非金属电镀

non-metal plating

非金属材料如塑料、陶瓷、玻璃、石膏、木材等进行电镀前，应进行表面处理，使镀件具有良好的表面状态和导电性。

在非金属如塑料、陶瓷、玻璃、木材等材料上进行电镀的关键是采用化学镀的方法，使非金属表面转变为金属表面，然后再进行一般的电镀，以达到一定的工艺要求。下面简单介绍化学镀的原理。

化学镀是指使用合适的还原剂使镀液中的金属离子还原成金属而沉积在非金属零件表面的一种镀覆工艺。为使金属的沉积过程只发生在非金属零件表面上而不发生在溶液中，就先要将非金属表面进行预处理，使非金属表面具有催化性能。从而使还原剂能在非金属表面的催化作用下进行还原。下面以通常用的ABS工程塑料化学镀铜为例说明之。

ABS（苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物）在化学镀铜之前，必须进行预处理，主要有下面几步。

（1）除油除油的目的是清除表面的污垢，提高镀层的结合力，一般可用碱和有机溶剂等溶液进行除油。

（2）粗化粗化的作用是使塑料零件表面呈微观的粗糙不平的状态，以增大镀层与塑料间的接触面。粗化液的主要组分是由铬酐（CrO3）、硫酸、磷酸、重铬酸盐等酸性物质和强氧化剂所组成的。它能与塑料表面的高分子化合物反应而使表面形成凹槽、微孔，使塑料表面变粗糙。粗化液还能使塑料表面的高分子化合物发生断链，使长链变成短链，同时还可能发生氧化、磺化等作用，使表面断链处生成较多的亲水性极性基团如羰基、羟基(-OH)、磺酸基团(-SO3H)等，而提高表面的亲水性，有利于化学结合，提高镀层与基体的结合力。

（3）敏化敏化的作用是在经粗化的零件表面上吸附一层易于氧化的金属离子（如Sn2+），用于还原某一金属离子（如Ag+）。最常用的敏化剂是氯化亚锡的酸性溶液。经敏化液浸渍过的零件，表面附有一层敏化液。移入清洗槽中时，二价锡盐遇水发生水解作用，可能生成微溶于水的凝胶状的碱式氯化亚锡薄层，一般厚度为1～200nm。

SnCl2 + H2O = Sn(OH)Cl(s) + HCl

（4）活化活化是在镀层表面吸附一层具有催化活性的金属微粒，形成催化中心，使Cu2+能够在这些催化中心上发生还原作用。活性处理是将经过敏化处理过的零件与具有催化活性的金属（如银、钯等)的化合物（如AgNO3等）的溶液进行反应。此时零件表面的二价锡离子就将Ag+离子还原成为金属银微粒，使其紧紧附着在零件的表面上，其反应为

2Ag+ + Sn2+ = Sn4+ + 2Ag(s)

这些金属银微粒具有催化活性，是化学镀的结晶中心。经过上述处理的零件，其表面已经具有催化活性的金属银粒子。此时将该零件置于含有铜离子及还原剂的水溶液中，使其发生催化还原作用而连续地沉积出金属铜。常用的一种化学镀铜液是由硫酸铜、酒石酸钾钠、氢氧化钠、甲醛（HCHO）和少量稳定剂组成的，反应可表达如下：

式(1)为以Ag微粒作催化剂时的反应。式(2)为使铜离子还原的反应。式(3)为自动催化过程，以已还原的铜膜作为自催化表面。以上反应主要可概括为：

总反应：

物件经化学镀后，表面附着一层厚度为0.05～0.2μm的金属导电薄层，并不能满足产品在防腐、耐磨、耐热、导电等方面的要求。因此必须再采用常规电镀的方法，镀到所需的厚度。

对非金属的化学镀需要敏化活化处理。敏化就是使非金属表面形成一层具有还原作用的还原液体膜。这种具有还原作用的处理液就是敏化剂。好的敏化效果要求具有还原作用的离子在一定条件下能较长时间保持其还原能力，并且能控制其还原反应的速度，要点是敏化所要还原出来的不是连续的镀层，而只是活化点。目前最适合的还原剂只有氯化亚锡。目前，对于非金属化学镀镍用得最多的是Pd活化工艺。当吸附有Sn的非金属表面接触到Pd活化液时，Pd会被Sn还原而沉积到非金属表面形成活化中心，从而顺利进行化学镀。

(1)机械粗化，一般采用喷砂处理，以增加镀层与基体的接触面积，提高结合强度；

(2)化学除油；

(3)化学粗化，进一步提高机械粗化的效果；

(4)敏化和活化，敏化使非金属表面吸附一层易氧化的物质(如SnCl2)，以便在活化处理时把起催化作用的金属如钯还原成胶粒状态；(5)在催化金属作用下进行化学镀铜或化学镀镍，然后再进行常规电镀。