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基本信息

项目名称:
陶瓷金属化新技术--纳米复合化学镀铜
小类:
能源化工
简介:
本作品是将纳米技术与传统化学镀工艺相结合,利用金纳米粒子的催化活性,优化化学镀铜前处理工艺,研究一种陶瓷金属化新技术,制备出Cu/Au纳米复合镀层。
详细介绍:
本作品将纳米技术与化学镀工艺结合,研究出一种新型陶瓷金属化技术。该技术工艺简单,节能环保。 利用金纳米粒子的催化活性,实现了陶瓷化学镀铜前处理工艺由传统的粗化-敏化-活化三步法简化为粗化-活化两步法;在陶瓷表面制备纳米复合镀铜层,均匀致密,结合力好,导电性能优良。 本作品扩展了金属纳米粒子和陶瓷的应用领域,将促进陶瓷在微电子、精密机械制造和航空航天等重要行业中的应用,社会效益和经济效益显著。

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  • 陶瓷金属化新技术--纳米复合化学镀铜

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

设计目的:利用金纳米粒子的催化活性,简化陶瓷化学镀铜前处理工艺,研究一种陶瓷金属化新技术。创新点: 1.金纳米溶液制备容易且稳定存在,浓度极低,可循环利用,基本实现零排放; 2.优化陶瓷化学镀前处理工艺,变粗化—敏化—活化三步法为粗化—活化两步法; 3.在镀液中添加金纳米,可以降低施镀温度,提高镀层沉积速度,节约能源,镀层性价比高; 4.杜绝了传统活化工艺中金属银及钯的使用和排放,降低成本,环保无毒。技术关键: 1.金纳米溶液的制备; 2.金纳米粒子在镀液中均匀分散; 3.借助现代仪器分析技术检测纳米复合化学镀层的性能。主要技术指标: 1.金纳米溶液浓度:3.33×10-4mol/L; 2.施镀温度:35~40℃; 3.纳米复合化学镀层:结合力达到国标的最高级—0级;电阻仅为0.012Ω。

科学性、先进性

本作品将纳米技术与化学镀工艺相结合,研究出一种新型陶瓷金属化技术,制备Cu/Au纳米复合化学镀层。 利用液相还原法制备金纳米溶液,操作简单且稳定性好。金纳米粒子具有比表面积大,催化性能优异,在镀液中均匀分散等优点。与传统陶瓷化学镀前处理工艺相比,简化了工艺,变粗化-敏化-活化三步法为粗化-活化两步法,节约能源,减少环境污染;制备得到的纳米复合化学镀层致密均匀,结合力好,具有良好的导电性能。金纳米粒子用量极少,显著提高了镀层的性价比。

获奖情况及鉴定结果

作品所处阶段

实验室阶段

技术转让方式

作品可展示的形式

图片及样品

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

将粗化后的陶瓷基体浸泡在金纳米溶液中,使基体表面具有金属沉积所需要的活性中心;在镀液中添加少量金纳米粒子,制备Cu/Au纳米复合化学镀层。金纳米溶液制备简单、用量少、且可以重复使用,避免了传统活化工艺中重金属银、钯的浪费及对环境的污染,生产成本降低。 本作品扩展了金属纳米粒子和陶瓷材料的应用范围,将促进陶瓷材料在电子行业、精密机械制造和航空航天等重要行业的应用。与普通陶瓷镀铜相比,本作品可使生产成本大大降低,因此,社会效益和经济效益显著。

同类课题研究水平概述

陶瓷具有高硬度、耐腐蚀、耐高温及很强的机械性能,但它不导电、不可焊、抗冲击强度差等缺点限制了陶瓷广泛应用。因此,陶瓷表面金属化成为高科技发展不可或缺的技术。目前,陶瓷表面金属化技术很多,化学镀以其适应基体广、操作简便、均镀和深镀能力好,而得到广泛应用。金属化后的陶瓷可应用于大规模集成电路、精密机械制造和航空航天等重要行业。化学镀先决条件是沉积金属的基体表面要有催化活性,而陶瓷不具有催化活性,因此施镀前需进行前处理。表面活化是前处理工艺中的关键步骤,它可使基体表面具有大量的催化活性中心。目前应用最普遍的活化方法为:粗化后的陶瓷基体先用氯化亚锡敏化,再用氯化钯或硝酸银活化,还原生成的钯或银原子即成为金属沉积的活性中心。此工艺存在着操作繁琐、贵金属钯、银浪费严重及污染环境等问题,因此简化前处理工艺,降低污染,节约资源,成为国内外学者研究的热点。 续振林将化学镀铜工艺与激光微细刻蚀技术相结合,在氧化铝陶瓷基底上实现无敏化活化化学镀铜,获得光亮致密、导电性良好的化学镀层。Chun Z先自组装硅烷单分子膜,再浸于银胶中,使基体表面获得催化中心,以取代常规应用的氯化亚锡-氯化钯敏化活化法,形成一层Ag胶体薄膜,然后进行化学镀铜,得到了镀速更快、结合力更强的镀层。Hsiao Y S等先将聚酰亚胺(PI)薄膜用KOH溶液碱性水解形成-COOK基团,再浸入硫酸镍水溶液中用镍离子交换钾离子,然后用硼氢化钠还原镍离子为镍纳米粒子,形成Ni-NPs层,为化学镀提供所需的活性中心。梁剑涛等使用铝粉为活化剂,置换化学镀铜,代替了传统钯活化前处理工艺,并避免了使用甲醛作还原剂。Krumov等利用激光辅助电子束技术沉积氧化铈金属薄膜,以其为催化中心进行化学镀铜。但是以上方法都存在各种的缺陷,或其工艺复杂操作成本高,或其溶液稳定性差不易控制。本作品利用金纳米粒子优异的催化活性,优化并简化前处理工艺为粗化-活化两步法;并且金纳米溶液很稳定,能够重复使用,浓度仅约为传统钯、银活化溶液浓度的1/4,且避免了氯化亚锡的使用,降低了生产成本,是一种环保型前处理工艺;在镀液中添加少量金纳米溶液,镀速提高,制备出性能优异的Cu/Au纳米复合化学镀层。
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