abs電鍍（用于塑料、機(jī)械制品等的工藝）

簡介

由于ABS不導(dǎo)電，因此無法在其表面直接電鍍金屬合金，abs塑料在經(jīng)過粗化敏化還原，解膠加速話等工序后，將在制品的表面形成一層貴金屬膜。從而加速化學(xué)鍍的還原反應(yīng)。使度化反應(yīng)更加順利的進(jìn)行。

ABS塑料電鍍問題的原因分析和解決方法

燈罩電鍍后表面出現(xiàn)黑斑，無光澤燈罩化學(xué)鍍銅后，轉(zhuǎn)入電鍍工序，我們采用的工藝流程是：鍍鎳→鍍銅→鍍亮鎳→鍍鉻。鍍銅溶液比較穩(wěn)定，主要問題是銅陽極在電鍍中易產(chǎn)生銅粉(Cu2O),銅粉進(jìn)入鍍液會(huì)引起鍍層粗糙。我們用耐蝕性陽極布包住陽極再放入陽極套中，電鍍后經(jīng)常打開清洗，因此，鍍銅后表面光亮、細(xì)致、沒出現(xiàn)任何問題。零件鍍亮鎳后表面無光澤，而且有黑斑，加光亮劑后，問題仍未消除，分析槽液，各成分含量均在范圍之內(nèi)。槽液放置一夜后，把上清液全部倒到備用槽，發(fā)現(xiàn)鍍槽底部有黃褐色泥狀沉淀物。經(jīng)分析是由于鍍鎳溶液溫度偏高，光亮劑分解所致，電鍍時(shí)，空氣攪拌裝置把槽底的泥渣翻起來，同鎳離子一起沉積到鍍層上，造成毛刺和黑斑。后來還發(fā)現(xiàn)，由于鍍鎳、鍍鉻同用一套導(dǎo)電棒，導(dǎo)電棒上帶有鍍鉻時(shí)留下的鉻酐，鍍鎳時(shí)，易將鉻帶入鎳槽中；又由于掛具沒有絕緣，鍍鎳溶液中帶入了銅雜質(zhì)，這些都是引起發(fā)黑的原因。銅雜質(zhì)可用0.5A/dm2電流密度電解除去。去除六價(jià)鉻，先用硫酸調(diào)節(jié)鍍液pH至3左右，然后加入亞硫酸鈉0.2～0.4g/L,攪拌，使六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，然后用低電流密度除去三價(jià)鉻。最后用活性炭處理過濾除去有機(jī)雜質(zhì)。槽液經(jīng)處理后，鍍鎳后再?zèng)]有出現(xiàn)黑斑。套鉻時(shí)，燈罩的凹部采用象形陽極，最后鍍出的燈罩光亮、細(xì)致，符合產(chǎn)品要求。塑料件的成分及成型工藝不能忽視，這往往是電鍍工作者不易覺察的問題。電鍍時(shí)要設(shè)計(jì)專用的掛具。注意槽液的維護(hù)，使各成分保持在工藝規(guī)范內(nèi)。加強(qiáng)工序間的清洗，不要把其它雜質(zhì)帶入。

基本概念

abs電鍍的目的是將塑料表面披覆上金屬，不但增加美觀，且補(bǔ)償塑料的缺點(diǎn)，賦予金屬的性質(zhì)，充分發(fā)揮塑料及金屬的特性于一體，已有大量塑料電鍍產(chǎn)品應(yīng)用在電子、汽車、家庭用品等工業(yè)上。

abs電鍍

(1)清潔(cleaning)：去除塑料成型過程中留下的污物及指紋，可用堿劑洗凈再用酸浸中和及水洗干凈。

(2)溶劑處理(solvent treatment)：使塑料表面能濕潤(wetting)以便與下一步驟的調(diào)節(jié)劑(conditioner)作用。

(3)調(diào)節(jié)處理(conditioning)：將塑料表面粗化成內(nèi)鎖的凹洞以使鍍層密著住不易剝離，也稱為化學(xué)粗化。

(4)敏感化(sensitization)：將還原劑吸附在表面，常用(stannous chloride)或其它錫化合物，就是sn離子吸附于塑料表面具有還原性表面。^[1]

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展、塑料電鍍的應(yīng)用日益廣泛，成為塑料產(chǎn)品中表面裝飾的重要手段之一.國內(nèi)外已廣泛在ABS、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯、尼龍、酚醛玻璃纖維增強(qiáng)塑料、聚苯乙烯等塑料表面上進(jìn)行電鍍，其中尤以ABS塑料電鍍應(yīng)用最廣，電鍍效果最好。

塑料電鍍(plastic plating)的優(yōu)點(diǎn)：

1.成型容易、成形好。

2.重量輕。

3.耐蝕性佳。

4.耐藥性好。

5.電絕緣性優(yōu)良。

6.價(jià)格低廉。

7.可大量生產(chǎn)。

缺點(diǎn)：

1.耐候性差、易受光線照射而脆化。

2.耐熱性不好。

3.機(jī)械強(qiáng)度小。

4.耐磨性很差。

5.吸水率高。

影響因素

注射機(jī)選用不當(dāng)，有時(shí)會(huì)因?yàn)閴毫^高、噴嘴結(jié)構(gòu)不合適或混料使制件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，從而影響鍍層的結(jié)合力。

塑料的種類很多，但并非所有的塑料都可以電鍍。有的塑料與金屬層的結(jié)合力很差，沒有實(shí)用價(jià)值；有些塑料與金屬鍍層的某些物理性質(zhì)如膨脹系數(shù)相差過大，在高溫差環(huán)境中難以保證其使用性能。用于電鍍最多的是ABS，其次是PP。另外PSF、PC、PTFE等也有成功電鍍的方法，但難度較大。

在不影響外觀和使用的前提下，塑件造型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量滿足如下要求。

(1)金屬光澤會(huì)使原有的縮癟變得更明顯，因此要避免制品的壁厚不均勻狀況，以免出現(xiàn)縮癟，而且壁厚要適中，以免壁太薄(小于1.5mm)，否則會(huì)造成剛性差，在電鍍時(shí)易變形，鍍層結(jié)合力差，使用過程中也易發(fā)生變形而使鍍層脫落。

(2)避免盲孔，否則殘留在盲孔內(nèi)的處理液不易清洗干凈，會(huì)造成下道工序污染，從而影響電鍍質(zhì)量。

(3)電鍍工藝有銳邊變厚的現(xiàn)象。電鍍中的銳邊會(huì)引起尖端放電，造成邊角鍍層隆起。因此應(yīng)盡量采用圓角過渡，圓角半徑至少0.3mm以上。平板形塑件難電鍍，鍍件的中心部分鍍層薄，越靠邊緣鍍層越厚，整個(gè)鍍層呈不均勻狀態(tài)，應(yīng)將平面形改為略帶圓弧面或用桔皮紋制成亞光面。電鍍的表面積越大，中心部位與邊緣的光澤差別也越大，略帶拋物面能改善鍍面光澤的均勻性。

(4)塑件上盡量減少凹槽和突出部位。因?yàn)樵陔婂儠r(shí)深凹部位易露塑，而突出部位易鍍焦。凹槽深度不宜超過槽寬的1/3，底部應(yīng)呈圓弧。有格柵時(shí)，孔寬應(yīng)等于梁寬，并小于厚度的1/2。

(5)鍍件上應(yīng)設(shè)計(jì)有足夠的裝掛位置，與掛具的接觸面應(yīng)比金屬件大2～3倍。

(6)塑件的設(shè)計(jì)要使制件在沉陷時(shí)易于脫模，否則強(qiáng)行脫模時(shí)會(huì)拉傷或扭傷鍍件表面，或造成塑件內(nèi)應(yīng)力而影響鍍層結(jié)合力。

(7)當(dāng)需要滾花時(shí)，滾花方向應(yīng)與脫模方向一致且成直線式．滾花條紋與條紋的距離應(yīng)盡量大一些。

(8)塑件盡量不要用金屬鑲嵌件，否則在鍍前處理時(shí)嵌件易被腐蝕。

(9)塑件表面應(yīng)保證有一定的表面粗糙度。

為了確保塑料鍍件表面無缺陷、無明顯的定向組織結(jié)構(gòu)與內(nèi)應(yīng)力，在設(shè)計(jì)與制造模具時(shí)應(yīng)滿足下面要求。

(1)模具材料不要用鈹青銅合金，宜用高質(zhì)量真空鑄鋼制造，型腔表面應(yīng)沿出模方向拋光到鏡面光亮，不平度小于0.2mm，表面最好鍍硬鉻。

(2)塑件表面如實(shí)反映模腔表面，因此電鍍塑件的模腔應(yīng)十分光潔，模腔表面粗糙度應(yīng)比制件表面表面粗糙度高1～2級(jí)。

(3)分型面、熔接線和型芯鑲嵌線不能設(shè)計(jì)在電鍍面上。

(4)澆口應(yīng)設(shè)計(jì)在制件最厚的部位。為防止熔料充填模腔時(shí)冷卻過快，澆口應(yīng)盡量大(約比普通注射模大10%)，最好采用圓形截面的澆口和澆道，澆道長度宜短一些。

(5)應(yīng)留有排氣孔，以免在制件表面產(chǎn)生氣絲、氣泡等疵病。

(6)選擇頂出機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)確保制件順利脫模。

分析

國際上塑料電鍍?cè)?0世紀(jì)50年代已形成規(guī)模生產(chǎn)，我國在20世紀(jì)60年代中期也開始進(jìn)行塑料電鍍的生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)主要用于鈕扣、帶扣等小產(chǎn)品，質(zhì)量要求以不起皮象金屬一樣就可以了。隨著時(shí)代的發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，對(duì)鍍層質(zhì)量的要求也要相應(yīng)的提高。

在改革開放之前，產(chǎn)品質(zhì)量的提高，是由行政命令下達(dá)指標(biāo)的形式來實(shí)現(xiàn)的，但改革開放后的情況就不同了，“上級(jí)”沒有了，指標(biāo)也沒有了，而客戶的要求就成了產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)，這指標(biāo)你可以達(dá)到，也可以不達(dá)到，然而是關(guān)系到廠家及其工藝的生存或淘汰。

因此，凡提出的質(zhì)量要求都是非常實(shí)質(zhì)性的或是真正有效的，而且在經(jīng)濟(jì)上還要可行的。當(dāng)今塑料電鍍質(zhì)量要求不斷提升的動(dòng)力在于我國外資企業(yè)的發(fā)展，因?yàn)樵趪H上，尤其是我國的臺(tái)灣省和鄰近的日本，都希望利用大陸的現(xiàn)有條件來加工產(chǎn)品，并達(dá)到要求的質(zhì)量水平，這就暴露出我們塑料電鍍質(zhì)量的不足，迫使我們提高質(zhì)量。

塑料電鍍質(zhì)量的現(xiàn)狀：國際上工業(yè)先進(jìn)國家的塑料電鍍質(zhì)量水平確實(shí)很高，在我國廣東地區(qū)有些外資單位鍍件的質(zhì)量水平也是不錯(cuò)的，浙江也有部分單位不差。主要表現(xiàn) 在外觀上能與國外先進(jìn)產(chǎn)品相媲美，并能達(dá)到外資企業(yè)質(zhì)量的要求。至于內(nèi)在質(zhì)量因測試手段和測試的規(guī)范還不健全，質(zhì)量參差不齊。

近年來，塑料電鍍已被廣泛應(yīng)用在塑料零件的裝飾性電鍍上。ABS塑料是塑料電鍍中應(yīng)用最廣的一種。ABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)的三元共聚物。對(duì)電鍍級(jí)ABS塑料來說，丁二烯的含量對(duì)電鍍影響很大，一般應(yīng)控制在18%～23%。丁二烯含量高，流動(dòng)性好，易成型，與鍍層附著力好。由于ABS是非導(dǎo)體，所以電鍍前必須附上導(dǎo)電層。形成導(dǎo)電層要經(jīng)過粗化、中和、敏化、活化、化學(xué)鍍等幾個(gè)步驟，比金屬電鍍復(fù)雜，在生產(chǎn)中容易出現(xiàn)問題。我們從塑料電鍍的工藝出發(fā)，分析原因并找出了解決的辦法。

1、鍍件易漂浮，與掛具接觸的地方易被燒焦因?yàn)樗芰系谋戎匦?，所以在溶液中易浮起。燈罩外形就象一個(gè)小盤一樣，內(nèi)表面凹進(jìn)去，邊上有兩個(gè)小孔，開始只用一根銅絲卡著兩個(gè)小孔進(jìn)行電鍍。由于電鍍中氣體的放出，燈罩易與銅絲脫離，加之銅絲也輕，不足以使燈罩浸入溶液里。后來在銅絲上附上重物，解決了漂浮問題。銅絲與燈罩的接觸點(diǎn)被燒焦，并露出塑料，是因?qū)щ姴涣家鸬?。為了解決工件漂浮與導(dǎo)電問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了專門的夾具。夾具有一定的重量，上燈罩后不再浮起，再用兩個(gè)較寬的導(dǎo)電片卡在燈罩的孔上，使各處電流均勻，接觸點(diǎn)就不會(huì)燒焦了。

2、燈罩化學(xué)鍍銅時(shí)出現(xiàn)氣泡，電鍍后氣泡變大，并可以揭起塑料電鍍的工藝流程為：除油→水洗→粗化→水洗→敏化→自來水洗→去離子水洗→活化→水洗→化學(xué)鍍銅→水洗→電鍍→水洗→干燥。由以上可知，化學(xué)鍍銅前的任何步驟出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致鼓泡。引起結(jié)合力不好的原因有很多，經(jīng)常易出現(xiàn)問題的是除油過程和粗化過程。除油不徹底，會(huì)引起掉皮、脫落。燈罩采用的是化學(xué)除油(塑料件不適宜用有機(jī)溶劑除油)，操作時(shí)，溫度升高到65～70℃，不斷地抖動(dòng)工件，直到水洗后不掛水珠為止。粗化是ABS塑料電鍍中很重要的過程。粗化不足，結(jié)合力下降；粗化過度，又會(huì)使孔變大變形，結(jié)合力也會(huì)降低。由于敏化液中二價(jià)錫極不穩(wěn)定，所以敏化液易失效，如不調(diào)整，會(huì)導(dǎo)致活化失敗。活化不足，會(huì)使化學(xué)鍍層沉積不全；而活化過度，使活性金屬在表面還原過多而形成不連續(xù)膜層，也會(huì)使結(jié)合力下降。我們從除油開始，嚴(yán)格按除油液配方和操作條件，又檢查粗化工序的時(shí)間、溫度，新配制了敏化液和活化液，結(jié)果化學(xué)鍍銅后仍出現(xiàn)氣泡。幾次反復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果一樣，最后斷定鼓泡不是由除油、粗化、敏化、活化引起的。此時(shí)懷疑是否料的成分及成型工藝有問題，因?yàn)锳BS塑料的成分及成型工藝與電鍍有直接的關(guān)系。ABS顆粒易吸水，要求壓注前水份含量低于0.1%，必須在80℃熱風(fēng)干燥箱中烘干2～4h，周圍環(huán)境也必須干燥。ABS塑料中不能混入其它成分。我們通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)注塑廠將大量成型的ABS塑料件堆放在潮濕的庫房地面上，而且注塑前的原料未經(jīng)烘干。在我們的指導(dǎo)下，將要注塑的原料在80℃下烘干2～4h，經(jīng)檢驗(yàn)符合電鍍要求后再進(jìn)行注塑。改進(jìn)后的燈罩電鍍后鼓泡問題再?zèng)]有出現(xiàn)。

注塑制件由于成型工藝特點(diǎn)不可避免地存在內(nèi)應(yīng)力，但工藝條件控制得當(dāng)就會(huì)使塑件內(nèi)應(yīng)力降低到最小程度，能夠保證制件的正常使用。相反，如工藝控制不當(dāng)，就會(huì)使制件存在很大的內(nèi)應(yīng)力，不僅使制件強(qiáng)度性能下降，而且在儲(chǔ)存和使用過程中出現(xiàn)翹曲變形甚至開裂，從而造成鍍層的開裂，甚至脫落。所以工藝參數(shù)的控制應(yīng)使制件內(nèi)應(yīng)力盡可能小。要控制的工藝條件有原材料干燥、模具溫度、加工溫度、注射速度、注射時(shí)間、注射壓力、保壓壓力、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間等。

由于注塑條件、注射機(jī)選擇、制件造型設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)的原因，都會(huì)使塑件在不同部位不同程度地存在內(nèi)應(yīng)力，它會(huì)造成局部粗化不足，使活化和金屬化困難，最終造成金屬化層不耐碰撞和結(jié)合力下降。試驗(yàn)表明，熱處理和用整面劑處理都可有效地降低和消除塑件內(nèi)應(yīng)力，使鍍層結(jié)合力提高20～60%。

此外，成型后的塑件應(yīng)專門包裝、隔離，嚴(yán)禁碰傷、劃傷表面，以免影響電鍍外觀。檢驗(yàn)時(shí)檢驗(yàn)員應(yīng)戴脫脂手套，防止污染鍍件表面，影響鍍層結(jié)合力。