非金属化学镀非贵金属活化工艺研究进展

钱逊　岳志麟　郭晶晶　苏永庆

摘   要：介绍了近3年来几种新型非金属化学镀非贵金属活化工艺的研究进展，总结分析了不同非贵金属活化工艺的方法、性能表征以及优缺点，对研究趋势进行了总结和展望。

关键词：非金属;化学镀;活化

化学镀是非金属表面最常见的金属化方法，已被广泛应用于电子工业、仪器仪表、汽车等领域的材料表面加工处理中。化学镀是指在工件表面用还原剂沉积金属离子，拥有自催化中心的基材表面（如金属）才能进行化学镀，但非金属并不具备催化中心，表面难与金属镀层形成良好的结合力。因此，化学镀前的系列处理是必要的。

传统的非金属化学镀的工艺方法为：工件→前处理→敏化→活化→化学镀→后处理（如电镀），在活化过程中需使用贵金属盐，成本较高、操作繁琐。新兴的非贵金属活化工艺成为研究的热点，本文将介绍近3年来各种新型的非贵金属活化工艺，进行概述和分析，并对研究趋势进行总结和展望。

1    非贵金属活化工艺研究进展

Chen等[1]提出了一种利用紫外线共价接枝和喷淋辅助化学镀液逐层沉积的工艺对塑料进行活化和金属化，得到了均匀的银膜。具体工艺流程为：将ABS（丙烯腈–丁二烯–苯乙烯共聚物）样品用乙醇纯溶液进行超声清洗，随后将其浸入乙醇溶液中5 min，与2 mmol/L叠氮化物（P-TES）反应10 s，然后进行紫外线（365 nm）共价接枝，随后清洗样品，在70 ℃下的烘箱烘干10 min。接着将样品分别浸入0.1 mol/L SnCl2溶液和40 mL/L HCl水溶液中5 min进行敏化处理，随后用水清洗。再用含有0.1 mol/L AgNO3，50 mL/L NH3·H2O的现配溶液A和含有1 mol/L乙二醛、0.1 mmol/L三乙醇胺的现配溶液B同时对ABS样品进行喷淋，最后用蒸馏水冲洗样品，在75 ℃下的烘箱烘干10 min。该工艺通用有效、廉价环保，镀银层与基体之间黏结强度最高可达20 N/cm，高于传统活化工艺效果。图1为经TES处理的ABS样品的红外光谱。红外光谱结果表明，在ABS表面接枝并组装了TES分子。

Ratautas等[2]采用注射成型的聚酰胺6（PA6）作为基底，用脉冲持续时间10 ps、脉冲重复频率为1 MHz、最大平均功率可达60 W的微米激光和脉冲持续时间10 ns、脉冲重复频率为100 kHz、最大功率为12 W的纳米激光对PA6表面进行选择性的活化改性，将Ag+离子还原为Ag单质，形成自催化中心，随后进行化学镀。通过SEM分析和润湿动力学试验提出了激光选择性活化机理，图2分别为经微米激光和纳米激光活化后的PA6表面，最后总结出新的电路制备技术[3]。

YU等[4]为了提高玻璃成型时用的镍磷（Ni-P）模具材料的力学性能，提出一种超声波辅助化学镀法合成石墨烯增强镍磷（G-Ni-P）复合材料薄膜，采用电化学剥离法制备石墨烯薄片。制得的G-Ni-P复合镀层的表面粗糙度为Ra 2.84 µm，高于相同方法沉积的Ni-P镀层。

Wang等[5]提出了一种在陶瓷表面制备高性能铜层的简便工艺，通过表面改性聚多巴胺，活化后的氧化铝陶瓷基材能够吸附银离子，在低温下催化后续化学镀铜，检测所制备材料的性能，結果显示成功制得致密的铜层。因此，对工业应用具有一定的可行性，在电子电路和器件领域中有着广阔的应用前景。

Huang等[6]采用一种新型活化溶液（硝酸银、硅烷偶联剂KH-550、乙醇、二氧化硅颗粒和去离子水的混合溶液）直接涂布于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）表面选择性地进行沉积铜层工艺，该活化液可以直接在PET基体上沉积，同时与PET表面紧密结合，研究了镀层对银的吸附量、沉积速度和电稳定性，制得铜涂层2.5 µm，电阻率是2.1×10-6 Ω·cm，同时，研究了二氧化硅对提高活化液涂层表面粗糙度的作用。

2    结语

详细概述了近3年非金属化学镀非贵金属活化工艺研究进展，这些研究的重点和难点都是让非金属表面具有自催化中心，随后与金属有良好的结合力。激光诱导活化、超声波辅助活化、表面改性聚多巴胺活化和制备新型活化溶液等非贵金属活化工艺成为目前活化工艺的重点，随着塑料、陶瓷、玻璃等非金属的广泛使用成为研究的热点。

[参考文献]

[1]CHEN D，KANG Z.ABS plastic metallization through UV covalent grafting and layer-by-layer deposition[J].Surface and Coatings Technology，2017（328）：63-69.

[2]RATAUTAS K，ANDRULEVIČIUS M，JAGMINIENĖ A，et al.Laser-assisted selective copper deposition on commercial PA6 by catalytic electroless plating-Process and activation mechanism[J].Applied Surface Science，2019（470）：405-410.

[3]RATAUTAS K，JAGMINIENĖ A，STANKEVIČIENĖ I，et al.Laser assisted fabrication of copper traces on dielectrics by electroless plating[J].2018（74）：367-370.

[4]YU Q，ZHOU T，JIANG Y，et al.Preparation of graphene-enhanced nickel-phosphorus composite films by ultrasonic-assisted electroless plating[J].Applied Surface Science，2018（435）：617-625.

[5]WANG Y，XU Y H，CAO Z Y，et al.A facile process to manufacture high performance copper layer on ceramic material via biomimetic modification and electroless plating[J].Composites Part B：Engineering，2019（157）：123-130.

[6]HUANG J，ZHANG Y，YUAN M，et al.A facile process to fabricate electroless plating on PET sheet：effects of surface roughness on adhesive force，electronic and structural properties of copper coating[J].Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers，2019（34）：22-24.