电磁屏蔽布表面金属化前处理工艺

郭伟荣，曾鑫

杭州东方表面技术有限公司（杭州，311122）

• 前言

随着科技的发展，电子电气设备越来越多的出现在我们的日常生产生活中，如生产用到的各种电子生产设备，生活中如手机、电脑、电视、路由器、医疗器械、汽车、通信基站等等，随着生产、生活更加智能化的发展趋势，电子产品也将更加普及。电子电气产品的应用带来的直接影响就是电磁辐射，电磁辐射已被国际定义为四大公害之一，随着电子产品的普及，电磁环境污染也日益严重；另一方面, 随着环境电磁波的增加，电子电气设备对外界电磁环境的敏感性也不断增加, 同时电子电气设备日趋数字化、小型化、集成化， 也更容易受到外界电磁干扰而产生误操作。因此，如何避免电磁辐射对人体伤害，如何减少电子电气产品间的相互干扰，已经成为摆在我们面前不可回避的课题，由此而来的电磁屏蔽技术应运而生，并得到越来越广泛的应用。电磁屏蔽技术的应用，不但可以减轻电磁辐射对人体的伤害和电子电气产品间的相互干扰，同时可以防止设备的信息泄漏、增强抗干扰能力，这在军用设备及相关行业的信息保密方面也有重大意义。

所谓电磁屏蔽技术就是对两个空间区域之间用金属材料进行隔离，控制一个区域的电场、磁场和电磁波对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽材料将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的包围起来，防止干扰电磁场向外扩散或受外来干扰源的影响。电磁屏蔽技术的关键是屏蔽材料。目前主要有以下几类：（1）铁磁材料与金属良导体材料，铁磁材料有纯铁、硅钢，金属良导体材料如镀钢板、锌薄钢板等电导率好的材料；(2) 表面涂层薄膜屏蔽材料，这类材料是使绝缘体的表面附着一层导电层, 从而达到屏蔽的目的, 属于以反射损耗为主的屏蔽材料。他们通常由化学镀、真空喷镀、溅射、金属熔射以及贴金属箔等方法制得； (3) 填充复合型屏蔽材料，这类材料是采用导电填料与塑料等成型材料填充复合而成。

本文主要介绍的屏蔽材料是把布料经过金属化后再经过电镀铜或镍后形成的屏蔽布材料。也许有人不理解，布料通常是纺织而成，有很多空隙，如何能起到屏蔽作用呢？其实电磁屏蔽不是我们通常想象的那样“把要屏蔽的东西用无孔无隙的材料包裹的越严实，效果就越好”，电磁波有一定的波长，只要屏蔽材料的空隙尺寸小于电磁波长，就能有效的屏蔽电磁波。 我们通常用的布是聚酯纤维布，也就是我们熟悉的涤纶布，电磁屏蔽布具有很多普通磁材料和金属材料所不具备的优点，它轻质、柔软、透气、耐磨，是一种用途广泛的优质屏蔽材料。

• 工艺介绍

涤纶布表面金属化方法如前面介绍的，有化学镀、真空喷镀、溅射、金属熔射以及贴金属箔等几种方式。

真空喷镀、溅射等需要把布铺在在真空容器内进行操作，不但生产成本高，也不大适合大规模连续生产。金属熔射将金属在电弧高温下瞬间熔融后立即用高压空气将熔融金属吹成雾状喷到基材表面上，镀层结合力差。贴金属箔生产成本高，且对纺织物不大适合。几种方法中相对而言化学镀最适合大规模连续化生产。化学镀一般采用化学镀铜和化学镀镍两种方式，化学镀铜工艺常规采用硝酸银-化学铜方法，工艺比较古老，初始生产成本较低，但硝酸银及化学铜溶液稳定性差，容易分解，影响连续生产，且后续生产成本会不断攀升。化学镀镍工艺于近几年兴起，初始成本略高，但稳定性好，适合大规模自动化生产，目前在塑料电镀领域应用较广，有完全取代化学镀铜的趋势。

本文主要介绍胶体钯-化学镀镍前处理工艺在电磁屏蔽布表面金属化方面的应用。

1、工艺流程：

粗化--中和--表调--预浸--钯活化--解胶--化学镍- 化学镀铜-电镀焦铜—电镀氨基磺酸镍--钝化

2、各个工序的作用及使用条件

2.1 粗化

粗化顾名思义是使材料表面粗糙化，用于保证镀层和基材的结合力，同时使基材表面具备亲水性，并使表面形成微孔结构以保证胶体钯的吸附和镀层的附着力。

基材不同，使用的粗化工艺也各不相同。涤纶布粗化不能采用ABS塑料等常用的铬酸加硫酸型的强酸强氧化粗化液，而采用相对简单和温和的碱性粗化工艺。

粗化溶液和使用条件

NaOH         80-120 g/L

温度          50-80℃

时间           2-5min

ABS的铬酸、硫酸粗化液通过其氧化性除去ABS塑料表面结构中的的橡胶部分形成微孔。涤纶是单组分材料，这里通过碱的溶解、腐蚀作用到达表面粗糙、亲水的目的。

2.2 中和

中和工艺用于去除粗化后基材表面携带的碱液，一般采用盐酸为好。

中和溶液及使用条件

盐酸          80-120 ml/L

温度          室温

时间          0.5-1min

涤纶布本身吸水，粗化后亲水性更好，吸水量也更大。大量的溶液携带，没有效的中和，容易把碱带动胶体钯活化槽中，引起活化液不稳定。所以中和是有必要的。预浸、活化主要成分是盐酸，因此中和也采用盐酸为好。

2.3 表调

常用的ABS塑料由塑料和橡胶双组分构成，粗化后能形成均匀易吸附胶体钯的良好的微型结构，后续不易发生大面积漏镀等现象。而涤纶布由于材料成分单一，粗化后达不到类似ABS微结构，比较容易出现漏镀现象。为了改善涤纶布对胶体钯的吸附作用，我们增加了一道表调工序。

表调材料配比及使用条件

BPP-1       40-100 ml/L

温度        室温

时间        0.5-3min

BPP-1 为我公司产品，也可以采用其它单位类似产品，使用条件根据厂家说明书调整。涤纶布采用表调处理后，对胶体钯吸附力大大增强，使得表面不但不容易漏洞，且胶体钯使用浓度也可以大大降低，在涤纶布表面金属化生产过程中，材料带出损失占消耗主要部分，钯浓度的降低，有效的降低使用成本。如果已生产线没有表调工序设计，可以把表面调整剂加到中和槽中，起到同样效果。

2.4预浸

预浸目的是增加活化液的使用寿命，减少活化液的无谓损耗。预浸液可对活化液起到一个缓冲作用，减少前面可能出现的有害物质进入活化槽，防止活化液中的盐酸被稀释以及胶体钯直接和镀件表面的中性水接触而导致的破坏性水解。

预浸材料配比及使用条件

盐酸       150-200 ml/L

氯化亚锡    2-5g/l

温度       室温

时间       0.5-1min

预浸溶液可以不加氯化亚锡，但加少量氯化亚锡同样可以提高活化槽的稳定性。预浸溶液应定期更换，避免溶液中过多积累的杂质，带入到活化槽。

2.5活化

经粗化和表调后的涤纶布，通过活化可以在其表面吸附一层均匀的Pb／Sn胶体，为后面的化学镀镍提供钯催化中心。

活化材料配比及使用条件

浓盐酸              180-300 ml／1

氯化亚锡               3-5 g／L

胶体钯（钯含量）      5-20ppm

温度                   30-36℃

时间                   2-4 min

由于屏蔽布应用范围不同，加工用的涤纶布也分高密度布和低密度布，高密度布钯吸附力强些，钯浓度可低些，生产低密度屏蔽布时，钯浓度适当高些。钯槽活性和和添加剂厂家提供胶体钯添加剂有关、同时和温度也有很大关系。由于布表面金属化生产不需象ABS塑料电镀生产使用挂具，所以不必担心挂具上镀问题，操作时，把钯槽温度控制高些，来提高钯槽活性，同时可以降低钯的使用浓度。

2.6解胶

解胶可去除胶体钯两价锡，使钯暴露出来成为化学镀镍的催化活性点。吸附在基材表面的胶体是以钯为核心、外围为二价锡的粒子团，而活化后道的清洗工序使二价锡水解成胶状，把钯严实地裹在里面，使钯催化作用无法体现。

解胶材料配比及使用条件

BPS-1    40-60 ml/'L

温度     30-40℃

时间      1-3 min

   BPS-1解胶剂为专利产品采用不同原料复合而成，可以更大限度地发挥低浓度钯活化液的优势，有效减少漏镀。市场上其它解胶产品也可以根据其说明书使用。

2.7化学镀镍

化学镀镍可在钯催化下，在基材表面沉积一层导电层，在非金属材料金属化多为低温碱性化学镀镍工艺。涤纶布表面积大对化学镍稳定性要求极高，否则容易分解。项目化学镀镍溶液具有高稳定、长寿命、低成本等优点，且得到的镀层结晶更细致、平滑。

化学镍材料配比及使用条件

E300A    40 ml／L

E300B    60 ml／L

氨水      适量

pH值     8.0-9.0

温度     30-36℃

时间      2-3min

E300也是我公司专利产品，具有高稳定特点。市场类似碱性化学镍也可以用。为提高化学镍稳定性，化学镍必须连续过滤、定期清槽维持槽中干净。

2.8化学镀铜

化学镀铜采用常规工艺，增加镀层导电性能有利于焦铜导电。

2.9电镀

涤纶屏蔽布电镀一般采用先镀铜再镀镍工艺。涤纶屏蔽布电镀铜要求走位及均镀能力好，所以采用焦磷酸镀铜工艺，考虑屏蔽布的柔软性镀镍采用氨基磺酸镍电镀工艺。电镀后提高表层镍抗腐蚀性可以增加钝化环节。

涤纶布吸水性强，处理过程携带溶液量很大，所以清洗一定要加强，否则每个工序间溶液相互影响，为了减少携带在设备上可在每个工序后加一道真空泵抽吸装置，用于抽吸掉布表面携带的部分溶液，该抽吸下来的溶液可以回用到前面的槽中，减少溶液污染和损耗。

化学镍工艺稳定性优于化学镀铜工艺，镀层表面光洁度好，且适合连续大规模生产，是屏蔽布生产一种很好的可选择工艺。

• 结论

本文介绍了适合屏蔽布表面金属化连续大规模生产的一种前处理工艺，并提供了详细的处理工艺流程及工艺中各个工序的作用、材料配比、使用条件。工艺和非金属材料表面金属化不同的是：1.粗化采用氢氧化钠溶液。2.增加表调工序用于改善涤纶布表面对胶体钯的吸附性，避免漏镀现象产生。涤纶布表面积大，普通化学镍容易分解，本文介绍了一种高稳定性的化学镍材料配比及使用条件。

[ 参考文献】

[1] 曾华梁，吴仲达，陈钧武．电镀工艺手册[M]．北京：机械工业出版社，1997．

[2] 刘满华．电磁波屏蔽布介绍 [会议论文]．青岛；1999年全国电磁兼容学术会议

[3]  方娜,王炜. 金属化电磁屏蔽织物研究发展现状[会议论文]. 杭州; 2012开创环保杯节能减排与印染新技术交流会