塑料电镀工艺及其日常维护.doc

本科生课程论文及评阅书课 程 名 称：电镀工艺学 课程论文成绩 论文题目：塑料电镀工艺及其日常维护系（部）名 称：化生系专 业 名 称：化学工程与工艺班 级：102学 生 姓 名： 学 生 学 号：2010111823 题目：塑料电镀工艺及其日常维护摘要：介绍了适用于电镀的塑料种类，提出了一种塑料电镀的 Z-艺，其流程主要包括：化学除油，粗化，中和，预浸，钯活化，解胶，化学镀镍，镀焦铜或者镀镍，镀酸铜，镀半光镍,镀高硫镍，镀全光镍，镍封和镀铬。给出了各工序的溶液组成及工艺参数。分析了漏镀、结合力不良、挂具上镀、麻点等故障的产生原因，并给出了解决方法。 关键词：塑料；电镀；维护；故障排除Process for electroplating on plastics and its routine maintenanceAbstract：The types of plastics suitable for electroplating were introducedA process for electroplating on plastics was developedThe process flow consists of chemical degreasing， roughening，neutralizing，predipping，palladium activating， peptizing，electroless nickel plating，pyrophosphate copper plating or nickel plating，acid copper plating，semibright nickel plating，highsulfur nickel plating，full_bright nickel plating，nickel sealing，and chromium platingThe bath composition and operation parameters of individual procedure were givenThe causes of some troubles，such as skip plating，poor adhesion，plating on racks，and pitting，were analyzed，and their countermeasures were presented Keywords：plastic；electroplating；maintenance；troubleshooting 1前言 塑料件具有质轻、易注塑成型、成本相对低等优点，因而广泛应用于汽车、卫浴、家电、数码电子产品等领域。电镀后的塑料件具有金属的质感，兼有非常吸引人的外观，更为重要的是可替代一些笨重的金属产品。随着塑料零部件在汽车、电子产品上更为广泛的应用，塑料电镀将迎来巨大的市场机会。塑料零件外形越来越复杂，质量要求高，这给电镀工艺带来更大的挑战。2素材及工艺流程 21素材 可进行电镀的塑料种类有聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚醛树脂、聚酯、聚丙烯树脂、ABS树脂等，以ABS树脂最为常用 。 ABS树脂经注塑、吹塑等方法可加工成塑料件，其主要生产厂家有奇美实业、拜耳化工、LG化学、GE塑料、巴斯夫、陶氏化工等。ABS中通常还加入其他树脂进行改性，如加入PC(聚碳酸酯)可提高耐热性、力学强度、韧性等，加入PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)可制造出透明的ABS塑料。为了节约成本，有时也加入一些填料或颜料。一般来说，纯的ABS电镀效果最好；加入PC的 ABS在电镀前需要进行膨胀处理以提高镀层与基体之间的结合力；加入再生料、填料或颜料的ABS在电镀时质量难以保证，其前处理工艺也较难把握，且对镀液的毒化作用明显。因此，电镀厂家在对ABS电镀时应了解材料的构成。22工艺流程 上挂一化学除油一水洗2道一粗化一回收2道一逆流漂洗2道一中和一纯水洗3道一预浸一钯活化一纯水逆流漂洗3道一解胶一纯水逆流漂洗3道一化学镀镍一纯水逆流漂洗3道一焦铜或者镀镍一逆流漂洗 3道一酸铜一回收一逆流漂洗3道一半光镍一高硫镍一全光镍镍封逆流漂洗3道一镀铬一逆流漂洗3道一纯水洗一吹水一烘干。3工艺配方及条件 31化学除油 BH-6酸性除油剂 2040mLL 硫酸 3050mLL 4050。C T 24 min 32粗化 铬酐 380420 gL 硫酸( =184gL) 200230mLL 三价铬 515 gL BH一601粗化添加剂 812 mLL 6572。C t 213 rain(视温度、材料及厚度而定) 搅拌方式 微弱空气搅拌或机械搅拌33中和 浓盐酸 901 10 mLL BH一602中和齐 2535 mLL 室温 t 25 min 搅拌方式 中等强度空气搅拌 34预浸 浓盐酸 250350mLL 室温 t 3060 S 35钯活化 浓盐酸 270350mLL BH-604A钯活化剂 48 mLL BH-604B调整剂 25 mLL 2132。C t 25 min 搅拌方式 连续过滤36解胶 BH-605解胶剂 4050 gL 4050。C t 13 min 37化学镍 NiSO4.6H20 20 30 gL BH-310B开缸剂 90110 mLL BH-310C促进剂 406O mLL pH(氨水调节) 8388 3040 oCt 5l0 rain 搅拌方式 连续过滤，每小时13循环 38镀焦铜 焦磷酸钾(K4P207) 290 gL 焦磷酸铜(CH2P2074H20) 80 gL 氨水 24 mLL BH-540A焦磷酸盐镀铜添加剂 24 mLL BH-540B焦磷酸盐镀铜添加剂 24 mLL 4060。C pH 86 89 Jk 13 Adm2 ja 16 Adm2 阳极 无氧高导电铜条 搅拌方式 阴极移动或弱空气搅拌 过滤 连续过滤39镀酸铜 CuSO4.5H20 170190 gL H2SO4 50 70 gL Cr 7080 gL BH一532A 0204 mLL BH 532B 0406 mLL BH一532C 46 mLL 阳极 含磷 004006的磷铜球 Ja 13 Adm2 2035。C t 1330 min 搅拌方式 空气搅拌310多层镍 3101 半光亮镍 NiS04.6H20 270 375 gL NiC12.6H20 4055 gL H3BO3 4055 gL BH一963A 0306 mLL BH-963B 0406 mLL BH-963C 23 mLL BH一半光镍润湿剂 1525 mLL pH 3842 搅拌方式 压缩空气搅拌 过滤 连续过滤，5次h Ja 25 Adm2 5055。C t 51 5 rain 3102高硫镍 NiSO46H20 240360g/lNiC126H20 60120g/lH3BO3 BH一901 BI-t一半光镍润湿剂 pH 搅拌方式3103光亮镍 NiSO46H20 250 325 gL NiC126H20 5060g/l H3BO3 4055g/lBH一988光镍主光剂 O810mLL BH98光镍柔软剂 810 mLL BH一98光镍辅助剂 35 mLL BH一98光镍润湿剂 12 mLL pH 4048 搅拌方式 压缩空气搅拌 过滤 连续过滤，5次hJa 25 Adm 5060。CT 520 min3104镍封 NiSO46H20 280320 gLNiC126H20 5060 gL H3B03 4050 gL BH-992镍封开缸剂 68 mLLBH-992镍封超细粉 20 50 gLBH一992镍封分散剂 410mLLpH 3846搅拌方式 压缩空气搅拌过滤 连续过滤，5次hJa 2 5 Adm2 5060。C t 23 min311镀铬 CrO3 150220 gLH2S04 0812 gLCr 3+ 1015 gLBH一装饰性镀铬A 24ml/lBH-装饰性镀铬B 815ml/l阳极 铅锡合金4工艺说明及维护 塑料电镀与普通五金电镀既有相同又有不同，其主要步骤是金属化过程，即化学镀镍前的工艺控制以及维护，关键的控制点在粗化，钯活化与解胶的配合，以及化学镀镍工序上。41毛坯 只有少数的塑料可以电镀，具有代表性的是ABS、PC或其改性的塑料。注塑工艺对电镀有很大影响21，注塑条件、工艺及后处理对塑料电镀后的结合力均有影响。塑料注塑后 通常要进行应力消除，以保证电镀的结合力。另外，电镀质量还与塑件设计、选材、磨具设计、塑件成型工艺有很大的关系L3。4J，在塑件设计上应尽量避免盲孔以及厚度差异大，减少凹槽和尖端，保留足够的装挂位置。42前处理 421 除油 其作用是去除塑料表面的污垢，使表面亲水。有文献 J使用510 gL高锰酸钾和2030 mLL硫酸进行亲水处理。如果ABS中加入了PC等改性物质，还需要进行膨胀处理，一般使用有机溶剂，如丙酮或二氯乙烷等。422 粗化 其作用是选择性地去除塑料中的丁二烯(B)及苯乙烯(S)，使表面变得粗糙而提高钯的结合力，同时为化学镍提供锚合点，并使挂具钝化，不上镀。粗化分为含铬粗化和无铬粗化6-7，使用最多的是含铬粗化。含铬粗化液在使用过程中会形成三价铬，要求控制其含量在515 gL，超过8 gL时最好进行电解，把二价铬氧化成六价铬，降低其含量。若不进行电解，三价铬积累到一定程度后粗化液变成胶状，粗化效果下降，结合力差，同时影响粗化液的分析结果。所以对粗化液应该进行电解处理，定期清理底部沉淀物。通常在粗化液中加入一些润湿剂以提高表面润湿性和亲水性，获得更好的粗化效果，增强结合力。尤其是 一些复杂零件的内角位，溶液交换不足，增强粗化液的润湿性有利于这些部位的粗化均匀。通过使用比较，BH一601粗化添加剂可以增强粗化液的润湿性。 423 中和 又叫还原，其作用是把工件、挂具及接触点中残留的六价铬还原成三价铬，防止后续工艺受到六价铬污染。六价铬对钯活化槽的毒害作用尤为严重，使钯活性下降，并造成漏镀。424 预浸 其作用在于使工件表面酸化，进一步还原表面残余的六价铬，并保证活化槽的盐酸稳定。在以往工艺中，由于钯胶体的活性不够，通常会在预浸中加入氯化亚锡 J，但由于氯化亚锡容易水解，镀液很快变成絮状，容易粘在工件表面，形成麻点或针孔。 425 钯活化 其作用是把带负电荷的钯锡胶体吸附于塑料表面，使不导电的塑料变为导电体，为化学镀做基础。BH-604A钯活化剂含金属钯8 gL，虽钯含量极低，但活性高，从而大大减少带出损失。BH-604B调整剂用作调整活化液中的氯化亚锡含量，当氯化亚锡含量低于25 gL时，可加入调整剂来提高氯化亚锡的含量至工艺范围。426 解胶 其作用是除去钯锡胶体中的锡，留下高活性的钯催化表面，去除挂具及绝缘胶上的催化剂，防止挂具上镀。钯活化和解胶的工艺配合很关键，配合不好则容易出现漏镀。传统的解胶有酸性解胶(主要为硫酸，或添加一定的盐酸)和碱性解胶(采用氢氧化钠)，然而简单的酸或碱的解胶效果及稳定性均较差，常出现解胶不足或解胶过度的情况。目前使用较多的是混合酸 盐体系，它具有稳定、耐用的特点。BH一605解胶剂是固体解胶粉，与常规硫酸和碱解胶相比，具有稳定，解胶时间和温度范围宽，便于控制，消耗量(主要为带出损失)小等优点，性价比很高，已得到不少用户的信赖。427 化学镍 其作用是提供导电层，使后续电镀得以进行。化学镍的主要考核指标有启动速度和镀层电阻。通常控制启动速度在1025 之间比较理想，超过30 后容易出现漏镀的情况。酸活化前，镀层电阻控制在530 ，电阻过大会使加厚电镀导电不良。BH-310碱性化学镍专为塑胶电镀而研发，其启动速度在1520 S之间，酸活化前的电阻值在15 左右，所得镀层白亮、细致，消耗量低，与其他同类型产品相比，具有很强的竞争优势。光亮镍BH一98系列具有深镀能力优异、柔软性极佳、填平性高、沉积速度快等优点，可以缩短光亮镍的电镀时间，提高生产效率。镀铬容易出现的问题是露黄、发黑和击穿。露黄 主要是由于镀液走位差、阴阳极距离太近或者阳极导电不良，要根据实际情况进行排除及调整。发黑主要是由于光亮镍光剂过量或者使用了劣质的铬酸酊等。击穿是因为导电不良的触点处金属太薄或镀铬电流过大致使触点金属溶解，一般会直达塑料基体，进而造成不上铬而发黄。44故障及排除 在电镀过程中，大多数的故障都与前处理有关，塑料电镀也不例外。塑料电镀过程的主要故障有漏镀、结合力不良、挂具上镀、麻点或针孔等。4.4.1一 旦发现工件出现漏镀，不要继续进行下一工序,而应该褪镀后重新作前处理。 442 结合力不良 (1)粗化不良粗化不足和过度均会引起结合力不良，剥离镀层后可见胶件表面较光亮。处理方法是调整粗化时间，或者做预粗化处理。 (2)钯活化不够工件表面钯催化点不足，沉镍时呈桥梁状结构。处理方法是补充钯水浓度，提高 钯水的活性。 (3)胶件表面赃污坯料开模时可能有脱模剂残留。处理方法是延长除油时间，或作预处理。 443 挂具上镀 (1)新挂具未经粗化液浸泡老化，容易上镍。新挂具一般需经粗化液粗化。 (2)解胶不足。钯活化后太多的钯吸附于挂具表面而使化学镍得以沉积。通过缩短钯活化时间或降低活化剂浓度均可解决此问题；延长解胶时间和提高解胶温度，或者开启解胶打气，亦可解决此问题。 (3)粗化时间短。尤其在做返工件时，粗化时问不能长；一些有填充料的工件也要求粗化时间不能过长。 444 麻点 (1) 素材坯料本身缺陷。卫浴产品经常在注塑成型时有凹坑、划痕等缺陷，因此在来料检验时须严格把关。 (2) 化学镍有镍渣。化学镍长时间未清缸处理容易出现镍粉，在沉镍时容易共沉积而导致在后续电镀中出现麻点。因此，化学镍缸需每个星期清缸一次。 (3)酸铜杂质麻点。镀酸铜出现麻点也是一个可能原因。通常进行电解处理是个好办法。另外，过滤泵需长期开动以过滤杂质。 (4) 前处理不良，生产粉尘太多，镀液杂质过多，光剂失调等也会造成麻点。 5结语 (5) 塑料电镀工艺是比较成熟的工艺。由于人们对产品的质量要求越来越高，因此必须选择工艺稳定、品 质高、容易调控的电镀添加剂产品。广州二轻研究所拥有整套塑料电镀配套产品，能够完全满足生产质量的要求。塑料电镀工艺控制的重点在前处理线，金属化过程处理得好，则后续电镀与五金电镀差别不大。 参考文献： 1 FENGSB，SHANG S BDirectplatingofsteel withpyrophosphatccopper【J】Plat Su