塑膠電鍍工藝

1、ABS塑料電鍍工藝塑料電鍍工藝ABS前處理前處理選擇性鍍除油除油除蠟除蠟親水親水粗化粗化中和中和預(yù)浸預(yù)浸鈀水鈀水解膠解膠化學(xué)鎳化學(xué)鎳焦銅焦銅/瓦特鎳瓦特鎳光銅光銅兩層鎳兩層鎳/三層鎳三層鎳光鉻光鉻二 、工藝說明主要成分：除油粉 30-35 g/L 除蠟水 8-10 mL/L作用機理： 除去制件表面污垢，使粗化均勻，提高結(jié)合力，延長粗化使用壽命； 加溫和攪拌都會加速油滴進入溶液，加快除油速度，提高除油效率，所以一般化學(xué)除油工藝要求采用較高的溫度措施，也有用超聲波來加快除油過程的。親水親水主要成分：主要成分：硫酸 80-100 g/L 整面劑PP-105 1-2 mL/L使用溫度：使用溫度：室溫機

2、理及作用： 整面劑中的表面活性劑組分可以定向均勻地排列在膠件的表面，使表面可以與粗化液充分均勻地接觸，從而提高粗化的效率和均勻性；同時整面劑中的有機溶劑可以起到消除膠件中部分殘余應(yīng)力的作用。*粗化均勻和應(yīng)力減小都會增加鍍層的結(jié)合度。粗化粗化主要成分：主要成分： 鉻酸CrO3 380-420 g/L 硫酸H2SO4 380-420 g/L 霧化劑 適量 使用溫度：使用溫度：65粗化是塑料電鍍最關(guān)鍵的工序之一，它對鍍層與塑料之間結(jié)合力的影響最為顯著。 通過對非金屬材料制品表面的氧化和蝕刻而起粗化作用，增大鍍層與塑材的接觸面積，提高塑材與鍍層的結(jié)合力。經(jīng)合理粗化后的制品，表面呈微觀粗糙，粗化均勻、細

3、致，對制品表面光潔度、尺寸精度影響很小， 粗化液配制簡單、易于操作、適用范圍廣。 粗化機理 ABS塑料是丙烯腈塑料是丙烯腈(A)、丁二烯、丁二烯(B)、苯乙烯苯乙烯(S)的三元共聚物，其結(jié)構(gòu)為橡膠的三元共聚物，其結(jié)構(gòu)為橡膠態(tài)的態(tài)的B組分分散于組分分散于SA聚合形成的球形聚合形成的球形剛性骨架之中。化學(xué)粗化時，粗化液可剛性骨架之中?；瘜W(xué)粗化時，粗化液可溶解制品表面層的溶解制品表面層的B組分，而組分，而SA骨架骨架基本不溶，從而形成很多的瓶頸形凹坑，基本不溶，從而形成很多的瓶頸形凹坑，使制品表面微觀粗糙明顯增加，并使鍍使制品表面微觀粗糙明顯增加，并使鍍層與基體能實現(xiàn)機械層與基體能實現(xiàn)機械“鎖扣鎖扣

4、”式結(jié)合。式結(jié)合。粗化過程中，ABS在鉻酸與硫酸混合液中腐蝕粗化時，B優(yōu)先被鉻酸蝕刻溶解，A溶解速度相當慢，S幾乎不溶解致使連續(xù)的樹脂相表面留下大量均勻的微小孔穴，孔穴是金屬鍍層與塑料表面產(chǎn)生結(jié)合力的主要因素。蝕刻作用蝕刻作用氧化作用氧化作用 強酸、強氧化性的粗化劑，還能對塑料表面的高分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生斷鏈的作用，即長鏈變成短鏈，同時發(fā)生氧化作用。ABS塑料粗化時，在酸性介質(zhì)條件下，鉻酸主要對B組分起氧化作用，反應(yīng)如下：粗化液各組分的作用 硫酸 1、蝕刻作用； 2、提供酸性介質(zhì)； 3、使苯環(huán)引入磺酸基，增強親水性。 硫酸含量過高的粗化液對塑料制件表面作用過快，易使幾何形狀復(fù)雜、平直表面積很大的制件粗

5、化不均；硫酸含量過低時，ABS中的樹脂相A、S容易遭破壞，降低了制件表面的抗拉強度，鍍層結(jié)合力顯著下降。 鉻酐 主要是氧化作用。 潤濕劑 減小粗化液表面張力，利于塑料制件表面潤濕。影響粗化的因素 粗化操作中必須嚴格控制適宜的粗化條件，若粗化不足，會引起鍍層起泡、結(jié)合力差。甚至在沉積金屬時，局部沉不上； 粗化過度，則會引起零件變形或使表面層腐蝕，從而損壞表面光潔度。 影響粗化的因素主要有：粗化時間，粗化溫度 及三價鉻含量。 粗化度over-pickledunder-pickeldcorrectly pickled粗化時間： 時間過長，會造成過蝕； 時間過短，則起不到浸蝕成孔的作用。粗化溫度： 生

6、產(chǎn)過程中要嚴格控制好粗化液的溫度，溫度低粗化速度慢，達不到要求的粗化效果；溫度太高，塑料會發(fā)生熱膨脹，清洗時遇冷收縮，表面會出現(xiàn)肉眼可見的網(wǎng)狀裂紋。三價鉻含量： 隨著粗化的進行，化學(xué)粗化液中的六價鉻會被還原為三價鉻，當三價鉻達到一定量時，粗化槽中的有機雜質(zhì)結(jié)到一定數(shù)量，粗化速度和效果顯著下降，造成鍍層結(jié)合力下降，也即粗化液老化。粗化液再生隔膜電解：隔膜電解： 隔膜電解實質(zhì)上是電解和電滲的組合，借助隔膜使電解槽分隔成陰極室和陽極室，在直流電場的作用下，通過隔膜產(chǎn)生離子的遷移，同時在電極表面發(fā)生下列的氧化還原反應(yīng)。陽極： 4OH- 2H2O + O2 + 4e Cr3+ Cr6+ + 3e陰極：

7、2H+ + 2e H2 Cr6+ + 3e Cr3+ 將粗化廢液放在陽極室，陰極室注入硫酸（主要起導(dǎo)電作用），通直流電后，三價鉻在陽極表面氧化成六價鉻，同時某些金屬雜志離子通過隔膜向陰極室遷移，從而達到粗化廢液的再生和純化。中和 主要成分：CP-鹽酸 CP-HCl 14-20 mL/L 水合聯(lián)氨 N2H4H2O 0.3-0.5mL/L機理及作用：除去粗化后殘留在制件表面微孔結(jié)構(gòu)中的六價鉻和其他雜質(zhì)，避免帶進鈀水缸而導(dǎo)致鈀水失去活性。塑料表面殘留六價鉻會影響其表面對鈀活化劑吸附因而導(dǎo)致漏鍍。鈀活化劑中帶進的六價鉻離子會氧化錫和錫/鈀膠體，導(dǎo)致鈀水失去活性。三價鉻離子不會氧化鈀水中的Sn2+,減少

8、對膠體鈀的毒化作用。中和反應(yīng)方程式： 水合聯(lián)氨過多時，掛具上鎳；過少時，不能起到還原作用。 防止帶入水引起Sn2+的水解形成沉淀， 維持鈀水pH穩(wěn)定性，保證鈀水的活性。酸酸 浸浸 （預(yù)（預(yù) 浸）浸）（鹽酸，溫度控制在（鹽酸，溫度控制在302）鈀鈀 水水 活活 化化 我集團所用的我集團所用的“鈀水鈀水”即為即為ABS工藝前處理活化工序使用的工藝前處理活化工序使用的 “膠體鈀膠體鈀”，是塑膠電鍍的關(guān)鍵步驟之一。，是塑膠電鍍的關(guān)鍵步驟之一。 活化時，在粗化后留下的微觀粗糙表面會吸附鈀水中的膠體活化時，在粗化后留下的微觀粗糙表面會吸附鈀水中的膠體鈀，這種膠體鈀中包含有高活性的鈀原子，為化學(xué)鎳上鍍做好準

9、鈀，這種膠體鈀中包含有高活性的鈀原子，為化學(xué)鎳上鍍做好準備。備。0.181 nm0.128 nm0.093 nmPdCl-Sn2+(Pd)mnSn2+，2(n-x)Cl-2x+2xCl- (Pd)m (Pd)m 是膠核，是膠核，m m表示膠核中所含表示膠核中所含PdPd的分子數(shù)，的分子數(shù)，(Pd)mnSn2+(Pd)mnSn2+，2(n-x)Cl-2x+2(n-x)Cl-2x+是膠粒，是膠粒，n n表示膠核所表示膠核所吸附的吸附的Sn2+Sn2+離子數(shù)，溶液中的離子數(shù)，溶液中的Cl-Cl-又可以部分地吸又可以部分地吸附在其周圍，附在其周圍，2 2（n-xn-x）為吸附層中的相反電荷）為吸附層中

10、的相反電荷Cl-Cl-數(shù)，數(shù)，2x2x是擴散層中的反號離子是擴散層中的反號離子Cl-Cl-數(shù)。數(shù)。膠體直徑膠體直徑 : :一般一般 2 2 10 nm 10 nm 最大最大 100 nm100 nm “膠體鈀”是二價錫與鈀鹽混合配制的溶液， 在鹽酸水溶液中，鈀離子和亞錫離子反應(yīng)，生成金屬鈀微粒， 溶液中金屬鈀吸附了過量的二價錫離子形成了鈀膠體。以膠態(tài)存在的鈀，阻止了鈀微粒的聚集。影響鈀水穩(wěn)定的幾個因素1 1、六價鉻的影響。、六價鉻的影響。 由于Cr6+被還原過程中消耗H+從而使Sn2+發(fā)生水解。即：SnCl2+H2O Sn(OH)Cl+H+，酸度減少，即H+減少，反應(yīng)向右進行，從而生成Sn(O

11、H)Cl沉淀。2 2、空氣的影響。、空氣的影響。 空氣也會氧化二價錫而加速溶液分解，因此避免用空氣攪拌，不生產(chǎn)時，要加蓋保護。3 3、溫度的影響。、溫度的影響。 溫度太高加速鹽酸的揮發(fā)，使溶液的PH值變化較快，嚴重影響鈀水的穩(wěn)定性和活化效果；溫度太低，不利于沉鈀。所以一般使用溫度控制在18-25。解 膠 吸附在塑料表面的膠體以鈀為核心，外圍為二價錫的粒子，而鈀水后的清鈀水后的清 洗工序使二價錫水解成膠狀：洗工序使二價錫水解成膠狀： SnCl2+H2O=Sn(OH)Cl+HCl ; SnCl2+2H2O=Sn(OH)2+2HCl 其中Sn(OH)Cl與Sn(OH)2結(jié)合，生成微溶于水的凝狀物Sn

12、2(OH)3Cl: Sn(OH)Cl + Sn(OH)2= Sn2(OH)3Cl 在上述過程中還有少量的Sn4+ 也發(fā)生水解反應(yīng)： Sn4+3H2O=SnO32-+6H+ 這種微溶物沉積在基體表面上形成一層薄膜，其厚度為幾到幾百納米。把鈀嚴實裹在里面，使鈀的催化作用無法體現(xiàn)，為了使鈀粒子能暴露，必須去掉錫的水解膜，此過程叫解膠解膠。 Sn2(OH)3Cl+3HCl 2SnCl2+3H2O Sn2(OH)3Cl+3OH- 2Sn(OH)3-+Cl-Sn2(OH)3Cl兩性水合物，溶于酸生成錫（）鹽；溶于堿生成三 羥基亞錫酸鹽MSn(OH)3,故又稱亞錫酸。解 膠堿解膠堿解膠 堿對于水質(zhì)較為敏感，

13、易產(chǎn)生沉淀或懸浮物，解膠速度 快不易控制，但是堿性解膠的成本較低適用性也很廣。 酸解膠酸解膠 酸性解膠對電鍍大件解膠效果較好，鍍層較致密、均 勻，但酸性解膠成本高。解膠前后對比以以E E先為例。先為例。主要走酸解膠：主要走酸解膠：ABSABS的產(chǎn)品和絕緣產(chǎn)品；的產(chǎn)品和絕緣產(chǎn)品；主要走堿解膠：主要走堿解膠：PCPC的產(chǎn)品和的產(chǎn)品和PC/ABSPC/ABS的產(chǎn)品；的產(chǎn)品；酸堿都走：雙色料的產(chǎn)品。酸堿都走：雙色料的產(chǎn)品。解膠不足與解膠過度往往會造成漏鍍，原因是：解膠過度：解膠過度：凹坑底部的Sn2+被解離開來，使Pd與膠件表面之間的作用力降低，在此后的水洗工序中Pd被帶離交件表面，在化學(xué)鎳中起不到催

14、化的作用而造成漏鍍。解膠不足：解膠不足：部分Pd上面的Sn2+沒有完全被解離開來，即Pd沒有裸露出來，活性不夠，從而造成漏鍍。解 膠E線酸解膠 硫酸 60-100g/L， 溫度 502； 堿解膠 氫氧化鈉 100-200g/缸（720L)， 溫度 402 。化學(xué)鍍鎳在塑料電鍍中的作用 ABS塑料本身是絕緣體，要想在ABS膠件上進行電鍍以達到改善材料性能及外觀裝飾性要求，則必須對塑料件進行導(dǎo)電化處理。而化學(xué)鍍鎳則是承擔這樣的功能。是塑料實現(xiàn)電鍍的一步關(guān)鍵性工藝。 化學(xué)鍍鎳主要借助溶液中適當?shù)倪€原劑使金屬離子在具有活性的材料表面的自催化作用下還原進行的金屬沉積過程。從而在塑料表面形成金屬鍍層，實現(xiàn)

15、塑料件的導(dǎo)電，為后面的電鍍工藝提供必要的條件。化學(xué)鍍鎳的機理u采用次磷酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍鎳機理有采用次磷酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍鎳機理有原子氫析出理論和正負氫離子理論。原子氫析出理論和正負氫離子理論。u原子氫析出理論：原子氫析出理論：在化學(xué)鍍鎳過程中，鎳在化學(xué)鍍鎳過程中，鎳離子是被還原劑放出的氫原子還原的。離子是被還原劑放出的氫原子還原的。u正負氫離子理論正負氫離子理論：還原劑次磷酸鈉放出的：還原劑次磷酸鈉放出的不是氫原子，而是負氫離子（不是氫原子，而是負氫離子（H-），鎳是），鎳是被還原性更強的（被還原性更強的（H-）還原的。）還原的。u統(tǒng)一機理統(tǒng)一機理原子氫析出機理22223H POH OH

16、POH2H 222H POPO2H 2Ni2HNi2H +222H POHH2H OP 222323H POH POH O2OH2P 催化22HH 正負氫離子機理22223H POH OH POHH 22232H PO2HOHPOH OH 22Ni2HNiH 2HHH 22H OHH -+O H統(tǒng)一機理-222H POHPO +H-223HPOH POe2H+HH-2H+OHH O+e-2Ni2eNi-222H O2eH2OH2+-222mmNiL+H PO +(2m+1)eNi +2mL+2OH脫氫氧化再結(jié)合析氫氧化金屬析出磷析出化學(xué)鍍鎳的實質(zhì) 在活性金屬鈀微粒的引在活性金屬鈀微粒的引發(fā)下，

17、發(fā)生氧化還原反發(fā)下，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，溶液中的鎳離子應(yīng)，溶液中的鎳離子Ni2+被還原成被還原成Ni金屬微金屬微粒，并附著在膠件表面，粒，并附著在膠件表面，形成一層金屬膜，實現(xiàn)形成一層金屬膜，實現(xiàn)膠件由不導(dǎo)電性向?qū)щ娔z件由不導(dǎo)電性向?qū)щ娦缘霓D(zhuǎn)變，為下面的電性的轉(zhuǎn)變，為下面的電鍍工序提供導(dǎo)電條件。鍍工序提供導(dǎo)電條件。PdPdPdPdPdPdPdPdPdPd化學(xué)鍍鎳過程活性塑膠表面活性塑膠表面金屬開始在塑膠表面沉積金屬開始在塑膠表面沉積沉積完全沉積完全,塑膠表面鍍上一層塑膠表面鍍上一層完整的金屬完整的金屬化學(xué)鍍鎳溶液的組成與作用 化學(xué)鍍鎳液的主要成分化學(xué)鍍鎳液的主要成分 硫酸鎳NiSO4 （15-2

18、8g/l） 檸檬酸鈉Na3Cit （28-36g/l） 次磷酸鈉NaH2PO2（ 3-7g/l） 氯化銨NH4Cl（30-38g/l） 氨水NH3H2O 操作條件操作條件 溫度 34 2 過濾 6轉(zhuǎn)/小時以上 PH值 8.08.5各個組分的作用 （1）NiSO4：作為化學(xué)鎳溶液的主鹽，提供化學(xué)鍍鎳所需要的Ni2+。 硫酸鎳價格低廉，并且容易制成純度較高的產(chǎn)品，被認為是鎳鹽的最佳選擇。（次磷酸鎳是理想的主鹽） 鍍液中鎳離子的濃度不宜過高，鍍液中鎳離子過多會降低鍍液的穩(wěn)定性，容易形成粗糙的鍍層，甚至可能誘發(fā)鍍液瞬時分解，繼而析出海綿狀鎳。 鍍液中的鎳離子的濃度也不宜過低，鍍液中的鎳離子過少會導(dǎo)致化

19、學(xué)鍍鎳的速度。（可能會出現(xiàn)漏鍍的現(xiàn)象） 鎳離子的濃度會影響到化學(xué)鍍鎳層中磷的含量。因此，如需要控制化學(xué)鎳層中的磷含量，鎳離子的濃度必須要控制在一個合理的范圍內(nèi)。 （2）NaH2PO2：化學(xué)鎳溶液中的還原劑，它提供還原鎳離子所需要的電子（或者氫原子）。 在一定范圍內(nèi)鎳沉積的反應(yīng)速率與次磷酸的濃度成正比，因而次磷酸的濃度直接影響反應(yīng)的沉積速率，在設(shè)計配方時是很重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（PH值在一定的范圍內(nèi)） 濃度影響濃度影響： 濃度過低，反應(yīng)速率很慢，可能使產(chǎn)品漏鍍。 濃度過高，鍍層發(fā)暗，鍍液穩(wěn)定性下降，可能使掛具上鍍。 使用次磷酸鹽作為還原劑，不可避免的有一個重要的問題。就是亞磷酸根離子的積聚。 當亞磷

20、酸根離子濃度達到30g/L時，將迅速降低化學(xué)鍍鎳的沉積速率。（我們公司的化學(xué)鎳中亞磷酸鈉的濃度達到60g/L時要更換化學(xué)鎳） 亞磷酸根離子會與溶液中的鎳離子生成亞磷酸鎳沉淀，使鍍液渾濁，鍍層粗糙無光。同時有可能催化鍍液瞬時分解。 在初形成亞磷酸鎳的溶液中加入含羥基的羥基酸（乳酸或者羥基乙酸）?？梢杂行У胤乐箒喠姿徭嚨纳伞?（3）Na3Cit：絡(luò)合劑。：絡(luò)合劑。 當pH值大于6的時候，鎳離子發(fā)生水解，生成氫氧化鎳的沉淀（溶液中不存在與鎳離子絡(luò)合的絡(luò)合劑）。 絡(luò)合劑的主要作用是與鎳離子進行絡(luò)合，從而降低溶液中游離鎳離子的濃度，保持鍍液的穩(wěn)定性。 鎳的沉積速率與鎳絡(luò)合物離解出游離鎳離子的速率成比例，也就是沉積速率與