本發(fā)明涉及一種塑料表面化學鍍銅方法，特別涉及一種硬質(zhì)pmi泡沫集成波導表面化學鍍銅方法。
背景技術：
隨著航空航天、船舶領域?qū)﹄娮悠骷驮O備輕量化、微小化、高密度化和高集成化的發(fā)展需求，使用有機高分子材料成為一種必然的趨勢。其中，微波技術中各種各樣的波導產(chǎn)品均是金屬部件，它們重量和體積大、成本高、加工工藝復雜，難以滿足機載雷達、衛(wèi)星通信設備和其它領域?qū)τ跍p重的迫切需求。聚甲基丙烯酰亞胺(pmi)泡沫塑料是一種輕質(zhì)、交聯(lián)、硬質(zhì)的結構泡沫塑料，具有32～400kg/m3的可控密度范圍，高的強度、模量和抗蠕變性能，優(yōu)異的耐高低溫性能，pmi泡沫具有優(yōu)良的機械加工性，容易加工成為各種形狀復雜的制品。將不同密度的pmi泡沫塑料加工成為形狀復雜的波導結構，再經(jīng)過表面化學鍍實現(xiàn)高電導率，制造成為輕質(zhì)、高強、耐高低溫、形狀復雜的波導結構，對于航空航天和船舶領域具有十分重要的應用價值。
中國專利cn103022614a公開的一種基片集成波導與矩形金屬波導的過渡結構，該過渡結構用于連接基片集成波導與矩形金屬波導，過渡結構一端與基片集成波導連接，另一端插入在矩形金屬波導中，完成能量的耦合過渡，與傳統(tǒng)金屬波導相比，雖然體積減少，但重量大的問題沒有解決。
中國專利cnio3390784a公開的一種小型化微波基片集成波導采用印制電路板技術從上向下依次層疊金屬覆銅層和介質(zhì)層，其結構需要用金屬板進行覆蓋，金屬板與介質(zhì)板之間的空隙無法消除，對結構性能影響大?，F(xiàn)如今基片集成波導多采用印制電路板疊合(pcb)技術或者低溫共燒陶瓷(ltcc)技術，但印制電路板疊合大多局限于平面結構，低溫共燒陶瓷技術雖然能夠?qū)崿F(xiàn)立體結構的設計，但是ltcc存在致命的缺點就是加工精度不高，加工工藝環(huán)節(jié)不好控制。
中國專利cn102534705a公開的適用于印制板孔金屬化的電化鍍銅，能夠提高鍍覆速度，但是通孔內(nèi)部很難通過電鍍完全鍍覆，且鍍層不均勻，影響導電性能，也不適合形狀復雜的制品表面鍍覆；鍍液采用硫酸鎳、氯化鎳等致密劑一同被還原劑還原形成合金鍍層，使得導電性低于純銅鍍層。
中國專利cn103103506a公開的一種塑料表面化學鍍銅的方法，不用通過活化、敏化預處理，但是采用王水來腐蝕材料表面，會對材料表面產(chǎn)生影響，不適合聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料的預處理，化學沉銅采用超聲波法得到的鍍層不均勻，在超聲環(huán)境下與塑料基體的結合力不佳，導電性不好，鍍層粒子大小不一，性能不好，鍍液不添加催化劑、穩(wěn)定劑等造成鍍層銅純度不高，影響導電性，且鍍層易被空氣中的氧氣氧化。
總之，以上提出的方法獲得的波導結構體積和重量較大，性能欠佳，前期制作工序復雜，化學鍍銅工藝不適合pmi泡沫。
技術實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有塑料表面化學鍍銅方法與塑料基體結合力差的問題，本發(fā)明提供一種硬質(zhì)pmi泡沫集成波導表面化學鍍銅方法。該方法采用不同密度的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫為基體，經(jīng)過加工整孔、清潔、表面粗化、活化、化學鍍銅以及鍍層防腐蝕處理。由于采用高強度、高耐熱性的硬質(zhì)pmi泡沫為波導結構，與現(xiàn)有技術相比，減少了天線的體積和重量，簡化波導結構制作工序，節(jié)約成本，且不受天線形狀的限制，除了平面型，可做成各種形狀復雜的制品。由于采用的化學鍍銅工藝，使得通孔及復雜形狀的波導結構都能被很好的表面金屬化，鍍層均勻，不需要金屬板進行覆蓋，不存在影響性能的空隙?；瘜W鍍銅工藝采用一步活化法、多次重復使用活化液，避免了鈀金屬的浪費，并且實現(xiàn)鍍厚銅，鍍層純度高，導電性好，與塑料基體結合力強。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案：一種硬質(zhì)pmi泡沫集成波導表面化學鍍銅方法，其特點是包括以下步驟：
步驟一、將密度為70kg/m3～400kg/m3的硬質(zhì)pmi泡沫進行加工、雕刻、打磨和整孔。
步驟二、將步驟一處理過的硬質(zhì)pmi泡沫放入無水乙醇中，浸洗5min后，洗凈。
步驟三、將步驟二處理過的泡沫置于1.8g/l～2.5g/l氫氧化鈉和1.67～2.5g/l無水碳酸鈉水溶液中進行5min～10min粗化，取出、洗凈，然后置于濃度10ml/l的硫酸溶液中10min，取出、洗凈。
步驟四、采用一步活化法，將步驟三處理過的硬質(zhì)pmi泡沫置于活化液中活化1小時～1.5小時，待硬質(zhì)pmi泡沫表面附著鈀金屬粒子后取出解膠，洗凈。
步驟五、將步驟四處理過的硬質(zhì)pmi泡沫固定在銅化學鍍液中，化學鍍銅液的溶質(zhì)為五水硫酸銅10～15g/l、乙二胺四乙酸15～20g/l、酒石酸鉀鈉15～20g/l、氫氧化鈉9～12g/l、30％甲醛水溶液9～12g/l、亞鐵氰化鉀0.2～0.35g/l、三乙胺10～14g/l、苯亞磺酸鈉25-100mg/l、ph12～13、于溫度環(huán)境40～45℃的攪拌條件下化學鍍1-2小時，取出、洗凈。
步驟六、將步驟五處理過的硬質(zhì)pmi泡沫在7.5g/l的苯并三氮唑去離子水溶液中浸泡5min后取出，真空干燥。
本發(fā)明的有益效果是：該方法采用不同密度的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫為基體，經(jīng)過加工整孔、清潔、表面粗化、活化、化學鍍銅以及鍍層防腐蝕處理。由于采用高強度、高耐熱性的硬質(zhì)pmi泡沫為波導結構，與現(xiàn)有技術相比，減少了天線的體積和重量，簡化波導結構制作工序，節(jié)約成本，且不受天線形狀的限制，除了平面型，可做成各種形狀復雜的制品。由于采用的化學鍍銅工藝，使得通孔及復雜形狀的波導結構都能被很好的表面金屬化，鍍層均勻，不需要金屬板進行覆蓋，不存在影響性能的空隙?；瘜W鍍銅工藝采用一步活化法、多次重復使用活化液，避免了鈀金屬的浪費，并且實現(xiàn)鍍厚銅，鍍層純度高，導電性好，與塑料基體結合力強。
下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作詳細說明。
附圖說明
圖1是本發(fā)明方法實施例3中密度為200kg/m3的pmi硬質(zhì)泡沫的銅鍍層的場發(fā)射掃描電鏡圖。
具體實施方式
以下實施例參照圖1。
實施例1：
本實施例所選的加工性良好的pmi硬質(zhì)泡沫的密度為70kg/m3。
步驟一、將密度為70kg/m3的pmi泡沫進行加工、雕刻、打磨、整孔。
步驟二、將泡沫測量尺寸、稱重后浸泡入無水乙醇中，浸洗5min后，洗凈。
步驟三、將洗凈后的泡沫浸泡入1.8g/l氫氧化鈉和1.8g/l無水碳酸鈉水溶液中5min粗化，取出，洗凈，然后置于濃度10ml/l的硫酸水溶液中10min，取出、洗凈。
步驟四、將粗化后的泡沫放入活化液中活化1.5h，待表面附著鈀金屬粒子后取出解膠，洗凈。
步驟五、將2g無水硫酸銅，3g乙二胺四乙酸，3g酒石酸鉀鈉溶于200ml去離子水中，溶解30min后，加入1.8g氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph至12-13，加入2g甲醛水溶液，亞鐵氰化鉀0.07g，三乙胺2g，苯亞磺酸鈉5mg，制得化學鍍銅液。
步驟六、將步驟四活化后的泡沫固定在所述的化學鍍銅液中，升溫至45度，化學鍍銅2小時。
步驟七、將化學鍍銅后的泡沫置于苯并三氮唑水溶液中5min，取出，真空干燥。
通過上述實驗方案，本實施例1所得到的密度為70kg/m3的pmi硬質(zhì)泡沫的鍍層均勻、光亮，厚度為30μm左右，電阻率為11.72μω·cm，接近銅金屬的電阻率，空氣中放置60天，鍍層無氧化現(xiàn)象，經(jīng)72小時高低溫循環(huán)實驗，鍍層無脫落現(xiàn)象，鍍層與泡沫的結合力強。
實施例2：
本實施例所選的加工性良好的pmi硬質(zhì)泡沫的密度為110kg/m3。
步驟一、將密度為110kg/m3的pmi泡沫進行加工、雕刻、打磨、整孔。
步驟二、將泡沫測量尺寸、稱重后浸泡入無水乙醇中，浸洗5min后，洗凈。
步驟三、將洗凈后的泡沫浸泡入2.25g/l氫氧化鈉和2.0g/l無水碳酸鈉水溶液中7min粗化，取出，洗凈，然后置于濃度10ml/l的硫酸水溶液中10min，取出、洗凈。
步驟四、將粗化后的泡沫放入活化液中活化1.5h，待表面附著鈀金屬粒子后取出解膠，洗凈。
步驟五、將2g無水硫酸銅，3g乙二胺四乙酸，3g酒石酸鉀鈉溶于200ml去離子水中，溶解30min后，加入1.8g氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph至12-13，加入1.8g甲醛水溶液，亞鐵氰化鉀0.04g，三乙胺2.5g，苯亞磺酸鈉15mg，制得化學鍍銅液。
步驟六、將步驟四活化后的泡沫固定在所述的化學鍍銅液中，升溫至45度，化學鍍銅1-2小時。
步驟七、將化學鍍銅后的泡沫置于苯并三氮唑水溶液中5min，取出，真空干燥。
通過上述實驗方案，本實施例2所得到的密度為110kg/m3的pmi硬質(zhì)泡沫的鍍層均勻、光亮，厚度為36μm左右，電阻率為9.31μω·cm，接近銅金屬的電阻率，空氣中放置60天，鍍層無氧化現(xiàn)象，經(jīng)72小時高低溫循環(huán)實驗，鍍層無脫落現(xiàn)象，鍍層與泡沫的結合力強。
實施例3：
本實施例所選的加工性良好的pmi硬質(zhì)泡沫的密度為200kg/m3。
步驟一、將密度為200kg/m3的pmi泡沫進行加工、雕刻、打磨、整孔。
步驟二、泡沫表面清洗：將泡沫測量尺寸、稱重后浸泡入無水乙醇中，浸洗5min后，洗凈。
步驟三、將洗凈后的泡沫浸泡入2.5g/l氫氧化鈉和2.5g/l無水碳酸鈉水溶液中10min粗化，取出，洗凈，然后置于濃度10ml/l硫酸水溶液中10min,取出、洗凈。
步驟四、將粗化后的泡沫放入活化液中活化1h,待表面附著鈀金屬粒子后取出解膠，洗凈。
步驟五、將8g無水硫酸銅，12g乙二胺四乙酸，12g酒石酸鉀鈉溶于800ml去離子水中，溶解30min后，加入7.2g氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph至12-13，加入7.2g甲醛水溶液，亞鐵氰化鉀0.2g，三乙胺10g，苯亞磺酸鈉40mg，制得化學鍍銅液。
步驟六、將步驟四活化后的泡沫固定在所述的化學鍍銅液中，升溫至45度，化學鍍銅1-2小時。
步驟七、將化學鍍銅后的泡沫置于苯并三氮唑水溶液中5min，取出，真空干燥。
從圖1中可以看到，鍍層銅粒子附著緊密、大小均勻，銅層結晶細膩，鍍層致密，均勻，無裂紋現(xiàn)象。
通過上述實驗方案，本實施例3所得到的密度為200kg/m3的pmi硬質(zhì)泡沫的鍍層均勻、光亮，厚度為40μm左右，電阻率為8.59μω·cm，接近銅金屬的電阻率，空氣中放置60天，鍍層無氧化現(xiàn)象，經(jīng)72小時高低溫循環(huán)實驗，鍍層無脫落現(xiàn)象，鍍層與泡沫的結合力強。
實施例4：
本實施例所選的加工性良好的pmi硬質(zhì)泡沫的密度為400kg/m3。
步驟一、將密度為400kg/m3的pmi泡沫進行加工、雕刻、打磨、整孔。
步驟二、將泡沫測量尺寸、稱重后浸泡入無水乙醇中，浸洗5min后，洗凈。
步驟三、將洗凈后的泡沫浸泡入2.5g/l氫氧化鈉和1.67g/l無水碳酸鈉水溶液中10min粗化，取出，洗凈，然后置于濃度10ml/l的硫酸水溶液中10min，取出、洗凈。
步驟四、將粗化后的泡沫放入活化液中活化1h，待表面附著鈀金屬粒子后取出解膠，洗凈。
步驟五、將3g無水硫酸銅，4g乙二胺四乙酸，4g酒石酸鉀鈉溶于200ml去離子水中，溶解30min后，加入2.4g氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph至12-13，加入2.4g甲醛水溶液，亞鐵氰化鉀0.05g，三乙胺2.8g，苯亞磺酸鈉20mg，制得化學鍍銅液。
步驟六、將步驟四活化后的泡沫固定在所述的化學鍍銅液中，升溫至40度，化學鍍銅1-2小時。
步驟七、將化學鍍銅后的泡沫置于苯并三氮唑水溶液中5min，取出，真空干燥。
通過上述實驗方案，本實施例4所得到的密度為400kg/m3的pmi硬質(zhì)泡沫的鍍層均勻、光亮，厚度為47μm左右，電阻率為8.43μω·cm，接近銅箔，接近銅金屬的電阻率，空氣中放置60天，鍍層無氧化現(xiàn)象，經(jīng)72小時高低溫循環(huán)實驗，鍍層無脫落現(xiàn)象，鍍層與泡沫的結合力強。