專利名稱:陶瓷玻璃常溫化學(xué)鍍銅、鎳、鈷的制作方法
本發(fā)明涉及一種化學(xué)鍍(Chemical Plating)的方法，特別是一種對(duì)廣泛稱之為陶瓷、玻璃體的表面進(jìn)行常溫化學(xué)鍍銅、鎳、鈷的方法。
化學(xué)鍍，是指在溶液中采用化學(xué)還原的辦法，將溶液中的金屬離子還原為金屬而積沉在某些物體的表面。為了使這種還原反應(yīng)能有效的進(jìn)行，并獲得附著性能好的金屬鍍層，對(duì)被鍍物體的表面預(yù)處理及選擇恰當(dāng)?shù)拇呋瘎┦侵匾膬蓚€(gè)方面。美國(guó)專利U.S.pat NO 4008343中提出了一種膠體鈀預(yù)處理液，雖然能使化學(xué)鍍正常進(jìn)行，但它配制工藝復(fù)雜，而且對(duì)無(wú)機(jī)鹽的陶瓷、玻璃體附著力不強(qiáng)，為了增強(qiáng)金屬鍍層對(duì)基底材料的附著力，往往需要對(duì)被鍍物體表面進(jìn)行粗化，通常采用機(jī)械粗化和化學(xué)刻蝕的方法，對(duì)一些陶瓷基底材料，習(xí)慣上往往采用氫氟酸之類表面腐蝕粗化，其缺點(diǎn)一是工藝復(fù)雜，二是帶來(lái)了污染源。美國(guó)專利U.S.Pat No 4259409提出了對(duì)陶瓷、玻璃類硅酸鹽材料進(jìn)行預(yù)處理的方法，用具有催化特性的金屬離子分散到PH值為10.5以上的硅酸鹽稀溶膠中去，再把這種已具有催化特性的溶膠去處理玻璃、陶瓷表面，使預(yù)處理溶膠涂覆在陶瓷、玻璃表面，再高溫干燥、烘烤，接著在90℃左右的化學(xué)鍍鎳槽中進(jìn)行反應(yīng)，最好經(jīng)烘干后獲得一層附著力強(qiáng)的金屬鎳體。其缺點(diǎn)是物體表面涂覆的預(yù)處理溶膠對(duì)吸附催化金屬離子的能力不夠強(qiáng)，易造成下道化學(xué)鍍時(shí)自發(fā)分解鍍液，并只能適用化學(xué)鍍鎳，同時(shí)高溫干燥、烘烤和高溫化學(xué)鍍槽，耗費(fèi)能源，增添了附加設(shè)備。
本發(fā)明的目的是提供一種新的化學(xué)鍍的方法，包括提出一種新的預(yù)處理液即催化膠體，這種催化膠體含有新的催化劑及新的載體類型，使得化學(xué)鍍的整個(gè)過(guò)程能在常溫下進(jìn)行，在對(duì)廣泛稱之為陶瓷、玻璃體的一大類無(wú)機(jī)非金屬固體表面進(jìn)行一步法預(yù)處理后，可直接進(jìn)行化學(xué)鍍銅、鎳、鈷，最后在陶瓷、玻璃的表面得到一層附著力牢的可焊金屬層。
以下，就本發(fā)明的內(nèi)容分別進(jìn)行描述。本發(fā)明的方法包括對(duì)待鍍基底材料的較大通用性，即能夠運(yùn)用本發(fā)明進(jìn)行化學(xué)鍍的材料包括狹意的硅酸鹽材料、制品，也就是傳統(tǒng)稱之為陶瓷、玻璃材料，它們的化學(xué)概念是指二氧化硅(SiO2)和金屬氧化物(MxOy，M＝Na、K、Ca、Mg、Al、Fe等)，高溫處理后形成的鹽類，還包括廣義的含硅或不含硅的硅酸鹽材料、制品。如不含硅的氧化物(單一氧化物如Al2O3和復(fù)合氧化物如BaO、TiO2)氮化物、碳化物、硼化物、鹵化物、硫系化合物、碳素材料和其它非金屬單質(zhì)的單相、兩相或三相的陶瓷。這些材料如電真空玻璃、激光玻璃、微晶玻璃、石英玻璃、玻璃纖維、高溫陶瓷、光學(xué)陶瓷、電子陶瓷、化工陶瓷、磁性陶瓷等。對(duì)上述的任一種基底材料先進(jìn)行預(yù)處理，即配制具有催化特性的催化膠體涂覆在基底材料的表面。催化膠體液的配制方法為分別制取硅酸鹽的膠體和氫氧化鋁的膠體，硅酸鹽可選用可溶性硅酸鋰、硅酸鈉或硅酸鉀，氫氧化鋁溶膠可用異丙醇鋁或鋁汞劑或鋁鹽、鋁酸鹽來(lái)制備，制備的硅酸鹽溶膠中含有的二氧化硅的成份可以是0.5%～40%，二氧化硅與堿金屬氧化物的摩爾比可以是1∶1～5∶1。硅酸鹽液體和氫氧化鋁膠體相作用，發(fā)生縮聚反應(yīng)而生成鋁、硅酸鹽陰離子，開始形成了Si-O-Al鍵，并逐漸發(fā)展為正四面體的骨架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)烈吸附帶正電荷催化金屬離子的功能，在這種膠體液中，加入催化金屬離子的鹽類，催化金屬離子可選用銠、鈀、鉑、銀、鈷、鎳等離子。用銀時(shí)可選用硝酸銀、銠、鉑、鈀、鈷、鎳可用它們的鹵化物(氯化物、溴化物或兩者混合)或其它鹽類，可單獨(dú)使用或兩種、兩種以上混合使用。催化金屬鹽類在還原鍍槽中顯示出很大催化活性。催化劑的用量可以是0.0007～0.035摩爾/升，再在加有催化劑的鋁、硅酸鹽膠體液中加入增稠劑和表面活性劑，加入增稠劑的種類可以是羧甲基纖維素、阿拉伯膠、聚乙烯醇、血骯、干酪素等，可選用其中的一種或數(shù)種的混合，加入量為1～10克/升。增稠劑的加入可使膠體長(zhǎng)期穩(wěn)定，而且使陶瓷、玻璃體上的涂覆更容易伸展。加入的表面活性劑可選用碳原子數(shù)為C4～18的鏈烴或芳香烴，可以是非離子型的，也可以是陰離子或陽(yáng)離子型的，加入量為0.01～0.5克/升。表面活性劑的加入使膠體穩(wěn)定。用水調(diào)整溶膠的濃度，調(diào)整溶膠的PH值，使催化膠體的PH值為8～11。
催化膠體制備好后，在對(duì)陶瓷、玻璃體進(jìn)行涂覆前，應(yīng)對(duì)陶瓷、玻璃體的表面進(jìn)行清潔處理，可采用去污力強(qiáng)的表面活性劑清洗或高溫?zé)凉嵦幚砘虺暡ㄇ逑?，徹底去除油污、塵，充分漂洗后干燥，然后將催化膠體涂覆在清潔的陶瓷、玻璃體表面。涂覆的工藝可是多種多樣的，可采用印、刻、刷、噴、浸、描、滾等涂布方法，可以全覆蓋，也可局部線條涂、圖案涂，可以是一次覆蓋，也可以分次重復(fù)覆蓋。將涂覆有催膠體的陶瓷、玻璃在常溫下(10～40℃)下干燥，干燥方法可以選用自然干燥、通風(fēng)干燥、減壓干燥、遠(yuǎn)紅外干燥、烘箱干燥，也可以在高于常溫下干燥。接著進(jìn)行常溫(10～40℃)化學(xué)鍍，也可在化學(xué)鍍前先在活化劑里處理一下，活化劑可選用聯(lián)胺及其衍生物、四氫硼鈉(或鉀)、二甲基胺硼、三甲基胺硼、二乙基胺硼、三乙基胺硼等?；瘜W(xué)鍍槽可選用酸性、中性、堿性，但堿性更穩(wěn)定，PH值可8～13?；瘜W(xué)鍍液由金屬離子、絡(luò)合劑、還原劑、緩沖劑、穩(wěn)定劑組成。最后得到外表鍍有一層附著力強(qiáng)的銅、鎳、鈷金屬層的陶瓷、玻璃。
本發(fā)明的化學(xué)鍍方法，工藝簡(jiǎn)單、操作方便，金屬鍍層具有良好的物理性能及強(qiáng)的附著力和可焊性，是一種新的、有效的化學(xué)鍍銅、鍍鎳、鍍鈷的方法。
以下是使用本發(fā)明方法的實(shí)施例。
一、催化膠液配制例1.將化學(xué)純異丙醇鋁13.5克放入375毫升的苯液中溶解，然在不斷攪拌下，徐徐加入625毫升的去離子水等等反應(yīng)完后，將混合液進(jìn)行分離，取得下層液體(A)，稱取化學(xué)純硅酸鉀85.5克放入燒杯中，加入500毫升水?dāng)嚢?，待全部溶解后加?A)液125毫升，制得(B)液，稱取氯化鈀31.9克放入燒杯中，加入7.3N鹽酸95毫升，待全部溶解后配成(C)、取(C)9.5毫升放入1000毫升燒杯中，在不斷攪拌下徐徐加入已配制好的(B)液中，再加入1.5克羧甲基纖維素和0.05克聚乙二醇，再加入去離子水至1000毫升，使PH＝10.5。
2.量取泡花堿(8.9%(重量)NaO和28.7%(重)SiO2)110毫升溶于500毫升去離子水中得(A)液，然后稱取偏鋁酸鈉3.2克溶于100毫升水中，在不斷攪拌下緩慢加入上述(A)液中得(B)液。稱取氯化鈷33克放入燒杯中，加入1.1N鹽酸100毫升，待全部溶解制成(C)液，取(C)液10毫升放入1000毫升燒杯中，在不斷攪拌下，徐徐的分批加入(B)液中，調(diào)PH值為10.5，加入去離子水配成1升。
3.將327克純度為99.99%的金屬鋁屑放入9.3升含3.1克氯化汞的水溶液中，調(diào)整PH值＝8.8，50℃左右處理0.1-1小時(shí)制得(A)液，稱取化學(xué)純硅酸鈉215克放入燒杯中，加入500毫升去離子水，攪拌，待全部溶解后，再加入(A)液93毫升，制得(B)液，稱取硝酸銀5克放入燒杯中，再注入4.5N濃度檸檬酸200毫升，溶解制得(C)液，在不斷攪拌下緩慢的將(B)液分批加入(C)液，稀釋為1升。
4.先配制100毫升溶液，內(nèi)含0.1摩爾硫酸鎳和0.1摩爾氨基乙酸，待全部溶解后，在不斷攪拌下加入750毫升鋁硅酸鹽溶膠(1.78%重量Na2O，5.74%重SiO2，0.25%重Al)，然后再加入含PdCl2·H2O 0.2克的稀鹽酸液，再加入15克羧甲基纖維素和0.15克十二烷基硫酸鈉，PH值8.7，稀釋至1升。
二、化學(xué)鍍例1.對(duì)陶瓷、玻璃材料進(jìn)行表面清潔處理，清潔劑采用椰油烷基醇酰胺20克/升，椰油烷基醇酰胺磷酸酯8克/升，三乙醇胺油酸皂20毫升/升，苯駢三氮唑0.1～0.2毫升/升的混合液組成溫?zé)崃鲃?dòng)液清洗，直到油污除盡，用去離子反復(fù)漂洗三次，干燥備用。
用海綿體或柔軟的泡沫塑料吸收了已配制好的催化膠液，涂覆在表面清潔處理過(guò)的陶瓷、玻璃體的表面，在10～40℃的干燥空氣中吹干，接下即可進(jìn)行化學(xué)鍍銅，化學(xué)鍍銅的配方可如下A B硫酸銅(CuSO4·7H2O) 12克/升甲醛(37%)CHCHO 20毫升/升酒石酸鉀鈉(C4H4O6KNa) 50克/升氫氧化鈉(NaOH) 12克/升乙醇(C2H5OH) 30毫升/升以上濃度指A、B兩液混合的最終濃度，PH值12～13槽內(nèi)溫度35℃。
2.陶瓷元器件放入無(wú)水乙醇中進(jìn)行超聲清洗，清洗10～20分鐘后用去離子水漂洗3～4次，脫水、干燥備用。選用多孔狀吸水體如泡沫海綿等，按設(shè)計(jì)要求制成特定形狀、吸收催化涂液，然后在清潔的陶瓷元器件上進(jìn)行局部圖形的印刻或繪線、刻點(diǎn)，使催化鍍層按設(shè)計(jì)的要求在陶瓷元器件外表形成邊緣清晰厚薄均勻的圖形，常溫充分干燥后化學(xué)鍍鎳。
硫酸鎳(NiSO4·7H2O) 20克/升次亞磷酸鈉(NaH2PO2·H2O) 35克/升焦磷酸鈉(Na4P2O7·10H2O) 60克/升氯化銨(NH4Cl) 30克/升槽內(nèi)溫度35℃，用氨水調(diào)至PH值8～9左右。
3.把干燥清潔的玻璃、陶瓷物件按放在有特定形狀的夾具上，然后用裝有催化膠液的容器進(jìn)行噴刷，使其表面獲得一層圖形清晰的催化圖紙?jiān)诟稍锏牧鲃?dòng)空氣中充分干燥，進(jìn)行化學(xué)鍍鈷。
硫酸鈷(CoSO4·6H2O) 30克/升次亞磷酸鈉(NaH2PO2·H2O) 30克/升檸檬酸鈉(C6O7H3Na3) 10克/升氯化銨(NH4Cl) 20克/升溫度35℃，用氨水調(diào)整PH值8～9。
4.陶瓷、玻璃物件，經(jīng)過(guò)乙醇、丙醇或三氯乙烯有機(jī)溶劑浸洗、干燥，然后用毛筆類吸水工具吸收催化膠液后，在該陶瓷、玻璃體上進(jìn)行描繪，使催化涂液厚薄均勻的線條清晰地覆蓋在上面，然后放入密封容器中進(jìn)行真空減壓干燥，干燥后的陶瓷、玻璃體可進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，把整批零部件放入槽中進(jìn)行催化還原反應(yīng)。
硫酸鎳(NiSO4·7H2O) 20克/升次亞磷酸鈉(NaHPO2·H2O) 30克/升1-羥基2叉-1、1-二磷酸(〔CH3C(OH)(PO3H2)2〕(HEDP) 40克/升氯化銨(NH4Cl) 20克/升溫度40℃用氨水調(diào)PH值8～9
權(quán)利要求
1.一種陶瓷、玻璃體表面化學(xué)鍍銅、鎳、鈷的方法，用含有催化特性的催化膠體在待鍍的物體進(jìn)行預(yù)處理，使催化膠體涂覆在物體表面，然后干燥，再在化學(xué)鍍槽中進(jìn)行反應(yīng)，本發(fā)明的特征是a)可進(jìn)行化學(xué)鍍的陶瓷、玻璃，除指狹意的硅酸鹽材料制品，即傳統(tǒng)的陶瓷、玻璃外，還包括廣義的含硅或不含硅的硅酸鹽材料制品；b)催化膠體的主體組份為鋁、硅酸鹽、催化金屬的鹽類和水，其PH值為8～11；c)表面涂覆催化膠體的待鍍物，在常溫(10～40℃)下充分干燥；d)經(jīng)催化膠體涂覆、干燥后的待鍍物在常溫(10～40℃)下進(jìn)行化學(xué)鍍銅、鎳、鈷。
2.如權(quán)利要求
1所述的化學(xué)鍍方法，其特征是催化膠體主體組份鋁、硅酸鹽，其鋁∶硅元素的含量比為1∶4～1∶30，含有的二氧化硅成份為0.5%～40%，二氧化硅與堿金屬氧化物的摩爾比為1∶1～5∶1，催化金屬的鹽類為硝酸銀或鈀、鉑、銠、鈷、鎳的鹵化物或其它鹽類，催化劑的加入量為0.0007～0.035摩爾/升，催化金屬的鹽類可單獨(dú)使用或兩種、兩種以上混合使用。
3.如權(quán)利要求
1、2所述的化學(xué)鍍方法，其特征是催化膠體中還可加入增稠劑和表面活性劑，增稠劑為羧甲基纖維素、阿拉伯膠、聚乙烯醇、血骯、干酪素，可選用其中的一種或幾種的混合，加入量1～10克/升，加入的表面活性劑為非離子型或陰離子型、陽(yáng)離子型的碳原子數(shù)為C4～18的鏈烴或芳香烴，加入量0.01～0.35克/升。
4.如權(quán)利要求
1所述的化學(xué)鍍方法，其特征是表面涂覆催化膠體待鍍物的干燥，采用自然干燥、通風(fēng)干燥、減壓干燥、遠(yuǎn)紅外干燥、烘箱干燥。
專利摘要
本發(fā)明的方法是對(duì)陶瓷、玻璃體表面涂覆一層具有催化特性的鋁、硅酸鹽催化膠體，常溫干燥后可直接進(jìn)行常溫化學(xué)鍍銅或化學(xué)鍍鎳、鈷，結(jié)果在陶瓷、玻璃體表面經(jīng)預(yù)處理部位，得到一層附著力好，可焊的金屬層。
文檔編號(hào)C23C18/16GK86103987SQ86103987
公開日1987年12月23日 申請(qǐng)日期1986年6月12日
發(fā)明者蔣端大, 蔣持衡, 周志華, 蔣守謙 申請(qǐng)人:無(wú)錫市教育學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan