标题：塑料电镀
塑料电镀优点
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、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，所以目前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.目前国内外已广泛在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.
15.1非导体金属化方法(method of metalizing nonconductors)
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)。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)得到导电性表面，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。
15.2塑料电镀(plastic plating)
塑料的优点：
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。
塑料的缺点：
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。
塑料电镀的目的
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，今日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。
塑料电镀的过程
(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(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。
(5)成核(nucleation)：将具有催化性物质如金、吸附于敏感化(还原性)的表面，经还原作用结核成具有催化性的金属种子(seed)然后可以用于电镀上金属。反应如下：sn+ + pd+ = sn4+ + pdsn+ +2ag+ = sn4+ +2ag
塑料电镀液配方
组成溶剂处理液：包含洗净：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。
溶剂处理：用丙酮、二醋甲烷，等活性剂。
调节处理(conditioning)：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
敏化(sensitizing) : 氯化亚锡 sncl2 20～40 g/l 盐 酸 hcl 10～20 cc/l
结核(nucleation) 或活化(activating) 例1 氯化钯 pdcl2 0.1～0.3g/l 盐 酸 hcl 3～5 cc/l 例2 硝酸银 agno3 0.5～5 g/l 氨水 适 量 例3 氯化金 aucl3 0.5～1 g/l 盐 酸 hcl 1～4 cc/l
塑料电镀影响因素
1.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。2.塑件造型设计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。
(9) 塑件表面应保证有一定的表面粗糙度。3.模具设计与制造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0.2 m，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。4.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。5.塑件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。6.塑件后处理对电镀的影响由于注塑条件、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20～6O%。
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。
塑料电镀的分析
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。[1]
塑料电镀的材料质量分析
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，但改革开放后的今天情况就不同了，“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。
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