一种导电泡绵的制备工艺的制作方法

1.本发明涉及导电泡绵生产技术领域，特别是一种导电泡绵表面金属镀层的制备工艺。


背景技术：

2.导电泡绵是一种集导电和电磁屏蔽功能于一体的三维网状结构功能材料。目前，导电泡绵制备方法有化学镀、涂导电胶法等。
3.其中，涂导电胶法因所生产的产品导电性能不良、品质不高，不适应现代电子产品对品质的要求而在市场上逐渐淘汰。
4.化学镀法制作导电泡绵，需要对泡绵基材依次进行清洗、粗化、敏化、活化、催化、酸性化学镀镍、电镀镍等处理。其中粗化过程需要用到化学粗化液（如重铬酸钾、铬酐），会对泡绵基材造成腐蚀损伤，破坏基材结构，又因泡绵具有良好吸水特性，生产过程中不可避免带出大量的化学粗化液，清洗过程会产生大量废水、含重金属的固废、废气等，对环境影响大，废水处理成本增加；另外该方法催化过程需要用到胶体钯溶液，胶体钯溶液酸性强、成本高；同时电镀镍过程因电镀边缘效应，电镀层厚度不均匀、镀透性差、导电一致性差、亦存在现有制作工艺镀层容易脱落、回弹性差、发脆易掉粉、使用寿命不长等缺陷。


技术实现要素：

5.本发明需要解决的技术问题是提供一种导电泡绵的制备工艺来解决上述问题。
6.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种导电泡绵的制备工艺，其特征是：包括如下步骤：步骤一，泡绵在真空腔室内进行高压等离子清洗；步骤二，对清洗后的泡绵进行表面金属化处理，以镀覆纯铜或铜合金金属层；步骤三，经表面金属化处理后的泡绵在离子钯催化液中浸泡催化，浸渍钯层；步骤四，催化完成后的泡绵放入碱性化学镍镀液中镀覆镍金属层，经后处理形成导电泡绵。
7.作为本发明进一步的方案，所述步骤二中铜合金为铜镍合金，所述铜镍合金中铜的质量分数为50%以上。
8.作为本发明进一步的方案，所述铜镍合金中的铜和镍的质量比为7：3。
9.作为本发明进一步的方案，所述步骤二中铜合金为铜锌合金，所述铜锌合金中的铜的质量分数为50%以上。
10.作为本发明进一步的方案，所述步骤二中清洗后的泡绵为采用磁控溅射法实现镀覆纯铜或铜合金金属层，所述磁控溅射法中磁控溅射靶的工作电压为380v~600v，工作电流为3a~15a。
11.作为本发明进一步的方案，所述步骤一中的真空腔室为先抽取真空度至2.5
×
10-2
pa以上，再冲入惰性气体使真空腔室内的运行压强在1.0
×
10-1
pa~1.0
×
10-2
pa之间。
12.作为本发明进一步的方案，所述步骤三中离子钯催化液中钯离子的含量为15ppm~40ppm。
13.作为本发明进一步的方案，所述步骤四中后处理工序依次包括水洗工序和烘干工序，所述烘干工序中烘干温度为80℃~130℃。
14.由于本发明采用如上技术方案，本发明具有的优点和积极效果是：本发明优化了导电泡绵的制备过程，工艺简单，同时无需使用到电镀等工艺，减少了导电泡绵制备过程中对环境的污染，利于后续处理，经初步统计，废水排放率减少了30%以上。采用本发明的制备工艺，保证了泡绵的导电性、回弹性和均匀性，泡绵不易碎，方便后续加工冲型，整体产品性能优良。
附图说明
15.图1是本发明一种导电泡绵的制备工艺的流程图。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
17.如图1所示，本发明一种导电泡绵的制备工艺，包括如下步骤：步骤一，泡绵置于真空腔室内在高真空状态下进行高压等离子清洗；步骤二，清洗后的泡绵在高真空状态下进行表面金属化处理，以镀覆纯铜或铜合金金属层；步骤三，经表面金属化处理后的泡绵在离子钯催化液中浸泡催化，浸渍钯层；步骤四，催化完成后的泡绵放入碱性化学镍镀液中镀覆镍金属层，经后处理形成导电泡绵。
18.具体的，步骤一中真空腔室为先抽取真空度至2.5
×
10-2
pa以上，再冲入惰性气体使真空腔室内的运行压强维持在1.0
×
10-1
pa~1.0
×
10-2
pa之间，本发明中惰性气体优选为氩气。泡绵在高真空状态下进行高压等离子清洗，从而将泡绵表面的油脂、污垢等腐蚀掉。采用高压等离子清洗，相对于传统的化学清洗方式，无需使用到化学粗化液，既不会对泡绵基材造成腐蚀损伤，又无需对化学粗化液进行后续处理，同时避免化学粗化液带来的环境污染等问题。
19.步骤二中镀覆铜或铜合金金属层的方式为磁控溅射法，磁控溅射靶中预安装铜或铜合金作为靶材，开启磁控溅射靶电源，将铜或铜合金金属层镀覆在泡绵上，磁控溅射靶电源的工作电压设定为380v~600v，工作电流设定为3a~15a。本发明中所述的磁控溅射法为本领域镀覆金属层的常规方法，故在此不再赘述。
20.需要指出的是，步骤二所镀覆在泡绵上的金属层为纯铜或铜合金金属层，采用纯铜层能提高泡绵的导电性，但考虑到铜易氧化的特性，其工艺过程要求较高，成本较高，故采用铜合金金属层的工艺化效果会更好。本发明中的铜合金可以是铜镍合金、铜锌合金等，铜合金中铜的的质量分数为50%以上。作为最优选，本发明中的铜合金采用的是铜镍合金，其中铜和镍的质量比为7:3。
21.步骤二完成之后，泡绵可从真空状态进入常压状态。金属层镀覆完成后的泡绵传送至离子钯催化液中浸渍钯层，本发明采用化学还原镀钯的方式，泡绵上的金属铜将离子
钯催化液中的钯离子置换成金属钯，并沉积在泡绵表面形成钯镀层，本步骤中钯离子的含量为15ppm~40ppm。
22.待钯镀层在铜合金层上覆盖完整后，泡绵进入碱性化学镍镀液中镀覆镍层，在本步骤中，钯镀层中的钯单质起到催化还原的作用，使碱性化学镍镀液中的镍离子形成镍单质而在泡绵上形成镍镀层，进一步提高泡绵的导电性能和防腐性能。需要说明的是，本发明中所使用的碱性化学镍镀液为市场上所购买的通用产品。
23.镀覆完成后的泡绵依次经水洗工序和烘干工序，形成最终产品导电泡绵，其中，烘干温度控制在80℃~130℃。
24.本发明优化了导电泡绵的制备过程，工艺简单，且无需电镀，采用本发明制备形成的导电泡绵具有更好的导电性、回弹性和稳定性。
25.下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。
26.实施例一以1mm厚泡绵为原胚泡棉制备导电泡绵。
27.首先，将整卷原胚泡绵装入真空腔室内，关闭真空腔室，开启抽真空系统，抽至真空腔室内本底真空度为2.5
×
10-2
pa，向真空腔室内冲入氩气，通过调节氩气的冲入流量，使得真空腔室内的运行压强维持在1.0
×
10-1
pa~1.0
×
10-2
pa之间。原胚泡绵采用高压等离子清洗机实现高压等离子清洗，高压等离子清洗机的工作电压设定为1kv。清洗完成后的泡绵传送到金属镀覆区，磁控溅射靶中预安装铜镍合金作为靶材，开启磁控溅射靶电源，磁控溅射靶电源的工作电压为380v，工作电流为15a，采用磁控溅射法在泡绵上镀覆铜镍合金金属层，本实施例中所使用的铜镍合金中铜和镍的质量比为9:1。至整卷泡绵上的铜镍合金镀覆结束后，真空腔室内可冲入大气至常压状态。镀覆有铜镍合金的泡绵转移至离子钯催化液中浸泡催化，浸渍钯层，本实施例中离子钯催化液中钯离子的含量为15ppm，经3min后钯金属层在泡绵上覆盖完整。催化完成后的泡绵传送到碱性化学镍镀液中镀覆镍层，本实施例中所使用的碱性化学镍镀液为自富力特（惠州）有限公司所购买的产品，对镀覆完成后的泡绵进行水洗和烘干，烘干温度为80℃，得到1mm厚的导电泡绵。
28.依据astm f390-98标准四点探针法测试导电泡绵电阻，本实施例所制备形成的导电泡绵的表面电阻值为0.05ω/sq，垂直电阻为0.005ω/sq，回弹性能优良。
29.实施例二以1.5mm厚泡绵为原胚泡棉制备导电泡绵。
30.首先，将整卷原胚泡绵装入真空腔室内，关闭真空腔室，开启抽真空系统，抽至真空腔室内本底真空度为3
×
10-2
pa，向真空腔室内冲入氩气，通过调节氩气的冲入流量，使得真空腔室内的运行压强维持在1.0
×
10-1
pa~1.0
×
10-2
pa之间。原胚泡绵采用高压等离子清洗机实现高压等离子清洗，高压等离子清洗机的工作电压设定为3kv。清洗完成后的泡绵传送到金属镀覆区，磁控溅射靶中预安装铜锌合金作为靶材，开启磁控溅射靶电源，磁控溅射靶电源的工作电压为600v，工作电流为3a，采用磁控溅射法在泡绵上镀覆铜锌合金金属层，本实施例中所使用的铜锌合金中铜和锌的质量比为1:1。至整卷泡绵上的铜锌合金镀覆结束后，真空腔室内可冲入大气至常压状态。镀覆有铜锌合金的泡绵转移至离子钯催化液中浸泡催化，浸渍钯层，本实施例中离子钯催化液中钯离子的含量为30ppm。待钯金属层在泡绵上覆盖完整，催化后的泡绵传送到碱性化学镍镀液中镀覆镍层，本实施例中所使用的碱
性化学镍镀液为自富力特（惠州）有限公司所购买的产品，对镀覆完成后的泡绵进行水洗和烘干，烘干温度为100℃，得到1.5mm厚的导电泡绵。
31.依据astm f390-98标准四点探针法测试导电泡绵电阻，本实施例所制备形成的导电泡绵的表面电阻值为0.05ω/sq，垂直电阻为0.005ω/sq，回弹性能优良。
32.实施例三以2mm厚泡绵为原胚泡棉制备导电泡绵。
33.首先，将整卷原胚泡绵装入真空腔室内，关闭真空腔室，开启抽真空系统，抽至真空腔室内本底真空度为2.5
×
10-2
pa，向真空腔室内冲入氩气，通过调节氩气的冲入流量，使得真空腔室内的运行压强维持在1.0
×
10-1
pa~1.0
×
10-2
pa之间。原胚泡绵采用高压等离子清洗机实现高压等离子清洗，高压等离子清洗机的工作电压设定为5kv。清洗完成后的泡绵传送到金属镀覆区，磁控溅射靶中预安装铜镍合金作为靶材，开启磁控溅射靶电源，磁控溅射靶电源的工作电压为500v，工作电流为10a，采用磁控溅射法在泡绵上镀覆铜镍合金金属层，本实施例中所使用的铜镍合金中铜和镍的质量比为7:3。至整卷泡绵上的铜镍合金镀覆结束后，真空腔室内可冲入大气至常压状态。镀覆有铜镍合金的泡绵转移至离子钯催化液中浸泡催化，浸渍钯层，本实施例中离子钯催化液中钯离子的含量为40ppm。待钯金属层在泡绵上覆盖完整，催化后的泡绵传送到碱性化学镍镀液中镀覆镍层，本实施例中所使用的碱性化学镍镀液为自富力特（惠州）有限公司所购买的产品，对镀覆完成后的泡绵进行水洗和烘干，烘干温度为130℃，得到2mm厚的导电泡绵。
34.依据astm f390-98标准四点探针法测试导电泡绵电阻，本实施例所制备形成的导电泡绵的表面电阻值为0.1ω/sq，垂直电阻为0.01ω/sq，回弹性能优良。
35.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

技术特征：
1.一种导电泡绵的制备工艺，其特征是：包括如下步骤：步骤一，泡绵在真空腔室内进行高压等离子清洗；步骤二，对清洗后的泡绵进行表面金属化处理，以镀覆纯铜或铜合金金属层；步骤三，经表面金属化处理后的泡绵在离子钯催化液中浸泡催化，浸渍钯层；步骤四，催化完成后的泡绵放入碱性化学镍镀液中镀覆镍金属层，经后处理形成导电泡绵。2.根据权利要求1所述的一种导电泡绵的制备工艺，其特征是：所述步骤二中铜合金为铜镍合金，所述铜镍合金中铜的质量分数为50%以上。3.根据权利要求2所述的一种导电泡绵的制备工艺，其特征是：所述铜镍合金中的铜和镍的质量比为7：3。4.根据权利要求1所述的一种导电泡绵的制备工艺，其特征是：所述步骤二中铜合金为铜锌合金，所述铜锌合金中的铜的质量分数为50%以上。5.根据权利要求1所述的一种导电泡绵的制备工艺，其特征是：所述步骤二中清洗后的泡绵为采用磁控溅射法实现镀覆纯铜或铜合金金属层，所述磁控溅射法中磁控溅射靶的工作电压为380v~600v，工作电流为3a~15a。6.根据权利要求1所述的一种导电泡绵的制备工艺，其特征是：所述步骤一中的真空腔室为先抽取真空度至2.5
×
10-2
pa以上，再冲入惰性气体使真空腔室内的运行压强在1.0
×
10-1
pa~1.0
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10-2
pa之间。7.根据权利要求1所述的一种导电泡绵的制备工艺，其特征是：所述步骤三中离子钯催化液中钯离子的含量为15ppm~40ppm。8.根据权利要求1所述的一种导电泡绵的制备工艺，其特征是：所述步骤四中后处理工序依次包括水洗工序和烘干工序，所述烘干工序中烘干温度为80℃~130℃。

技术总结
本发明一种导电泡绵的制备工艺，包括如下步骤：泡绵在真空腔室内进行高压等离子清洗；对清洗后的泡绵进行表面金属化处理，以镀覆纯铜或铜合金金属层；经表面金属化处理后的泡绵在离子钯催化液中浸泡催化，浸渍钯层；催化完成后的泡绵放入碱性化学镍镀液中镀覆镍金属层，经后处理形成导电泡绵。采用本发明所制备形成的导电泡绵导电性好，泡绵回弹性好，镀层不易脱落，具有较好的电磁屏蔽效果和使用寿命；本发明同时简化了导电泡绵制备过程中的制备工艺、减少了对环境的污染。减少了对环境的污染。减少了对环境的污染。


技术研发人员：蒙学良 王明树 朱用文 景佰亨
受保护的技术使用者：常州市飞荣达电子材料有限公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/10/11