐，选自碱金属高锰酸盐和碱土金属高锰酸盐，和(iii)至少一种金属离子源，其中所述金属离子的金属选自钛、锆、铌、钼、钌、铑、镍、铜、银、锌和镉。6.用于使制品的非导电塑料表面金属化的方法，包括以下方法步骤：A)用处理非导电塑料表面的至少一种蚀刻溶液处理塑料表面，所述蚀刻溶液包含(i)至少一种酸，(ii)至少一种高锰酸盐，选自碱金属高锰酸盐和碱土金属高锰酸盐，和(iii)至少一种金属离子源，其中所述金属离子的金属选自钛、锆、铌、钼、钌、铑、镍、铜、银、锌和镉，和B)用金属化溶液使所述塑料表面金属化。7.如权利要求6的方法，其特征在于所述方法步骤A)之前实施以下另一方法步骤：预处理步骤：在包含至少一种二醇化合物的水溶液中处理所述塑料表面。8.如权利要求7的方法，其特征在于所述至少一种二醇化合物选自通式(I)的化合物式(I)其中n为1至4的整数；及R1和R2各自独立地为-H、-CH3、-CH2-CH3、-CH2-CH2-CH3、-CH(CH3)-CH3、-CH2-CH2-CH...

【专利技术属性】
技术研发人员：H米德克，S施奈德，CC费尔斯，
申请(专利权)人：安美特德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE