基本信息
- 項目名稱：
- 陶瓷金屬化新技術--納米復合化學鍍銅
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品是將納米技術與傳統(tǒng)化學鍍工藝相結合，利用金納米粒子的催化活性，優(yōu)化化學鍍銅前處理工藝，研究一種陶瓷金屬化新技術，制備出Cu/Au納米復合鍍層。
- 詳細介紹：
- 本作品將納米技術與化學鍍工藝結合，研究出一種新型陶瓷金屬化技術。該技術工藝簡單，節(jié)能環(huán)保。 利用金納米粒子的催化活性，實現(xiàn)了陶瓷化學鍍銅前處理工藝由傳統(tǒng)的粗化-敏化-活化三步法簡化為粗化-活化兩步法；在陶瓷表面制備納米復合鍍銅層，均勻致密，結合力好，導電性能優(yōu)良。 本作品擴展了金屬納米粒子和陶瓷的應用領域，將促進陶瓷在微電子、精密機械制造和航空航天等重要行業(yè)中的應用，社會效益和經(jīng)濟效益顯著。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的：利用金納米粒子的催化活性，簡化陶瓷化學鍍銅前處理工藝，研究一種陶瓷金屬化新技術。創(chuàng)新點： 1.金納米溶液制備容易且穩(wěn)定存在，濃度極低，可循環(huán)利用，基本實現(xiàn)零排放； 2.優(yōu)化陶瓷化學鍍前處理工藝，變粗化—敏化—活化三步法為粗化—活化兩步法； 3.在鍍液中添加金納米，可以降低施鍍溫度，提高鍍層沉積速度，節(jié)約能源，鍍層性價比高； 4.杜絕了傳統(tǒng)活化工藝中金屬銀及鈀的使用和排放，降低成本，環(huán)保無毒。技術關鍵： 1.金納米溶液的制備； 2.金納米粒子在鍍液中均勻分散； 3.借助現(xiàn)代儀器分析技術檢測納米復合化學鍍層的性能。主要技術指標： 1.金納米溶液濃度：3.33×10-4mol/L； 2.施鍍溫度：35～40℃； 3.納米復合化學鍍層：結合力達到國標的最高級—0級；電阻僅為0.012Ω。
科學性、先進性
- 本作品將納米技術與化學鍍工藝相結合，研究出一種新型陶瓷金屬化技術，制備Cu/Au納米復合化學鍍層。 利用液相還原法制備金納米溶液，操作簡單且穩(wěn)定性好。金納米粒子具有比表面積大，催化性能優(yōu)異，在鍍液中均勻分散等優(yōu)點。與傳統(tǒng)陶瓷化學鍍前處理工藝相比，簡化了工藝，變粗化-敏化-活化三步法為粗化-活化兩步法，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染；制備得到的納米復合化學鍍層致密均勻，結合力好，具有良好的導電性能。金納米粒子用量極少，顯著提高了鍍層的性價比。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 圖片及樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 將粗化后的陶瓷基體浸泡在金納米溶液中，使基體表面具有金屬沉積所需要的活性中心；在鍍液中添加少量金納米粒子，制備Cu/Au納米復合化學鍍層。金納米溶液制備簡單、用量少、且可以重復使用，避免了傳統(tǒng)活化工藝中重金屬銀、鈀的浪費及對環(huán)境的污染，生產(chǎn)成本降低。 本作品擴展了金屬納米粒子和陶瓷材料的應用范圍，將促進陶瓷材料在電子行業(yè)、精密機械制造和航空航天等重要行業(yè)的應用。與普通陶瓷鍍銅相比，本作品可使生產(chǎn)成本大大降低，因此，社會效益和經(jīng)濟效益顯著。
同類課題研究水平概述
- 陶瓷具有高硬度、耐腐蝕、耐高溫及很強的機械性能，但它不導電、不可焊、抗沖擊強度差等缺點限制了陶瓷廣泛應用。因此，陶瓷表面金屬化成為高科技發(fā)展不可或缺的技術。目前，陶瓷表面金屬化技術很多，化學鍍以其適應基體廣、操作簡便、均鍍和深鍍能力好，而得到廣泛應用。金屬化后的陶瓷可應用于大規(guī)模集成電路、精密機械制造和航空航天等重要行業(yè)?；瘜W鍍先決條件是沉積金屬的基體表面要有催化活性，而陶瓷不具有催化活性，因此施鍍前需進行前處理。表面活化是前處理工藝中的關鍵步驟，它可使基體表面具有大量的催化活性中心。目前應用最普遍的活化方法為：粗化后的陶瓷基體先用氯化亞錫敏化，再用氯化鈀或硝酸銀活化，還原生成的鈀或銀原子即成為金屬沉積的活性中心。此工藝存在著操作繁瑣、貴金屬鈀、銀浪費嚴重及污染環(huán)境等問題，因此簡化前處理工藝，降低污染，節(jié)約資源，成為國內(nèi)外學者研究的熱點。 續(xù)振林將化學鍍銅工藝與激光微細刻蝕技術相結合，在氧化鋁陶瓷基底上實現(xiàn)無敏化活化化學鍍銅，獲得光亮致密、導電性良好的化學鍍層。Chun Z先自組裝硅烷單分子膜，再浸于銀膠中，使基體表面獲得催化中心，以取代常規(guī)應用的氯化亞錫-氯化鈀敏化活化法，形成一層Ag膠體薄膜，然后進行化學鍍銅，得到了鍍速更快、結合力更強的鍍層。Hsiao Y S等先將聚酰亞胺(PI)薄膜用KOH溶液堿性水解形成-COOK基團，再浸入硫酸鎳水溶液中用鎳離子交換鉀離子，然后用硼氫化鈉還原鎳離子為鎳納米粒子，形成Ni-NPs層，為化學鍍提供所需的活性中心。梁劍濤等使用鋁粉為活化劑，置換化學鍍銅，代替了傳統(tǒng)鈀活化前處理工藝，并避免了使用甲醛作還原劑。Krumov等利用激光輔助電子束技術沉積氧化鈰金屬薄膜，以其為催化中心進行化學鍍銅。但是以上方法都存在各種的缺陷，或其工藝復雜操作成本高，或其溶液穩(wěn)定性差不易控制。本作品利用金納米粒子優(yōu)異的催化活性，優(yōu)化并簡化前處理工藝為粗化-活化兩步法；并且金納米溶液很穩(wěn)定，能夠重復使用，濃度僅約為傳統(tǒng)鈀、銀活化溶液濃度的1/4，且避免了氯化亞錫的使用，降低了生產(chǎn)成本，是一種環(huán)保型前處理工藝；在鍍液中添加少量金納米溶液，鍍速提高，制備出性能優(yōu)異的Cu/Au納米復合化學鍍層。
