92547

się z problemami chemicznego osadzania metali na przykładzie procesu chemicznej metalizacji z roztworów wodnych. Są trzy główne przyczyny stosowania tego procesu:

a)    pozwala na metalizację każdego materiału a więc również ceramiki, tworzyw sztucznych i innych izolatorów lub półprzewodników,

b)    pozwala na metalizację selektywną, tzn. w ściśle wyznaczonych obszarach podłoża,

c)    pozwala na otrzymywanie nowych materiałów metalicznych o cennych właściwościach, np. stopów typu Ni-P, Ni-B.

Metale najczęściej osadzane na tej drodze to miedź oraz nikiel i jego stopy ale także pozostałe miedziowce i żelazowce, również platynowce.

Chemiczna metalizacja w roztworach wodnych zachodzi w wyniku reakcji:

M^J' + Red ¹ M + Ox -—►    (1)

“I" jest symbolem inicjatora procesu; może to być katalizator, promieniowanie lub energia cieplna, niezbędne dla rozpoczęcia tej heterogenicznej reakcji. Badania przebiegu reakcji (1) wykazały, że ma ona częściowo charakter elektrochemiczny, tzn. elektrony są przekazywane między cząsteczkami reagentów nie tylko przez ich bezpośrednie zetknięcie (proces chemiczny) ale również przy pośrednictwie przewodnika łączącego obszary redukcji i utleniania (proces elektrochemiczny). W tym drugim przypadku osadzanie metalu jest wynikiem pracy licznych mikroogniw galwanicznych, powstających na całym obszarze metalizowanego podłoża. Analogicznie do procesów korozyjnych, trudno jest tam wyróżnić i oddzielić obszary katodowe i anodowe, brak jest prądu na zewnętrz próbki. Stąd obecnie w nazewnictwie tego procesu odstępuje się od określenia "osadzanie chemiczne" i stosuje nazwę "osadzanie bezprądowe" (Electroless Deposition, Stromlose Abscheidung itd) co oznacza, że jest to proces o charakterze galwanicznym, lecz bez potrzeby stosowania zewnętrznego zasilania prądem. Powyższe zasady ilustruje rys.l.

Praktyczne zastosowanie bezprądowej metalizacji określają dwa warunki:

-    Zredukowany metal winien osadzać się w postaci zwartej, gładkiej warstwy, podobnie, jak to zachodzi dla typowego elektroosadzania metali w galwanotechnice.

-    Redukcja soli metalu nie może zachodzić w całej objętości roztworu lecz wyłącznie na powierzchni zanurzonego do roztworu przedmiotu (podłoża, przewodzącego lub nieprzewodzącego prądu).

Warunki te określają skład funkcjonalny roztworu (rodzaje składników, ich stężenia, wartość pH) i inne warunki osadzania, oraz sposób przygotowania podłoży przed procesem.

Przygotowanie podłoża

Wszystkie stosowane w praktyce roztwory do bezprądowej metalizacji zawierają silne reduktory. Analiza termodynamiczna odpowiednich reakcji połówkowych wykazuje, że redukcja soli z wydzieleniem metalu powinna zachodzić natychmiast po zmieszaniu składników roztworu. W rzeczywistości wydzielanie metalu nie zachodzi, ponieważ występują ograniczenia kinetyczne różnego rodzaju np. reakcji utleniania cząsteczki reduktora. Najczęściej konieczne jest zastosowanie katalizatora dla zainicjowania procesu oraz dodatkowe ogrzewanie roztworu. Proces naniesienia ziaren katalizatora jest więc niezbędnym etapem metalizacji, szczególnie dla podłoży nieprzewodzących prądu. Schemat pełnego cyklu procesów przygotowania podłoża przedstawia rys.2.

Katalizatorami procesu są metale grup miedziowców, żelazowców i platynowców a bezprądowe osadzanie metali tych grup ma charakter autokatalityczny. Najlepszym katalizatorem jest metaliczny pallad, powszechnie stosowany w warunkach przemysłowych.

Podłoże -► Metale    Ceramika Tw. sztuczne

Proces

_J_

ODTŁUSZCZANIE

Rozpuszcz.org.	Rozp. org.	Rozp. org.
Odtłuszczanie elektrolityczne	Roztw. alkal. z detergentem	Roztw.alkal. z deterg.

2