塑料电镀基础知识培训一.塑料电镀概述：1.塑料电镀件的特点：塑料件电镀后,既保持了制品重量轻,抗蚀性好的特点,又赋予其金属的导电性,耐磨性,装饰件等特点.它不仅可用于装饰品,还可用于某些具有特殊要求的零部件.塑料电镀件的性能:塑料电镀件与金属零件相比,有许多优越性.a. 重量轻塑料的密度为0.9-2.2g/cm3,最轻的塑料是聚丙烯,密度为0.9-0.91 g/cm3,比水还轻.b. 耐蚀性好塑料件本身抗蚀性能比金属强,电镀后仍比金属强.c. 易成型塑料件易成型,一般形状的零件生产速度比金属快10倍以上.生产装饰性塑料电镀件时,只要模具的表面粗糙度适宜,成型的塑料件可获得光滑的平面,电镀前无需抛光,即可获得高装饰性外观.二.塑料电镀件的主要性能: 塑料电镀件的主要性能是指塑料与金属的结合力,塑料电镀件的机械强度,耐热性能,抗蚀性能,生产性能等五个方面.⑴. 结合力结合力的大小,与塑料本身的物料、化学性能有关.不同种类的塑料与金属镀层之间的结合力相差很大.目前用作装饰性塑料电镀件,主要是ABS塑料,其次是改性聚丙乙烯和聚丙烯.⑵. 抗蚀性能: 塑料电镀件因镀层组合以及镀层厚度的不同,其抗蚀性能有很大差别.塑料电镀件的抗蚀性之所以比具有同样镀层的金属件高,是因为塑料电镀件的腐蚀不同于金属件的腐蚀.首先,塑料电镀件是按阳极保护机理进行腐蚀的.轻者,因铜镀层的腐蚀镀层出现铜绿或暗褐色斑点.可能引起局部镀层鼓泡或起皮;重者,由于铜镀层完全被腐蚀,导致铜镀层溶解,镀层全部脱落.因此,对于要求抗蚀性能很高的塑料电镀件,应采用双层镍加微孔铬镀层.其次,塑料与金属镀层不可能形成原电池,即使出现腐蚀斑点,也不可能向深度延伸,仅作横向扩展.⑶. 耐热性: 塑料电镀件的耐热性能,主要取决于塑料本身的耐热能力,以及金属镀层的结合强度.其次,也与金属镀层的耐热性能有关.不同种类的塑料,其耐热性能各不相同.任何一种塑料电镀后,其耐热能力都将有不同程度的提高.如下表：ABS塑料的耐热性能和变形温席塑料名称热变形温度（℃）镀层厚度（μm）耐热性能提高率（%）电镀前电镀后ABS 85．5 98．6 Cu30 Ni5 Cr0.2 15．2⑷. 机械强度: 塑料电镀件的机械强度与塑料的种类密切相关.一般情况下,塑料件电镀后,其刚性均有所提高.⑸. 生产性能: 金属件的制作,一般要经过冲压、车、钳、刨、磨等繁杂的机械加工工序。
而塑料件只需成型，其生产效率比金属件快10倍以上，可节省大量的机械加工工时及机械加工设备。
另外，塑料密度小，比金属件成型省力、方便。
一．金属与塑料结合的机理及影响因素：1. 金属与塑料结合的机理⑴. 机械结合论:目前,人们对于塑料与金属镀层间结合的机理主要有两种观点:一是机械结合,另一种是机械结合兼化学结合,而以机械结合为主.机械结合论认为,ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）塑料经过化学粗化后,其B组分(丁二烯)被溶解掉,形成许多燕尾形的显微凹坑(即锁扣),化学镀时,沉积出的金属微粒将填满这些凹坑,产生”铆接”效果,形成机械锁扣.因而,也把机械结合论称为锁扣论.⑵.机械-化学结合论: 机械-化学结合论认为,塑料在化学粗化时由于溶液(有机或无机)的蚀刻溶解作用,在塑料表层一成许多微小的凹坑、孔洞或沟槽。
镀层深入凹坑、孔洞或沟槽开成机械锁扣。
同时，化学粗化也增强了塑料表面的化学活性，氧化生成亲水基团，使镀层与塑料结合在一起，并具有一定的结合强度。
对塑料件进行电镀，虽然对塑料电镀的各个环节均不可粗心大意，但关键是掌握好粗化工艺。
可以说，塑料电镀的成败，关键在于化学粗化的好坏。
2.影响镀层结合力的主要因素⑴. 塑料种类为了保证镀层与塑料基体的结合力，在选择塑料时应当考虑：塑料的尺寸稳定性要好，塑料表面的硬度要适中，抗拉强度不得小于2000N/cm2，塑料热变形温度越高越好，选择适当的合成工艺，塑料的成型性好，以保证材料的均匀性，采用具有良好电镀性能的电镀级塑料等等。
⑵. 塑料电镀件的造型设计塑料电镀件的造型设计,应尽量减少锐边、尖角及锯齿形,不宜有盲孔,尽量减少深凹、突出部分,应有足够的壁厚,尽量减少大面积的平直表面,不宜采用长方形、V形槽.若塑料电镀件需要螺纹时,应采用米制粗螺纹,孔深大于螺纹30%,还应设计有足够的装挂位置,应易于脱模等等.⑶. 塑压模具的设计与制造在设计塑料电镀件用的模具时,应当考虑到电镀加工过程中的各项要求,例如装挂位置、零件的电流分布等.还应考虑到塑料零件的成型过程中,使模具温度控制在一定的范围内,即应在模具上设计适当的冷却系统.⑷. 塑料零件的成型工艺塑料零件的成型工艺,主要包括注射机的选择、成型树脂溶化温度、注射压力、注射速度、模具表面温度、脱模等,这些因素对镀层结合力都有很大影响.若塑胶应力太大对镀层结合力有非常大的影响。
塑料种类不同,成型工艺则不同,成型工艺则不同.因此,在成型时应严格执行工艺规范,否则不能电镀.⑸. 塑料零件的表面预处理塑料电镀件的表面预处理工序,主要有化学粗化、敏化、活化、化学镀等,这些工序对镀层结合力的影响都很大.三、化学镀前的准备化学镀前的准备,是指在塑料零件表面上,用一定的加工方法(通常用化学粗化、敏化、活化),使之密布一层具有催化活性的金属微粒的全过程.1.除油(碱性除油) 不耐碱液的塑料(如玻璃纤维增强塑料,酚醛塑料等),不能采用碱性除油.2.粗化粗化是塑料电镀中最关键的工序,对塑料镀层结合力的影响最大.⑴.粗化的目的①.增大金属镀层与塑料零件表面的接触面粗化后,塑料零件表面呈微观粗糙不平的状态,从面增大了镀层与塑料的接触面.②.塑料零件变成亲水体粗化后,使塑料表面的聚合分子断链,由长链变成短链,并在断链处形成无数亲水极性基团,使塑料零件由憎水体变成亲水体,有利于粗化后各道工序的顺利进行.粗化的最终目的是提高镀层与塑料的结合力.⑵.粗化的种类①.机械粗化机械粗化可用砂纸打磨、滚磨、气喷、水喷、蒸汽喷磨料等方法.其中喷砂、砂纸打磨和滚磨法应用较广.②.有机溶剂粗化先用有机溶剂对零件表面进行溶胀,然后用化学粗化液进行粗化,可获得最佳粗化效果.、③.化学粗化目前国内外塑料电镀行业中95%以上都是采用化学粗化法.因为此法除污垢能力强,粗化速度快,效果好,适用范围广,配制简单,易于维护.粗化液中的三价铬含量,随着使用次数的增加而提高.有人认为,高铬酐型粗化液中,三价铬的含量不应超过22g/L;低铬酐型粗化液进行过试验,结果是三价铬的含量达到56g/L时,溶液仍可继续使用,但粗化速度显著下降.总之,当粗化液中三价铬的含量超过30g/L后,为了保证产品质量,建议停止使用,应更换新的粗化液.⑶.粗化质量的检验塑料电镀件表面粗化质量的检验方法有两种:一种是仪器检验,另一种是目测法.仪器检验方法复杂,不适合生产中使用,这里不予介绍.下面介绍目测法.⑷.目测法是把粗化过的零件洗净,吹干,观察表面绒状的白色薄膜的厚度或均匀程度.观测时,最好将零件表面与入射光构成45。
的角度,人的眼睛也应从45。
的方向上去观测，并稍微转动零件，通过反射光强弱的变化，来判定粗糙程度。
具有最佳粗化度的塑料零件表面，在显微镜下呈海绵状。
用肉眼检验时，能明显地看出表面不显光泽而略变暗。
⑸.ABS粗化液成分及工作条件.铬酐CrO3 380-450g/L硫酸H2SO4(密度1.84g/cm3) 380-430g/L温度60-68℃时间5-15min(6).影响粗化效果的几个方面：a．CrO3的浓度，浓度越高粗化效果会越好，浓度太高，会粗化过度；b．H2SO4的浓度，其影响同CrO3；c．温度的影响，温度低于60℃时粗化效果很差，60-70℃最佳，过高会粗化过度；d．粗化时间的长短；e．三价铬的含量，控制在10-15g最佳；f．粗化液粘度的影响，粗化液用久后，随着B成份的增加，其粘度增大。
3.敏化⑴.敏化目的敏化是使塑料零件表面吸附一层易于氧化的物质(催化膜),例如二价锡离子.在活化处理时,该催化膜作为银或铜的还原剂,使银或铜附着于零件表面.若敏化液中的二价锡离子不发生水解,则塑料零件表面上沉积的二价锡数量与零件在敏化液中的持续时间无关,而与下列因素有关:①.与清洗条件有关,过低的清洗压力和流速,不利于水解产物氢离子的扩散,会减缓水解反应速度;过高的压力与流速,又不利于凝胶状物质的形成与附着.②.与敏化液的酸度和二价锡离子的含量有关.③.与塑料本身的组织结构有关.④.与塑料表面的粗化程度有关.⑤.与塑料零件本身的形状复杂程度有关.⑥.与清洗水水质有关.⑵.敏化液成分及配制方法①.敏化液成分及工作条件二氯化锡SnCI2.2H2O 10-20g/L盐酸HCI 10-20Ml/L锡条1根温度室温时间5-10 min②、配制方法将需要量的氯化亚锡溶于部分盐酸溶液中,然后用蒸馏水稀释至规定的体积.切忌把氯化亚锡溶于蒸馏水后再加盐酸.配制好后,在溶液中加入一锡条,以保证锡呈二价状态.⑶.操作与维护①.敏化时,要多翻动零件,促使敏化均匀.②.敏化后,要反复清洗,清洗水流速不宜过大.③.敏化后零件的颜色,应比未敏化时稍浅.如果敏化效果不好,可活化后再敏化.④.随着使用次数的增多,溶液逐渐变成白色混浊状,应弃旧更新.⑤.敏化液使用后,应密闭放置,以保持溶液的稳定性.①. 操作时,严禁带入其它酸液,以保证敏化效果及延长敏化液使用寿命.敏化处理是一种较为落后的方法,随着电镀技术的发展,这种方法将被淘汰.因为敏化后的零件若稍微清洗不彻底,所得到的化学镀铜层就十分粗糙,颜色也不够红亮,而呈棕黑色.由于铜层的不纯,导致导电率大幅度下降.但这种方法成本低,目前仍为国内外塑料电镀行业所广泛采用.4.活化⑴活化目的经敏化的零件,浸入贵金属盐(钯、金、银)的溶液中,产生化学反应,在零件表面沉积卫层稀薄的贵金属,这个过程称为活化.当经过活化的表面浸入化学镀液中时,沉积在上面的贵金属颗粒就成为催化中心,使化学镀得以进行.⑵.离子型活化液⑴.硝酸银型①. 活化液成分及工作条件硝酸银AgNO3 1.5-2g氨水NH3.H2O 至溶液透明水100Ml温度18-30℃时间0.5-5 min②.活化液中各组分的作用，硝酸银是溶液中的主盐。
供给银离子，氨水的加入，可以减少银离子在空气中遇光分解的速度，提高活化液的稳定性。
③．操作与维护在操作过程中，应注意防止将敏化液带入活化液。
要不断翻动零件。
活化液应避光，溶液中的银粒应及时滤去。
重视银的回收。
2).氯化钯型①.活化液成分及工作条件氯化钯FPdCl2 0.5g/L盐酸HCl 10g/LPH值1.5-2.5温度15-25℃时间0.5-5 min②.操作与维护基本上与硝酸银型活化液相同.⑶.胶态钯活化液1).配方①.甲液氯化钯PdCl2 1g盐酸HCL 100Ml水200mL氯化亚锡SnCl2.2H2O 2.53g②.乙液盐酸HCL 200Ml氯化亚锡SnCl2.2H2O 75g锡酸钠Na2SnO3.3H2O 7g2).配制方法①.甲液的配制把氯化钯充分溶于100mL盐酸和200mL蒸馏水的混合液中,在28±2℃的条件下,加入固体氯化亚锡,并在不断搅拌下反应12 min.②.乙液的配制将计算量的氯化亚锡加入到需要量的盐酸中,不断搅拌至完全溶解后,再加入计算的锡酸钠,此液为一种白色的乳浊液.③.混合稀释把预先配制好的乙液,在不断搅拌下,缓慢倒入甲液中,并稀释到1L,即为棕褐色的胶态溶液.3).维护①. 为了避免将零件清洗水带入活化液,活化前可将零件在下述溶液中浸渍1-3 min.氯化亚锡SnCl2.2H2O 40g/L盐酸HCL 100mL/L②.活化之后应设回收工序.③活化一段时间后,发现溶液分层时,可按活化液的实际容量加入10-20g/L氯化亚锡,消除分层现象.④.当温度低于15℃时,活化效果不好,应加温至要求条件.⑤注意过滤泵内不能有空气，否则钯水易失效。