● 摘要
?????? 塑料表面金属沉积技术已经广泛应用于生产，同时塑料表面微蚀所带来的环境问题也逐渐受到人们的关注。目前塑料表面微蚀仍采用传统的铬酐/硫酸体系，Cr(VI)的产生对环境及人体都会造成极大的危害。为此，本文研究了一种新型的环境友好的二氧化锰-磷酸-硫酸三元微蚀体系对ABS工程塑料的表面微蚀。
????? 由于二氧化锰-硫酸二元微蚀体系中二氧化锰的溶解度较小，无法在较短的时间内对ABS进行有效微蚀，而使得该体系无法实现工业化应用。为此，在二元微蚀体系的基础上引入磷酸，形成二氧化锰-磷酸-硫酸三元微蚀体系，从而促进二氧化锰在微蚀体系中的溶解，增强体系的微蚀能力，使得三元微蚀体系能够在较短的微蚀时间内达到较好的微蚀效果。
?????? 本文首先研究了二氧化锰-硫酸二元微蚀体系的开路电位，当体系氧化还原电位在1.426 V附近时，微蚀效果较好。根据二元微蚀体系的测定结果，基本确定了三元微蚀体系的组分配比。当水、磷酸和硫酸的体积比为1︰1︰2.5，二氧化锰含量为60 g/L时，体系的氧化还原电位较二元微蚀体系有明显降低，为1.340 V。接着，本文研究了不同配比以及不同含量的二氧化锰-磷酸-硫酸三元微蚀体系对ABS工程塑料的微蚀效果的影响。通过环境扫描电子显微镜以及原子力显微镜对微蚀处理不同时间的基板表面进行了定性、定量检测；通过视频光学接触角测量仪以及傅里叶变换红外全反射光谱仪检测了微蚀处理后基板表面的亲水性变化情况；通过X-射线光电子能谱仪定量检测了处理后基板表面化学组分以及亲水性基团的含量和变化情况。
?????? 当水、磷酸和硫酸的体积比为1︰1︰2.5，二氧化锰含量为60 g/L，微蚀温度为70 ℃，微蚀时间为10 min，ABS表面可以获得良好微蚀效果。处理后基板表面平均粗糙度(Ra)由原来的34 nm，增加至143 nm；表面接触角由原先的92.1°降低到33.4°。红外光谱测定表明，处理后的基板表面产生大量的羧基、羰基等亲水性基团；经过二氧化锰-磷酸-硫酸微蚀体系处理后的ABS基板与镀铜膜之间的粘结强度能够达到1.35 kN/m，非常接近传统的铬酐/硫酸体系处理后的基板粘结强度 (1.42 kN/m)。
?????? 另外，在二氧化锰-磷酸-硫酸微蚀体系的基础上，研究了超声辅助微蚀体系的微蚀效果，发现超声辅助微蚀有助于提高基板与镀铜膜之间的粘结强度。经过超声辅助微蚀处理10 min后，ABS树脂与镀膜之间的粘结强度能够达到1.60 kN/m。
?????? 二氧化锰-磷酸-硫酸微蚀体系作为一种绿色环保型的化学微蚀体系，可以对ABS工程塑料进行有效微蚀，从而提高镀膜与基板之间的粘结强度，达到塑料金属化在高密度互联线、电子工业等领域中的广泛应用。