关键词：
化学镀铜
双还原剂
沉积速率
添加剂
应力
摘要：
聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）作为工程塑料之一,具有良好的耐高温、稳定性好的优异性能。为了增加ABS的性能,达到扩大其应用范围的目的,可以对ABS进行表面金属化处理。电镀与化学镀是现在较为为常见的两种表面处理技术。化学镀相较于电镀而言,以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。甲醛由于其优异的还原能力,在化学镀铜体系中得到了广泛的应用。但近年来,随着人们环保意识的增强,非甲醛化学镀铜体系成为当代化学镀铜的研究热点之一。次磷酸盐由于低成本和相对安全的性能,备受研究者关注,发展了次磷酸钠（SHP）化学镀铜体系。由于次磷酸钠的还原能力相对较弱,在化学镀铜过程之后,塑料基板表面的镀层较薄。为了改善SHP化学镀铜体系还原性能差的缺陷,进一步提高化学镀铜体系的使用效率,本文在含有还原剂SHP的化学镀铜体系中加入辅助还原剂二甲胺基甲硼烷（DMAB）,构成双还原化学镀铜体系,在保持化学镀铜体系稳定性的同时,提高化学镀铜体系的沉积速率。通过研究不同添加剂对化学镀铜体系的影响,获得双还原化学镀铜体系中适宜的添加剂配比。主要研究内容如下:1.研究SHP和DMAB两种还原剂复合添加浓度对ABS表面化学镀铜的影响。利用网格设计法,探讨化学镀铜体系中两种还原剂复合的适宜浓度配比,测定相应的沉积速率,并采用场发射扫描电子显微镜和X-射线能谱分析仪对化学镀铜层的微观形貌和组成进行表征。研究结果表明,在DMAB和SHP的添加浓度分别为0.50 g·L-1和90 g·L-1时,DMAB和SHP具有良好的协同作用,此时化学镀铜体系沉积速率最大,为3.14μm·h-1。化学镀铜层表面铜晶粒排列致密,表面平整,且镀层中铜含量达到97.4%。在此基础上,通过探究温度、施镀时间、p H对双还原基础化学镀铜体系的影响,确定了化学镀铜体系的实验条件为:施镀温度为75℃,p H为9.0,施镀时间为1h。此时基础化学镀铜体系的稳定性好,且沉积速率最快。2.在双还原基础化学镀铜体系中加入糖精钠和2,6-二氨基吡啶,分别探究这两种加速剂对化学镀铜沉积速率和镀层表面形貌的影响。采用场发射扫描电子显微镜对化学镀铜层的微观形貌进行表征。并通过极化曲线测试分析了化学镀铜体系中这两种加速分别对化学镀铜过程中双还原剂被氧化和铜离子被还原的影响。研究结果表明,双还原化学镀铜体系中单独加入糖精钠的沉积速率比加入2,6-二氨基吡啶的沉积速率要大,当糖精钠为0.2 g·L-1时沉积速率达到了4.08μm·h-1,沉积铜层表面平整,这说明0.2 g·L-1糖精钠的加入有效的促进了还原剂的被氧化过程,提高了沉积速率。3.在双还原基础化学镀铜体系中,分别加入亚铁氰化钾、碘酸钾、亚硫酸钠和3-巯基-1-丙烷磺酸钠（MPS）作为稳定剂,探究不同稳定剂对化学镀铜沉积速率和镀层表面形貌的影响。采用场发射扫描电子显微镜对化学镀铜层的微观形貌进行表征。并通过极化曲线测试分析了化学镀铜体系中这几种稳定剂分别对化学镀铜过程中双还原剂被氧化和铜离子被还原的影响。研究结果表明,化学镀铜体系中加入MPS的沉积速率比加入其他稳定剂的沉积速率要小,当MPS为3 mg·L-1时,沉积速率为0.569μm·h-1。这说明3 mg·L-1MPS的加入有效的抑制了还原剂的被氧化过程,降低了沉积速率。4.在双还原基础化学镀铜体系中,选用糖精钠作为加速剂,MPS作为稳定剂,探究两种添加剂的协同作用对化学镀铜沉积速率和镀层表面形貌的影响。采用场发射扫描电子显微镜对化学镀铜层的微观形貌进行表征。并通过极化曲线测试分析了化学镀铜体系中这两种添加剂对化学镀铜过程中双还原剂被氧化和铜离子被还原的影响。研究结果表明,当基础化学镀铜体系中同时加入0.2 g·L-1糖精钠和2mg·L-1MPS时,沉积速率达到3.63μm·h-1,此时化学镀铜层表面铜晶粒排列致密,表面平整。在此基础上,添加六水合硫酸镍作为消应力剂,并用X-射线衍射法测试铜层（220）和（311）晶面的残余应力。结果表明,双还原化学镀铜体系中加入Ni SO4·6H2O可以降低化学镀铜层的残余应力,当Ni SO4·6H2O的含量为0.3 g·L-1时,化学镀铜层的应力最小达到-72 MPa。
