化学镀法

    热扩散镀银法由于其工艺较复杂，设备投资大，成本较高，而且镀银层的耐焊性、耐磨性较差，遇到空气中的硫化物、氯化物容易变色，而化学镀技术工艺较简单，成本较低，所以在电子工业中的镀银工艺逐渐被化学镀镍、镀铜等所取代。

    1.基体的机械处理

    基体处理是化学镀前处理的第一步，直接影响敏化和活化效果，影响镀层的结合力，是很重要的一步。通常，素烧陶瓷的表面粗糙不平，需要喷砂打磨或砂纸打磨平整至需要的粗糙度；而釉面陶瓷由于表面过于光滑，需要石英砂喷砂打磨至要求的粗糙度，一般采用120#～180#的石英砂。

    2.化学除油

    化学除油常见的有两步除油法，即先用有机溶剂除油，再用碱性溶液除油。这样的两步除油法的除油效果比较彻底，由于陶瓷的多孔结构，为防止化学除油液大量渗入陶瓷细微裂缝内影响镀层质量和陶瓷性能，可在除油前用去离子水浸泡一段时间，让陶瓷的孔隙吸足水分。

    3.化学粗化

    陶瓷与镀层的相互作用中，延晶、扩散和键合的作用十分微弱，镀层与基体表面的结合主要靠机械结合，因此基体的形貌对镀层与基体结合力的影响比较突出，有必要通过化学粗化改善表面形貌以提高结合力。

    化学粗化的实质是对陶瓷表面进行刻蚀，使表面形成无数凹槽、微孔，造成表面微观粗糙以增大基体的表面积，确保化学镀所需要的"锁扣效应",从而提高镀层与基体的结合强度；化学粗化还可以去除基体上的油污和氧化物及其他的黏附物或吸附物，使基体露出新鲜的活化组织，提高对活化液的浸润性，有利于活化时形成尽量多的分布均匀的催化活性中心。陶瓷化学粗化溶液的组成及工艺条件列于表5-11中。

    经化学粗化的陶瓷，特别是素烧陶瓷，酸可能会渗透到较深的孔隙中，因此必须彻底清洗，清洗后在70～90℃条件下烘烤30～60min,

    对某些陶瓷还可以用碱金属的氢氧化物或盐来腐蚀粗化，De-Luca等发明了一种用碱金属与其他惰性材料粉末的混合物在高温下粗化陶瓷的工艺。其具体的工艺过程为：先在50%的NaOH溶液中加入2%的活性Al₂O₃,不断搅拌1h,使Al₂O₃不凝聚成团；然后将在热的碱溶液中清洗后的陶瓷基体置于上述混合物中并不断搅拌，一段时间后将基体取出在600℃时处理7min,冷却5min后依次用水和35%的硫酸清洗，彻底除去基体上的NaOH。该工艺简单、方便，不需用HF,可以用于很多电子陶瓷(如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、钛酸钡陶瓷等)的粗化。以上工艺还可以用Na₂CO₃、KNO₃、ZrO₂、高岭土等物来配制。工艺的关键是必须将覆盖了粗化物的基体加热到所含的碱金属化合物熔融，因此所要求的处理温度较高。

    沈伟等对Al₂O₃陶瓷的化学粗化进行了较系统的研究，通过对含F-的刻蚀液体系与熔融的NaOH刻蚀体系的比较，发现熔融的NaOH可以择优刻蚀Al²O₃晶粒表面，并显著地提高表面的浸润性能，有利于形成“球-窝承插”结构，得到具有最高结合力的镀层。

    4.敏化与活化

    经过上述处理的陶瓷制品，要经过敏化、活化处理后进行化学镀。陶瓷制品敏化与活化处理的方法可以参照塑料制品的处理方法与工艺。

    实践证明，对陶瓷进行金属化处理，采用胶体钯活化比较好，流程如下：

        胶体钯活化→回收→清洗→加速→清洗→化学镀镍→电镀加厚
    由于陶瓷的粗化效果不同于塑料，其黏附敏化剂和活化剂的能力要低于塑料。而胶体钯具有较好的黏附性能，因此，采用胶体钯活化，效果会好一些。同时，对于陶瓷来说，有比塑料高得多的耐高温性能，采用钯活化，可以采用高温型化学镀镍，这对提高效率和质量都是有利的。

    推荐的胶体钯活化工艺的配方和工艺要求如下：

        氯化钯        0.5～1g/L        温度        20～40℃

        氯化亚锡    10～20g/L        时间         3～5min

        盐酸         100～200mL/L

    尽管胶体钯活化解胶工艺的催化性能优异，并广泛应用于非金属表面化学镀的活化。但由于工艺中要用到二价的锡和四价的锡，基体表面总会吸附Sn²+而影响镀层的均匀性和结合力，而且Sn⁴+吸附在Pd-Sn合金上对化学沉积有抑制作用，因此国外有研究者提出了无锡的活化液工艺，国内也有研究者对无锡活化工艺进行过研究。董根岭等人研制了一种无Sn(Ⅱ)胶体钯的制备：将0.1～1.5g/L PdCl₂加入少量去离子水加热溶解，稀释，在室温下边搅拌边加入适量的稳定剂和OP水溶液，然后缓慢加入适量的KBH⁴的稀碱水溶液，即形成黑色胶体钯溶液，最后加水至1L。关键是NaCl、稳定剂、KBH4与PdCl₂的量的配比要适宜，这直接影响胶体钯的稳定性及活性。

    胶体钯工艺具有良好的性能，并且已广泛应用于工业生产，然而寻找一种工艺更简单，能方便地实现局部活化，能广泛用于各种基体且不需对基体进行粗化就有良好的镀层结合力的新型工艺是很有必要的，因此有不少研究者近年开发出了浆料钯型活化工艺。章兆兰等研究了一种用Pd或Ag的氧化物和乙基纤维素、乙醇、乙基溶纤剂等制成活化胶，采用丝网印刷方法对陶瓷表面进行局部活化的工艺。

    另外，以上的活化工艺均需Pd或Ag等贵金属，工业上每年要消耗大量的Pd和Ag等贵金属，因此以贱金属代替贵金属，节约贵金属降低成本是化学镀活化工艺研究的一个具有重大意义的课题。

    用铜盐作催化剂的研究较多，Brasch发明了一种加入少量(8～80mg/L)钯离子的胶体铜活化液，该工艺活化效果较好，能大大减少贵金属的用量。Lindsay等人发明了一种CuCl₂作活化剂，肼或其衍生物作还原剂，明胶作稳定剂的胶体催化剂，胶体颗粒大小在1～20nm。具体活化液配方及工艺条件见表5-12。

    将基体与上述活化液接触3min后在80℃下形成晶核，漂洗后就可以化学镀铜。该工艺成本低，用此工艺活化的基体，化学沉积铜镀层结合力良好，但只适合于化学镀铜。

    近年来国内也有不少相关研究的报道，袁永明等发明了一种与Lindsay的工艺相似的胶体铜活化液。

    用镍作催化剂的活化工艺也有研究报道。李兵等人研究了一种用镍盐、适量氨水、稳定剂配制成的pH值为8～9的活化液。该工艺过程较简单，活化液稳定性较好，得到的镀层结合力较好，但需活化的时间较长。尽管早在20世纪70年代末就有很多研究工作者致力于贱金属活化工艺研究，并有不少专利文献发表，但该工艺作为工业应用还存在很多问题，如活化效果总的来说不及贵金属，所要求的活化温度较高，时间较长等。因此到目前为止还未有大规模的贱金属活化工艺应用于工业生产，但毋庸置疑，作为一种低成本、环保型、节约贵金属的新型活化工艺，必然具有广阔的应用前景。

本文转载自《电镀前处理与后处理》编著    李异
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