硫脲對聚甲基丙烯酸甲酯基材化學鍍銅的影響
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由于其低密度、低價格、易于機械加工等優(yōu)點，在日常生活中得到廣泛應用，如建筑行業(yè)、汽車行業(yè)等。利用化學鍍方法在PMMA表面鍍上金屬銅，使其具備良好的導電性，可有效替代導電玻璃而應用于電損耗型吸收劑中。
甲醛體系化學鍍銅可以獲得光亮平整的鍍層，且鍍層不含其他雜質而具備良好的導電性，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用。但甲醛體系化學鍍銅液的pH在12．0～12．5，易對化學鍍設備或基材造成腐蝕；且在施鍍過程中釋放甲醛氣體，對操作人員的身體健康造成危害15J。為此，很多學者積極開發(fā)出新型環(huán)保型化學鍍銅體系，如乙醛酸體系、二甲胺硼烷體系、次磷酸鈉體系等。其中，次磷酸鈉體系由于工藝參數(shù)范圍寬、高透明亞克力成本較低以及能控制副反應而得以迅速發(fā)展。但是，由于銅對次磷酸鈉的氧化催化活性較小，因此需在鍍液中添加一定濃度的再活化劑來保證反應持續(xù)進行。目前，再活化劑多采用鎳鹽，但少量鎳的存在將對鍍層質量與外觀產(chǎn)生影響。另外，相比于甲醛體系，不含任何添加劑的次磷酸鈉體系所獲得的鍍層光亮度低、顏色發(fā)黑、鍍層疏松且顆粒大小不均勻。
硫脲對鍍層沉積速率與表面方阻的影響
加入少量硫脲時，銅沉積速率急劇減小，表明少量的硫脲抑制沉銅反應；當硫脲的質量濃度大于0．50 mg／L時，鍍銅速率開始隨著硫脲濃度的增大而增大。但是，相比于未添加硫脲的鍍液體系，加入硫脲后的鍍液體系沉銅速率有一定的減小。從實驗過程中也發(fā)現(xiàn)，未添加硫脲時，高透明亞克力表面銅鍍層粗糙，顏色發(fā)黑，存在起皮現(xiàn)象，這可能是由于鍍速太快，導致銅顆粒大量團聚，降低了鍍層質量。當硫脲質量濃度為0．50 mg／L時，銅鍍層光亮度良好，鍍層致密，如圖2b；當硫脲質量濃度為1 mg／L時，鍍層光亮度較好，但出現(xiàn)麻點與針孔，局部區(qū)域存在起皮現(xiàn)象。
鍍液中未加入硫脲時，鍍層的表面方阻為65 m．Q／cm2；添加0．50 meTE硫脲時，表面方阻迅速下降至48 mf2／cm2；繼續(xù)增加硫脲濃度，表面方阻變化
高透明亞克力當鍍液中未添加硫脲時，有效晶粒尺寸為19．02 nlTl，隨著硫脲濃度增加，有效晶粒尺寸有所減小，在硫脲質量濃度為0．50 mg／L時，晶粒尺寸達到*小值(1 5．04 nI／1)；高透明亞克力繼續(xù)提高硫脲濃度，晶粒尺寸有所增大，當硫脲質量濃度為l mg／L時，晶粒尺寸增加到18．86 nm，但仍小于未添加硫脲時的19．02 nm。因此，高透明亞克力添加一定量的硫脲，可以起到細化晶粒，改善鍍層形貌與外觀的作用。綜合考慮鍍層的微觀形貌、成分及晶體結構，發(fā)現(xiàn)當鍍液中硫脲質量濃度為0．50～0．75 mpWL時，鍍層顆粒主要為球形，無明顯團聚現(xiàn)象，鍍層中鎳含量維持在9％～10％之間，銅(111)晶面發(fā)育良好，有利于獲得性能良好的鍍層。
硫脲對化學鍍銅陰、陽極極化的影響
化學鍍的電化學機理基于混合電位理論Il?，認為化學鍍銅過程的總反應決定于同一個表面發(fā)生的兩個半反應，即次磷酸鈉的氧化反應與銅離子的還原反應。因此，可以通過測定硫脲對這兩個半反應的極化曲線的影響來分析硫脲在鍍液中的作用
硫脲對鍍層結合力的影響
這可能是由于鍍液中未含硫脲時，沉銅速率過快，導致鍍層結構疏松(從圖3a中可以發(fā)現(xiàn)顆粒存在團聚，且有縫隙存在)，無法獲得良好的鍍層結合力；當鍍液中硫脲質量濃度為0．50 mg／L時，鍍速適中，鍍層致密，因此可以獲得較好的結合力；繼續(xù)添加硫脲時，鍍層結合力變差，這主要是與鍍層表面出現(xiàn)的麻點和局部起皮有關。因此，在鍍液中加入一定量的硫脲可以提高鍍層與基體的結合力。
結論
以硫脲為添加劑、硫酸銅為主鹽、次磷酸鈉為還原劑，對聚甲基丙烯酸甲酯基材板表面進行化學鍍銅：(1)隨著硫脲濃度的增大，鍍銅速率及鍍層電阻先減小后增大。當硫脲的質量濃度為0．50～0．75 mg／L時，有利于獲得光澤良好、導電性優(yōu)良的鍍層；同時，銅鍍層與PMMA基體的結合力可以從未添加硫脲時的3級提高至l～2級，滿足鍍層結合力要求。(2)添加一定量的硫脲可以起到細化鍍層晶粒，改變鍍層顆粒形狀的作用。當硫脲的質量濃度大于0．5 mg／L時，鍍層顆粒形狀為球形，不發(fā)生明顯改變。(3)少量的硫脲有利于銅(1 l 1)晶面的生長，但其質量濃度大于O．5 mg／L時，(1 11)晶面的生長受到一定的抑制。(4)硫脲可以抑制次磷酸鈉的氧化反應，但主要通過影響銅離子的還原反應來改變銅的沉積速率