塑料电镀工艺流程

塑料电镀工艺——应用于汽车行业的高耐腐蚀性ABS/ABS+PC塑料电镀工艺。1/462/46塑料电镀1、塑料电镀在汽车行业的应用2、塑料电镀的相关概念3、电镀线介绍4、塑料（ABS/ABS+PC）电镀的工艺流程5、提高零件耐腐蚀性能的控制方法6、塑料电镀常见的不良缺陷及控制一、塑料电镀在汽车行业的应用3/46塑料电镀在汽车行业的应用4/46散热器格栅保险杆饰条字标汽车标牌防擦饰条防擦饰条车轮盖挡位面板内门把手◎塑料电镀件被大量用于汽车内／外装饰性零件上5/46二、塑料电镀的相关概念塑料电镀的相关概念•电镀：以直流电进行电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。•塑料电镀：采用一定的加工方法（通常为化学镀），先在塑料表面获得导电膜，然后用电镀的方法加厚的过程。•金属腐蚀：金属和周围环境中的电解质接触就会发生化学或电化学作用，导致金属被破坏（例如钢铁在环境中生锈）。•阳极性镀层：在一定条件下，镀层的电位负于基体金属电位的一种镀层（常常被用于牺牲该镀层来保护基体）。•阳极牺牲性腐蚀：通过牺牲电位较负的金属，从而延缓电位较正金属的腐蚀。6/467/462.1、电镀原理借助外界直流电的作用，在溶液中進行电解反应，使导电体的表面沉积一金属或合金层的方法，称为电镀。☆图例：阴极主要反应:Cu2++2e-→Cu阳极主要反应:Cu→Cu2++2e-阴极副反应:2H3O++2e-→H2+2H2O阳极副反应:6H2O→O2+4H3O++4e-相关概念—电镀过程8/46电镀阳极阴极—+以镀铜为例（其它金属电镀过程类似）：硫酸铜溶液铜球，阳极：Cu－2e→Cu2+（氧化反应，铜阳极被溶解）产品，阴极：Cu2++2e→Cu（还原反应，铜在阴极析出）+—零件在溶液中为阴极，铜在其表面沉积光亮铜镀槽先决条件：1、直流电源2、电解质溶液3、阳极4、阴极5、闭合回路9/46四、塑料（ABS/ABS+PC）电镀的工艺流程MINTH基材为塑料，具有不导电性。电镀过程中必须先期进行金属化处理。基材为ABS和pc/abs，材质耐高温性较差。产品结构比较简单，电镀过程中容易变形，在产品设计和挂具制作上比金属电镀有较大的难度。塑料和金属镀层存在不同的膨胀系数。塑料电镀的特点MINTH丙烯腈——苯乙烯（ＡＳ树脂）丁二辛（Ｂ成分）位于素材表面的橡胶粒子因射出成形很容易产生变化，也就是说电镀的密着性很大程度上取决于成形条件。例如：因成形的压力，树脂流动条件等影响橡胶成分会变形为以下模样。在这种情况下，会得不到满意的牵引效果。丙烯腈——苯乙烯（ＡＳ树脂）丁二烯（Ｂ成分）关于ABS树脂P23MINTHＴＥＭ照片（ＡＢＳ树脂切成薄片后放大１５０００倍的照片3001M达科能２５参考P24关于ABS树脂工艺流程13/461、上挂2、除油3、粗化4、中和5、催化6、解胶7、化学镍8、闪镀镍9、光亮铜11、光亮镍10、半光亮镍11、珍珠镍12、镍封13、光亮铬13、三价铬13、黑铬14、下挂塑料电镀的主要流程如下:注：1~7属于化学镀范畴，8~14和普通金属电镀类似。工艺流程—1、上挂•作用将零件固定在导电工装（挂具）上，使其能够和电源相连形成闭合回路，让电镀能顺利进行。14/46将产品挂在挂具的导电钩上铜棒与电源相连可形成闭合回路产品上挂完成准备进入电镀线工艺流程—2、除油•作用清洁零件表面，除去注塑件表面的油脂、灰尘、汗渍等物质。这些物质将直接影响后工序处理效果，以及零件表面的电镀外观。15/46A=丙烯晴B=丁二烯S=苯乙烯ABS塑料工艺流程—3、粗化•作用1、使零件表面形成微观粗糙增加电镀面与注塑件的接触面积。2、使零件表面呈亲水性有利于后工序的顺利进行。最终目的：增加镀层与零件表面的结合力。16/46粗化前产品表面光滑发生镜面反射粗化后产品表面粗糙发生漫反射工艺流程—3、粗化•原理利用粗化液的强酸性溶解ABS塑料中的B（丁二烯）成分，使零件表面形成微观粗糙的“燕尾状”小孔增加了电镀面与零件的接触面积。并且在零件表面产生一些-OH，-SO3H，﹥C=0等极性亲水基团，使零件表面具有亲水性。17/46ABS塑料的B成分在粗化液中被溶解形成“燕尾状”小孔显微镜下观察粗化过后的零件表面工艺流程—4、中和•作用利用溶液的还原性，将零件表面藏留的铬酸还原祛除，这些藏留铬酸对后面的工序均产生不利影响必须中和干净。如果铬酸藏留在零件表面被带入后面工序后,将会使零件发生局部镀不上（露塑）的不良情况!18/46!工艺流程—5、催化•作用溶液中的催化物质—胶体钯（Pd）被均匀吸附在零件表面燕尾状的小孔中，为后面化学镍反应的发生提供了催化中心。19/46胶体钯核的组成示意图Cl-0.181nmPd0.128nmSn2+0.093nm胶体钯被吸附在粗化过后的零件表面小孔中钯锡胶体工艺流程—6、解胶•作用零件表面在催化液中所吸附的胶体钯并不具有催化活性因为其周围被二价锡离子（Sn2+）所包裹着，需要通过解胶工序溶解钯周围的二价锡使其裸露并真正具有催化活性。20/46钯锡胶体通过解胶,胶体钯变成了具有真正活性的钯催化剂钯工艺流程—7、化学镍•作用此工序前面的所有工序都是在为此工序的顺利进行作准备，经过化学反应后，零件表面被覆盖了一层能够导电的镍/磷合金层（约0.2um），使原先并不导电的塑料零件变成了导体，使其在后面一系列的电镀（铜、镍、铬）过程都成为了现实。21/46零件表面被覆盖了一层黑色的化学镍具有了导电性能工艺流程—7、化学镍•原理对于化学镍的机理,目前尚无统一的认识,按照”原子氢态学说”来解释,在有催化剂存在的情况下发生如下一系列的氧化还原反应:H2PO2﹣+H2O→H++HPO32﹣+2H△Ni2﹢+2H→Ni+2H﹢H2PO2﹣+H→P+H2O+OH﹣△H2PO2﹣+H2O→H+HPO32﹣+H2↑反应的过程中主要生成Ni-P合金和氢气。22/46产品在化学镍中发生化学反应析出氢气通过反应零件表面被覆盖一层化学镍（Ni-P合金）23/46脱脂剤添加剤(界面活性剤)硫酸铬酸硫酸塩酸添加剤添加剤(钯塩)塩酸45～55℃表面調整（活性化）脱脂粗化工程中和(還元）活化45～55℃66～70℃33～37℃素材(ABS)付与触媒赃物ＡＳＡＳ结合效果ＢB锡钯前处理过程回顾Ｂ解胶化学镍硫酸添加剤镍塩還元剤33～37℃触媒活性无电解电镀化学镍电镀锡工艺流程—8、预镀镍•作用化学镍层比较薄（0.2um左右）导电性能不佳，在化学镍表面增加一层预镀镍可增加零件的导电性能。24/46工艺流程—9、光亮铜•作用铜具有良好的延展性、柔韧性、较其它镀层的热膨胀系数更接近于塑料，在零件表面镀上一层厚约15~25um平滑而柔韧的铜层，有利于增加零件与整个镀层的结合力、耐温变能力以及耐腐蚀性，在零件受到外界环境温度变化或冲击时能够起到一个缓冲作用，减小零件受损程度。25/46镀好铜的VW标牌电镀流程—10、半光亮镍•作用零件外观呈半光亮状所以称为半光亮镍，该镀层具有良好的延展性及整平性，半光亮镍层基本上不含硫（＜0.005%），电位较光亮镍镀层高，零件在铜层上继续镀上一层半光镍和光亮镍组合，使零件同时具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。26/46镀好半光亮镍的VW标牌电镀流程—11、光亮镍•作用使零件外观具有镜面光亮效果，颜色白中偏黄，在零件遭受腐蚀介质产生腐蚀时，由于光亮镍镀层中含硫（0.06%~0.08%）电位较半光亮镍低，作为阳极性镀层优先腐蚀，并且腐蚀方向由纵向变成横向，避免了大而纵深的腐蚀结果，从而大大延缓了零件腐蚀的速率。27/46镀好光亮镍的VW标牌电镀流程—12、镍封（微孔镍）•作用/原理在光亮镍溶液的基础上在电镀溶液中添加一些不导电的细小微粒（一般直径约在0.5um）左右，在电镀过程中镍不断在零件上沉积，同时这些微粒也被带入了镀层，这些微粒由于不导电所以在微粒上是镀不上其它镀层的,因此镀完铬层以后在零件上形成了贯穿至镍层的不连续的小孔（俗称微孔），在零件遭受腐蚀的时候，正是这些微孔的存在增大了镍层的暴露面积，很好的分散了腐蚀电流，使单位面积镍表面积上的腐蚀电流大为降低,腐蚀速度也因此而降低,从而避免了集中纵深的强烈腐蚀，起到了非常好的耐腐蚀性效果。28/46硫酸铜半光亮Ni～光亮NiＡＢＳCrMP-Ni（微孔镍）微孔powder镀层构成示意图显微镜观察微孔电镀流程—13、光亮铬（6+）•作用镀层呈耀眼的银白色，使零件达到最佳的装饰效果。29/46镀好光亮铬的VW标牌电镀流程—14、下挂•作用将零件从挂具上摘下，进行检验、包装。30/46员工正在进行下挂作业电镀流程—11、珍珠镍（根据需要）外观具有珍珠光亮效果使零件看起来幽雅、色泽柔和。31/46BORAA5拉手珍珠镍效果电镀流程—11、珍珠镍（根据需要）•原理32/46珍珠镍不导电乳化小液滴小液滴脱附后形成小凹坑半光沢Ni漫反射半光亮镍珍珠镍镀铬无数小凹坑重叠使产品表面被凹凸化，通过光的漫反射，可见珍珠光亮表面。电镀流程—13、三价铬（3+）（根据需要）•特点1、环保、毒性低（只有六价铬的1%）废水处理简单。2、电流效率高覆盖性能、分散性能高于六价铬。•缺点1、镀层色泽较六价铬稍暗。2、耐腐蚀性能及硬度没有六价铬好。目前，在欧洲、美国、日本等发达国家开始应用，在国内汽车行业上的应用很少见。33/46电镀流程—13、黑铬（根据需要）•作用镀层外观呈光亮黑色（略偏黄），使零件更显高档、华贵。•原理黑铬并不是纯铬而是铬和三氧化二铬的水合物组成，晶粒呈树枝状结构，其特殊的物理性质能够完全吸收光波而发黑。34/46镀好黑铬的SGM710格栅35/46五、提高零件耐腐蚀性能的控制方法零件性能-抗腐蚀机理36/46CuSBr-NiＡＢＳMP-Ni（微孔镍）抗腐蚀机理第一步：在零件表面有腐蚀介质时，微孔处暴露在外的镍层作为阳极性镀层先遭受腐蚀，腐蚀电流的大小由铬层的表面积决定，在大量不连续微孔的作用下，遭受腐蚀的镍层面积将大大增多且不连续，在腐蚀电流一定的情况下，这些“微孔”极大的分散了腐蚀电流，降低了腐蚀速率,延缓的腐蚀速度。Cr预镀Ni化学镍第二步：当腐蚀到达光亮镍层时，由于微孔镍电位较光亮镍电位高（大约20mv），此时光亮镍被作为阳极性镀层优先腐蚀，微孔镍中的腐蚀被终止。第三步：腐蚀在光亮镍中进一步向下延伸直到半光镍时，由于半光镍的电位同样比亮镍高（大约100mv），光亮镍同样被当做了阳极性镀层，此时向下延伸的腐蚀在半光镍被终止，腐蚀方向在光亮镍中横向进行，这样又进一步延缓了腐蚀至底材的时间,大大降底了腐蚀的速度。-------Br-Ni++++++++++--------++++++腐蚀在光亮镍中横向腐蚀腐蚀介质零件性能-控制方法项目控制点一般控制范围(客户标准各异)福特标准耐腐蚀性膜厚Cr0.15~0.5um≥0.18umMP-Ni2.5umTOTAL:20um左右≥21umBr-Ni7umSBr-Ni12umCu15~25um≥18um微孔数微孔数少耐蚀性差10000~20000PCS/CM2≥10000PCS/CM2电位差MP-Ni&Br-Ni20~40mv/SBr-Ni&Br-Ni≥100mv≥100mv37/46零件性能-控制方法38/46SBr-NiBr-NiMp-Ni电位差曲线图（电位差良好）微孔数测量图(＞12000PCS/CM2)CASStest结果横截面图比较好的试验结果—Cr层被很好的保护，腐蚀在光亮镍层内部横向进行延缓了腐蚀速度。28mv150mv6、塑料电镀常见的不良缺陷及控制39/46塑料电镀的丌良缺陷40/461、麻点2、针孔3、露塑（没镀上）4、发黄5、烧焦6、起泡7、生锈塑料电镀件的不良缺陷主要有以下七种：缺陷及控制—1、麻点◎麻点——零件表面的小凸点或小亮点，由固体杂质的小颗粒沉积在零件表面所至。产生原因对策1、电镀用水有杂质不干净建议电镀过程使用DI水2、电镀槽有固体杂质加强过滤效果41/46缺陷及控制—针孔◎针孔——零件表面的小凹点，主要由电镀过程中零件表面所吸附的氢气没有及