專利名稱：：一種表面金屬化的非金屬件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種表面金屬化的非金屬件及其制造方法。
背景技術(shù)：
：利用化學(xué)鍍對非金屬件進(jìn)行表面金屬化是非金屬件加工的一種常見技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，對非金屬進(jìn)行表面金屬化的工藝是表面除油一(機(jī)械粗化)一化學(xué)粗化一敏化一活化一化學(xué)鍍。對于玻璃、陶瓷、石材等無機(jī)非金屬，還需要機(jī)械粗化；塑料和一些表面粗糙度要求高的裝飾零件，以及外形復(fù)雜、小尺寸、薄壁零件只采用化學(xué)粗化法。這種方法工藝繁瑣，粗化劑常為強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性且配方復(fù)雜，對工藝條件，如溫度等要求較高，且得到的金屬鍍層附著力常常較低。另外一種方法是用激光照射非金屬件(一般是塑料件)的涂布有過渡金屬離子螯合物的表面，過渡金屬離子還原為金屬原子，形成化學(xué)鍍的活性中心，同時(shí)激光刻蝕掉該區(qū)域內(nèi)的基體材料(簡稱激光粗化法)。這種方法受常用激光器能量的限制，難以刻蝕粗化堅(jiān)硬致密的非金屬(如陶瓷、玻璃)的表面，故一般只用于塑料件的表面金屬化。
發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中采用包括化學(xué)粗化步驟的方法對非金屬進(jìn)行表面金屬化加工時(shí)，工藝繁瑣，粗化劑配方復(fù)雜、污染環(huán)境，且難以在非金屬材料表面形成附著力良好的金屬鍍層的問題，本發(fā)明提供一種利用Y射線制備表面金屬化的非金屬件的方法，包括如下步驟4a).配制含有金屬離子的溶液，溶劑為極性溶劑；b).在非金屬件的預(yù)定區(qū)域按照預(yù)定形狀均勻分布步驟a)的溶液;c).用Y射線輻射步驟b)的非金屬件上分布有所述金屬離子溶液的區(qū)域；d).用化學(xué)鍍在步驟c)的y射線輻射過的區(qū)域鍍金屬層。本發(fā)明還提供一種利用上述方法制備的表面金屬化的非金屬件，所述非金屬件的表面金屬鍍層的附著力不小于4B。本發(fā)明的有益效果1.根據(jù)本發(fā)明的方法，粗化和形成化學(xué)鍍活性中心同時(shí)完成，工藝簡單，所用試劑污染小。2.可在非金屬，尤其是堅(jiān)硬、致密的無機(jī)非金屬表面形成附著力好的金屬鍍層。具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明具體實(shí)施方式首先提供一種利用Y射線制備表面金屬化的非金屬件的方法，包括如下步驟a).配制含有金屬離子的溶液，溶劑為極性溶劑；b).在非金屬件的預(yù)定區(qū)域按照預(yù)定形狀均勻分布步驟a)的溶液；c).用Y射線輻射步驟b)的非金屬件上分布有所述金屬離子溶液的區(qū)域；d).用化學(xué)鍍在步驟c)的Y射線輻射過的區(qū)域鍍金屬層。所述溶液中金屬離子濃度可根據(jù)需要選擇，優(yōu)選0.001lmol/L，更優(yōu)選0.010.5mo1/1。所述溶液中，金屬離子濃度過大，則被Y射線輻射生成的納米金屬粒子不穩(wěn)定，極易團(tuán)聚成非納米級，從而失活；5金屬離子濃度太小，則被輻射后形成的納米金屬粒子活性中心數(shù)量太少，不利于化學(xué)鍍在非金屬表面形成光潔、致密、附著良好的金屬鍍層。所述金屬離子優(yōu)選過渡金屬離子、第五周期主族金屬離子、第六周期主族金屬離子中的至少一種。Y射線輻射極性溶液可使電子脫離陽離子的束縛成為自由電子，在極性分子溶劑介質(zhì)中漂移。如極性分子極性強(qiáng)，它們受電子作用可能重新排列取向，形成"勢阱"空穴，將電子包圍于其中，生成溶劑化電子，水溶液可生成水合電子。溶劑化電子不穩(wěn)定，具有強(qiáng)還原性。強(qiáng)還原性的溶劑化電子將金屬離子還原為其原子。由于過渡金屬離子、第五周期主族金屬離子、第六周期主族金屬離子均易被還原，故為優(yōu)選。所述金屬離子可由其有機(jī)鹽和/或無機(jī)鹽提供，優(yōu)選由其無機(jī)鹽提供。所述溶劑應(yīng)為極性溶劑，溶劑極性越強(qiáng)越好，優(yōu)選水、甲酰胺、乙腈、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丙酮、二氧六環(huán)、四氫呋喃中的至少一種，最優(yōu)選水。所述溶液中還可以含有自由基抑制劑。若上述溶劑選擇本身易被自由基氧化的物質(zhì)或其組合，如乙腈、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等或其組合時(shí)，可以不添加自由基抑制劑；若上述溶劑選擇本身不易被自由基氧化的物質(zhì)或其組合時(shí)，如水、二氧六環(huán)、四氫呋喃或其組合時(shí)，可適當(dāng)添加自由基抑制劑，如異丙醇。自由基抑制劑的選擇沒有特殊限制，可選常用的易被自由基氧化的液態(tài)物質(zhì)，如異丙醇。所述自由基抑制劑的用量可根據(jù)需要添加，優(yōu)選1060wt。/。所述溶液。所述溶液還可以含有表面活性劑和/或分散劑，所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑中的至少一種，所述分散劑為可溶于極性溶劑的且在其中以陰離子形式存在的聚合物。所述表面活性劑和/或分散劑的用量可根據(jù)需要添加，優(yōu)選0.120wtQ/。所述溶液。所述陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑的選擇沒有特殊限制，均可選擇常用的陰離子、兩性表面活性劑。陰離子表面活性劑的示例如十二烷基磺酸鈉、多聚磷酸鈉、甘膽酸鈉，兩性表面活性劑的示例如氨基酸型、甜菜堿型表面活性劑。所述分散劑為可溶于極性溶劑的且在其中以陰離子形式存在的聚合物，可選的示例包括聚乙烯醇、聚丙烯酸。陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑以及所述分散劑的作用是其負(fù)電荷可與金屬離子的正電荷產(chǎn)生靜電相互作用，使金屬離子穩(wěn)定。另外，長鏈的表面活性劑或分散劑可起到穩(wěn)定劑的作用，使輻射生成的金屬團(tuán)簇難以聚集長大，從而有利于還原成納米級金屬粒子。聚丙烯酸陰離子還可起配體的作用，穩(wěn)定金屬離子。所述溶液為堿性，尤其是當(dāng)溶液PH^IO時(shí)，輻射生成的納米級金屬團(tuán)簇可在較長時(shí)間(幾天)內(nèi)穩(wěn)定存在，不易團(tuán)聚；當(dāng)所述溶液7〈PH〈10時(shí)，輻射生成的納米級金屬團(tuán)簇穩(wěn)定存在的時(shí)間較短，而當(dāng)所述溶液PH〈7時(shí)輻射生成的納米級金屬團(tuán)簇會在極短時(shí)間內(nèi)(幾秒內(nèi)甚至毫秒內(nèi))聚集長大為微米級，使金屬活性中心的活性大大降低。還可以向所述溶液中通入惰性氣體除氧。所述Y射線的輻射劑量可根據(jù)需要選擇，優(yōu)選50200Gy/min;對于塑料件，Y射線的輻射劑量優(yōu)選50110Gy/min?？梢杂眯砍赡?，絲網(wǎng)印刷等本領(lǐng)域常用的方法在非金屬件的預(yù)定區(qū)域按照預(yù)定形狀均勻分布所述溶液。對于印刷線路板的制作，由7于要在銅箔上形成精密電路，故應(yīng)選用絲網(wǎng)印刷將包含所述溶液的油墨印在銅箔上，然后Y射線輻射。所述用化學(xué)鍍在非金屬件表面Y射線輻射過的區(qū)域鍍金屬層是化學(xué)鍍領(lǐng)域公知技術(shù)，且與本發(fā)明關(guān)系不大，故在此不在贅述。本發(fā)明具體實(shí)施方式還提供一種按照本發(fā)明的利用Y射線制備表面金屬化的非金屬件的方法制造的表面金屬化的非金屬件，所述非金屬件的表面金屬鍍層的附著力不小于4B。所述非金屬件的基材可以為有機(jī)材料，也可以為無機(jī)材料。有機(jī)材料如塑料，具體的例子包括柔性印刷線路板的絕緣基材(多為聚酰亞胺)，剛性印刷線路板的絕緣基材(多為酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂)，塑料手機(jī)外殼及其它零部件，塑料汽車零部件等。無機(jī)材料如玻璃、各種陶瓷、石材等。實(shí)施例1取0.94g硝酸銅溶于100mL水中配制成0.05mol/L的硝酸銅溶液，用濃氨水調(diào)節(jié)其pH值為11，取出10mL，加入異丙醇和聚乙烯醇將0.05mol/L硝酸銅水溶液稀釋成對水/異丙醇/聚乙烯醇混合液的濃度為0.01mol/L的溶液，其中，聚乙烯醇用量為0.2g。向該溶液中通入氮?dú)?min除氧。向已經(jīng)除氧的溶液中加入12g聚丙烯酸樹脂，用絲網(wǎng)印刷在柔性線路板的絕緣基板上印制預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路，然后將其移至60Gy/min的Y射線(深圳長園公司的Y射線輻射儀)下進(jìn)行照射3min。然后進(jìn)行化學(xué)鍍銅。鍍液成分200ml水，2.0g五水硫酸銅，2ml甲醛，6gEDTA'2Na，4g酒石酸鉀鈉，用NaOH調(diào)節(jié)PH值為12.5，8將上述步驟的經(jīng)y射線輻射過的基材置于鍍液中，50°C恒溫水浴30min，即在柔性線路板絕緣基材上鍍上銅電路。實(shí)施例2按照實(shí)施例1的方法，不同之處在于在剛性印刷線路板的絕緣基材上鍍銅電路。實(shí)施例3按照實(shí)施例1的方法，不同之處在于用旋涂成膜法將加入聚丙烯酸樹脂后的溶液旋涂于陶瓷表面。后續(xù)的y射線輻射、化學(xué)鍍步驟均相同。旋涂成膜的工藝參數(shù)800轉(zhuǎn)/min，5s。性能測試非金屬件表面金屬鍍層附著力測試，簡稱百格法在室溫23士2'C，相對濕度50±5%的條件下，用鋒利刀片(刀鋒角度為15°30°)在測試樣品表面劃10xlO個(gè)lmmxlmm小網(wǎng)格，每一條劃線深及鍍層底層；用毛刷將測試區(qū)域的碎片刷干凈；用3M600號膠帶牢牢粘住被測試小網(wǎng)格，并用橡皮擦用力擦拭膠帶，以加大膠帶與被測區(qū)域的接觸面積及力度；用手抓住膠帶一端，在垂直方向以60。角度迅速扯下膠紙，同一位置進(jìn)行2次相同測試；測試標(biāo)準(zhǔn)附著力24B為合格表l非金屬件表面金屬鍍層附著力標(biāo)準(zhǔn)等級含義5B劃線邊緣光滑，在劃線的邊緣及交叉點(diǎn)處均無鍍層脫落9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從上表2可以看出(1)采用根據(jù)本發(fā)明的方法制備的柔性線路板和剛性線路板表面銅鍍層的附著性很好。(2)采用根據(jù)本發(fā)明的方法制備的表面鍍銅陶瓷，其銅鍍層與陶瓷基材的附著力良好。權(quán)利要求1.一種利用γ射線制備表面金屬化的非金屬件的方法，包括如下步驟a).配制含有金屬離子的溶液，溶劑為極性溶劑；b).在非金屬件的預(yù)定區(qū)域按照預(yù)定形狀均勻分布步驟a)的溶液；c).用γ射線輻射步驟b)的非金屬件上分布有所述金屬離子溶液的區(qū)域；d).用化學(xué)鍍在步驟c)的γ射線輻射過的區(qū)域鍍金屬層。2.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，所述溶液中金屬離子濃度為0.00卜lmol/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，所述溶液中金屬離子濃度為0.010.5mol/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，所述金屬離子為過渡金屬離子、第五周期主族金屬離子、第六周期主族金屬離子中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，所述極性溶劑選自水、甲酰胺、乙腈、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、二氧六環(huán)、四氫呋喃中的至少一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，所述溶液中還可以含有自由基抑制劑。7.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，所述溶液還可以含有表面活性劑和/或分散劑，所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑中的至少一種，所述分散劑為可溶于極性溶劑的且在其中以陰離子形式存在的聚合物。8.根據(jù)權(quán)利要求8的制備方法，所述分散劑選自聚乙烯醇、聚丙烯酸中的至少一種。9.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，所述溶液為堿性。10.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，所述溶液PH^10。11.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，向所述溶液中通惰性氣體除氧。12.—種表面金屬化的非金屬件，按照權(quán)利要求111任意一項(xiàng)的方法制備，所述非金屬件的表面金屬鍍層的附著力不小于4B。13.根據(jù)權(quán)利要求12的表面金屬化的非金屬件，所述非金屬件的基材為無機(jī)非金屬。14.根據(jù)權(quán)利要求12的表面金屬化的非金屬件，所述非金屬件的基材選自玻璃、陶瓷、石材。15.根據(jù)權(quán)利要求12的表面金屬化的非金屬件，所述非金屬件的基材為印刷線路板的絕緣基材。全文摘要本發(fā)明提供一種利用γ射線制備表面金屬化的非金屬件的方法，包括如下步驟a).配制含有金屬離子的溶液，溶劑為極性溶劑；b).在非金屬件的預(yù)定區(qū)域按照預(yù)定形狀均勻分布步驟a)的溶液；c).用γ射線輻射步驟b)的非金屬件上分布有所述金屬離子溶液的區(qū)域；d).用化學(xué)鍍在步驟c)的γ射線輻射過的區(qū)域鍍金屬層。該方法克服了傳統(tǒng)化學(xué)試劑法對非金屬表面粗化時(shí)操作繁瑣，污染環(huán)境的缺點(diǎn)，且可以在表面硬度大的玻璃、陶瓷等無機(jī)非金屬材料表面形成附著力良好的金屬鍍層。文檔編號C04B41/88GK101684551SQ20081017533公開日2010年3月31日申請日期2008年11月3日優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日發(fā)明者劉倩倩,林信平,炎陳申請人:比亞迪股份有限公司