第二表面金属化法的制作方法

专利名称：第二表面金属化法的制作方法
技术领域：
本发明 一般性地涉及对非导体基材表面有选择地进行金属化 以为其提供金属外观的方法。
背景技术：
非导体材料例如玻璃、陶瓷以及塑料可为了装饰性或功能性应 用而以金属涂布。对低成本涂有金属的塑料制品的需求已快速增 长。金属镀件用于例如汽车、家电、家庭、广播和电视等工业。
例如，汽车工业已对发展成本合理、轻量化的镀铬金属替代品 做出了很大的努力。可镀敷的塑料为理想的替代品，因为其减轻了 车辆重量，并由此相应地提高了车辆的燃料经济性，同时强化了汽 车内的部件。塑料较金属具有更好的设计灵活性。塑料可轻易地模 制成无限种复杂的弯曲形状，其无法由传统的金属冲压和成型操作 达到。此外，当部件由塑料材料形成时，可发现较由金属所形成的 部件节省了可观的成本。
然而，为了提供具有附着的金属涂层的非导体基材，需要使非 导体基材敏化以使金属涂层得以附着。金属化非导体基材的一系列
典型步骤包括l)清洁，2)调节，3)活化，以及4)无电镀敷非导体 基材。取决于待镀敷的金属、非导体基材的种类、所需的附着程度 以及本领域技术人员熟知的其他原因，还可包括其他步骤。
在典型的加工程序中，非导体基材首先接受处理以清洁并调节基材表面。为了从表面上去除任何污染，例如油脂或油，塑料部件 通常接受预处理。在许多情形中，还进行蚀刻加工以使表面粗化， 这样能在其上有效地黏合。
在清洁并调节之后，表面通常接受活化。对于无电金属化法， 活化通常包括使非导体基板与钯-锡胶体活化剂溶液或离子化钯活 化剂溶液接触。当非导体材料浸渍于这些钯活化剂浴时，活性催化 剂吸收或附着至非导体基材。
若使用胶体锡-钯活化剂，保护性锡的外观在无电金属沉积步 骤会造成问题(例如拉长金属沉积的时间、使沉积于基材上的金属 起泡以及浴液被锡污染)，可在活化步骤与无电金属沉积步骤之间 增加促进步骤。典型的促进剂浴包括保护性金属的溶剂，其实质上 为催化金属的非溶剂。基材浸渍于促进剂浴的结果为曝露出催化表 面用于无电沉积。促进剂步骤之后以水清洗，以避免或减少镀浴被 促进剂溶液污染。
接着，使用金属镀浴的亚稳态溶液对非导体材料进行金属镀敷 (无电金属镀敷)。这些浴液含有以盐的形式溶解于水溶液的待沉积 金属以及用于该金属盐的还原剂。金属化步骤可包括无电和/或电 解涂布以得到期望的镀金属表面。通常以无电镀敷的形式沉积的金 属包括铜、镍或者含磷和/或硼的镍合金。
已知各种各样的非导体基材都适于镀敷。就塑料而言，所使用 的共聚物可由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯以及它们与其他聚合物(例 如聚碳酸酯)的混合物制成。其他塑料例如为聚酰胺、聚烯烃、聚 丙烯酸酯、聚酯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚四氟 乙烯、聚芳醚酮、聚酰亚胺、聚苯醚以及液晶聚合物。
经镀敷的塑料用于各种大批量的应用，例如用于制造汽车的车 标和车徽。用于制造汽车的车标和车徽的典型方法包括下列步骤
1) 模制出车标或车徽；
2) 将金属层镀敷到车标或车徽上；
3) 赋与图案设计(如果需要)；以及
4) 组装车标或车徽。
由此可见，现行的方法包括多个操作步骤，既增加了生产时间 又增加了生产成本。因此，希望能提供一种以较少的时间以及更加 经济的方式生产所需结果的方法。此外，现有技术镀敷非导体材料 的正面，这样，所镀敷金属的可视部分啄露于空气而蒙受损害。结 果，必须进行较厚的金属镀敷，使镀层具有结构抗性和耐腐蚀性。
通常，在现有技术中，为了在基材上部分地进行无电镀敷，需 要在部件不需镀敷的部分施加掩模。掩模通常在无电镀敷后才被移 除。因此，需要提供一种遮盖欲镀敷部件的改良方法。
本发明涉及一种对非导体基材有选择地进行金属化，以在至少 一部分非导体基材上形成金属化涂层的方法。本发明对于以高效、 经济的方式生产各种金属化部件来说有用的，所述部件例如包括轮 毂、光线反射器、加热式后视镜、移动电话、标志、徽章以及其他 此类部件。
本发明的方法可用来取代现行的在制造汽车车徽和车标时在 塑料上镀敷的方法，该现行方法包括施加印花和装配的步骤，而本 发明通过使用具备这些步骤的更有效的方式来完成。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种在非导体基材上形成附着的金 属层的改良方法。
本发明的另 一 目的是提供一种用于制造大批量金属镀敷的非导体基材(包括塑料部件)的方法。本发明的另一目的是提供一种 用于制造形成有附着的金属层的模制品的改良方法。本发明的另一 目的是提供一种用于制造具有印花或图形的涂有金属的塑料部件 的有凌支方法。
为此，本发明 一般性地涉及一种对具有前表面和后表面的透明 或半透明非导体基材有选择地进行金属化的方法，该前表面和后表
面彼此相对，该方法包括下列步骤
a) 用可移除的盖片遮盖该非导体基材前表面的至少一部分；
b) 通过调节并活化该非导体基材，以准备在该非导体基材上 进行镀敷；
c) 移除该可移除的盖片；以及
d) 对该非导体基材的后表面进行金属镀敷；
借此，前表面上由该可移除的盖片遮盖的部分保持未被镀敷。 在另一实施方案中，本发明涉及一种制造沉积有金属层的模制 基材的方法，该方法包括下列步骤
a) 提供具有前面和背面的透明或半透明塑料薄膜；
b) 用可移除的盖片遮盖该塑料薄膜的前面；
c) 调节并活化该模制的塑料薄膜以在其上接受镀敷；
d) 从该模制的塑料薄膜上移除该可移除的盖片；以及
e) 通过无电镀敷对该模制的塑料薄膜进行镀敷；
借此，该模制的塑料薄膜的前面保持未被镀敷，而该模制的塑 料薄膜的背面具有附着的金属镀层；并且之后用塑料来封装该附着 的金属镀层。
具体实施例方式
本发明 一般性地涉及一种对具有前表面和后表面的透明或半透明非导体基材有选择地进行金属化的方法，该前表面和后表面彼
此相对，该方法包括下列步骤
a) 用可移除的盖片遮盖该非导体基材前表面的至少一部分；
b) 通过调节并活化该非导体基材，以准备在该非导体基材上 进行镀敷；
c) 移除该可移除的盖片；以及
d) 对该非导体基材的后表面进行金属镀敷；
借此，前表面上由该可移除的盖片遮盖的部分保持未被镀敷， 这样，能够透过基材的前表面看到金属镀层。
本发明的方法可提供外观近似于镀铬表面的镀镍表面。本发明 对于例如为具有复杂外形的三维部件提供镀金属表面是有用的。例 如，本发明为三维部件提供了有利的结果。
此外，本发明的发明人还发现，在金属镀敷步骤之前将非导体 基材曝露于UV辐射是有利的。发明人发现，曝露于UV辐射可增 加金属镀层对基材的附着性。
本发明还涉及一种制造沉积有金属层的模制基材的方法，该方 法包括下列步骤
a) 提供具有前面和背面的塑料薄膜；
b) 用可移除的盖片遮盖该塑料薄膜的前面；
c) 将该塑料薄膜模制成三维形状；
d) 调节并活化所模制的塑料薄膜以在其上接受镀敷；
e) 从该模制的塑料薄膜上移除该可移除的盖片；以及
f) 通过无电镀敷对该模制的塑料薄膜进行镀敷；
借此，该模制的塑料薄膜的前面保持未被镀敷，而该模制的塑 料薄膜的背面具有附着的金属镀层，这样，能够透过塑料薄膜的前 面看到金属薄膜。在该实施方案中，典型的一系列步骤如下
1) 将可移除的(即，可剥离的)盖片层合至200pm厚的聚碳酸 酯薄膜的 一 侧。
2) 敏化该聚碳酸酯薄膜，并在该薄膜未被盖片覆盖的一侧印 刷或篩印期望的图形(如果需要)。
3) 将该薄膜模制成期望的三维形状用于金属化。
4) 接着，薄膜经四步金属化流程加工，其步骤包括调节、活 化、促进以及无电镀敷。在无电镀敷步骤之前，但在调节、活化、 促进步骤之后，将可剥离的盖片从聚碳酸酯薄膜上移除。
四步金属化流程的例子包括下列步骤
1) 调节(2分钟)
2) 活化(2分钟)
3) 促进(2分钟)；以及
4) 无电镀镍(4分钟)。
5) 将经镀敷的部件于10(TC烘烤一段时间(15分钟)。
6) 将部件供至注塑机，或者用选定的塑料材料封装或回填该 经镀敷的部件。
虽然该实例使用聚碳酸酯薄膜，但本发明的方法并不限于这种 材料。其他非导体基材包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、尼龙、聚 对苯二曱酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚曱基丙烯酸曱 酯以及它们的组合。其他适于有选择地进行金属化的非导体基材也 可在本发明的方法中使用。
在一个优选实施方案中，本发明的方法包括将基材模制以得到 具有前面和背面的期望图案的步骤。此时，可剥离的盖片施用于模 制品的一侧(即，前面)，而基材在其背面被金属化。在金属化之前， 可剥离的盖片从模制品上移除。其目的在于在基材的背面而非前面进行镀敷，这样，能透过基材的前面看到金属涂层。该目的也可以 另一种方式达到，在该方式中，不在基材的前表面上使用可剥离的 盖片或掩模，而是通过在基材的后表面有选择地施用活化剂，而不 在前表面施用活化剂。这可以通过使用施用活化剂的选择手段(相 对于将整个基材浸渍)来完成，例如通过喷墨印刷法、丝网印刷法 或有选择的涂布，从而将活化剂有选择地印刷在基材的后表面上。 此外，对于本发明而言，对制品进行模制的手段并非重点，各 种已知用于对制品进行模制的方式都可使用，例如通过模具来模
制。基材成型的其他手段包括真空成型、尼布灵(Niebling)法或液 压成型法。这里的重要之处为赋予基材所期望的三维形状。以下， 这种赋予形状的加工将被统称为"成型"。通常，最好以无电镀敷 的方式来实施镀敷步骤，并且无电镀敷金属通常是从由镍、铜、钴、 磷以及前述物质中 一种或多种的组合构成的一组物质中选出的。
本发明的方法通常还包括用非导体材料回填经镀敷的基材，以 封装经镀敷的基材并防止金属化层分层的步骤。通常，部件是用聚 碳酸酯、尼龙、ABS或其他树脂材料来回填。回填或封装步骤可通 过让经镀敷的基材返回到注塑设备中，以所期望的方式封装经镀敷 的基材来进行。
在本发明的另一优选实施方案中，基材在金属化步骤之前曝露 于UV辐射。已发现在镀敷之前曝露于UV辐射可增加所镀敷金属 对塑料部件的附着性。
通过在镀敷步骤中使用有色塑料以及不同金属，还可提供不同 效果的金属化塑料。例如，塑料可染成黄色，并使用无电镍作为镀 敷金属，可以提供金色效果。在其他实施方案中，优选使用透明基 材用于无电镀敷和/或封装镀敷基材。这里，重要之处为金属镀敷 在塑料薄膜的后表面上，这样，在正常操作部件时，可透过塑料薄膜的前表面看到金属。该方法使得金属能透过塑料表面被看到。由 此，所镀敷的金属被塑料薄膜所保护，结果减少了劣化的可能性， 并且可有效地使用更薄的金属涂层。
通过包括在模制基材前将图形或标志添加到非导体基材上欲 金属化的部分上的步骤，还可提供不同的效果。对此，可通过将油 墨或树脂印刷在塑料基材的前表面或后表面上而得到图形设计。可 将无色或有色的透明或半透明油墨或树脂印刷在基材上以得到选 择性染色或不透明的设计。如此，例如在将镍镀敷于后表面之前， 可将黄色透明或半透明的油墨以有选择的方式(例如条紋)印刷于 基材的后表面，由此得到了在透过基材的前表面观看时为条状金色 /银色的外观。或者，在镀敷之前可将不透明油墨有选择地印刷于 基材的后表面，由此得到了在透过基材的前表面观看时为金属光泽 外观的所需图案设计。最后，如果在背面印刷是在活化之后发生的， 金属镀敷将不会在印刷区域进行。因此，如果在活化之后将透明的 油墨印刷于后表面，将得到选择性的未镀敷区域，当从基材前面观 看时，其为金属光泽外观的透明外观。
本发明的一个有利之处在于其可包含复杂的图形设计。因此， 本发明可用于例如制造汽车的车标与车徽。进而，还可在设计中包 含图形，包括彩色图形。如上所述，本发明对于具有简单形状和极 少平坦区域的车标和车徽的金属化非常有用。由于本发明方法的高 效特性，该方法可用于大批量的应用。
本发明还涉及由本发明的方法制得的制品。
尽管以优选实施方案的方式具体示出并描述了本发明，但本领 域的技术人员应了解，可在不偏离本发明的范围和精神的情况下对 其进行形式和细节上的改变。
权利要求
1. 一种对具有前表面和后表面的透明或半透明非导体基材有选择地进行金属化的方法，该前表面和后表面彼此相对，该方法包括下列步骤a)用可移除的盖片遮盖该非导体基材前表面的至少一部分；b)调节并活化该非导体基材，以在其上接受金属镀敷；c)移除该盖片；以及d)对该非导体基材的后表面进行镀敷；借此，该表面上由该盖片遮盖的至少该部分保持未被镀敷，这样，能够透过该基材的前表面看到金属镀层。
2. 如权利要求1所述的方法，进一步包括在镀敷步骤之后烘培 该基材。
3. 如权利要求1所述的方法，其中该非导体基材是从由丙烯腈 丁二烯苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇 酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚曱基丙烯酸曱酯以及前述物质 中一种或多种的组合构成的一组物质中选出的。
4. 如权利要求1所述的方法，进一步包括成型该基材以得到三 维基材的步骤。
5. 如权利要求4所述的方法，其中该模制基材的至少一部分是 通过注塑成型的。
6. 如权利要求1所述的方法，其中镀敷步骤包括无电镀敷。
7. 如权利要求6所述的方法，其中无电镀敷金属是从由镍、铜、 钴、磷以及前述物质中 一种或多种的组合构成的一组物质中选出 的。
8. 如权利要求1所述的方法，进一步包括用非导体材料回填经镀敷的基材的步骤。
9. 如权利要求8所述的方法，其中用于回填该经镀敷的基材的 非导体材料是从由ABS树脂、聚碳酸酯树脂、尼龙以及前述物质 中 一种或多种的组合构成的一组物质中选出的。
10. 如权利要求1所述的方法，包括在镀敷步骤之前将该基材 曝露于UV辐射的步骤。
11. 如权利要求3所述的方法，其中该非导体基材被染上颜色。
12. 如权利要求11所述的方法，其中该非导体基材被染成黄 色，并且镀敷步骤包括无电镀镍。
13. 如权利要求3所述的方法，其中该非导体基材是透明的。
14. 如权利要求8所述的方法，其中该非导体基材以及用于回 填该非导体基材的材料都是透明的。
15. 如权利要求4所述的方法，包括在模制该基材之前在该非 导体基材的背面施加图形的步骤。
16. —种由权利要求1的方法制得的产品。
17. —种制造沉积有金属层的模制基材的方法，该方法包括下 列步骤a) 提供具有前面和背面的塑料薄膜；b) 用可移除的盖片遮盖该塑料薄膜的前面；c) 将该塑料薄膜模制成三维形状；d) 调节并活化所模制的塑料薄膜以在其上接受镀敷；e) 从该模制的塑料薄膜上移除该可移除的盖片；以及f) 通过无电镀敷对该模制的塑料薄膜进行镀敷；借此，该模制的塑料薄膜的前面保持未被镀敷，而该模制的 塑料薄膜的背面具有附着的金属镀层，这样，能够透过基材的前 面看到该金属镀层。
18. 如权利要求17所述的方法，进一步包括用非导体材料回填 该模制的塑料薄膜的步骤，以实质上封装该模制的薄膜和金属镀 层。
19. 如权利要求18所述的方法，其中用于封装该模制的薄膜的 非导体材料是从由ABS树脂、聚碳酸酯树脂、尼龙、聚对苯二曱 酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚曱基丙烯酸曱酯以及 前述物质中 一 种或多种的组合构成的 一 组物质中选出的。
20. 如权利要求18所述的方法，其中在镀敷前在该基材的背面 印刷图形设计。
21. —种由权利要求18的方法制得的模制产品。
22. —种对具有前表面和后表面的透明或半透明非导体基材有 选择地进4于金属化的方法，该前表面和后表面4皮此相对，该方法 包括下列步骤a) 对该后表面的至少一部分有选择地进行活化，以在其上接 受金属镀敷；b) 镀敷该后表面；借此，该前表面的至少一部分保持无金属镀层，并且该后表 面的至少一部分经金属镀敷，这样，能够透过该基材的前表面看 到金属镀层。
23. 如权利要求22所述的方法，进一步包括在镀敷步骤之后烘 培该基材。
24. 如权利要求22所述的方法，其中该非导体基材是从由丙烯 腈丁二烯苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、尼龙、聚对苯二曱酸乙二 醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚曱基丙烯酸曱酯以及前述物 质中一种或多种的组合构成的一组物质中选出的。
25.如权利要求22所述的方法，进 一 步包括模制该基材以得到三维基材的步骤。
26. 如权利要求25所述的方法，其中该模制基材的至少一部分 是通过注塑成型的。
27. 如权利要求22所述的方法，其中镀敷步骤包括无电镀敷。
28. 如权利要求27所述的方法，其中无电镀敷金属是从由镍、 铜、钴、磷以及前述物质中一种或多种的组合构成的一组物质中 选出的。
29. 如权利要求22所述的方法，进一步包括用非导体材料回填 经镀敷的基材的步骤。
30. 如权利要求29所述的方法，其中用于回填该经镀敷的基材 的非导体材料是从由ABS树脂、聚碳酸酯树脂、尼龙、聚对苯二 曱酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯以 及前述物质中 一种或多种的组合构成的一组物质中选出的。
31. 如权利要求22所述的方法，包括在镀敷步骤之前将该基材 曝露于UV辐射的步骤。
32. 如权利要求22所述的方法，其中该非导体基材被染上颜色。
33. 如权利要求32所述的方法，其中该非导体基材被染成黄 色，并且镀敷步骤包括无电镀镍。
34. 如权利要求24所述的方法，其中该非导体基材是透明的。
35. 如权利要求29所述的方法，其中该非导体基材以及用于回填该非导体基材的材料都是透明的。
36. 如权利要求22所述的方法，包括在模制该基材之前在该非导体基材的背面施加图形的步骤。
全文摘要
本发明涉及第二表面金属化法。提供了一种对透明或半透明的非导体基材有选择地进行金属化的方法，包括下列步骤1)用可剥离的盖片遮盖非导体基材前表面的至少一部分；2)调节并活化非导体基材，以在其上接受金属镀敷；3)移除可剥离的盖片；以及4)镀敷非导体基材。因此，非导体基材被可剥离的盖片遮盖的部分保持未被镀敷，这样，能够透过基材的前表面看到金属镀层。非导体基材可为由模制的塑料薄膜得到的三维模制基材。
文档编号G01R31/26GK101535826SQ200780042178
公开日2009年9月16日 申请日期2007年12月10日 优先权日2007年1月24日
发明者史蒂文·艾伯特, 安德鲁·卡梅伦, 肯尼思·克劳斯 申请人:麦克德米德有限公司