与金属制件相比,塑料电镀制品不仅可以实现很好的
金属质感,而且能减轻制品重量,在有效改善塑料外观及装饰性的同时,也改善了其在电、热及耐蚀等方面的性能,但电镀用塑料材料的选择却要综合考虑材料的加工性能、
机械性能、材料成本、电镀成本、电镀的难易程度以及尺寸精度等因素。而因其结构上的优势,不仅具有优良的综合性能,易于加工成型,而且材料表面易于侵蚀而获得较高的镀层结合力,所以在
电镀中应用极为普遍。
基本概念
目的
塑料电镀的目的是将塑料表面披覆上金属,不但增加美观,且补偿塑料的缺点,赋予金属的性质,充分发挥塑料及金属的特性于一体,已有大量塑料电镀产品应用在电子、汽车、家庭用品等工业上。
过程
(1)清洁(cleaning):去除
塑料成型过程中留下的污物及指纹,可用碱剂洗净再用酸浸中和及水洗干净。
(2)溶剂处理(solvent treatment):使塑料表面能湿润(wetting)以便与下一步骤的调节剂(conditioner)作用。
(3)调节处理(conditioning):将塑料表面粗化成内锁的凹洞以使镀层密着住不易剥离,也称为化学粗化。
(4)敏感化(sensitization):将还原剂吸附在表面,常用氯化亚锡(stannous chloride)或其它锡
化合物,就是sn离子吸附于塑料表面具有还原性表面。
与金属制件相比,塑料电镀制品不仅可以实现很好的金属质感,而且能减轻制品重量,在有效改善塑料外观及装饰性的同时,也改善了其在电、热及耐蚀等方面的性能,提高了其表面机械强度。但电镀用塑料材料的选择却要综合考虑材料的加工性能、电镀的难易程度以及尺寸
精度等因素。而
ABS塑料因其结构上的优势,不仅具有优良的综合性能,易于加工成型,而且材料表面易于侵蚀而获得较高的镀层结合力,所以在电镀中应用极为普遍。
随着工业的迅速发展、塑料电镀的应用日益广泛,成为塑料产品中表面装饰的重要手段之一.国内外已广泛在ABS、聚丙烯、聚砜、
聚碳酸酯、尼龙、酚醛
玻璃纤维增强塑料、
聚苯乙烯等塑料表面上进行电镀,其中尤以ABS塑料电镀应用最广,
电镀效果最好.
塑料电镀(plastic plating)的优点:
1.成型容易、成形好。
2.重量轻。
3.耐蚀性佳。
4.耐药性好。
5.电绝缘性优良。
6.价格低廉。
7.可大量生产。
缺点:
1.耐候性差、易受光线照射而脆化。
2.耐热性不好。
3.机械强度小。
4.耐磨性很差。
5.吸水率高。
影响因素
注射机选用
注射机选用不当,有时会因为压力过高、喷嘴结构不合适或混料使制件产生较大的内应力,从而影响镀层的结合力。
塑件选材
塑料的种类很多,但并非所有的塑料都可以电镀。有的塑料与金属层的结合力很差,没有实用价值;有些塑料与金属镀层的某些物理性质如
膨胀系数相差过大,在高温差环境中难以保证其使用性能。用于电镀最多的是ABS,其次是PP。另外PSF、PC、PTFE等也有成功电镀的方法,但难度较大。
塑件造型
在不影响外观和使用的前提下,塑件造型设计时应尽量满足如下要求。
(1) 金属光泽会使原有的缩瘪变得更明显,因此要避免制品的壁厚不均匀状况,以免出现缩瘪,而且壁厚要适中,以免壁太薄(小于1.5 mm),否则会造成刚性差,在电镀时易变形,镀层结合力差,使用过程中也易发生变形而使镀层脱落。
(2) 避免盲孔,否则残留在盲孔内的处理液不易清洗干净,会造成下道工序污染,从而影响电镀质量。
(3) 电镀
工艺有锐边变厚的现象。电镀中的锐边会引起尖端放电,造成边角镀层隆起。因此应尽量采用
圆角过渡,圆角半径至少0.3 mm 以上。平板形塑件难电镀,镀件的中心部分镀层薄,越靠边缘镀层越厚,整个镀层呈不均匀状态,应将平面形改为略带圆弧面或用桔皮纹制成亚光面。电镀的表面积越大,中心部位与边缘的光泽差别也越大,略带抛物面能改善镀面光泽的均匀性。
(4) 塑件上尽量减少
凹槽和突出部位。因为在电镀时深凹部位易露塑,而突出部位易镀焦。凹槽深度不宜超过槽宽的1/3,底部应呈圆弧。有格栅时,孔宽应等于梁宽,并小于厚度的1/2。
(5) 镀件上应设计有足够的装挂位置,与挂具的接触面应比金属件大2~3倍。
(6) 塑件的设计要使制件在沉陷时易于
脱模,否则强行脱模时会拉伤或扭伤镀件表面,或造成塑件内应力而影响镀层结合力。
(7) 当需要滚花时,滚花方向应与脱模方向一致且成直线式.滚花条纹与条纹的距离应尽量大一些。
(8) 塑件尽量不要用金属镶嵌件,否则在镀前处理时嵌件易被腐蚀。
模具设计
为了确保塑料镀件表面无缺陷、无明显的定向组织结构与内应力,在设计与制造模具时应满足下面要求。
(1) 模具材料不要用铍青铜合金,宜用高质量真空
铸钢制造,型腔表面应沿出模方向抛光到镜面光亮,不平度小于0.2mm,表面最好镀硬铬。
(2) 塑件表面如实反映模腔表面,因此电镀塑件的模腔应十分光洁,模腔表面
粗糙度应比制件表面表面粗糙度高1~2级。
(3) 分型面、熔接线和型芯镶嵌线不能设计在
电镀面上。
(4) 浇口应设计在制件最厚的部位。为防止熔料充填模腔时冷却过快,浇口应尽量大(约比普通注射模大10%),最好采用圆形
截面的浇口和浇道,浇道长度宜短一些。
(5) 应留有排气孔,以免在制件表面产生气丝、气泡等疵病。
分析
材料分析
国际上塑料电镀在20世纪50年代已形成规模生产,我国在20世纪60年代中期也开始进行塑料电镀的生产,当时主要用于钮扣、带扣等小产品,质量要求以不起皮象
金属一样就可以了。随着时代的发展,产品质量的不断提高,对镀层质量的要求也要相应的提高。
在改革开放之前,产品质量的提高,是由行政命令下达指标的形式来实现的,但改革开放后的情况就不同了,“上级”没有了,指标也没有了,而客户的要求就成了产品质量的指标,这指标你可以达到,也可以不达到,然而是关系到厂家及其
工艺的生存或淘汰。
因此,凡提出的质量要求都是非常实质性的或是真正有效的,而且在经济上还要可行的。当今塑料电镀质量要求不断提升的动力在于我国外资企业的发展,因为在国际上,尤其是临近我国的日本与台湾省,都希望利用大陆的现有条件来加工产品,并达到要求的质量水平,这就暴露出我们
塑料电镀质量的不足,迫使我们提高质量。
塑料电镀质量的现状:国际上工业先进国家的塑料电镀质量水平确实很高,在我国广东地区有些外资单位镀件的质量水平也是不错的,浙江也有部分单位不差。主要表现 在外观上能与国外先进产品相媲美,并能达到外资企业质量的要求。至于内在质量因测试手段和测试的规范还不健全,质量参差不齐。
近年来,塑料电镀已被广泛应用在塑料零件的装饰性电镀上。
ABS塑料是塑料电镀中应用最广的一种。ABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)的三元共聚物。对电镀级ABS塑料来说,丁二烯的含量对电镀影响很大,一般应控制在18%~23%。
丁二烯含量高,流动性好,易成型,与镀层附着力好。由于ABS是非导体,所以电镀前必须附上导电层。形成导电层要经过粗化、中和、敏化、活化、化学镀等几个步骤,比金属电镀复杂,在生产中容易出现问题。我们从塑料电镀的工艺出发,分析原因并找出了解决的办法。
1、镀件易漂浮,与挂具接触的地方易被烧焦因为塑料的比重小,所以在溶液中易浮起。灯罩外形就象一个小盘一样,内表面凹进去,边上有两个小孔,开始只用一根铜丝卡着两个小孔进行电镀。由于电镀中气体的放出,灯罩易与铜丝脱离,加之铜丝也轻,不足以使灯罩浸入
溶液里。后来在铜丝上附上重物,解决了漂浮问题。铜丝与灯罩的接触点被烧焦,并露出塑料,是因导电不良引起的。为了解决工件漂浮与导电问题,我们设计了专门的夹具。夹具有一定的重量,上灯罩后不再浮起,再用两个较宽的导电片卡在灯罩的孔上,使各处电流均匀,接触点就不会烧焦了。
2、灯罩化学镀铜时出现气泡,电镀后气泡变大,并可以揭起塑料电镀的工艺流程为:除油→水洗→粗化→水洗→敏化→自来水洗→去离子水洗→活化→水洗→化学镀铜→水洗→电镀→水洗→干燥。由以上可知,化学镀铜前的任何步骤出现问题都会导致鼓泡。引起结合力不好的原因有很多,经常易出现问题的是除油过程和粗化过程。除油不彻底,会引起掉皮、脱落。灯罩采用的是化学除油(塑料件不适宜用有机溶剂除油),操作时,温度升高到65~70℃,不断地抖动工件,直到水洗后不挂水珠为止。粗化是ABS塑料
电镀中很重要的过程。粗化不足,结合力下降;粗化过度,又会使孔变大变形,结合力也会降低。由于敏化液中二价锡极不稳定,所以敏化液易失效,如不调整,会导致活化失败。活化不足,会使化学镀层沉积不全;而活化过度,使活性金属在表面还原过多而形成不连续膜层,也会使结合力下降。我们从除油开始,严格按除油液配方和操作条件,又检查粗化工序的时间、温度,新配制了敏化液和
活化液,结果化学镀铜后仍出现气泡。几次反复试验,结果一样,最后断定鼓泡不是由除油、粗化、敏化、活化引起的。此时怀疑是否料的成分及成型工艺有问题,因为
ABS塑料的成分及成型工艺与电镀有直接的关系。
ABS颗粒易吸水,要求压注前水份含量低于0.1%,必须在80℃热风干燥箱中烘干2~4h,周围环境也必须干燥。ABS塑料中不能混入其它成分。我们通过调查发现注塑厂将大量成型的ABS塑料件堆放在潮湿的库房地面上,而且注塑前的原料未经烘干。在我们的指导下,将要注塑的原料在80℃下烘干2~4h,经检验符合电镀要求后再进行注塑。改进后的灯罩
电镀后鼓泡问题再没有出现。
成型工艺
注塑制件由于成型工艺特点不可避免地存在内应力,但工艺条件控制得当就会使塑件内
应力降低到最小程度,能够保证制件的正常使用。相反,如工艺控制不当,就会使制件存在很大的内应力,不仅使制件强度性能下降,而且在储存和使用过程中出现翘曲变形甚至开裂,从而造成镀层的开裂,甚至脱落。所以工艺参数的控制应使制件内应力尽可能小。要控制的
工艺条件有原材料干燥、模具温度、加工温度、注射速度、注射时间、注射压力、保压压力、保压时间、冷却时间等。
塑型后处理
由于注塑条件、注射机选择、制件造型设计及
模具设计的原因,都会使塑件在不同部位不同程度地存在内应力,它会造成局部粗化不足,使活化和金属化困难,最终造成金属化层不耐碰撞和结合力下降。试验表明,热处理和用整面剂处理都可有效地降低和消除塑件内应力,使镀层结合力提高20~60%。
此外,成型后的塑件应专门包装、隔离,严禁碰伤、划伤表面,以免影响电镀外观。检验时检验员应戴脱脂手套,防止污染镀件表面,影响镀层结合力。