1、<p><b>　　中文4627字</b></p><p><b>　　譯 文</b></p><p>　　原文題目：An alternative process for electroless </p><p>　　copper plating on polyester fabric

2、 </p><p>　　譯文題目： 滌綸織物鍍銅工藝的優(yōu)化 </p><p>　　學 院： 紡織與材料學院 </p><p>　　專業(yè)班級： 紡織工程

3、 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　滌綸織物鍍銅的優(yōu)化工藝</p><p>　　R.H.Guo?S.Q. Jiang?C.W.M.Yuen?M

4、.C.F.Ng</p><p>　　施普林格科學商業(yè)媒體</p><p>　　收稿日期：2007年10月25日/接受日期：2008年1月18日/線上發(fā)表語：2008年2月8日</p><p><b>　　摘 要:</b></p><p>　　目前的調(diào)查研究顯示，在滌綸織物化學鍍銅過程中用硝酸銀代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氯化鈀做活化劑，能

5、有效降低化學鍍銅所需的整體成本。通過掃描電子顯微鏡（SEM），能量色散譜（EDX），X射線衍射分析（XRD）和X射線光電子能譜儀（XPS）對沒有鍍銅的滌綸織物和鍍銅的滌綸織物進行掃描和表面特征分析表明：在給定連續(xù)的相對穩(wěn)定的鍍銅工藝條件下，利用硝酸銀做活化劑對滌綸織物進行化學鍍銅工藝是可行并且有效的。通過電磁干擾（EMI）測評儀也對鍍銅滌綸織物的電磁屏蔽效果（SE）進行了測試，結果表明，鍍銅滌綸織物具有良好的電磁屏蔽效果。</p&

6、gt;<p><b>　　1 簡介</b></p><p>　　近年來，聚合物的金屬層沉積在裝飾或實際用途方面的應用越來越廣泛的引起人們的注意，如包裝食品，微電子包裝、電磁干擾涂層（EMI）屏蔽和防電磁干擾屏蔽服等。因此，這樣就提高了聚合物金屬涂層的應用范圍并為聚合物創(chuàng)造了很大的附加價值。導電紡織品就是鍍有鋁，銅，銀，鎳的一種面料，它能夠有效防止電磁干擾。目前，發(fā)達國家的金屬涂

7、層技術有金屬箔和層壓板，導電涂料和油漆，濺射鍍膜，真空鍍膜，火焰和電弧噴涂和化學電鍍等。</p><p>　　其中，化學鍍可能是生產(chǎn)金屬涂層紡織品最有效的方法?；瘜W沉積的方法是利用合適的還原劑，使鍍液中的金屬離子在具有催化活性的基體表面還原沉積出金屬，形成金屬鍍層的一種工藝。憑借其顯著的優(yōu)勢，如成本低，容易在形狀復雜的基板表面上形成連續(xù)的均勻的鍍層，它可以在任何類型的紡織品上形成鍍層，如紗，股票，面料或者服裝等。

8、</p><p>　　由于銅的高導電性，目前化學電鍍銅被用來制造導電織物。一些研究人員已經(jīng)對織物進行了化學電鍍銅的研究，但是，在這些調(diào)查研究中，化學鍍銅是使用傳統(tǒng)的常規(guī)的氯化物（氯化鈀）來進行活化步驟的，成本特別高。因此，滌綸織物鍍銅的電鍍過程的總費用太高仍是電鍍滌綸織物商業(yè)化的一個主要問題，滌綸織物進行化學鍍時缺乏符合成本效益的大眾化的化學藥品。在這項研究中，價值相對而言比較低的硝酸銀活化劑取代了昂貴的氯化鈀活

9、化劑并且沒有影響電鍍銅的性能。通過掃描電子顯微鏡（SEM），能量色散X射線光譜儀（EDX）對，X射線衍射（XRD）和X射線光電子能譜（XPS）對鍍銅滌綸織物的表面特性進行了詳細的檢測和分析，實驗結果表明，鍍銅滌綸織物的防電磁輻射屏蔽效果也非常好。</p><p><b>　　2 實驗 </b></p><p><b>　　2.1 材料 </b>&

10、lt;/p><p>　　100％滌綸平紋織物（47×40支數(shù)/cm2， 84g/m2）作為基體。每個樣本大小為 10㎝×10㎝。</p><p><b>　　2.2 化學藥品 </b></p><p>　　用于化學電鍍銅的化學藥品有：氯化亞錫（無水分，99.9％），鹽酸（37％）， 硝酸銀（99.9％），氫氧化鈉（99.3％），

11、氨水（28％），甲醛 （37％），五水硫酸銅（99％）和NaKC4H4O6 · 4H2O（99.9％），所有的試劑均為分析純。</p><p><b>　　2.3 實驗過程 </b></p><p>　　化學鍍銅過程包括很多步驟程序，有前處理，敏化， 活化，化學鍍銅，防止銅氧化進行的后處理，清洗和烘干。</p><p>　　所有面料樣

12、品均在室溫下用5％的洗滌劑沖洗20分鐘。對樣品進行了沖洗后，再用去離子水沖洗一遍。表面敏化處理是將樣品在10 g/L的氯化亞錫和38％的40 ml/L鹽酸所組成的溶液中浸泡10分鐘，反應所需的溫度為25℃，樣品取出后用去離子水沖洗干凈，再浸入到25℃含有10g/L的硝酸銀和28％的10ml/L氨水的溶液中20分鐘進行活化處理。此后，將樣品在大量去離子中漂洗5分鐘以上，以防止樣品上殘留的活化液將鍍液污染。接著將樣品浸泡在30℃的化學鍍液中

13、20分鐘進行鍍銅。該鍍液是由15g/L的CuSO4·5H2O、37％的20 mL/L的HCHO、40g/L的NaKC4H4O6·4H2O，10 g/L的NaOH溶液組成。，在后處理階段，將織物樣品用去離子水在40℃的溫度下沖洗20分鐘，并在烘箱中用大于60℃的溫度烘干鍍銅織物。在測量前所有的銅鍍織物標準都按照美國的ASTM D1776–04標準來測定。</p><p><b>　　2

14、.4 表征</b></p><p>　　滌綸織物鍍層的表面特征用發(fā)射掃描電鏡（FESEM，用JSM - 6335F）來觀察。使用能量色散X射線（EDX）連接上掃描電鏡進行分析來確定滌綸織物鍍層的化學組成成分的。利用X射線衍射儀（XRD，銅、鉀放射物和石墨過濾機，電壓40千伏和電流40毫安）對銅鍍織物的晶體結構進行研究。通過沉陽SKL-12個電子譜儀配備一個VG CLAM 4 MCD的電子能量分析儀用X

15、射線光電子光譜對銅鍍滌綸織物的表面化學結構進行分析。通過利用12kv的加速電壓和20mA的放射電流獲得Mgk輻射(1253.6ev)。</p><p>　　鍍銅滌綸織物的電磁屏蔽效能（SE）是通過ASTM D 4935-99使用矢量網(wǎng)絡分析儀（安捷倫E8363A）來測定的，它的合成頻率源和散射參數(shù)（S參數(shù)）測試設置在2-18千兆赫的頻率范圍內(nèi)。</p><p><b>　　3 結

16、果與討論 </b></p><p>　　3.1 掃描電鏡/能譜分析 </p><p>　　鍍銅形成的薄金屬膜的表面形態(tài)，可能影響其電氣、機械和光學性能。用不同的放大倍率掃描電鏡掃描的沒有鍍銅的滌綸織物和銅鍍的滌綸織物的照片如圖（1）所示。</p><p>　　圖（1）：（a）沒有鍍銅的滌綸織物的電鏡掃描照片</p><p>　　（

17、b）滌綸織物的鍍銅試樣低倍率掃描照片</p><p>　?。╟）高放大倍率的滌綸織物鍍銅表面形態(tài)掃面照片</p><p>　　比較幾幅圖可發(fā)現(xiàn)，如圖（1）所示，很明顯經(jīng)過化學鍍銅工藝處理和沒有經(jīng)過鍍銅工藝處理相比較，滌綸織物的表面特征有很明顯的改變。 如圖（1b）所示，滌綸織物鍍層均勻，致密的銅顆粒清晰可見，其中用目前化學鍍的方法使銅顆粒在纖維表面的沉積良好分散均勻。如圖（1c）所示，在高

18、放大倍率下鍍銅的均勻度看起更加的明顯，該產(chǎn)品的放大圖像還表明，銅鍍形成針形銅粒子。針形顆粒形成的原因可由下面的公式解釋，眾所周知，化學鍍銅的反應公式可表示為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　公式（1）顯示，在堿性溶液中通過甲醛使銅離子變成到高純度的金屬銅，并在同一時間釋放出氫氣。這些原本產(chǎn)生在滌綸織物表面的納米大小的球形銅粒子，具有很

19、高的表面能，并在銅顆粒沉積期間具有強烈傾向去聚合。隨著氫氣在界面迅速釋放的影響，一些鄰近的銅顆粒傾向于沿氣體總流量形成長線。從而形成針形顆粒。</p><p>　　圖（2）能量色散X射線光譜儀（EDX）的分析</p><p>　　圖（2b） 鍍銅的滌綸織物</p><p>　　圖（2a）沒有鍍銅的滌綸織物</p><p>　　在圖(2a)中對

20、沒有鍍銅的滌綸織物和銅鍍的滌綸織物進行了能量色散X射線光譜儀（EDX）分析。結果表明，鍍層內(nèi)的銅對織物的性能有很大的影響。這表明通過改良化學鍍銅工藝過程即利用硝酸銀做活化劑代替用氯化鈀做活化劑對滌綸織物進行銅鍍有很好的效果。在圖(2b)中觀察滌綸面料，其缺少強勁的氧氣的頂峰，僅在化學鍍銅鍍層的散裝的最低的限度形成銅的氧化物Cu0和純金屬。在能量色散X射線光譜儀（EDX）的能譜范圍內(nèi)觀察電鍍銅的滌綸織物發(fā)現(xiàn)其中沒有雜質(zhì)，這進一步顯示出使用

21、化學鍍技術改良后能獲得高純度的電鍍銅的效果。此外，在能譜圖（2b）中也沒有觀察到基板分子，因此應在電鍍銅鍍層比較厚的地方進行觀察。</p><p>　　通過掃描電子顯微鏡（SEM）和能量色散X射線光譜儀（EDX）對化學鍍技術改良后鍍銅層的微觀結構觀察和分析結果表明，使用硝酸銀做活化劑來給滌綸織物鍍銅其效果非常好。</p><p>　　3.2 X射線衍射分析</p><

22、p>　　圖（3）顯示了鍍銅滌綸織物樣品的X射線衍射圖。從圖中可以看出鍍銅滌綸織物四個最大特征峰在2θ= 43.4°、50.3°、74.2°和90.1°，其對應的晶體面分別是（111）、（200）、（220）和（311）的鍍銅。該圖中在有銅的氧化物階段沒有檢測到銅層的沉淀。 </p><p>　　圖（3）鍍銅滌綸織物的X射線衍射圖譜 </p><p&

23、gt;　　基于X射線衍射結果，從衍射峰寬來確定晶粒尺寸的大小，尺寸的大小通過Scherrer公式來表示：</p><p>　　其中t是晶體的大小，λ為X射線波長對應的銅、鉀輻射（0.154056納米），θ為衍射角，B是在2θ時衍射峰的半高全寬（半高寬），n是舍萊爾常數(shù)為0.89。根據(jù)Scherrer公式方程，在銅（111）主峰銅粒子的平均尺寸為37.13 nm。</p><p>　　通過X

24、射線衍射JADE-SCAN軟件PDF卡識別顯示，滌綸織物鍍銅的鍍層薄膜的一個特征是中心立方晶體結構，這意味著進行了銅鍍的滌綸織物有完美的導電性能。</p><p>　　3.3 X射線光電子能譜（XPS）分析</p><p>　　如圖（4）所示，滌綸織物鍍銅樣品的X射線光電子能譜（XPS）能夠顯示鍍銅薄膜和銅復合膜的化學狀態(tài)結構的全部信息。圖（4a）顯示了一個X射線光電子能譜（XPS）的全圖

25、，顯示了銅元素所有的標準光電子線：銅3s，銅3p，銅2P，O 1s，和C 1s。光譜中，在織物表面只檢測到銅元素和少量的氧和碳元素，這表明在滌綸織物表面形成了一層鍍膜。</p><p>　　織物表面的碳和氧的污染物主要來自于空氣中。鍍銅的滌綸織物跟大氣中氧氣能極大地反應，這是因為在滌綸鍍銅織物表面的鍍層對氧氣有很強的親和力，發(fā)生了氧化反應。</p><p>　　在圖（4b）中，銅的螺旋線的

26、最高峰在335伏特左右，X射線光電子能譜(XPS)掃描顯示銅2P的結合能（BE）的間隔在925-970區(qū)間。銅2P的光譜線和表征銅2P的光譜預測雙峰分離結合能高峰是932.2（2p3 / 2）和952.4 eV（2p1 / 2）。由于強度檢測主線在944.0和963.8 eV左右，所以汰弱留強銅的是2p3 / 2和2p1 / 2，而銅2P的光譜線雙重分離的分離能量是20.2電子伏特。對銅2p3/2和2p1 / 2的光譜線接近有用的報道。

27、圖（4c）顯示了在531.55 eV O 1s的光譜線，這是由于大氣中的氧氣跟鍍銅織物表面鍍層的銅氧化造成的。對滌綸鍍銅纖維的分析也表明，在纖維的表面有一層相對均勻的金屬銅，這是由于大氣中的氧氣與鍍銅層有極大的反應。</p><p>　　圖（4）X射線光電子能譜（XPS）</p><p>　?。?a）銅鍍的滌綸織物</p><p>　　（4b）銅2P能譜圖</

28、p><p>　?。?c）O1s時的銅鍍滌綸織物</p><p>　　3.4滌綸織物的化學鍍銅機理 </p><p>　　在下面的段落中描述了利用硝酸銀做活化劑代替氯化鈀做活化劑時滌綸織物電鍍銅的機理。</p><p>　　據(jù)觀察，在酸性氯化亞錫溶液中進行敏化過的滌綸織物，Sn2 +離子能被吸附到顆粒表面，形成一層均勻的薄膜。將這些敏化過的滌綸織物

29、，放入到由硝酸銀氨溶液形成的活化液中，隨著將敏化的織物放入活化浴中使[Ag(NH3)2]+吸附在織物表面。然而，Sn2+ 離子被吸附在敏化后的織物表面立即使[Ag(NH3)2]+離子變成Ag0，其反應式如下：</p><p>　　在電鍍銅的鍍液里，Ag充當催化劑使鍍液中的銅得到沉積。眾所周知，化學鍍銅過程的性質(zhì)是電化學性質(zhì)。鍍銅開始時是受陽極反應控制，根據(jù)金屬Ag在織物表面吸附催化作用，銅離子通過電子作用沉積到催

30、化銀表面通過下列化學反應由還原劑（甲醛）還原。</p><p><b>　　陽極反應：</b></p><p>　　陰極反應： </p><p>　　在開始反應時，金屬Ag對銅沉淀沉淀起著很重要的作用。在水溶液中堿性溶液（通常PH＞11），甲醛（HCHO）對催化劑表面吸附Ag容易氧化產(chǎn)生成為HCOO-,活化氫原子（?H）和

31、釋放電子（陽極反應），而在鍍液中銅離子通過甲醛氧化還原成金屬Cu（陰極氧化反應產(chǎn)生的電子），兩個氫原子結合形成氫氣。在這個化學鍍銅過程中，銅的沉積一旦形成，將自身作為催化劑，為以后的鍍銅和在滌綸織物表面形成良好的鍍層做自身催化。</p><p>　　3.5屏蔽效能 </p><p>　　EMI屏蔽效能從事件發(fā)生率到發(fā)射功率的是以分貝計算表達的，在下列電磁波發(fā)射功率 (dB)<

32、;/p><p>　　其中P1（E1）和P2（E2）分別是入射功率（入射電場強度）和發(fā)射功率（透射電場強度）</p><p>　　圖（5）表明了沒有鍍銅的滌綸織物和鍍銅的滌綸織物屏蔽效能（SE）。因此，沒有鍍銅的滌綸織物的屏蔽效果在2-18千兆赫的頻率時幾乎為零。然而，鍍銅滌綸織物的屏蔽效果在大于40分貝時和在2-18千兆赫的頻率時的屏蔽效果都很好。結果表明，滌綸織物化學鍍銅使用硝酸銀做活化劑時

33、能有效地減弱電磁波的輻射，鍍銅滌綸織物在EMI屏蔽的應用方面有很大的實際用途。</p><p>　　圖（5）屏蔽效果 鍍銅滌綸織物和沒有鍍銅滌綸織物</p><p><b>　　4結論 </b></p><p>　　在上述論述中已證明利用硝酸銀做活化劑代替用氯化鈀做活化劑對滌綸織物進行鍍銅有很好的電磁屏蔽效果。鍍銅滌綸織物鍍銅薄膜由掃描電子顯微

34、鏡（SEM），能量色散譜（EDX），X射線衍射分析（XRD）和X射線光電子能譜儀（XPS）進行了掃描檢測分析，結果表明，在滌綸織物表面形成一層分布比較致密的均勻的金屬鍍層，這層銅膜是由針形的銅粒子組成，面心為立方晶體結構特征。該涂層的平均晶粒尺寸為37.13 nm。在滌綸織物的化學鍍銅中用硝酸銀代替氯化鈀做常規(guī)的活化劑是能夠有效降低化學鍍的成本，提高經(jīng)濟效益。這項研究還表明，銅鍍滌綸織物為有效的EMI屏蔽材料。硝酸銀可能是一個潛在的替代