Подготовка изоляционных материалов, пластмасс под гальванопокрытия.

ИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Основными операциями при подготовке пластмасс являются: обезжиривание водными растворами; создание шероховатой поверхности механическим путем или с помощью травильных растворов, содержащих окисляющиеся кислоты; сенсибилизация водными растворами SnCl₂; активирование поверхности водными растворами AgNO₃ или PdCl₂; химическое осаждение меди.

Наиболее пригодными для гальванопокрытий являются пластмассы, содержащие каучук (ABS и др.), так как последний во время создания шероховатой поверхности вымывается, и в образовавшихся углублениях осаждается металл. Благодаря этому достигается относительно хорошая адгезия покрытия с пластмассами.

В процессе создания шероховатости поверхности ее контролируют по смачиванию пластмассы; микроструктуре поверхности; параметрам шероховатости с помощью приборов; по прочности сцепления металла с пластмассой. Так, например, в растворе, содержащем 80 — 100 мл Н₂O, 10—15 г бихромата калия, 150 — 180 мл H₂SO₄ (уд. вес 1,7), при 80°С в течение 20 — 25 мин достигается шероховатость Rz = 0,1 мкм.

Меднение печатных плат из гетинакса или стеклопластика с отверстиями ведут в щелочном электролите с концентрацией меди 25 — 30 г/л при i_к = 3 ÷ 4 А/дм² на толщину 15 — 18 мкм. Электролит следует перемешивать, так как в противном случае в отверстиях диаметром 1—2 мм не обеспечивается получение нужного слоя. Объем электролита в отверстии диаметром 4,5 мм² составляет 0,8 мм³ и в нем содержится меди 0,024 мг или 2,29 • 10¹⁶ ионов меди.

Полистирол применяют для изготовления волноводов. Перед серебрением их обрабатывают струей пара, содержащей порошок окиси алюминия, промывают, сенсибилизируют в течение 3 — 5 мин в растворе SnCl₂•2H₂O (5 — 6 г/л), концентрированной НCl (35 — 40 г/л) и смачивателя (100 — 120 мл/л). Затем детали промывают в дистиллированной воде, выдерживают 3 — 5 мин в растворе, содержащем 250 — 300 мл метилового спирта и 700—750 мл 40%-ного раствора формалина, и сушат без промывания. После этого детали погружают в свежий раствор Ag(NO₃) (100-120 г/л), гидроокиси аммония (100 — 120 мл/л) и сегнетовой соли (80 — 100 г/л).

Для химического осаждения меди применяют следующий электролит (в г/л):

CuSO₄•5H₂O 10-15

Сегнетова соль 25 — 30

NaOH 10-15

37—40%-ный раствор формальдегида, мл/л 10 — 15

За 10 — 15 мин осаждается ~ 10 мкм меди. Детали перед меднением следует погружать в 2%-ный раствор хлорида палладия (2 — 3 мл/л) и НСl (1 — 1,5 мл/л). Адгезию меди, осажденной химически, улучшают посредством увеличения времени и температуры прессования (в пределах 40 —80 °С).

С увеличением толщины стенок изделий в 3 раза, например от 1,25 до 3,75 мм, повышается адгезия меди в 10 раз. Пресс-формы при этом должны иметь меньше острых углов и переходов. Изделия из акрилобутил-стирола следует сушить при 80 —85°С в течение 2—4 ч.

Детали из АГ-4В обезжиривают в течение 3-5 мин при 40-50 °С в растворе (в г/л):

Тринатрийфосфат 30—40

Натр едкий 8-10

Стекло натриевое жидкое 5—7

Карбонат натрия 40—45

Травление деталей ведут в растворе, содержащем 100 г серной кислоты (1,83) и хромового ангидрида (30 г) в течение 1-5 мин при 60°С. Травление создает шероховатость поверхности до Rz = 1 мкм.

Сенсибилизируют детали в растворе двухлористого олова (30-40 г/л) и НСl (концентрированной) (30 — 40 г/л) при комнатной температуре. Затем их тщательно промывают в проточной и дистиллированной воде. Активируют детали в растворе двухлористого палладия. В результате этого на поверхности АГ-4В осаждается тонкий слой палладия :

Sn²⁺ +Pd²⁺->Pd +Sn⁴⁺.

При последующем химическом меднении используют раствор (в г/л):

CuSO₄•5H₂O 50-60

Хлористый никель 10—15

Сегнетова соль 120 — 150

Формалин, мл/л 8-10

NaOH 35-40

При этом катализируется процесс восстановления меди.

Палладий является поглотителем водорода, поэтому ослабляется адгезия. Активирование поверхности фольгированного диэлектрика следует вести в растворе PdCl₂(3-4 г), NH₄OH (250-300 мл), трилона Б (10-15 г) и дистиллированной воды (1 л). При этом черная пленка палладия отсутствует, прочность сцепления возрастает от 10-20 до 40-50 кгс/см² и улучшается структура меди, нанесенной химическим способом.

В некоторых случаях детали из пластмасс, подлежащие гальванопокрытию, сначала покрывают токопроводящей пленкой (лак или мастика, содержащие графит, медь или серебро). Серебряные краски (60-70% серебра) наносят с помощью щеток, а при меньшем содержании серебра — методом распыления. В качестве связующего используют эфиры целлюлозы или метакриловую смолу. Золотые краски готовят из порошка золота на эпоксидной смоле (связующее). Состав медных красок (в л):

Нитроцеллюлозный лак 0,03

Лаковый разбавитель 0,21

Медный порошок, г 56 — 58

Такую краску готовят непосредственно перед ее нанесением. Необезжиренный медный порошок следует перед смешением промыть в органическом растворителе. При распылении медной краски пистолет располагают на таком расстоянии, чтобы пленка на поверхности деталей почти сразу высыхала. Нанесение тонких зеркальных покрытий начинают с создания шероховатой поверхности посредством обработки сухим или влажным абразивом, химическим травлением в растворителях и т. д. Для химического травления используют раствор 40 г бихромата натрия в смеси 750 мл H₂SO₄(1,84) с 250 мл воды при 85 —95°С. Деталь опускают на 5 с в раствор, затем промывают и погружают на 5 с в 15%-ный раствор NaOH, нагретый до 90 — 100°С. Далее их сенсибилизируют в обычных растворах хлоридов олова или палладия и тщательно промывают в дистиллированной воде, после чего при комнатной температуре на детали наносят серебряную пленку последовательно в двух растворах.

Первый раствор готовят растворением 20 г AgNO₃ и 10 г КОН в 400 мл дистиллированной воды. Образовавшийся осадок сразу растворяют в 50 мл аммиака с целью предотвращения образования взрывчатых веществ. Второй раствор, содержащий 90 г тростникового сахара и 4 мл HNO₃ на 1 л дистиллированной воды, кипятят и охлаждают непосредственно перед использованием. Одну часть этого раствора смешивают с четырьмя частями первого.

Пленку меди осаждают, восстанавливая формальдегидом реактив Фелинга с добавлением небольшого количества серебра. Состав раствора (в молях):

CuSO₄ • 5H₂O 2

AgNO₃ 0,2

Соль Рашеля 4

Кали едкое 4

Вода дистиллированная, мл 100

Восстановление проводят в 5 %-ном растворе формальдегида.

Поверхности деталей из фторуглеродных смол обрабатывают в растворе NaOH в безводном аммиаке или в смеси металлического натрия и нафталина, растворенных в тетрагидрофуране. Так, в раствор, содержащий 120 г/л нафталина в тетрафуране, добавляют 23 г металлического натрия, разрезанного на кусочки. Полученную смесь перемешивают при 20°С в течение 2 ч. В процессе приготовления, использования и хранения не следует допускать значительного попадания воздуха в смесь, так как при длительном хранении она может разрушаться.

Каталитическое осаждение никелевой пленки применяется только в случае термореактивных пластмасс. Процесс подготовки и осаждения включает следующие операции: очистку, создание шероховатости поверхности, сенсибилизацию в растворе, содержащем 60 — 70 г/л SnCl₂ и 40-50 г/л НСl, промывку в холодной воде, активацию в растворе, содержащем 1—2 г/л PdCl₂ и 1—2 мл/л концентрированной НСl, промывку в холодной воде, никелирование в растворе, содержащем 30 — 35 г хлорида никеля, 10—15 г гипофосфита натрия, 10—15 г цитрата натрия и 1 л дистиллированной воды; рН = 4 ÷ 6; температура 90—95°С; скорость осаждения 5 мкм/ч.

Петр Степанович Мельников. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении, 1979.