塑胶电镀件技术资料PPT课件
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为何电镀塑胶？
• 主要原因
– 装饰的 – 技术的 – 优点和缺点
• 装饰的原因：
– 使塑料以较高成品率及较低成本获得金属效果表面
• 技术的原因
– 提高耐磨性能 – 电镀可以提高抗拉强度、抗压强度和抗弯强度 – 减少水蒸气、水、空气、溶剂、油的吸收 – 减少液体和气体的渗透性 – 预防某种塑料（例如ABS）的老化 – 提高抗热性能 – 提高制成零件的形状稳定性 – 防止静电积聚，也就是在电子行业中的电磁屏蔽 – 电镀层可以起到必要的散热作用 – 与金属电镀相比塑胶电镀由于不导电的素材会具有更高的抗腐蚀能力 – 与金属电镀相比塑胶电镀加工过程可能发生变形 – 与l类似的金属部件相比重量更轻 – 通过焊接低熔点的焊料在耐高温塑料上形成的电镀层可以将两个塑料件焊接在一起
– 160华氏度 5小时 – 180华氏度 2小时 – 208华氏度 1小时
• 温度每升高20度干燥时间大约减少一半 • 在180华氏度不同尺寸的ABS材料颗粒湿度变化曲线 • 在180华氏度原始的ABS材料颗粒和研磨过的ABS材料颗粒湿度变化曲线 • 材料在三种不同温度条件下的干燥时间曲线 • 带有单独热交换风机的双层干燥机工作原理图
ABS
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 横断面视图
• 丙烯腈-苯乙烯共聚物（SAN树脂）分子 • 橡胶分子
• （图略）
压力下的橡胶分子流体
•Leabharlann Baidu
-----------〉
•
原料流动的方向
• 放松状态的 • 缓慢的、热的
确定方向的 快速的、冷的
• ABS 挤出反应
乙酸结晶测试
ASEP TP-203
• 慢速挤出
快速挤出
电镀
ABS
ABS或ABS/PC电镀
• 我要向已退休的通用塑料公司的李.弗莱 彻先生表示特别的感谢，感激他使这次 介绍会召开。
• 特别是我从他的表述中学习到的有关注 塑模具的知识。
电镀零件的注塑成型参数
材料的适当干燥是要点
• 材料必须干燥到水分含量小于0.05% • 典型的干燥要求
– ABS-最少4小时 190-200华氏度 – ABS/PC-最少4小时 200-220华氏度
• ABS材料湿度和温度斜率图 • 典型ABS材料含水量和相对湿度关系图 • 典型ABS材料在3种不同相对湿度条件下含水量变化图 • 颗粒干燥三角关系图
– 干燥空气（露点） – 温度（干燥速率） – 时间（迁移作用）
• ABS颗粒在两种露点下的干燥曲线 • 在加热潮湿环境下空气相对湿度降低曲线 • 材料湿度干燥到0.1%需要的时间
– 肋厚度为主面的50%，脱模角最小1度
• 内径和边缘 • 合模线 • 水口 • 其它设计中需要考虑的事项
塑料零件和模具设计
• 对使用铬合金材料的一些建议： – 片材产品-在模心使用高硬度的P20钢，在模腔嵌入件使用不锈钢 – 覆盖件产品-使用高硬度的P20钢，为了尺寸精度使用S7钢 – 抛光类-为了好的效果须使用至少1200号的 – 压缩气体辅助成型模具-不需要较高硬度但需要充满整个模腔的固体。 – 不要在S7钢材料的隐蔽式水口上焊接 – 需要好的工具组处理传递模，他们熟悉业务。 – 不要局限于通常的P20钢 – 在美国镀铬的注塑模具通常比常规模具寿命高30% – 如果传递模上有凹痕，每6个月你需要在热处理后洛氏硬度等于70时，进行额 外的镍涂层处理 – 如果使用二硫化钼作为脱模剂，将它喷到后模的斜顶上 – PC/ABS材料在潜水口模具上对导色非常敏感
ABS和ABS+PC材料电镀过程
• 飞杆 • 电镀槽 • 悬臂 • 挂有零件的夹具
ABS
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 横断面视图 “完美的”
• 丙烯腈-苯乙烯共聚物分子 • 橡胶分子
• （图略）
酸洗
化学氧化作用 降低素材表面“配向” • 铬酸 • 硫酸 • 高温 • 铬酸氧化表面的丁二烯
• 四价铬+丁二烯 催化剂 〉三价铬+副产品
附着力
机械的结合 球状突起和细孔
• 酸洗后的表面（放大2000倍） • 扫描电子显微镜 • 与模制品一样
活化
锡和钯离子胶体 表面吸附
加速
锡离子去除 使用有机酸
无电镀的
铜/镍
• 铜离子+2电子 钯催化剂 >金属铜 • 镍离子+2电子 钯催化剂 >金属镍
• 5分钟 “铜岛”形成 • 20分钟 “铜岛”联片 • 40分钟 铜导电层形成
熔点
材料通过2种方式熔化
• 用电的 • 挤压的
– 注射压力 – 螺杆速度 – 螺杆设计尺寸 – 注射速度 – 喷嘴设计尺寸
• 塑料的熔点对金属在塑料上的附着力有很大的 影响。通常为了得到适合电镀的低压力的制品 表面，要求塑料原料熔点足够高以便材料可以 以较低的注射速度较容易的充满模具。低熔点 的塑料不可避免需要较高的注射速度和压力。
•
塑料电镀的优势
– 重量减轻
– 全面节省成本
– 较少的加工工序
– 仿真金属零件
•
塑料电镀的不足
– 包括金属插件在成型过程中不能变更
– 塑模制造大于200平方英寸的零件比拉模之铸造困难的多
– 电镀塑料用于某类家庭用具时存在着火的危险
塑料装饰电镀
ABS或ABS+PC材料电镀一般过程观察 乔.阿诺德
Guardian Automotive 美国电镀与表面加工学会POP委员会主席
• 阳极反应
– 金属铜-2电子-〉2价铜离子
铬层0.25um
黑铬/金
PVD覆盖白铬
塑料零件和模具设计
水雾镍-铬加工
水雾镍代替白镍
• 内部电镀加工步骤 • 老工艺（20-30小时） • 改进后工艺（44-60小时）
塑料零件和模具设计
• 麦克.史密斯 • 工程师
塑料零件和模具设计
• 薄壁和平滑过渡 • 肋（减径槽）设计
• 干燥机控制参数
– 空气温度 – 空气露点（相对湿度） – 通过料桶的空气流量
• 这些要素依照料桶的几何形状从一点到另一点变化 • 温度取决于空气流动速度 • 干燥机静态加热内部各点温度变化曲线 • 干燥后物料湿度回升曲线 • 干燥作业基本指导方针
– -20华氏度露点 – 每分钟1立方英尺空气流量 – 完全翻动物料2-3次 – 时间2-4小时
抗蚀剂涂覆过程
喷雾、条纹和浸涂方法
抗蚀后的ABS
横剖面图 预先腐蚀
抗腐蚀和镀金
横剖面图
• 镀金层形成图示 • 双层电镀步骤
• 抗蚀涂层0.5um
抗蚀后的ABS
化学酸洗后
• 抗蚀涂层0.5um
抗蚀后的ABS
无电镀沉积膜
无电镀膜铜/镍
无电镀的铜沉积层0.5um
铜电镀单元
• 阴极反应
– 2价铜离子+2电子-〉金属铜
• 主要原因
– 装饰的 – 技术的 – 优点和缺点
• 装饰的原因：
– 使塑料以较高成品率及较低成本获得金属效果表面
• 技术的原因
– 提高耐磨性能 – 电镀可以提高抗拉强度、抗压强度和抗弯强度 – 减少水蒸气、水、空气、溶剂、油的吸收 – 减少液体和气体的渗透性 – 预防某种塑料（例如ABS）的老化 – 提高抗热性能 – 提高制成零件的形状稳定性 – 防止静电积聚，也就是在电子行业中的电磁屏蔽 – 电镀层可以起到必要的散热作用 – 与金属电镀相比塑胶电镀由于不导电的素材会具有更高的抗腐蚀能力 – 与金属电镀相比塑胶电镀加工过程可能发生变形 – 与l类似的金属部件相比重量更轻 – 通过焊接低熔点的焊料在耐高温塑料上形成的电镀层可以将两个塑料件焊接在一起
– 160华氏度 5小时 – 180华氏度 2小时 – 208华氏度 1小时
• 温度每升高20度干燥时间大约减少一半 • 在180华氏度不同尺寸的ABS材料颗粒湿度变化曲线 • 在180华氏度原始的ABS材料颗粒和研磨过的ABS材料颗粒湿度变化曲线 • 材料在三种不同温度条件下的干燥时间曲线 • 带有单独热交换风机的双层干燥机工作原理图
ABS
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 横断面视图
• 丙烯腈-苯乙烯共聚物（SAN树脂）分子 • 橡胶分子
• （图略）
压力下的橡胶分子流体
•Leabharlann Baidu
-----------〉
•
原料流动的方向
• 放松状态的 • 缓慢的、热的
确定方向的 快速的、冷的
• ABS 挤出反应
乙酸结晶测试
ASEP TP-203
• 慢速挤出
快速挤出
电镀
ABS
ABS或ABS/PC电镀
• 我要向已退休的通用塑料公司的李.弗莱 彻先生表示特别的感谢，感激他使这次 介绍会召开。
• 特别是我从他的表述中学习到的有关注 塑模具的知识。
电镀零件的注塑成型参数
材料的适当干燥是要点
• 材料必须干燥到水分含量小于0.05% • 典型的干燥要求
– ABS-最少4小时 190-200华氏度 – ABS/PC-最少4小时 200-220华氏度
• ABS材料湿度和温度斜率图 • 典型ABS材料含水量和相对湿度关系图 • 典型ABS材料在3种不同相对湿度条件下含水量变化图 • 颗粒干燥三角关系图
– 干燥空气（露点） – 温度（干燥速率） – 时间（迁移作用）
• ABS颗粒在两种露点下的干燥曲线 • 在加热潮湿环境下空气相对湿度降低曲线 • 材料湿度干燥到0.1%需要的时间
– 肋厚度为主面的50%，脱模角最小1度
• 内径和边缘 • 合模线 • 水口 • 其它设计中需要考虑的事项
塑料零件和模具设计
• 对使用铬合金材料的一些建议： – 片材产品-在模心使用高硬度的P20钢，在模腔嵌入件使用不锈钢 – 覆盖件产品-使用高硬度的P20钢，为了尺寸精度使用S7钢 – 抛光类-为了好的效果须使用至少1200号的 – 压缩气体辅助成型模具-不需要较高硬度但需要充满整个模腔的固体。 – 不要在S7钢材料的隐蔽式水口上焊接 – 需要好的工具组处理传递模，他们熟悉业务。 – 不要局限于通常的P20钢 – 在美国镀铬的注塑模具通常比常规模具寿命高30% – 如果传递模上有凹痕，每6个月你需要在热处理后洛氏硬度等于70时，进行额 外的镍涂层处理 – 如果使用二硫化钼作为脱模剂，将它喷到后模的斜顶上 – PC/ABS材料在潜水口模具上对导色非常敏感
ABS和ABS+PC材料电镀过程
• 飞杆 • 电镀槽 • 悬臂 • 挂有零件的夹具
ABS
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 横断面视图 “完美的”
• 丙烯腈-苯乙烯共聚物分子 • 橡胶分子
• （图略）
酸洗
化学氧化作用 降低素材表面“配向” • 铬酸 • 硫酸 • 高温 • 铬酸氧化表面的丁二烯
• 四价铬+丁二烯 催化剂 〉三价铬+副产品
附着力
机械的结合 球状突起和细孔
• 酸洗后的表面（放大2000倍） • 扫描电子显微镜 • 与模制品一样
活化
锡和钯离子胶体 表面吸附
加速
锡离子去除 使用有机酸
无电镀的
铜/镍
• 铜离子+2电子 钯催化剂 >金属铜 • 镍离子+2电子 钯催化剂 >金属镍
• 5分钟 “铜岛”形成 • 20分钟 “铜岛”联片 • 40分钟 铜导电层形成
熔点
材料通过2种方式熔化
• 用电的 • 挤压的
– 注射压力 – 螺杆速度 – 螺杆设计尺寸 – 注射速度 – 喷嘴设计尺寸
• 塑料的熔点对金属在塑料上的附着力有很大的 影响。通常为了得到适合电镀的低压力的制品 表面，要求塑料原料熔点足够高以便材料可以 以较低的注射速度较容易的充满模具。低熔点 的塑料不可避免需要较高的注射速度和压力。
•
塑料电镀的优势
– 重量减轻
– 全面节省成本
– 较少的加工工序
– 仿真金属零件
•
塑料电镀的不足
– 包括金属插件在成型过程中不能变更
– 塑模制造大于200平方英寸的零件比拉模之铸造困难的多
– 电镀塑料用于某类家庭用具时存在着火的危险
塑料装饰电镀
ABS或ABS+PC材料电镀一般过程观察 乔.阿诺德
Guardian Automotive 美国电镀与表面加工学会POP委员会主席
• 阳极反应
– 金属铜-2电子-〉2价铜离子
铬层0.25um
黑铬/金
PVD覆盖白铬
塑料零件和模具设计
水雾镍-铬加工
水雾镍代替白镍
• 内部电镀加工步骤 • 老工艺（20-30小时） • 改进后工艺（44-60小时）
塑料零件和模具设计
• 麦克.史密斯 • 工程师
塑料零件和模具设计
• 薄壁和平滑过渡 • 肋（减径槽）设计
• 干燥机控制参数
– 空气温度 – 空气露点（相对湿度） – 通过料桶的空气流量
• 这些要素依照料桶的几何形状从一点到另一点变化 • 温度取决于空气流动速度 • 干燥机静态加热内部各点温度变化曲线 • 干燥后物料湿度回升曲线 • 干燥作业基本指导方针
– -20华氏度露点 – 每分钟1立方英尺空气流量 – 完全翻动物料2-3次 – 时间2-4小时
抗蚀剂涂覆过程
喷雾、条纹和浸涂方法
抗蚀后的ABS
横剖面图 预先腐蚀
抗腐蚀和镀金
横剖面图
• 镀金层形成图示 • 双层电镀步骤
• 抗蚀涂层0.5um
抗蚀后的ABS
化学酸洗后
• 抗蚀涂层0.5um
抗蚀后的ABS
无电镀沉积膜
无电镀膜铜/镍
无电镀的铜沉积层0.5um
铜电镀单元
• 阴极反应
– 2价铜离子+2电子-〉金属铜