Раствор для активации поверхности материалов перед химической металлизацией (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК C23C3/02 

воду, отличающийся тем, что, с целью повышения его стабильности, раствор дополнительно содержи 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 компоненсов:

Борогидрид натрия Гидроокись щелочного металла, г Диацетил, г. Одноатомный спирт, выбранньтй из группы включающей этиловый пропиловый, бутиловый, изопропиловый, изобутиловый спирты или их смесь, мл Вода, л

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

Изобретение относится к металлизации материалов, в частности к рас . твору активирования, и может быть использовано при химическом меднении или никелировании пластмассовых керамических и графитовых изделий, полимерных пленок и волокнистых мат риалов, каталитических неактивных металлов. Известны растворы подготовки поверхности материалов, в состав кото рых вводят ионы каталитически актив ных металов (Ад, Pd, Аи, Pt и др.) или их комплексЕ ые соединения с S (И) 1. Однако применение этих растворов вследствие использования дефицитных и дорогих благородных металлов экон мически нецелесообразно. Известны растворы, содержащие ио неблагородных металлов (Си, Ni, Со, Fe) и другие компоненты, а. именно катализаторы-промоторы (соединения , Са, Сг, Sr и др.) 2 . Эти растворы сложны по составу, некоторые из них не исключают предва рительную 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. Для этого применяют раствор продукта реакции белого фосфора с нуклеофильным соединением или с металлоорганическим соединением З . Такие растворы подготовки не 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 4 . К недостаткам прототипа относится малая стабильность раствора активации, так как раствор разлагается в течение нескольких часов. Целью изобретения является повышение стабильности раствора для ак тивации поверхности материалов перед химической металлизацией. Указанная 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, г 4-15 Фталамид, г 0,05-1,5 Диметилформамид, л До 1 Согласно второму варианту растаор в качестве вещества, усиливающего . каталитическое действие борогидрида натрия содержит гексахлорэтан, а в качестве растворителя - одноатомный спирт, выбранный из группы, включающей этиловый, пропиловый, бутиловый, изопропиловый, изобутиловый спирты или их смесь, при следующем оотношении компонентов: Борогидрид натрия, г 0,5-5,0 Гексахлорэтан, г . О , Одноатомный спирт, выбранный из группы, включающей этиловый пропиловьй, бутиловый , изопропиловый, изобутиловый спирть или их смесь, л До 1

Согласно третьему варианту раст вор в качестве вещества, усиливающего каталитическое действие борогидрйда натрия, содержит фенолфталеин, а в качестве растворителя смесь воды и диметилформамида, прич-ем, как обычно, .растворитель, содержащий воду, стабилизируется гид-с роокисью щелочного металла при следующем соотношении компонентов: Борогидрид натрия, г 4,0-15,0 Гидроокись щелочного металла, г 4,0-8,0 Фенолфталеин, г 0,25-1,5 Диме тилформамид, мл400,0-700,0

Вода, лДо 1

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

Борогидрид натрия, г 2,5-10,0 Гидроокись щелочного металла, г . 4,0-8,0 Диацетил, г0,01-0,1

Одноатомный спирт, выбранный из группы, включающей этиловый , пропиловый, . бутиловый, изопропиловый, изобутиловый спирты или

их смесь, мл 500,0-900, Вода, лДо 1

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

Второй вариант предложенного раствора для активации поверхности матриалов перед химической металлизацией предназначен для обработки меди, графита, стеклоткани, ударопрочного полистирола, пластмассы ABC . 2020, ситалла, щелочестойкой бумаги Индукционный период при металлизации 10-60 с, стабильность раствора 10 дней. При охлаждении раствора до 10-13С в нерабочее время .срок службы его увеличивается до 16 20 дней.

Третий вариант изобретенного рас 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 0 раствора для активации поверхности материалов перед химической металлизацией предназначен для обработки меди, графита, стеклоткани, ситалла, пластмассы ABC 2020, щелочестойкой 5 бамаги.

Индукционный период при металлизации 5-60 с, стабильность раствора 10 дней. При охлаждении раствора до J.O-13°C в нерабочее время срок службы его увеличивается до 20 дней.

Работоспособность вариантов предложенного раствора можно проиллюстрировать представленными в таблице данными .

5 В 1 л раствора для активации обра батывается партия порошка тайгинского графита. После никелирования всех партий графита отмечается равномерное покрытие никелем всех частиц порошка.

0

Все растворы можно корректировать по мере выработки и уноса борогидрида натрия и вещества, усиливающего его каталитическое действие, выбранного из группы фталимид, гексахлор этан, 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. Q Нижние пределы концентраций -компонентов вариантов раствора для активации поверхности материалов перед химической металлизацией обеспечивают высокое качество металлизации в . зависимости от состава варианта рас5твора 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 металлизацией его вариантов можно проиллюстрировать следующими 5 примерами, в которых подготовка поверхности активируемого материала не отличается от общепринятой технологии. Вариант 1. Пример. Образец из медной фольги обрабатывается 10 с в 1 л диметилформамида, содержащем 4,О г/л МаВНц и 0,05 г/л фталамида, а затем погружается в раствор химического никелирования. Покрытие никелем получается сплошное, компактное блестя ш.ее. П р и м е р 2. Обезжиренный и про сушенный образец из стеклоткани Т 40-ЗОП обрабатывается 45 с в 1 л дрметилформамида, содержащем 5,5 г/л NpBH и 0,05 г/л фталамида, а затем металлизируется в аммиачном растворе никелирования. Осадок никеля сЬлошной, светлый, блестящий. Примерз. Ситалловая пласти на обрабатывается 30 с в 1 ,л диметил формамида, содержащем 8,0 г/л Hi 1,5 г/л фталимида. Затем образец помещают в глицериновый раствор мед Н1ения. Осадок меди на пластине полу чается разового цвета, полублестящи П Риме р 4. Образец из щелоче стойкой бумаги помещается на 15 с в 1 л диметилформамида, содержащего 1;5 г/л 1 г/л фталамида, а за тем металлизируется в триэтаноламинрвом растворе никелирования. Образец покрывается полублестящим сплош ным слоем никеля, все волокна щелоч:естойкой бумаги покрываются металлом . Вариант И. Пример. Образец из стекло ткани обезжиривается, промывается водой, сушится и обрабатывается в течение 30 с раствором борогидрида 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, блестящим осадком никеля. П р и м е р 2. Образцы из ударопрочного полистирола после обезжиривания, травления и сушки обрабаты ваются в те ,ение 45 с в растворе бо гидрида натрия (1,5 г/л) в этиловом спирте с 0,5 г/л гексахлорэтана и металлизируется в аммиачно-триэтано аминовом растворе никелирования. Осадок никеля сплошной, светлый, по лублестяи.ий. П р и м е р 3. Изделия из ABC 2020 после обезжиривания, травления и сушки обрабатываются 60 с растводэом борогидрида натрия (4,0 г/л) в изопропиловом спирте с гексахлорэтаном (0,3 г/л) и металлизируются в глицериновом растворе меднения. Медь осаждается в виде компактного полублестящего покрытия. П р и м е р 4. Образец из щелочестойкой бумаги обезжиривается, промывается, сушится и обрабатывается 46 с в смеси этиловый-изопропиловый спирт (1:1), содержащей 0,5 г/л борогидрида натрия и г/л гексахлорэтана, а затем помещается в аммиачный раствор никелирования. Покрытие получается качественное: все волокна бумаги покрываются сплошным осадком светлого, полублестящего никеля. Пример 5. Ситалловая пластинка обрабатывается 30 с в 1 л смеси пропиловый-изопропиловый (l : l) 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 из 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, све-глым никелем. Вариант . Пример. 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 л, а затем помещается в аммиачный раствор химического никелирования. Через 15 мин образец из стеклоткани покрывается сплошным, компактным, светлым, блестящим осадком никеля. П р и м е р 2. Пластинка из ABC 2020 после обезжиривания и травления помещается на 45 с в раствор, содержащий 8 г/л NaBH4, 0,5 г/л фенолфталеина, 4 г/л NaOH, 500 мл/л диметилформамида и воду до 1 л. Обработка проводится при комнатной температуре. После обработки в ввлиеприведенном растворе образец химически никелируется. Осадок никеля компактный, светлый , полублестящий. П р и м е р 3. Образец из ситалла после обезжиривания и травления обрабатывается при комнатной температуре в течение 60 с в растворе, содержащем 15 г/л NaBH4, 1,0 г/л фенолфталеина, 6 г/л КОН 700 мл/л диметилформамида и воду до 1 л, а затем помещается в раствор химического меднения. Осадок меди на ситалловом образце получается компактным,светлым, полублестящим, розового цвета. П р и м е р 4. Образец из медной фольги обрабатывается 10 с в растворе, содержащем 5 г/л NaOH, 600 мл/л диметилформамида, 4 г/л NaBH/, IfEf г/л фенолфталеина и воду до 1 л Затем образец погружается в раствор химического никелирования. На образ це осаждается компактный, светлый, блестящий никель. Вариант l3. Пример 1. Образец из стекл ткаНи Т-40-ЗОП после обезжиривания обрабатывается 45 с в 1л смеси во да-изопропиловый спирт (1:1), содер жащей 4,0 г/л NaOH, 2,5 г/л NaBH и 1 г/л диацетила. Затем образец никелируется при в щелочном растворе. Через 10 мин образец покрыва ется 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 NaBH , 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 в в 1 л смеси вода - изопропйловый спирт - пропилолый спирт (1:5:4, содержащей 6 г/л КОН, 10 г/л NaBH и 0,5 г/л диацети ла. После этого образцы покрываются никелем в аммиачном растворе. ОСадки никеля на пластмассе АБС 2020 компактные, светлые, полублестящие. Пример 4. Образец из щелоч стойкой 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/

Борогидрид натрия, г 2,5 Гексахлорэтан, г О,5

Смесь изопропилового

и этилового спирта (1:1),

л до 1

7000

7500 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 1л , раствора, содержащем 2,5 г/л NaBH , 0,02 г/л диацетила, 7,0 г/л КОН, остальное -т смесь изобутилового спирта и воды (соотношение 9:1) , а за--, тем погружается в раствор химического никелирования. Покрытие никелем пол чается сплошное, компактное, стетлое, блестяшее. Прочность сцепления металлизированных материалов с предварительной активацией поверхности в предложенньах растворах-вариантах оценивается методами многократного изгиба на . машине МИРП, отслаивания полоски покрытия на разрывной машине РМ-30-1, термошока (З цикла резкой смены температур) и вручную многократным изгибом под углом leo. Проведенная проверка показывает, что сцеп/)ение меди и никеля с активированной по предложенному изобретению подложкой не уступает сцеплению меди и никеля с подложкой, обработанной по традиционной технологии, включающей операции сенсибилизирова ия и активирования в известных растворах . Предложенные растворы могут найти дрименение на предприятиях всех отраслей промышленности, использующих металлизацию диэлектриков и других каталитических не активных материалов. Годовой экономический эффект составляет 349394 р. (I вариант раствора) , 353157 р. (17 вариант) , 346882 р. (iTj вариант), 351335 р. ( (2 вариант).

Борогидрид натрия, г 4 Гидроокись.калия, г 6 Фенолфталеин, г 0,75 Диметилформамид, мл 500 Вода, л До 1

Борогидрид натрия, г 2,5 Гидроокись калия, г 8 Диацетил, г 0,07

Изопропиловый спирт, мл 700

Вода, л До 1

101015710

Продолжение таблицы

8000

1000