ABS塑料电镀工艺

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后的离子型活化处理时,将银离子或钯离子还原成有催化作用的银或钯原子。其 工艺规范见表 40-4。向溶液中加入锡条或锡粒可延缓二价锡的氧化。此外,二价 锡还很容易水解生成 Sn(OH)Cl 沉淀,当溶液中有白色沉淀产生时,可加入盐
酸,若仍不能使溶液澄清,则应进行过滤。 配制溶液时,必须用去离子水和试剂级化学品配制。其方法是把氯化亚锡溶
配方 2、3 是不含锡酸钠的酸基活化液,配制时先将氯化钯溶解在盐酸水溶液 中,在 30±2℃和不断搅拌下加入氯化亚锡至完全溶解,持续搅拌 12min。即配 成胶体溶液,在 40-45℃下保温 3h 可提高溶液活性和使用寿命。
使用这类活化液时应注意以下点:
(1)应避免六价铬的带入,因为六价会使二价锡氧化成四价锡而影响溶液的 稳定性,当六价铬超过 0.15g/L 时,活化液便会失效。
表 40-2 ABS 塑料化学浸蚀粗化工艺规范
配方号
高铬型
1
2
高硫酸型
3
4
含磷酸型
5
6
纯铬酸型
7
8
成分和操作条件
备注
铬酸(CrO3) 400-430 250-350 20-30
10-20
9
重铬酸钾 30
(K2Cr2O7)
≥900
g/L
g/L
330-405 600 硫酸(H2SO4)
180-220 325
盐酸(37%HCl) 100mL 200mL 200
330
10
80
10
50
mL/L
氯化钠(NaCl)
250
150
180
178
g/L
锡酸钠
7g
0.5
g/L
(Na2SnO3•3H2O)
尿素 {CO(NH2)2}
间苯二酚 (C6H6O2) 水(H2O) 温度(℃)
200mL 15-40
50
50
g/L
1
g/L
活化可提高镀层的附着力,在工艺中已得到广泛使用。其工艺规范见表 40-6。 配方 1 是酸基活化液,配制方法为:将 75g 氯化亚锡加入到 200mL 盐酸中搅
拌溶解,再加入 7g 锡酸钠溶解后即得到白色乳浊的 B 液待用。再另一烧杯中把 1g 氯化钯溶于 100mL 盐酸和 200mL 去离子水中,加热溶解后,在 30±2℃下加 入 2.5g 氯化亚锡。搅拌 12min 后便在搅拌下倒入 B 液中并稀释至 1L,得到胶态 的钯溶液,最后在 40-45℃下保温 3h,以便提高溶液的活性和延长使用寿命。
非金属电镀可以提高零件表面的硬度和耐磨性。用非金属件代替金属件可节 约金属,简化加工工艺,降低成本,但比金属电镀的成本高,镀层的结合力也不 牢固。 二、对塑料件的要求
塑料上电镀成功与否,不仅与电镀工艺有关,而且与塑料零件的设计与成型 工艺密切关系。从电镀工艺的角度出发,对塑料件有如下要求:
(一)塑料件的设计 (1)应遵循获得完好注塑成型件的技术进行注塑成型,有时还要求更加严 格,因为零件表面的缺陷经电镀后会更明显。 (2)零件的外型应有利于获得均匀的镀层,如较大的平面中间要稍微突起, 突起度约为 0.10-0.15mm/cm;棱角应倒圆,外角的倒圆半径≥1mm、内角的倒 圆半径为≥0.5mm;盲孔及凹槽的底棱边角圆滑过渡,其半径宜>3mm;盲孔的深 度最好不超过孔径的一半,否则对孔底的镀层应不作要求;V 形沟槽的宽与深之 比应大于 3。 (3)零件应有适当的壁厚,若太薄则易变形而影响镀层的附着力;若太厚 则注塑成型时易产生收缩痕迹。一般在 2.3-3.0mm,最薄不宜小于 1.9mm,最厚 不宜大于 3.8mm。 (4)最好不要有金属镶嵌件 因为金属与塑料的膨胀系数相差大,温度的变 化易引起裂纹而使溶液渗入。若不能避免时,尽量选用膨胀系数较大的铝制作。 镶嵌件周围的塑料应有足够的厚度,并将镶嵌件的表面加工出沟槽或进行滚花。 (5)应考虑电镀装挂的位置,因装挂接触点会在镀后留下痕迹,所以应安 排在不影响外观的部位。此外因装挂时卡紧力较大,应防止薄壁零件的变形。在 不妨碍装饰外观的情况下,还可以保留浇口作为装挂位置,电镀后再将浇口除去。 (二)对成型工艺的要求 以常用的 ABS 塑料为例,介绍对注塑成型工艺的要求。这些原则对其他塑 料也适用。 (1)原材料应在 80-90℃下烘干 4h,否则残留的水分会注塑成型零件表面产 生气泡、流线纹而影响外观。 (2)不要使用脱模剂(特别是硅油脱模剂),否则会对镀层的附着力产生很 不利的影响。若脱模实在困难,也只能滑石粉或肥皂水作为脱模剂。 (3)应采用较高的注塑温度(255-275℃),这样可提高镀层的附着力。 (4)模温在 45-95℃为宜。 (5)注塑压力宜低,注塑速度宜慢,通常应比非电镀件的成型速度慢一倍。 (6)用旧料时,应无污物,未老化变质,并且以少量的比例(<20%)与新 料混合使用。
1000 1104-1288 957
877
543 600-700 520
4Baidu Nhomakorabea7
g/L mL/L
磷酸
238
282
g/L
(85%H3PO4) 温度(℃)
60-70
60-70
60-70
60-70
140 60-70
166 60-70
60-70
mL/L
时间(min)
10-30
15-30
30-60
30-60 30-60 30-60
非金属上电镀
一、概述 使非金属表面金属化,虽可采取喷镀、电镀、化学镀、真空蒸镀、阴极溅射
或离子镀等不同工艺来实现,但目前在工业中应用最多的是电镀工艺。 在非金属电镀中,以塑料电镀占的比重大,其中又以 ABS 塑料为主。本章
主要介绍 ABS 塑料的电镀工艺。其它非金属与 ABS 塑料电镀工艺的差别主要在 于粗化工艺的不同,其余步骤大体相似。
丙烯腈与苯乙烯共聚形成的树脂相跟丙烯腈与丁二烯共聚形成的弹性体相(也称 橡胶体相)组成的混合物。后者呈球状均匀地分布在前者之中。在粗化过程中, 橡胶粒子被溶去形成凹坑,这提高镀层附着力很重要。橡胶粒子太少,凹坑数目 不足;橡胶粒子太多,小坑连成大坑,两者都会降低镀层的结合力。因此,尽管 ABS 塑料中三种成分的比例可在很宽的范围内变化,但对于电镀级 ABS 塑料来 说,丁二烯的含量要控制在 18-23%范围内,而且是接技共聚才能有最佳的附着 力。目前电镀级塑料在国内只有兰州和上海生产,大部分原料仍需进口。
粗化稍过度
表面明显发暗,但仍平滑
粗化过度
表面呈白绒状
粗化严重过度
表面有裂痕,疏松
(五)中和、还原或浸酸 该工序的目的是将残留在零件表面的六价铬清洗干净,以防污染敏化或活化
溶液,为此可在下述溶液中进行中和处理: (1)氨水 10%(体积)溶液中进行中和处理。 (2)氢氧化钠 50-100g/L 溶液中进行中和处理。 (3)亚硫酸钠 10-50g/L 溶液中进行还原处理。 (4)水合肼(N2H4•H2O)2-10mL/L、盐酸 10-15mL/L溶液中进行还原处理。 (5)盐酸 100-200mL/L 溶液中进行浸酸处理。 (六)敏化 敏化处理是使粗化后的零件表面吸附一层有还原性的两价锡离子,以便在随
溶液的配制方法是先用水将铬酸溶解,在搅拌下倒入硫酸,最后加水至所需
体积。切不可把铬酸加入硫酸中,以防溶解不完全。
对粗化质量的检查,除了要求表面完全被水润湿外,还可以从外观上作出判
断(见表 40-3)。
表 40-3 粗化程度与表面特征的关系
粗化程度
表面特征
粗化不足
表面平滑有光泽,对光源反射好
粗化适宜
表面微暗,平滑但不反光
20-40 50-60
20-40
20-40 室温
时间(min)
2-3
5-10 5-10
3-10
1-3
1.5-2
(2)空气也会使二价锡氧化成四价锡而加速溶液的分解。因此在配制溶液时
(二)去应力 有应力的零件会使电镀层结合力差。用下述方法可检查 ABS 塑料零件是否 有内应力: 1、冰乙酸浸渍法 将零件完全浸入 24±3℃的冰乙酸中持续 30s,取出后立即清洗,然后晾干 检查表面。表面有细小致密裂纹的地方即说明有应力存在。裂纹越多,应力越大。 再重复上述操作,但在冰乙酸中浸 2min,再检查零件表面,则说明此处有 很高的内应力,裂纹越严重,内应力就越大。 2、溶剂浸渍法 将零件完全浸入 21±1℃的 1:1 的甲乙酮和丙酮的混合溶剂中,持续 15s 后取出立即甩干,依上述方法检查表面。 有应力的零件应在 60-70℃下加热 2-4h 以消除应力,也可以采用在 25%(体 积)的丙酮中浸泡 30min 的方法。 (三)脱脂 零件在模压、存放和运输过程中难免沾有油污,为保证预处理效果,在粗 化前应进行脱脂,脱脂可在 50-70℃的钢铁零件化学脱脂槽中进行,也可用酒精 擦拭脱脂。 (四)粗化 粗化的目的是提高表面的亲水性和形成适当的粗糙度,以保证镀层有良好 的附着力。它是决定镀层附着力大小的最关键的工序。 粗化的方法有很多,效果不一,就提高镀层附着力而言,化学浸蚀 粗化>溶剂溶胀粗化>机械粗化。有时也可以采用几种粗化方法。在工业生产中, ABS 塑料已不采用机械粗化和溶剂溶胀粗化。 有代表性的化学浸蚀粗化工艺见表 40-2。
于盐酸水溶液中,切不可将氯化亚锡用水溶解后加入盐酸中,否则氯化亚锡会水 解。 (七)活化
除化学镀银可在敏化后直接进行外,其余的化学镀均必须在活化后进行。活 化处理是使零件表面形成一层有催化活性的跪贵金属,使化学镀能自发进行。
1.离子型活化 其工艺规范见表 40-5。
表 40-4 ABS 塑料敏化工艺规范
配方号
1
2
3
成分和操作条件
备注
氯化亚锡(SnCl2•2H2O)
10-30
2-5
g/L
盐酸(37% HCL)
40-50
2-5
mL/L
温度(℃)
室温
室温
/
时间(min)
3-5
3-10
/
表 40-5 ABS 塑料离子型活化工艺规范
配方号
1
2
3
4
5
6
7
8
成分和操作条件
备注
硝酸银(AgNO3) 1-3 氯化钯(PdCl2)
10-30
效果较好、应用较广的是高铬酸型溶液。这种溶液粗化速度快,镀层附着力
好。粗化温度是一个关键因素,低于 60℃ 粗化速度很慢,温度越高,粗化时间
越短。
应该指出,塑料种类对粗化效果影响很大,虽然都是电镀级的 ABS 塑料,
不同厂家、不同牌号、甚至不同批次的材料其粗化条件往往有所不同。因此在投
产前最好预先作一试验,以确定合适的温度和时间。
氯金酸
HAuCl2•4H2O 氨水 7-10
(25%NH3•H2O) 氯化铵(NH4Cl) 盐酸(37% HCl)
2-5
30-90
g/L
0.2-0.5 0.25-1.5 0.3-0.5
g/L
0.5-1
g/L
6-8
20-100
3-10 0.25-1.0
0.2-0.5 10
mL/L
g/L mL/L
硼酸(H3BO3) 络合剂 HD-1
表 40-6 ABS 塑料腋态钯活化工艺规范
配方号
1 2
A液 B液
4
3
5
原液 补充液
6
备注
成分和操作条件
氯化钯(PdCl2) 1g
0.2-0.3 0.5-1.0 0.25
1
0.2-0.5 0.5
g/L
氯化亚锡 (SnCl2
2.5g
75g 10-20
50 3.5-5.0 10
8-24
35
g/L
•2H2O)
20
g/L
3-5
g/L
PH
/
/
/
/
/
7-9
1-4
/
温度(℃)
室温
室温
室温 室温-40 室温
20-40
室温
/
时间(min)
3-5
5-10 0.5-5.0
1-5
0.5-5.0
2-5
1-5
/
硝酸银活化液只适用于化学镀铜。要用去离子水配制溶液,以防自来水中的 氯离子与活化液中的银离子形成氯化银沉淀。同样零件入槽前也应用去离子水清 洗。配制时将硝酸银溶于水中,搅拌下缓慢加入氨水,当溶液从褐色混浊状变为 透明时即停止添加氨水,若氨水过量太多,会使银离子形成过于稳定的 (Ag(NH3)2)+而影响活化效果。使用时要避光保存并防止带入敏化液,以免使 银离子还原成银而失效,溶液失效时呈褐色甚至褐黑色。
氯化钯活化液对化学镀铜、镍、钴等均有催化活性作用,而且溶液比较稳定, 所以运用广泛。使用过程中,溶液会逐渐变脏发黑,过滤后仍可使用。当钯含量 降低时应及时补充。升高温度能提高活化效果。
配方 6 是含络合剂的新型活化液,溶液稳定,活化效果好。
2.胶态钯活化 胶态钯活化是敏化、活化两道工序合并在一起进行,用它代替离子型敏化,
三、工艺流程 ABS 塑料的电镀工艺流程见图 40-1.其它非金属材料的电镀工艺流程其本上
与此相同。
40-1图 ABC塑料电镀工艺流
图 40-1 ABS 塑料电镀工艺流程
四、ABS 塑料的电镀 (一)电镀级 ABS 塑料的组成与结构 ABS 塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(C)的三元共聚物。是由
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