Раствор для активации поверхности материалов перед химической металлизацией (его варианты)

Раствор для активации поверхности материалов перед химической металлизацией (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Раствор для активации поверхности материалов перед химической металлизацией, содержащий боргидрид натрия и растворитель, отличающийся тем, что, с целью повй- . шения его стабильности, раствор дополнительно содержит фталамид, усиливающий каталитическое действие борогидрида натрия, а в качестве растворителя - диметилформамид при следующем соотношении компонентов: Борогидрид4-15 . Фталамид, г 0,05-1,5 Диметилформамид, л До 1 2. Раствор для активации поверхности материалов перед химической металлизацией, содержащий борогидрид натрия и растворитель, о т л и;Ч а ю. щ и и с я тем, что, с целью повышения его стабильности, раствор дополнительно содержит гексахлорэтан усиливающий каталитическое действие борогидрида натрия, а в качестве растворителя - одноатомный спирт, выбранный из группы, включающей этиловый , пропиловый, бутиловый, изопропиловнй , изобутиловый спирты или их дмесъ, при следующем соотношении компонентов: Борогидрид натрия, г 0,5-5,0 . Гексахлорэтан, f 0,1-1,0 Одноатомный спирт, выбранный из группы , включающей этиловый, пропиловый , бутиловый, СО изопройиловый, изобутиловый спирты или их смесь, л . До 1 3.Раствор для активации поверхjiocTH материалов перед химической металлизацией, содержащ.ий борогидрид натрия, гидроокись щелочного металла и в качестве растворителя воду, о т личающийся тем, что, с целью повышения его стабильности, раствор дополнительно содержит фенолфталеин , усиливающий каталитическое действие борогидрида натрия, и диQ1 метилформамид в качестве дополнитель ного растворителя при следующем соот ношении компонентов: . Борогидрид натрия,г; 4-15 Гидроокись щелочного металла, г 4-8 Фенолфталеин, г0,25-1,5 Диметилформамид,мл400-700 Вода, лДо 1 4.Раствор для активации поверхности материалов перед химической металлизацией, содержащий борогидрид натрия, гидроокись щелочного металла и в качестве растворителя

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .

РЕСПУБЛИК

3(5 ) С 23 С 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I

К ПАТЕНТУ г, 4-15

Борогидрид натрия, Гидроокись щелочного металла, r

Фенолфталеин, г

Диметилформамид,мл

Вода, л

4-8

0,25-1,5

400-700

До 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬЙ (21) 3298759/22-02 (25) 3298757/22-02; 3298758/22-02 H

3300047/22-02 (22)05.06.81 (46) 07.04.83,. Бюл. Р 13 (72)Т. Ф. Юдина, Г. М. Строгая, Т.В.

Пятачкова, Т. М. Широкова, A. К. Крив. цов, В. П. Китаев, A. И. Вертков и

Г. А. Уварова (71)Ивановский ордена Трудового

Красного Знамени химико-технологический институт (53)621.792.3 (088.8) (56)1. Шалкаускас М. И. Вашкялис A

Химическая металлизация пластмасс.

Л., "Химия", 1977, с. 168.

2. Патент США Р 4151311, кл. 42753, опублик. 1979.

3. Патент ФРГ-Р 1940049, кл. С 23 С 3/02, опублик. 1976.

4. Ютака М., Нагахару Я. Металлизапия изделий из пластмасс. — Реферативный журнал. Технология неорганических веществ, Р 19, Л., Реферат

19 Л 339П, опублик. 1972. (54) РАСТВОР ДЛЯ АКТИВАЦИИ ПОВЕРХНОСТН MATEPHAJJ0B ПЕРЕД ХИМИЧЕСКОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИЕЙ (его варианты) (57)1. Раствор для активации поверхности материалов перед химической металлизацией, содержащий боргидрид натрия и растворитель, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повйшения его стабильности, раствор дополнительно содержит фталамид, усиливающий каталитическое действие боро. гидрида натрия, а в качестве растворителя — диметилформамид при следующем соотношении компонентов:

Борогидрид 4-15

Фталамид, г 0,05-1,5

Диметилформамид, л До 1

2. Раствор для активации поверхности материалов перед химической металлиэацией, содержащий борогидрид натрия и растворитель, о т л и„„SU„„1010157 A ч а ю. шийся тем, что, с целью повышения его стабильности, раствор дополнительно содержит гексахлорэтан, усиливающий каталитическое действие борогидрида натрия, а в качестве растворителя — одноатомный . спирт, выбранный из группь, включающей этиловый, пропиловый, бутиловый, изопропиловый, изобутиловый спирты или их смесь, при следующем соотношении компонентов:

Борогидрид натрия, г 0,5-5,0

Гексахлорэтан, г 0,1-1,0

Одноатомный спирт, выбранный из группы, включающей этиловый, прони- Я ловый, бутиловый, изопро1иловый, иэобутиловый спирты или их смесь, л . До 1

3. Раствор для активации поверхности материалов перед химической металлизацией, содержаший борогидрид натрия, гидроокись щелочного металла и в качестве растворителя воду, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью пОвышения его стабильности, раствор дополнительно содержит фенолфталеин, усиливающий каталитическое действие борогидрида натрия, и диметилформамид.в качестве дополнитель ного растворителя при следующем соот ношении компонентов

4. Раствор для активации поверх.ности материалов перед химической металлиэацией, содержащий борогидрид натрия, гидроокись щелочного металла и в качестве растворителя

1010157

2,5-10,0

4 — 8

0,01-0,1

500-900

До 1 воду, отличающийся тем, что, с целью повышения его стабильности, раствор дополнительно содержит диацетил, усиливающий каталитическое действие борогидрида натрия, и одноатомный спирт, выбранный из группы, включающей этиловый, пропиловый, бутиловый, изопропиловый, изобутиловый спирты или их смесь, в качестве дополнительного растворителя при следующем соотношении компоненгов:

Борогидрид натрия

Гидроокись щелочного металла, r

Диацетил, r

Одноатомный спирт, выбранньй из группы включающей этиловый, пропиловый, бутиловый, изопропиловый, изобутиловый спирты или их смесь, мл

Вода, л

Изобретение относится к металлизации материалов, в частности к рас. твору активирования, и может быть использовано при химическом меднении или никелировании пластмассовых, 5 керамических и графитовых изделий, полимерных пленок и волокнистых мате. риалов, каталитических неактивных металлов.

Известны растворы подготовки поверхности материалов, в состав которых вводят ионы каталитически активных металов (Ag, Pd, Au, Pt и,цр.) или их комплексные соединения с S (1 i) !

Однако применение этих растворов вследствие использования дефицитных и дорогих благородных металлов экономически нецелесообразно.

Известны растворы, содержащие ионы неблагородных металлов (Cu, Ni, Со, Fe) и другие компоненты, а.именно катализаторы-промоторы (соединения

Pg, Са, Cr, Sr и др.) (2).

Эти растворы сложны по составу, некоторые из них не исключают предварительную сенсибилизацию в растворах олова. Обработка в таких растворах требует последующую обработку в растворах восстановителей.

Утилизация отработанных растворителей затруднительна. В промышленности такие растворы подготовки мало распространены, так как не являются приемлемыми для различных неметаллических материалов и дают нестабильные результаты.

Известно использование растворов сильных восстановителей для инициирования автокаталитической реакции химического восстановления металлов. 40

Для этого применяют раствор продукта, реакции белого фосфора с нуклеофильным соединением или с металлоорганическим соединением f3) .

Такие растворы подготовки »е находят широкого применения из-за того, что белый фосфор сильно ядовит и самовозгорается.

Наиболее близким по составу и технической сущности к изобретению является водный раствор борогидрида натрия и гидроокиси щелочного металла (4J .

К недостаткам прототипа относится малая стабильность раствора активации, так как раствор разлагается в течение нескольких часов. ел изобретения является повышение стабильности раствора для активации поверхности материалов перед химической металлизацией.

Укаэанная цель достигается тем, что раствор для активации поверхности материалов перед химической. металлизацией, содержащий борогидрид натрия и в качестве растворителя воду, дополнительно содержит фталимид, усиливающий каталитическое действие борогидрида натрия,а в качестве растворителя - диметилформамид при следующем соотношении компонентов

Борогидрид натрия, r 4-15

Фталамид, г 0,05 — 1,5

Диметилформамид, л До 1

Согласно второму варианту раствор в качестве вещества, усиливающего . каталитическое действие борогидрида натрия содержит гексахлорэтан,а в качестве растворителя — одно1 атомный спирт, выбранный иэ группы, включающей этиловый, пропиловый, бутиловый, изопропиловый, изобутиловый спирты или их смесь, при следующем соотношении компонентов:

Борогидрид натрия, г 0,5-5,0

Гексахлорэтан, г 0,1-1,0

Одноатомный спирт, выбранный из группы, включающей этиловый пропиловый, бутило— вый, изопропиловый, изобутиловый спирт.: или их смесь, л

1010157

4,0-8,0

0,01-0,1

65

Согласно третьему варианту раствор в качестве вещества, усиливающего каталитическое действие борогидрида натрия, содержит фенолфталеин, а в качестве растворителя смесь воды и диметилформамида, причем, как обычно, .растворитель, содержащий воду, стабилизируется гид". роокисью щелочного металла при следующем соотношении компонентов:

Борогидрид натрия, г 4,0-15,0

Гидроокись щелочного металла, r 4,0-8,0

Фенолфталеин, г 0,25-1,5

Диметилформамид, мл 400,0-700,0

Вода, л До 1

Согласно четвертому варианту раствор в качестве вещества, усиливающего каталитическое действие борогидрида натрия, содержит диацетил, а в качестве растворителя — смесь воды и одноатомного спирта, выбранного иэ группы, включающей этиловый, пропиловый, бутиловый, изопропиловый, иэобутиловый спирты или их смесь, причем, как обычно, растворитель, содержащий воду, стабилизируется гидроокисью щелочного метал ла при следующем соотношении компонентов:

Борогидрид натрия, г 2,5-10,0

Гидроокись щелочного металла, г

Диацетил, г

Одноатомный спирт, выбранный иэ группы, включающей этиловый, пропиловый, бутиловый, изопропиловый, изобутиловый спирты или их смесь, мл 500,0-900,0

Вода, л До 1

Первый вариант предложенного раствора для активации поверхности материалов перед химической металлизацией предназначен для обработки меди, графита, стеклоткани, ситалла, щелочестойкой бумаги. Индукционный период при металлиэации 10-30 с, стабильность раствора время работы до разложения 31 день.

Второй вариант предложенного раствора для активации поверхности материалов пЕред химической металлизацией предназначен для обработки меди, графита, стеклоткани, ударопрочного полистирола, пластмассы ABC

2020, ситалла, щелочестойкой бумаги.

Индукционный период при металлиэации 10-60 с, стабильность раствора

10 дней. При охлаждении раствора до 10-13 С в нерабочее время .срок о службы его увеличивается до 16

20 дней.

Третий вариант изобретенного раст вора для активации поверхности материалов перед химической металлизацией предназначен для обработки меди, графита, стеклоткани, пластмассы ABC 2020, ситалла. Индукционный период при металлизации 10-70 с, стабильность раствора 10. дней. При охлаждении раствора до 10-13 С в нерабочее время срок службы его увеличивается до 20 дней.

Четвертый вариант изобретенного раствора для активации поверхности материалов перед химической металлизацией предназначен для обработки меди, графита, стеклоткани, ситалла, пластмассы ABC 2020, щелочестойкой бамаги.

Индукционный период при металлизации 5-60 с, стабильность раствора

10 дней. При охлаждении раствора до 0-13 С в нерабочее время срок служо бы его увеличивается до 20 дней.

Работоспособность вариантов предложенного раствора можно проиллюстрировать представленными в таблице данными.

В 1 л раствора для активации обра батывается партия порошка тайгинско"

ro графита. После никелирования всех партий графита отмечается равномерное покрытие никелем всех частиц порошка.

Все растворы можно корректировать по мере выработки и уноса борогидрида натрия и вещества, усиливающего его каталитическое действие, выбранного из группы фталимид, гексахлорэтан, фенолфталеин и диацетил.. При этом оба компонента вводятся непосредственно в раствор.

Анализ на содержание основных компонентов раствора проводят по известным методикам.

Отработанные растворы можно регенерировать путем перегонки. Очищенные спирты или диметилформамид могут вновь использоваться для приготовления рабочего раствора.

Рекомендуется периодически (один раз в сутки) фильтровать рабочий раствор для отделения инородных частиц, вносимых в раствор с деталями.

Нижние пределы концентраций .компонентов вариантов раствора для активации поверхности материалов перед химической металлизацией обеспечивают высокое качество металлизации в зависимости от состава варианта раствора и покрываемого материала, а превышение верхних пределов концентраций компонентов вариантов раствора экономически не целесообразно.

Рабочая температура раствора для активации комнатная. Практическое применение раствора для активации поверхности материалов перед химической металлиэацией его вариантов можно проиллюстрировать следующими примерами, в которых подготовка по1

1010157 верхности активируемого материала не отличаетсв от общепринятой технологии.

Вариант 1.

Пример 1. Образец иэ медной фольги обрабатывается 10 с в 1 л диметилформамида, содержащем 4,0 г/л

NaBHq и 0,05 г/л фталамида, а затем погружается в раствор химического никелирования. Покрытие никелем получается сплошное, компактное блестя- "0 шее .

Пример 2. Обезжиренный и ггросушенный образец из стеклоткани

Т40-ЗОП обрабатывается 45 с в 1 л диметилформамида, содержащем 5,5 г/л 15

NaBH4 0,05 г/л фталамида, а затем металлиэируется в аммиачном растворе никелирования. Осадок никеля сПлошной, светлый, блестящий.

Пример 3. Ситалловая пласти- 20 на обрабатывается 30 с в 1,л диметилформамида, содержащем 8,0 г/л йаВН4 и 1,5 г/л фталимида. Затем образец помещают в глицериновый раствор меднения. Осадок меди на пластине получается разового цвета, полублестящий

Пример 4. Образец из щелочестойкой бумаги помещается на 15 с в

1 л диметилформамида, содержащего

15 г/л NаВН4и 1 г/л фталамида, а затем металлизируется в триэтаноламиновом растворе никелирования. Образец покрывается полублестящим сплошным слоем никеля, все волокна щелочестойкой бумаги покрываются металлом.

Вариант !I.

П р е р 1. Образец из стеклоткани обезжиривается, промывается водой, сушится и обрабатывается в течение 30 с раствором борогидрида 40 натрия (1,5 г/л) в 1 л пропилового спирта с добавкой 0,1 г/л гексахлорэтана и погружается в раствор никелирования. Через 15 мин образец покрывается компактным, светлым, 45 блестящим осадком никеля.

Пример 2. Образцы из ударопрочного полистирола после обезжириьания, травления и сушки обрабаты- ваются в те .ение 45 с в растворе боро гидрида натрия (1,5 г/л в этиловом спирте с 0,5 г/л гексахлорэтана и металлиэируется в аммиачно-триэтаноламиновом растворе никелирования.

Осадок никеля сплошной, светлый, полублестящий.

Пример 3. Иэделия иэ ABC

2020 после обезжиривания, травления и сушки обрабатываются 60 с раство,ром борогидрида натрия (4,0 г/л в 60 изопропиловом спирте с гексахлорэтаном (0,3 г/л) и металлизируются в глицериновом растворе меднения.

Медь осаждается в виде компактного полублестящего покрытия. 65

Пример 4. Образец из щелоче. стойкой бумаги обеэжиривается, промывается, сушится и обрабатывается

46 с в смеси этиловый-изопропиловый спирт (1:1), содержащей 0,5 г/л борогидрида натрия и 1 г/л гексахлорэтана, а затем помещается в аммиачный раствор никелирования. Покрытие получается качественное: все волокна бумаги покрываются сплошным осадком светлого, полублестяшего никеля.

Пример 5. Ситалловая пластинка обрабатывается 30 с в 1 л смеси пропиловый-изопропиловый (1 : 1) спирты, содержащей 5,0 г/л борогидрида натрия и 0,5 г/л гексахлорэтана и помещается в раствор меднения. Осадок меди на пластинке получается компактным, полублестящим, розового цвета.

Пример б. Образец иэ медной фольги обрабатывается 15 с в 1 л изобутилового спирта, содержащего

1,5 г/л борогидрида натрия и 0,5 г/л гексахлорэтана, а затем погружается в раствор химического никелирования.

Образец покрывается компактным, блестящим, светлым никелем.

Вариант Й1.

Пример 1. Обезжиренный образец из стеклоткани обрабатывается при комнатной температуре 40 с в растворе, содержащем 4 г/л NaBH4, 0,25 г/л фенолфталеина, 8 г/л NaOH и 400 мл/л диметилформамида и воду до 1 л, а затем помещается в аммиачный раствор химического никелирования. Через 15 мин образец из стеклоткани покрывается сплошным, компактным, светльм, блестящим осадком никеля.

Пример 2. Пластинка из АВС

2020 после обеэжиривания и травления помещается на 45 с в раствор„ содержащий 8 г/л МаВН4, 0,5 г/л фенолфталеина, 4 г/л N а О Н, 500 мл/л диметилформамида и воду до 1 л. Обработка проводится при комнатной температуре

После обработки в вышеприведенном растворе образец химически никелируется. Осадок никеля компактный, светлый, полублестящий.

П р е р 3. Образец иэ ситалла после обезжиривания и травления обрабатывается при комнатной температуре в течение 60 с в растворе, содержащем 15 г/л МаВН4, 1,0 г/л фенолфталеина, 6 г/л I

Пример 4. Образец из медной фольги обрабатывается 10 с в растворе, содержащем 5 г/л йаОН, 600 мл/л

101д157

Варианты раствора

7000

7500 диметилформамида, 4 г/л НаВН

1,5. г/л фенолфталеина и воду до 1 л.

Затем образец погружается в раствор химического никелирования. На образце осаждается компактный, светлый, блестящий никель.

Вариант IV.

Пример 1. Образец из стекло ткани T-40-30П после обезжиривания обрабатывается 45 с в 1 л смеси вода-изопропиловый спирт (1:1), содержащей 4,0 г/л НаОН, 2,5 г/л NaBH4 и

1 г/л диацетила. Затем образец никелируется при 25 С в щелочном расб творе. Через 10 мин образец покрывается сплошным слоем полублестящего никеля.

Пример 2. Образец из ситалла после обезжиривания и травления обрабатывается 1,5 мин в 1 л смеси этиловый спирт — вода (1:1), в которой растворяли 7,5 г/л МаВН4, 8 г/л

NaOH и 0,01 г/л диацетила. Затем образец покрывается медью в глицериновом растворе. Осадок меди получается компактным, блестящим, розового цвета.

Пример 3. Обезжиренные и протравленные изделия из АБС 2020 помещаются на 60 е в 1 л смеси вода — иэопропиловый спирт — пропиловый спирт (1:5:4), содержащей б г/л

КОН, 10 г/л НаВН4 и 0,5 г/л диацетила. После этого образцы покрываются никелем в аммиачном растворе. Осадки никеля на пластмассе АБС 2020 компактные, светлые, полублестящие.

Пример 4. Образец из щелочестойкой бумаги после обезжиривания обрабатываЕтся 3 мин в 1 л смеси вода — изобутиловый спирт (1:4) с

4 г/л NaBH4 5,5 г/л NaOH и 0,03 г/л

1. Борогидрид натрия, r б Фталамид, r 0,75

Диметилформамид, л До 1

?. Борогидрид натрия, г 2,5

Гексахлорэтан, г 0,5

Смесь изопропилового и этилового спирта (1:1), л До 1 диацетила, а затем покрывается медью в глицериновом растворе меднения. Через 10 минут образец покрывается ровным слоем компактной меди.

Пример 5. Образец из медной фольги обрабатывается 15 с в 1 л раствора, содержащем 2,5 г/л МаВН4, 0,02 г/л диацетила, 7,0 г/л КОН, остальное . смесь изобутилового спир та и воды (соотношение 9:1}, а за-:

10 тем погружается в раствор химического никелирования. Покрытие никелем получается сплошное, компактное, светлое, блестящее.

Прочность сцепления металлизированных материалов с предварительной активацией поверхности в предложенных растворах-вариантах оценивается методами многократного изгиба на машине ИИРП, отслаивания полоски покрытия на разрывной машине PM-30-1, "термошока" (3 цикла резкой смены температур) и вручную многократным изгибом под углом 180

Проведенная проверка показывает, что сцепление меди и никеля с активированной по предложенному изобретению подложкой не уступает сцеплению меди и никеля с подложкой, обработанной по традиционной технологии, включающей операции сенсибилизирова30 сия и активирования в известных растворах.

Предложенные растворы могут найти применение на предприятиях всех отраслей промышленности, использующих

35 металлизацию диэлектриков и других каталитических не активных материалов.

Годовой экономический эффект составляет 349394 р. (1 вариант рас40 твора), 353157 р.(Г вариант)

346882 р. (I&I вариант), 351335 р. (+ß 7вариант).

Обработанная поверхность, м /л

1010157

Продолжение таблицы

8000

Диацетил, г

1000

0,07

Изопропиловый спирт, мл 700

Вода, л До 1

Редактор M. Дь!лын

Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2414/15 фили л ППП "Патент ", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

3 ° Борогидрид натрия, г 4

Гидроокись. калия, r 6

Фенолфталеин, г 0,75

Диметилформамид, мл 500

Вода, л До 1

4. Борогидрид натрия, r 2,5

Гидроокись калия, г 8

Составитель В. Белоглазов

Техред A.Лч Корректор Ю. Макаренко