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塑料电镀工艺知识讲解 目录一 工艺流程图二 电镀液成分及作用三 常见问题点及改善 前处理工艺流程 除油 粗化I 中和 稀盐酸 钯水 化学镍 粗化II 解胶 化学铜 1 工艺流程 六价铬 焦铜 瓦特镍 光铜I 过硫酸 半光镍 光铜II 稀硫酸活化 光镍 活化 封口镍 光铬 盐酸活化 珍珠镍 2 工艺流程 三价白铬 焦铜 瓦特镍 光铜I 活化 光镍 光铜II 稀硫酸活化 活化 三价白铬 三价黑鉻 半光镍 信邦集团 信邦集团 珍珠镍 2 工艺流程 三价白铬 二 电镀液成分及作用1 除油 主要成份 除油粉操作条件 温度50 60 浓度 30 35g L过滤4转 小时以上作用 除去塑胶件表面在模压 存放和运输过程中残留的灰尘和油污 或者因不规范操作引起的手印油污等 以保证塑胶件能在下一个工序中均匀地进行表面粗化 除油是利用热碱溶液对油脂的皂化和乳化作用 将素材表面油污除去的过程 碱性溶液包括两个部分 一部门是碱性物质 如氢氧化钠 碳酸钠 另一部分是硅酸钠 乳化剂等表面活性物质 碱性物质的皂化作用除去可皂化油 表面活性剂的乳化作用除去不可皂化油 超声波除油的作用超声波强化除油 就是利用了冲击波对油膜的破坏作用及空化现象产生的强烈搅拌作用 2 粗化 主要成份 铬酸酐 CP硫酸 858微蚀湿润剂操作条件 温度 66 70 浓度 铬酸酐 410 450g l 硫酸 400 430g l 858微蚀湿润剂 1 2ml L Cr3 5 10g L 搅拌 空气搅拌 作用 粗化过程实际是一个化学浸蚀的过程 ABS塑料是丙烯腈 A 丁二烯 B 苯乙烯 S 的三元共聚物 是由丙烯腈与苯乙烯共聚形成的树脂相跟丙烯腈与丁二烯共聚形成的弹性体相 也称橡胶体相 组成的混合物 粗化时 粗化液可溶解ABS胶件表面层的B组分 而S A骨架基本不溶 从而形成极多上小下大的凹坑 使胶件表面微观粗糙明显增加 并使镀层与基体能实现机械 锁扣 式结合 提高结合力 另外 粗化液中的强氧化剂与塑料基体表面发生氧化 磺化等反应 生成较多的极性基团或使非极性分子极化 极大的提高了胶件的表面亲水性 有利于电沉积反应进行 从而提高镀层与胶件结合力 粗化后电镜扫描的三种状态 粗化扯三价铬机工作原理 使三价铬还原成六价铬根据电化学原理三价铬离子在阳极上氧化为六价铬离子 同时减少铬酸用量 阴极上还原的三价铬留在三价铬电解陶瓷缸内 从而降低槽液中三价铬离子的浓度 除去粗化药液中的杂质 如铜 镍 锌 镍等金属杂质 3 中和 主要成份及含量 CP盐酸 10 20ml L 水合联氨 0 5 1 5ml L 操作条件 温度 室温 搅拌 空拌作用 产品经过化学粗化后 经水洗 表面微孔结构中会残留一些六价铬和其他杂质 如果让六价铬残留进入钯水缸 污染钯水 六价铬会将二价锡氧化为四价锡 从而影响钯水的稳定性 利用水合联氨在强酸条件下的还原性可以将残留在胶件表面的六价铬清洗干净 以防止下一工序的钯水溶液受到污染 4 稀盐酸 主要成份 CP盐酸30 40ml L操作条件 温度常温过滤4转 小时以上作用 避免带水进入钯水槽 一定程度上维持 钯水 溶液中二价锡和酸的含量 避免二价锡水解 5 钯水 主要成份及含量 氯化钯PdCl2 35 45ppm 氯化亚锡SnCl2 1 2g l CP盐酸 280 320mL L 操作条件 温度22 30 过滤6转 小时以上 作用 我司所使用的钯水是经过敏化 吸附Sn2 与活化 还原 后得到的胶体钯 活化是通过氯化亚锡还原钯离子并形成胶体钯和锡酸胶体 锡酸胶体是胶体钯的保护体 使胶体钯活化液稳定 反应机理 Sn2 Pd2 Sn4 Pd 胶体 反应生成的金属钯以微胶粒形态分散于溶液中 反应生成的Sn4 则能包围住金属钯胶粒而使其稳定分散 形成胶体溶液 从而能使胶件表面吸附上一层被Sn4 所包围的胶体钯粒子 经后续解胶后 钯粒子成为化学镀的催化活性中心 钯胶体颗粒示意图 6 解胶 主要成份 氢氧化钠操作条件 温度18 50 搅拌空气搅拌过滤6转 小时以上作用 出钯水后的塑胶件表面吸附的胶体钯微粒并没有催化活性 因为原子钯周围吸附了起稳定作用的胶态二价锡水解胶层 所以必须进行解胶处理 解胶就是把钯微粒周围吸附的锡水解胶层溶解掉 露出钯粒子而又不损害钯核微粒 解胶前 解胶后 7 化学镍I II 主要成份及含量 硫酸镍NiSO4 28 32g l 柠檬酸钠Na3Cit 35 55g l 次磷酸钠NaH2PO2 13 18g l 氯化铵NH4Cl 30 35g l 氨水NH3H2O 镀液的20ml l 操作条件 温度36 42 过滤6转 小时以上PH值7 8 8 3 作用 在活性金属原子钯的催化作用下 化学镍溶液中Ni2 与H2PO2 发生氧化还原反应 溶液中的镍离子Ni2 被还原成Ni金属晶体均匀排列在塑胶件表面形成宏观的化学镍镀层 形成一层金属膜 实现胶件由不导电性向导电性的转变 为后续的电镀工序提供导电的条件 注 化学镍镀层显现的灰暗色是因为镀层是除镍原子外还夹杂有少量磷原子形成了镍磷合金层 8 化学铜 主要成分及含量铜Cu2 1 8 3 0g L 880A氢氧化钠NaOH 2 5 4 0g L 880Z甲醛CupositY 2 0 3 5g L 880YEDTA 20 30g L 880EPH值 12 0 12 5 操作条件 温度32 38 过滤3转 小时以上 作用 在活性金属原子钯的催化作用下 化学铜溶液中铜离子与甲醛发生氧化还原反应 溶液中的铜离子被还原成铜金属晶体均匀排列在塑胶件表面形成宏观的化学铜镀层 形成一层金属膜 实现胶件由不导电性向导电性的转变 为后续的电镀工序提供导电的条件 880A为主盐提供铜离子 补充液Y为甲醛主要为还原剂 补充液Z为PH调节剂 由于化学铜的过程是药液PH降低的过程 因此必须向药液中加入PH调节剂 以维持药液的PH值在正常范围内 880EEDTA为络合剂 以甲醛作还原剂的化学铜溶液是碱性的 为防止铜离子形成氢氧化物沉淀析出 镀液中必须加入络合剂 以使铜离子成为铬离子状态 9 焦铜 主要成份及含量 焦磷酸铜Cu2P2O7 32 36g l 焦磷酸钾K4P2O7 230 280g l 复磷酸 调整PH值 调高用 操作条件 温度48 52 阳极电解铜搅拌空拌PH值8 8 9 2过滤6转 小时以上作用 因化学镍层表面极易被氧化 在化学镍层表面镀上薄薄的焦铜后可以改善镀层的导电性 10 活化 主要成分及含量 硫酸 10 15g L 操作条件 温度室温搅拌无需搅拌作用 产品表面的焦铜在空气中很容易氧化 通过硫酸中的氢离子除去表面的氧化膜 以提高产品表面的导电性 11 光铜 主要成份及含量 硫酸铜Cu2SO4 180 220g l 硫酸H2SO4 68 73g l 氯离子Cl 60 100ppm 580A 0 2 0 5ml L 580B 0 2 0 8ml L 580MU 5 10ml L 操作条件 温度22 28 阳极磷铜搅拌空气搅拌过滤6转 小时以上 作用 通过光铜电解液各种添加剂及少量的Cl 的作用可以使产品表面获得极佳的光亮性和平整性的电镀层 12 过硫酸 主要成分及含量 硫酸 12 18ml L 过硫酸铵 5 8g L 操作条件 温度室温搅拌空气搅拌作用 光亮铜在空气中很容易氧化 活化过程可以除去氧化膜和残留在产品表面的酸铜光亮剂 为镀镍做准备 活化液可以在铜表面进行弱浸蚀 增加镍铜层的结合力 13 半光镍主要成分及含量 硫酸镍NiSO4 280 320g l 氯化镍NiCl2 40 48g l 硼酸H3BO3 40 48g l 开缸剂 BTL MU 9 12ml L整平剂 TL 2 0 3 1 0ml LB补充剂0 1 0 25ml L湿润剂 62A 2 0 5 0ml L操作条件 温度52 58 阳极镍角 电解镍 搅拌空气搅拌过滤6转 小时以上PH3 8 4 3作用 1 增加镍层厚度 2 提高与光镍层的电位差 增加镀层的防腐性能 14 光镍 主要成份及含量 硫酸镍NiSO4 280 320g l 氯化镍NiCl2 50 55g l 硼酸H3BO3 40 45g l 开缸剂 41 7 5 10ml L 光亮剂 61D 1 5 2 5ml L 柔软剂 63 2 5 10ml L 湿润剂 62A 1 0 2 0ml L 操作条件 温度54 60 阳极镍饼PH值4 0 4 5搅拌空气搅拌过滤6转 小时以上 作用 光镍添加剂63及镍饼是含硫的 由于硫的存在 造成半光镍层和全光亮镍层含硫量的差异 是他们之间产生一个电位差 因此 在腐蚀过程中 双层镍就形成了一个腐蚀电池 在这个电池中 全光亮镍为正极 半光镍为负极 在腐蚀发生时 全光亮镍先被腐蚀 这叫做牺牲阳极型 15 封口镍 主要成份及含量 硫酸镍NiSO4 330 360g l 氯化镍NiCl2 60 65g l 硼酸H3BO3 45 48g l微孔剂 0 8 1 0g L 分散剂 0 1 0 2ml L 湿润剂 1 0 2 0ml L 操作条件 温度52 58 阳极镍角PH值3 8 4 1搅拌空气搅拌循环6转 小时以上 作用 封口镍俗称 镍封 就是在光亮镍层或多层镍层表面再镀一层仅有一微米左右的光亮的含有大量非金属固体物质的镍层 封口镍含有无机粒子 分散剂以及促使镍和无机粒子共沉积的促进剂 必须用空气激烈搅拌 因为非金属微粒的比重大 容易沉淀 通过搅拌 可使微粒均匀悬浮在溶液中 均匀的掺在镀层中 三层镍抗腐蚀机理 Cu SBr Ni MP 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 电位差合适的电位差可以引导腐蚀发生在光镍层 当腐蚀发生时 在封口镍与光镍 光镍与半光镍之间由于电位差形成了原电池 由于光镍的电位最负 在腐蚀电池中呈阳极被腐蚀 从而是使指向集体的穿透腐蚀变为集中在光镍层的横行腐蚀得以延缓 如果封口镍与光镍之间电位差过低或者甚至出现封口镍的电位低于光镍的电位 则腐蚀在封口镍层横行展开 致使表面的铬层坍塌 表现出较明显腐蚀点 抗腐蚀能力的影象因素 微孔数微孔足量且均匀的分布可起到分数腐蚀的作用 减小单个腐蚀的面积和深度 减少可见腐蚀点数量 一般微孔密度在5000 10000个 cm2时耐蚀性开始提高 在20000 40000个 cm2时耐蚀性显著提高 在80000个 cm2以上镀层光泽下降明显 影响外观 厚度半光镍比例 在总镍厚度相同的前提下 半光镍比例从30 提到50 抗腐蚀等级约可提高2个等级 因此耐腐蚀性能要求较高的产品 半光镍比例必须保证达到50 甚者60 以上 封口镍厚度 要求在1 0 2 5um之间 太厚 腐蚀很难导入光镍集中腐蚀 太薄 不能起到支撑铬层 减少可见腐蚀的作用 电流密度 由上表数据可看出 在厚度 电位差 微孔数等均相当的前提下 低电流密度的产品抗腐蚀功能要比高电流密度的产品高1 2个级别 晶格结构双层镍优良的耐蚀性能除了还得益于合适的电位差设计和厚度比例外 其金属本身的晶体结构也起到一定的作用 从下面的金相图片可见 半光镍层金属为柱状晶体 而光镍层金属为层状晶体 两者互成垂直 对外界腐蚀性物质起到一定的阻挡作用 金相切片图 16 三价白铬 主要成份及含量 Cr3 22 26g l 硼酸H3BO3 65 85g l 稳定剂 55 75ml L 湿润剂 2 5ml L 络合剂 1 2ml L 开缸盐 400 450g l 操作条件 温度32 40 阳极碳板PH值2 5 2 7搅拌空拌过滤4转 小时以上 三价铬镀铬 也称 环保铬 主要的特点为 三价铬镀液中的铬含量只有六价铬镀液中的1 7甚至更少 其毒性仅是六价铬的1 100 由于其浓度低 铬雾也大为降低 且操作是带出镀液消耗损失也较低 污水处理液较为容易 镀液有较好的分散能力和覆盖能力 可以电镀形状较复杂的零件 使用电流密度范围较宽 电流效率可达50 60 镀层为微不连续铬镀层 呈微孔 当厚度为1um时就能出现微裂纹结构 进行俄罗斯泥腐蚀测试 氯化钙测试 比六价铬镀层表现出较强抗腐蚀性 工件从镀液中取出后再放回镀液中仍可继续电镀 可实现铬上镀铬的操作 缺点是三价铬工艺对杂质容忍度低 一次性投产成本较大 药品价格较高 17 光铬主要成份及含量 铬酸酐 260 290g l 硫酸 0 8 1 1 湿润剂 1 2ml L 走位盐 与铬酸酐按100 1的比例添加 操作条件 温度38 42 阳极铅板 作用六价铬镀层具有光亮 坚硬 抗变色 耐热 耐磨等特点 在大气的条件下 能长久的保持原来的光泽 在酸 碱中都具有很高的化学稳定性 除卤酸外 是一种理想的镀层 但六价铬电镀的缺点也是明显的 镀铬的阴极电流效率极低 仅有8 16 打开氢气的析出形成了铬雾 对环境和工人的健康造成了损害 六价铬不能自然降解 他在生物和人体内蓄积会造成长期的危害 18 脱解 主要成份及含量 剥离剂 260 300ml L 冰醋酸 调PH值用 操作条件 温度室温阳极不锈钢板电压5 10VPH值5 5 7 0过滤3转 小时以上作用 对挂具钢线上的电镀层进行剥离 让挂具循环使用 19 珍珠镍主要成分及含量 珍珠镍I号硫酸镍NiSO4 400 450g l 氯化镍NiCl2 35 45g l 硼酸H3BO3 40 50g l PH值 4 2 4 6 开缸时添加量 走位剂SS A 1ml L 开缸剂SS B 3ml L 辅助剂SS C 1ml L 细沙SS 1 0 25ml L 粗沙S 1 0 35ml L 珍珠镍II号硫酸镍NiSO4 360 370g l 氯化镍NiCl2 35 45g l 硼酸H3BO3 40 50g l PH值 4 2 4 6 走位剂SS A 0 7ml L 开缸剂SS B 1 8ml L 辅助剂SS C 0 7ml L 细沙SS 1 0 15ml L 粗沙S 1 0 18ml L 操作条件 温度50 58 阳极镍角搅拌磁力泵4转 小时以上作用 也叫沙丁镍 哑镍 缎面镍等等 根据添加剂的调整比例和电流参数的不同 可以得出多种外观效果 在高浓度的硫酸镍镀液中加入某些表面活性物质 这些物质具有反常的水溶解性能 溶解度随温度上升而降低 在常温下处于完全溶解状态 在镀液温度上升到某个临界值时 浊点 就析出 变成小液珠 若它们的直径在5 30um时 镀液处于通电状态 此时镍离子放电 这些液珠同时也分散吸附在工件表面 凡吸附点上都没有镍沉积 液珠脱附后在原表面留下微小的半圆凹坑 整个电镀过程中表面活性剂反复吸附 脱附 使工件表面镀出凹凸不平的镍层 从而得到哑色的珍珠镍 20 X代镍主要成分及含量 铬酸酐 260 290g l 硫酸 1 3g l Cr3 1 5 2 5g l 操作条件 温度42 48 阳极铅板作用 代替镀镍镀层和三元合金镀层形成光亮防腐性 耐磨性的外观装饰层 三 常见问题点及改善1 漏镀原因分析 A 粗化不足 B 钯水浓度不够或浸泡时间太短 C 解胶浓度太高或解胶时间太长或解胶液已老化 D 化学镍 化学铜 反应速度慢 改善对策 A 提高粗化液各组分浓度至工艺上限 B 提高钯水中氯化钯浓度至工艺上限或增加浸泡时间 C 降低解胶浓度或缩短解胶时间或更换解胶液 D 提高化学镍 铜 中主盐和还原剂浓度或有废料拖缸 2 杂质原因分析 A 化学镍后水洗污染 B 掉缸产品形成杂质 C 焦铜后水洗污染 D 破损挂具放电造成的金属杂质污