1　前言

　　近年來,塑料、玻璃、陶瓷、鮮花、木材和石膏等非金屬材料越來越廣泛地應用于生產和生活用品上。塑料電鍍是非金屬材料電鍍中應用最廣泛的一種,其主要優點如下[1]:(1)塑料電鍍制品表面具有金屬光澤,美觀,不易污染;(2)塑料制品具有導電性、導磁性和可焊性;(3)塑料制品的表面機械強度提高,壽命延長。隨著工程塑料應用領域的擴大,塑料電鍍的范圍也在擴大。塑料電鍍前處理工藝中最重要的是活化步驟。活化工藝的發展主要經歷了3個階段:第1代活化工藝,活化-敏化2步法[2];第2代活化工藝,活化-敏化1步法,即膠體鈀活化[3];第3代活化工藝,離子鈀活化[4,5]。離子鈀是在膠體鈀的基礎上由西德和日本推出來的,它比膠體鈀更穩定,鍍層附著力更好。目前,國內外許多公司都有商品的離子鈀活化液。離子鈀活化液比較穩定,鍍層結合力好,污染小。離子鈀活化液與膠體鈀活化液的比較:
(1)膠體鈀活化液中Ｓｎ2+在Ｐｄ0的周圍起到穩定膠體的作用,但Ｓｎ2+并不是化學鍍銅的催化劑,必須通過解膠步驟使得Ｐｄ0露在外面才能起到催化作用。活化、水洗之后必須將基體浸入解膠溶液中,因為Ｓｎ2+容易被氧化,而且一旦在空氣中氧化生成ＳｎＯｘ就很難除去,解膠同時也容易導致Ｐｄ0在基體表面的凝聚,降低催化劑的活性。離子鈀活化液不含Ｓｎ2+,也不需要解膠步驟,節省了工序。但是離子鈀活化之后需要還原,常用還原劑甲醛、水合肼等都有毒,污染環境[6]。
(2)離子鈀活化液可以長期使用而不沉降分離,使用壽命長,穩定性好,同時克服了膠體鈀活化過程中基體表面吸附一層Ｓｎ2+而影響化學鍍層的均勻性和附著力的缺點。這種活化方法還具有金屬覆蓋率高等優點。離子鈀溶液配制比膠體鈀簡單,使用工藝范圍寬。離子鈀活化工藝的不足之處是在堿性條件下施鍍時得到的鍍層附著性能不太好。粗化過程中有Ｃｒ6+產生,如果不清洗干凈或未經還原,將會降低離子鈀溶液的活性。離子鈀活化液中貴金屬鈀的含量最{TodayHot}低為150～300ｍｇ/Ｌ,比膠體鈀中鈀的含量(一般為30～50ｍｇ/Ｌ)高,如何降低離子型活化液中鈀的含量將是這方面的研究熱點。本文就離子鈀活化液進行著重論述。

2　離子型活化液的配制方法

2.1　離子鈀活化液的配制方法

離子鈀溶液的配制步驟[7]:(1)將0.3ｇＮＨ4Ｃｌ溶于適量(小于500ｍＬ)水中,稱取0.5ｇＰｄＣｌ2溶于上述ＮＨ4Ｃｌ水溶液中;(2)將1ｇα-氨基吡啶溶于少量水中;(3)在不斷攪拌下將ＰｄＣｌ2 ＮＨ4Ｃｌ溶液和α-氨基吡啶溶液混合并稀釋至1Ｌ,即得到離子鈀溶液。常用的離子鈀活化液的配方如下:ＰｄＣｌ20.25～0.5ｇ/Ｌ,ＨＣｌ0.25～1ｍＬ/Ｌ,Ｈ3ＢＯ320ｇ/Ｌ,ｔ2～5ｍｉｎ。

2.2　銀離子型活化液的配制

銀離子活化液的配制步驟:(1)將ＡｇＮＯ3溶于蒸餾水或去離子水中;(2)往ＡｇＮＯ3溶液中加入適量的氨水。配制銀離子活化液要注意:(1)勿用自來水,因為自來水中含有Ｃｌ-,會與Ａｇ+反應生成白色的ＡｇＣｌ沉淀;(2)緩慢適量地加入氨水,可以提高活化液的穩定性,若氨水過量,將形成穩定的銀氨絡離子[Ａｇ(ＮＨ3)2]+。活化后的基體需要經還原才能形成金屬鈀的活性中心。常用的還原劑有甲醛、次磷酸鈉、水合肼和硼氫化鈉等。

3　離子鈀的活化機理

離子鈀活化液本質上是一種鈀絡合物的水溶液[6]。ＰｄＣｌ2不易溶于水,但可以與過量的Ｃｌ-絡合形成水溶性的[ＰｄＣｌ4]2-絡離子。往上{HotTag}述溶液中加入可以吸附于基體上又能絡合鈀的化合物(如胺),所生成的離子鈀溶液就能對粗化處理后的非金屬基體化學鍍產生催化作用。將適當粗化的基體浸入離子鈀活化液中,鈀的絡離子吸附達到平衡后,必須使其還原為具有催化活性的金屬微粒,使用的還原劑為次磷酸鈉、水合肼及其衍生物、硼氫化物等,還原溶液中ｗ(還原劑)為1%～5%,θ50℃以下。反應式如下:

[ＰｄＣｌ4]2-+2ｅ-→Ｐｄ0+4Ｃｌ-
[Ａｇ(ＮＨ3)2]++ｅ-→Ａｇ0+2ＮＨ3↑

4　離子型活化

4.1　ＡＢＳ Ｐｄ2+活化

文獻報道[9],含有活性基團的聚合物可以與貴金屬離子形成絡合物。ＡＢＳ樹脂本身不含有任何極性基團,但經鉻酐-硫酸粗化液粗化后,由于Ｃｒ6+的強氧化性使得ＡＢＳ表面含有—ＣＯＯＨ、—ＳＯ3Ｈ或—ＣＯＮＨ2等活性基團。Ｐｅｉ ＣｈｉＹｅｎ[10]提出一種無需敏化和解膠步驟的新方法。將粗化、水洗后的ＡＢＳ浸入ＰｄＳＯ4溶液中,形成ＡＢＳ Ｐｄ2+絡合物,水洗后將絡合物直接浸入含有還原劑ＨＣＨＯ的化學鍍銅溶液中,ＡＢＳ Ｐｄ2+中的Ｐｄ2+先于Ｃｕ2+被還原為Ｐｄ0,沉積在ＡＢＳ的表面,Ｐｄ0作為催化劑引發Ｃｕ2+在ＡＢＳ表面沉積。

4.2　Ｐｄ2+ ＨＤ 1活化

鄺少林等提出以有機堿ＨＤ 1為絡合劑的離子鈀活化液[11]。其活化工藝如下:ρ(ＰｄＣｌ2)0.5ｇ/Ｌ,ρ(ＮＨ4Ｃｌ)0.3ｇ/Ｌ,ρ(ＨＤ 1)5.0ｇ/Ｌ,ｐＨ為7,θ30℃,ｔ(活化)3ｍｉｎ。通過測定不同ｐＨ下ＰｄＣｌ2溶液中的平衡電位φｅ可以判斷Ｐｄ2+離子與ＨＤ 1在水中的絡合情況。φｅ隨著ｐＨ值的增大而顯著減小。ＨＤ 1是有機堿,在酸性溶液中以鹽的形式存在,故絡合能力弱或無絡合能力。隨著ｐＨ值的升高,ＨＤ 1以堿的形式存在,其絡合能力顯著增強,φｅ隨之負移,由此可以推算出ＨＤ 1的含量。活化中的制件需經還原才能形成金屬鈀的催化活性中心。甲醛、次磷酸鈉和水合肼等還原劑以水合肼的還原效果最佳。水合肼的還原工藝為:ｗ(水合肼)=2%～5%,θ=10～40℃,ｔ=3～5ｍｉｎ。

4.3　銀離子型活化液

銀離子型活化液曾被認為催化性能差,鍍層結合力不好,很少被采用。Ｊｏｓｈｉ等發明了一種銀離子型活化液[12]。該工藝的具體步驟是:堿性除油→粗化→還原→表面調整→敏化→活化→化學鍍→其它電鍍。表面調整溶液中含有一種表面活性劑以及還原劑和絡合劑,表面活性劑一般采用陽離子表面活性劑,其作用是使后續過程容易進行;添加還原劑的目的是除去基體上可能殘留的Ｃｒ6+離子,常用的還原劑有水合肼及其衍生物、含硼類還原劑、單糖等。活化溶液中含有醇胺類(甲醇胺、二乙醇胺或三甲醇胺)和Ａｇ+的絡合物。

5　結論

目前,工業應用中使用較多的還是膠體鈀活化液。無論是膠體鈀還是離子鈀工藝都仍需不斷改進,例如,減少貴金屬鈀催化劑用量,使用環保、無污染、無毒原料等。近年來,物理法活化工藝如真空濺射、激光引發[11]等逐步擴大其應用。雖然傳統的電鍍工業不可避免地使用有害物質,但金屬鍍層與塑料的良好結合力是物理法活化所不能及的。