塑料件的设计要求及电镀要求塑料件的设计要求1、塑料的外观要求•产品表面应平整、饱满、光滑、过渡自然,不得有碰、划伤以及缩孔等缺陷。
•产品厚度应均匀一致,无翘曲变形、飞边、毛刺、缺料、水丝、流痕、熔接痕及其它影响性能的注塑缺陷。
•毛边、浇口应全部清除、修整。
•产品色泽应均匀一致,表面无明显色差。
颜色为本色的制件应与原材料颜色基本一致且均匀。
•需配颜色的制件应符合色板要求。
2、塑料件设计要点2.1、开模方向和分型线•每个塑料产品在开始设计时首先要确定其开模方向和分型线,以保证尽可能减少抽芯机构和消除分型线对外观的影响。
•开模方向确定后,产品的加强筋、卡扣、凸起等结构尽可能设计成与开模方向一致,以避免抽芯,减少拼缝线,延长模具寿命。
2.2、脱模斜度•适当的脱模斜度可避免产品拉毛。
光滑表面的脱模斜度应大于0.5度,细皮纹表面大于1度,粗皮纹表面大于1.5度。
•适当的脱模斜度可避免产品顶伤,深腔结构产品设计时外表面斜度要求小于内表面斜度,以保证注塑时模具型芯不偏位。
2.3、产品壁厚•各种塑料均有一定的壁厚范围,一般0.5-4mm。
当壁厚超过4mm时,将引起冷却时间过长产生缩印等问题,应考虑改变产品结构。
一般摩托车的塑料厚度为3±0.2mm。
•壁厚不均会引起表面缩印,引起气孔和熔接痕。
2.4、加强筋,加强筋的合理应用,可增加产品刚性,减少变形。
应避免筋的集中,否则引起表面缩印。
•加强筋的厚度一般为壁厚的1/3-1/2。
•筋与筋之间的距离大于4倍壁厚。
•筋的高度小于3倍壁厚。
•加强筋的单面斜度应大于1.5°,以避免顶伤。
2.5、圆角•圆角一般取0.5 1.5倍壁厚。
•圆角太小可能引起产品应力集中,导致产品开裂。
•圆角太小可能引起模具型腔应力集中,导致型腔开裂•合理的圆角,还可以改善模具的加工工艺,如型腔可直接用R刀铣加工,而避免低效率的电加工。
2.6、孔的设计•孔的形状应尽量简单,一般取圆形。
•孔的轴向和开模方向一致,可以避免抽芯。
•当孔的长径比(孔深/孔径)大于2时,应设置脱模斜度。
此时孔的直径应按小径尺寸计算。
•盲孔的长径比一般不超过4。
•孔与产品边缘的距离一般大于孔径尺寸。
2.7、注塑模的抽芯机构及避免•当塑件按开模方向不能顺利脱模时,应设计抽芯机构。
抽芯机构能成型复杂产品结构,但易引起产品拼缝线、缩印等缺陷,并增加模具成本缩短模具寿命。
•设计时,无特殊要求尽量避免抽芯结构。
如孔轴向和筋的方向改为开模方向。
2.8、一体铰链•利用PP料的韧性,可将铰链设计成和产品一体。
•作为铰链的薄膜尺寸应小于0.5mm,且保持均匀。
•注塑一体铰链时,浇口只能设计在铰链的某一侧。
2.9、嵌件•在注塑产品中镶入嵌件可增加局部强度、硬度、尺寸精度和设置小螺纹孔(轴),满足各种特殊需求。
•设置嵌件会增加产品成本。
•嵌件一般为铜,也可以是其它金属或塑料件。
•嵌件在嵌入塑料中的部分应设计止转和防拔出结构。
如滚花、孔、折弯、压扁、轴肩等。
•嵌件周围塑料应适当加厚,以防止塑件应力开裂。
•设计嵌件时,应充分考虑其在模具中的定位方式(孔、销、磁性)。
2.10、标识•产品标识一般设置在产品内表面较平坦处,并采用凸起形式。
•选择法向与开模方向尽可能一致的面处设置标识,可以避免拉伤。
2.11 注塑件精度•由于注塑时收缩率的不均匀性和不确定性,注塑件的精度明显低于金属件,应按标准GB/T 14486《塑料模塑料件尺寸公差》选择适当的公差要求。
2.12 翻边、凹凸结构•合理设置翻边和凹凸结构,可以增加塑料件的强度。
•合理设置翻边,可以让塑料件的边光滑,满足外部凸出物的标准要求。
•塑料件外部与人体接触部位的R圆角应≥2mm。
2.13 塑料件的焊接•焊接的种类:热板焊、超声波焊、振动焊,如:后反射器的面板与地板之间采用超声波焊接。
•采用焊接可提高联接强度。
•采用焊接可简化产品设计。
不同材料之间、复杂结构之间都可以采用焊接。
2.14 合理考虑工艺和性能之间的矛盾•设计塑料件时,必须综合考虑产品外观、性能和工艺之间的矛盾。
•有时牺牲部分工艺性,可得到很好的外观或性能。
•设计外观时,也必须充分考虑性能和工艺。
•外观是为性能服务的,不能为了外观而设计外观。
2.15 避免注塑缺陷•结构设计实在无法避免注塑缺陷时,尽可能让缺陷发生在产品的隐蔽部位。
塑料件电镀的要求塑件选材: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。
目前用于电镀最多的是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) 避免薄壁、不均匀壁厚。
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) 避免锐边、大平面。
电镀中的锐边会引起尖端放电,造成边角镀层隆起、锐边变厚的现象,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。
(9) 塑件表面应保证有一定的表面粗糙度。
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) 电镀塑件表面如实反映模腔表面,因此模腔应十分光洁,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1O%),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。
(6) 选择顶出机构时应确保制件顺利脱模。
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。
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%。
非导体金属化方法(method of metalizing nonconductors)非导体电镀法须先将非导体表面形成导电化,其过程是将对象用机械或化学方法粗化(roughening)得到内锁表面 (interlocking surface),然后披覆上导电镀层,其方法有:(1)青铜处理(bronzing):将金属细粉末,通常是铜粉混合粘结剂(binder),涂在对象上,然后用氰化银溶液浸镀。
(2)石墨化(graphiting):石墨粉涂在腊(wax),橡胶(rubber)及一些聚合物(polymers)上,再用硫酸铜溶液电镀。
(3)金属漆(metallic paints):将银粉与溶剂(flux)涂覆在对象上加以烧结(fire),或用硫酸铜溶液电镀。
(4)金属化(metalizing):系用化学方法形成金属覆层(metallic coating)通常是银镀层。
将硝酸银溶液及还原剂溶液如福尔马林(formaldehyde)或联胺(hydrazine)分别同时喷射在对象上得到银的表面。
从上面四种方法将非导体金属化后可用一般电镀方法做进一步处理。
非导体金属化除了电镀(electroplating)方法外还有如真空电镀(vacuum metalizing)、阴极溅射法(cathode sputtering)及金属喷射法(metal spraying)。
电镀过程和配方:(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。
溶剂洗净:不含稀酸的洗净或中性洗净及1~2% 界面活化剂混合以40-65℃浸渍1~2分钟。
(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。
溶剂处理:用丙酮、二醋甲烷,等活性剂。
(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。
即化学粗化、化学刻蚀。
例1:无水铬酸 cro3 20 g/l硫酸 h2so4 比重1.84 600cc/l液温 60℃时间 15~30分;例2:无水铬酸 cro3 20 g/l磷酸 h3po3 100 cc/l硫酸 h2so4 500 cc/l液温69℃时间 10~20分。
(4)敏感化(sensitization):将还原剂吸附在表面,常用(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。
敏化(sensitizing) :氯化亚锡 sncl2 20~40 g/l 盐酸 hcl 10~20 cc/l。