非金屬電鍍

non-metal plating

非金屬材料如塑料、陶瓷、玻璃、石膏、木材等進行電鍍前，應進行表面處理，使鍍件具有良好的表面狀態(tài)和導電性。

在非金屬如塑料、陶瓷、玻璃、木材等材料上進行電鍍的關(guān)鍵是采用化學鍍的方法，使非金屬表面轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俦砻?，然后再進行一般的電鍍，以達到一定的工藝要求。下面簡單介紹化學鍍的原理。

化學鍍是指使用合適的還原劑使鍍液中的金屬離子還原成金屬而沉積在非金屬零件表面的一種鍍覆工藝。為使金屬的沉積過程只發(fā)生在非金屬零件表面上而不發(fā)生在溶液中，就先要將非金屬表面進行預處理，使非金屬表面具有催化性能。從而使還原劑能在非金屬表面的催化作用下進行還原。下面以通常用的ABS工程塑料化學鍍銅為例說明之。

ABS（苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物）在化學鍍銅之前，必須進行預處理，主要有下面幾步。

（1）除油除油的目的是清除表面的污垢，提高鍍層的結(jié)合力，一般可用堿和有機溶劑等溶液進行除油。

（2）粗化粗化的作用是使塑料零件表面呈微觀的粗糙不平的狀態(tài)，以增大鍍層與塑料間的接觸面。粗化液的主要組分是由鉻酐（CrO3）、硫酸、磷酸、重鉻酸鹽等酸性物質(zhì)和強氧化劑所組成的。它能與塑料表面的高分子化合物反應而使表面形成凹槽、微孔，使塑料表面變粗糙。粗化液還能使塑料表面的高分子化合物發(fā)生斷鏈，使長鏈變成短鏈，同時還可能發(fā)生氧化、磺化等作用，使表面斷鏈處生成較多的親水性極性基團如羰基、羥基(-OH)、磺酸基團(-SO3H)等，而提高表面的親水性，有利于化學結(jié)合，提高鍍層與基體的結(jié)合力。

（3）敏化敏化的作用是在經(jīng)粗化的零件表面上吸附一層易于氧化的金屬離子（如Sn2+），用于還原某一金屬離子（如Ag+）。最常用的敏化劑是氯化亞錫的酸性溶液。經(jīng)敏化液浸漬過的零件，表面附有一層敏化液。移入清洗槽中時，二價錫鹽遇水發(fā)生水解作用，可能生成微溶于水的凝膠狀的堿式氯化亞錫薄層，一般厚度為1～200nm。

SnCl2?+ H2O = Sn(OH)Cl(s) + HCl

（4）活化活化是在鍍層表面吸附一層具有催化活性的金屬微粒，形成催化中心，使Cu2+能夠在這些催化中心上發(fā)生還原作用。活性處理是將經(jīng)過敏化處理過的零件與具有催化活性的金屬（如銀、鈀等)的化合物（如AgNO3等）的溶液進行反應。此時零件表面的二價錫離子就將Ag+離子還原成為金屬銀微粒，使其緊緊附著在零件的表面上，其反應為

2Ag+?+ Sn2+?= Sn4+?+ 2Ag(s)

這些金屬銀微粒具有催化活性，是化學鍍的結(jié)晶中心。經(jīng)過上述處理的零件，其表面已經(jīng)具有催化活性的金屬銀粒子。此時將該零件置于含有銅離子及還原劑的水溶液中，使其發(fā)生催化還原作用而連續(xù)地沉積出金屬銅。常用的一種化學鍍銅液是由硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、甲醛（HCHO）和少量穩(wěn)定劑組成的，反應可表達如下：

式(1)為以Ag微粒作催化劑時的反應。式(2)為使銅離子還原的反應。式(3)為自動催化過程，以已還原的銅膜作為自催化表面。以上反應主要可概括為：

總反應：

物件經(jīng)化學鍍后，表面附著一層厚度為0.05～0.2μm的金屬導電薄層，并不能滿足產(chǎn)品在防腐、耐磨、耐熱、導電等方面的要求。因此必須再采用常規(guī)電鍍的方法，鍍到所需的厚度。

對非金屬的化學鍍需要敏化活化處理。敏化就是使非金屬表面形成一層具有還原作用的還原液體膜。這種具有還原作用的處理液就是敏化劑。好的敏化效果要求具有還原作用的離子在一定條件下能較長時間保持其還原能力，并且能控制其還原反應的速度，要點是敏化所要還原出來的不是連續(xù)的鍍層，而只是活化點。目前最適合的還原劑只有氯化亞錫。目前，對于非金屬化學鍍鎳用得最多的是Pd活化工藝。當吸附有Sn的非金屬表面接觸到Pd活化液時，Pd會被Sn還原而沉積到非金屬表面形成活化中心，從而順利進行化學鍍。

(1)機械粗化，一般采用噴砂處理，以增加鍍層與基體的接觸面積，提高結(jié)合強度；

(2)化學除油；

(3)化學粗化，進一步提高機械粗化的效果；

(4)敏化和活化，敏化使非金屬表面吸附一層易氧化的物質(zhì)(如SnCl2)，以便在活化處理時把起催化作用的金屬如鈀還原成膠粒狀態(tài)；(5)在催化金屬作用下進行化學鍍銅或化學鍍鎳，然后再進行常規(guī)電鍍。