以次亞磷酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍銅工藝研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的電子產(chǎn)品應(yīng)用到我們的日常生活，它們的生產(chǎn)以及產(chǎn)生的電磁波污染的解決都與化學(xué)鍍銅工業(yè)息息相關(guān)。電磁波污染不僅造成電子產(chǎn)品之間的相互干擾，而且污染人類生存的空間，危害人類的健康。在電磁屏蔽材料產(chǎn)業(yè)中，表面化學(xué)鍍覆金屬織物由于自身優(yōu)良的導(dǎo)電性和特殊的組織結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。織物化學(xué)鍍覆金屬大多采用以甲醛為還原劑化學(xué)鍍銅技術(shù)，但以甲醛為還原劑的化學(xué)鍍銅溶液穩(wěn)定性差，且甲醛揮發(fā)性強(qiáng)、毒性大，在很多國家和地區(qū)已被禁止

2、使用。在此背景下，本文系統(tǒng)研究了以次亞磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅工藝，著手于解決其鍍層結(jié)構(gòu)疏松、電阻率高、次亞磷酸鈉消耗大以及反應(yīng)持續(xù)性差等問題，并首次將亞鐵氰化鉀應(yīng)用于以次亞磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅，改善了鍍層的組織結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能。本文采用兩種柔性（滌綸織物）和剛性（環(huán)氧樹脂）材料作為化學(xué)鍍銅的基體，針對不同的基體組成成分研究了化學(xué)鍍銅前預(yù)處理工藝，其中基體的粗化是核心步驟；化學(xué)鍍銅的工藝路線為：去油、粗化、敏化、活化、化學(xué)鍍鎳、化學(xué)鍍銅和

3、化學(xué)鍍鎳保護(hù)層。本文還對導(dǎo)電滌綸織物的表面電阻、電磁屏蔽效能、以及鍍層與織物纖維的結(jié)合力進(jìn)行了一定的研究。 本文主要結(jié)論如下： （1）氫氧化鈉溶液浸泡滌綸織物的粗化方法最為有效，最佳粗化工藝條件為：氫氧化鈉200g/L；溫度：70℃；時(shí)間：10min。在此粗化工藝條件下，織物粗化后的減重率為9.8％左右，織物纖維與金屬鍍層的結(jié)合力可以達(dá)到最佳的第5級，測試后金屬鍍層幾乎不從織物纖維上脫落。對于環(huán)氧樹脂基板粗化處理中,重鉻酸

4、鉀－硫酸體系雖然粗化能力上較強(qiáng)，但是由于其環(huán)境污染大，所以選擇高錳酸鉀體系加上更長的粗化時(shí)間代替，也能得到性能良好的鍍層。 （2）化學(xué)鍍銅前活化的最佳工藝技術(shù)路線為：敏化（SnCl2 8~10 g/L）、離子鈀活化（PdCl2 0.05 ~0.06 g/L）和堿性化學(xué)鍍鎳。 （3）化學(xué)鍍銅正交實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果顯示，影響鍍銅織物表面電阻和沉積速率組成的綜合指標(biāo)的因素主次順序?yàn)椋毫蛩徭嚌舛?pH值>檸檬酸濃度>次亞磷酸鈉濃度>溫度

5、。最佳化學(xué)鍍銅基礎(chǔ)配方和操作條件為：硫酸銅8g/L；硫酸鎳：0.9g/L；次亞磷酸鈉 40g/L；檸檬酸20g/L；硼酸 30g/L；pH 9.5；溫度 65℃。 （4）在保持其它組分和工藝條件不變情況下，分別測定銅離子、鎳離子、次亞磷酸鈉、檸檬酸、pH值、溫度變化時(shí)所對應(yīng)的沉積速率。通過對沉積速率與各因素的關(guān)系曲線作線性回歸分析和計(jì)算，可得到化學(xué)鍍銅反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式為：r=122.82[Cu2+]0.121[Ni2+]0.51

6、1[H2PO2-]0.309·[OH-]0.086[C6H5O73-]-0.165exp[2.861(T-338——T)]。 （5）化學(xué)鍍銅溶液中的硫酸鎳濃度以0.9g/L左右為最佳，濃度小于或等于0.6g/L時(shí)化學(xué)鍍銅反應(yīng)難以持續(xù)，濃度大于或等于1.2g/L時(shí)沉積速度過快，導(dǎo)致鍍層疏松、多孔，表面粗糙，鍍銅織物的表面電阻隨著硫酸鎳濃度增加而顯著增大；適量增加硫酸鎳的含量并沒有生成銅鎳磷非晶體。 （6）在化學(xué)鍍銅最佳基礎(chǔ)配方

7、的基礎(chǔ)上，溶液中添加100mg/L聚乙二醇可以降低鍍層的表面張力，有利于氫氣的析出，消除鍍層表面的氣體留痕，但化學(xué)鍍銅沉積速度明顯加快，導(dǎo)致鍍層疏松，鍍銅織物表面電阻升高，導(dǎo)電性能下降。 （7）溶液中添加2~4mg/L亞鐵氰化鉀使織物上化學(xué)鍍銅沉積速度由2.56g/(min?m2)下降至1.95 g/(min?m2)，鍍層中的鎳含量隨鍍層由0.31％下降至約0.15％，鍍層由疏松、多孔變得均勻致密，外觀由暗紅色或棕黑色變成亮銅色，