化学粗化对塑料表面镀层结合力的影响[论文设计].pdf

表面技术1 9 9 0 年第1 9 卷第 4 期 化学粗化对塑料表面镀层结合力 的影响 东北工学院赵 租 欣 擅要 化学粗化是嚣响塑科 与镀层结合力最重要的因素之一 本文考察了 铬酐 硫酸 型粗化液的组成 粗化温度和时间与镀层结合力的关系 结果 表 明 在铬酐浓度 为 o o g l l 硫酸浓度为2 0 o ml l 粗化温度6 o 7 o 粗化温度l o 分 钟的条件下 abs 塑料与镀层的结台力较好 并用扫描 电 子 显微镜对粗化后的 abs 塑料 表面 和 断面 进行 了 观察 关 调 粗化塑料上镀结台力 1 前 言 塑料和金属 作为 工程 材料在 各个 领域发 挥着 十分 重要 的作用 1 9 6 3 年美国 开发 出电 镀级ab s 塑 料 使塑料镀进入工业化生产 塑料重量轻易成型 金属有光 泽强度高 在 塑 料上镀金属结 台了两者 的优点 因此塑料 镀制品现在 r 泛 应用 于家用 电器 汽车上的 各种装饰件及 印刷 线路 板等 塑料上镀金属 的重 要步骤之一 是 塑料的 导 电化处 理 而要使金属镀层 与塑料基体具 有 良好的结 合力 塑料表 面镀前的化学 粗化 是关键 的一 步 本文 研究 了化学 粗化对镀层 结 合力的影 响 用 电子扫描 电镜 观察 了粗化 后 的ab s 塑 料表 面和 断面 并 观察 到ab s 塑 料表面状 态的变化和镀层结合力的变化有一 定的对应关系 2 实验方法 2 1 试样 日 本 三 菱 产 ab s 3 0 0 1 m尺寸 9 0 5 0 x 3m m 本文于i 髓睥 1 2 胃3 日收到 2 2化学粗化液组成 铬酐cr o 硫 酸h2 s 2 3镀 层 结 合 力 的 测 定 粗化后 的试片经导 电化处理后 电镀铜 铜镀层 的 厚度4 5 m 镀层结合力用 镀 层的 剥 离强度考 查 它的方法是小心 地 从试 样 的一端 剥离镀层 约2 o 毫米 然后用 夹具 夹牢 剥离的镀层 试验 台以相同的速度作水 平和 垂直移动 以保持 拉伸方 向始终 与试样表面 垂直 镀层 的剥离宽度是 l 厘 米 夹 具 与 传 感器相连 剥离速度5 0 ram ra i n 剥 离强度 镀层结 合力 由岛津s 1 0 0 型拉 伸机 测定 后 由记录 仪自动记录 2 4 a b s 塑料表面粗糙度 的测 定 表面 粗糙测 定仪 用 日 本产 kas aka tr l o o 型 测定距离2 c m 放大倍数 1 0 0 0 0 在 测绘 出的粗糙 曲线上求 出l o 点 平均 值 rz 测定方法 如图1 粗糙 度 由下 式求 出 r5 一 a b a一 中心 线以上最 高五点平均值i 维普资讯 2 6 surf ace tech nology vo 1 1 9 4 1 9 9 0 图1 表面粗糙度测定示意图 b一 中心线以下最低 五点 平均 值 2 5 化学 粗化后a bs 塑料 表面和 断 面的扫 描 电子 显徽镜观 察 粗化后 的试样经水 冼 酒精冲冼 干燥 后蒸 镀金膜然后放 大 6 0 0 9倍 在 日 本 电 子 j s m一 3 5 c 电 子 显微 镜 下 观察 5 实 验结 果 与讨 论 3 1 粗化液铬酐 浓度 和镀层结合 力 的 关系 关 选 定硫 酸 浓 度为2 0 0 ml l 粗化时阈 l 0 mi n 粗 化 温 度 5 j 6 5 和7 5 实验结 果如 图2 所 示 铬酐 浓 度 对镀层 结合力 的影 响很大 粗化 温度在5 5 时 铬 酐浓度为2 0 0 g l时 镀层 的剥离强度是 零 当铬酐的旅度 增加 接近铬酐 饱和浓度 o o g l 时 镀层剥 离强度 达到1 0 4 k g c m 3 2 粗化液硫酸浓度 和镀层结 合力 的 关系 铬 酐浓度4 0 0 g l 粗化温度和 时 间 同 前边 一样 从图3 的结果看出硫 酸浓 度的变化 对 镀 层 结合力的影 响也 比 较 大 粗 化 温度5 5 c 时 硫 酸浓 度为1 0 0 ml l镀层 结合力为零 而 硫酸浓度为2 0 0 ml l时 镀层结 合力就达 到1 0 4 k g c m 粗化 液中铬酐的饱和 量 与 硫 酸 浓 度有 3 3粗化温度 时 间和镀层结合 力的关系 耋 至 霆 图2 铬酐浓度与镀层结台力的关系 豁 象 适 图3 硫 酸旅 度与镀 层结 台力 的关 系 粗化 液组 成 铬酐 4 0 0 g l硫 酸 2 0 0 ml l 图4 粗化时间 温度与镀层结合力的关系 从图4 的结果可 以看出 在化学 粗 化 的 初期 镀层 结合力 随粗化 时间的 延 长 而 提 高 粗化时间超过l 5 分 钟 除了5 5 粗化后 的镀层结 台力有提高 的趋 势外 其它温度粗 化后 的镀层结合力部出现下降的 趋势 3 4粗化液 中三价铬浓度和 镀层结 合力 的 关系 粗化时由于 ab s 塑料与粗化液发生氧化 维普资讯 表面技术1 9 9 0 年第l 9 卷第 4 期 反应 使得 粗化 液中三价 铬不 断升 高 在粗化 液铬酐浓度4 0 0 g l 硫 酸浓 度2 0 0 ml l 粗 化温度6 5 2 粗 化 时间1 0 分钟的条 件下 粗化 液中三价 铬浓度和 镀层结台力 的关系如图5 g 燕 磊 o 图5 粗化液中三价铬浓度与 镀层 结 合力 的关 系 随着 粗化液 中三价铬浓 度的提 高 镀层 结台力下降 当三价铬浓度达 到7 0 g l时 镀层 结合力下降到0 1 k g c m 3 5粗化温度 和时间 与ab s 塑料表 面 粗糙 度 的关系 从图6 的实验结果看出 粗 化温度越高 粗化时间 越长 1 0 点 平均 粗糙 度 的 值 就 越 大 用 肉眼观察 长时 间高 温粗化后的abs 塑 料表面 光译下 降 3 6 粗化后ab s 塑料 表面和断 面 的 电 子 显 馓镜观 察 粗化 液组 成 同3 4 粗化温度6 5 粗 化时 间是5 分 1 5 分和3 0 分 钟 扫 描 电镜的观 察结果见照 片l 至6 从照 片中观察到 粗化 5 分钟后的ab s塑料表面 出现 了圆形 孔洞直径 约0 3 g in 深约0 5 g in 当粗化时 间 延长 到 1 5 分钟肘 孔的数量 增多 有 些孔 径 增大 孔 的 深度变大 当粗化时 间达到3 o 分钟肘 表 面的 孔连成 一片 孔 径和深 度进一步加大 塑料与 金属 镀层 之间的结台一般 认为是 机械性结合 abs 塑料是 a 丙 烯 腈 b 图9 粗化1 6 分钟表面状态 维普资讯 surface tech nology o i 1 9 4 1 9 0 图1 2 粗 化3 o 分钟 断面状 态 丁二烯 s 苯乙烯 三元共聚 而 成 电 镀级的ab s 塑料 使丁二烯球形 质点均匀 分布 在丙烯腈 和苯 乙烯共 聚物的刚性构 架 内 这 些球形质点在铬酐一 硫酸型 粗化液中 很 容 易 被溶解掉 从而形成均 匀的无数小 凹坑 化 学 镀时沉积出的金属微粒 填 满这些 凹坑产生 铆接 效果 形 成 机械 锁扣使得塑料和金 属 镀层 牢 固 结 台 当塑 料 和 金 属 镀 层 牢 固结 台肘 要 将镀层 强行剥离下来 塑料表 面往 往遭到破坏 而不是从镀屠与 塑料表 面产生 剥 离 塑料 与金属镀层结台的好坏 与粗化后 塑 料表面 凹坑的大小 密度 深浅和 凹坑断面 孔型 等有很大 关系 粗化初期 随粗化 时间延 长 凹坑数量 增多 凹坑孔型呈燕 尾槽型 使 机械锁扣效应增强 因而 使镀层 结台力 随粗化 时间延长而提高 但是 这种提 高又受 到粗化 后 塑料表 面状态的 限制 粗化 时间过 长塑 料 表 面腐 蚀严重 机械锁 扣效 应被减 弱 使得 镀层结合力出现下 降趋 势 4结 论 1 粗化液组成和操作条停对ab s 塑 料 与金属镀层 结台力 有很大影 响 铬酐浓 度 为4 0 0 g l 硫酸浓 度为2 0 0 ml l 粗 化 温 度6 0 7 0 粗化 时间1 0 分钟左右 ab s 塑 料表面 粗化 效果好 镀层 结台力高 2 粗化 后ab s 塑料表 面状态 与镀层 结台力大小 有密 切关 系 通过 实验和扫 描 电 子显微镜观察 发现 它们 之间 有一定的对 应 关 系 并初 步探讨了 随粗化时 间变化镀层