塑胶电镀前处理知识

1、o主题：塑胶电镀前处理主题：塑胶电镀前处理 塑胶电镀前处理介绍o由于ABS、PC、PA等塑胶本身不导电，所以要在其表面进行电镀，就必须进行电前处理。o主要的处理可以分成两类：预处理和塑胶表面金属化。o 预处理主要是为了塑胶表面去污、亲水。通过除蜡、除油等步骤将表面的有机物去除。亲水主要是通过强氧化作用将塑胶表面微观粗糙，可使塑料表面由憎水变为亲水，使镀层与基体接触面积上升，提高塑料表面与镀层间的结合力。o表面金属化：主要为了使塑胶表面吸附有金属原子 ，再通过金属原子为化学镍提供活化点，后续化学镍层使塑胶表面形成导电层，以利电镀。前处理基本工序前处理基本工序o基本前处理工序如下：基本前处理工序如

2、下：o除蜡除油水洗整面 亲水水洗粗化水洗中和水洗预浸钯水解胶水洗化学镀镍除蜡o抛光蜡的蜡垢主要由石蜡、脂肪酸、松香皂、金属抛光蜡的蜡垢主要由石蜡、脂肪酸、松香皂、金属氧化物和某些无机固体抛磨小颗粒如：刚玉、碳化氧化物和某些无机固体抛磨小颗粒如：刚玉、碳化硅、高铝瓷等组成。固体颗粒主要以粉末状均匀分硅、高铝瓷等组成。固体颗粒主要以粉末状均匀分布于抛光蜡体系中，以及一些打磨布辘残碎片、打布于抛光蜡体系中，以及一些打磨布辘残碎片、打磨出来的塑胶基体的粉末物。蜡垢与工件主要以机磨出来的塑胶基体的粉末物。蜡垢与工件主要以机械粘附、分子间力粘附、静电力粘附等粘附方式，械粘附、分子间力粘附、静电力粘附等粘附

3、方式，当机械粘附的蜡垢颗粒小于当机械粘附的蜡垢颗粒小于0.1um时就较难去除。时就较难去除。原理o除蜡水是通过对各种表面活性剂、助剂、缓蚀除蜡水是通过对各种表面活性剂、助剂、缓蚀剂等的合理复配，降低表面张力，改善润湿渗剂等的合理复配，降低表面张力，改善润湿渗透性能和乳化、溶解、增溶等性能，从而加强透性能和乳化、溶解、增溶等性能，从而加强渗透能力和溶解能力，不断地使作用在塑胶表渗透能力和溶解能力，不断地使作用在塑胶表面的微小颗粒脱离表面，游离于溶液中，达到面的微小颗粒脱离表面，游离于溶液中，达到去除的目的。去除的目的。除油o非金属材料的除油与金属一样，可用有机溶剂或碱非金属材料的除油与金属一样，

4、可用有机溶剂或碱性、酸性除油溶液除油。采用的有机溶剂应对非金性、酸性除油溶液除油。采用的有机溶剂应对非金属材料无破坏作用，不发生溶解、溶胀、银纹和龟属材料无破坏作用，不发生溶解、溶胀、银纹和龟裂、氧化等现象，但是只能除去石蜡、蜂蜡、脂肪、裂、氧化等现象，但是只能除去石蜡、蜂蜡、脂肪、汗渍等油污。生产中常用的有乙醇、丙酮、甲醇、汗渍等油污。生产中常用的有乙醇、丙酮、甲醇、三氯乙烯三氯乙烯;o但是针对塑胶电镀生产但是针对塑胶电镀生产，更多是用酸性或者碱，更多是用酸性或者碱性除油。现在碱性有商品化除油粉，性除油。现在碱性有商品化除油粉，除油粉采除油粉采用多种优质表面活性剂、去污剂、渗透剂、助用多种优

5、质表面活性剂、去污剂、渗透剂、助洗剂等精制而成的低泡除油脱脂剂，具有良好洗剂等精制而成的低泡除油脱脂剂，具有良好的润湿，增溶和乳化等能力，有较强的去油能的润湿，增溶和乳化等能力，有较强的去油能力。清洗后的工件表面无可见油膜或油斑。力。清洗后的工件表面无可见油膜或油斑。 除油原理除油原理：皂化油（动植物油）通过跟皂化油（动植物油）通过跟碱反应，生成可溶于水的碱反应，生成可溶于水的肥皂和甘油；肥皂和甘油；非皂化油（矿物油）则被表非皂化油（矿物油）则被表面活性剂（乳化剂）分散面活性剂（乳化剂）分散成极小油粒而成为乳状液，成极小油粒而成为乳状液，因此可以利用乳化作用来因此可以利用乳化作用来除去。除去。

6、 粗化o即通过对非金属材料制品表面的氧化和蚀刻而起粗化作用、提高与镀层的结合力。oABS塑料是丙烯晴(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)的三元共聚物，其结构为橡胶状的B组分分散于SA聚合形成的球形刚性骨架之中。化学粗化时，粗化液可溶解制品表面层的B组分，而SA骨架基本不溶，从而形成很多的瓶颈形凹坑，使制品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。粗化示意图塑胶表面经过适当粗化后，每平方厘米产生60100万个0.21.0um的凹坑，甚至孔洞。 理论上讲，粗化溶液中，氧化剂浓度高、粗理论上讲，粗化溶液中，氧化剂浓度高、粗化时间长、温度高都有助于化学反应的进行，化时间长、温度高都有

7、助于化学反应的进行，应当引入更多的极性基团，有利于提高镀层应当引入更多的极性基团，有利于提高镀层的剥离值，而事实却相反。只有粗化溶液配的剥离值，而事实却相反。只有粗化溶液配方正确，粗化条件适当，才能获得剥离值高方正确，粗化条件适当，才能获得剥离值高的镀层。的镀层。粗化液中硫酸的作用粗化液中硫酸的作用o硫酸含量不足时，难以得到合适的粗化效硫酸含量不足时，难以得到合适的粗化效果，主要靠硫酸溶解蚀刻的聚丁二烯的溶果，主要靠硫酸溶解蚀刻的聚丁二烯的溶解性变差，形成的机械锁扣不够深，不够解性变差，形成的机械锁扣不够深，不够宽。宽。o硫酸含量过高时，粗化会过度，对聚丁二硫酸含量过高时，粗化会过度，对聚丁二

8、烯蚀刻过度，造成机械锁扣深、宽，甚至烯蚀刻过度，造成机械锁扣深、宽，甚至连成一片，塑胶表面形成蜂窝结构，其材连成一片，塑胶表面形成蜂窝结构，其材质变疏松。质变疏松。中和还原o中和：将工件携带的六价中和：将工件携带的六价铬通过水合肼等强还原剂铬通过水合肼等强还原剂还原为三价铬，水合肼还还原为三价铬，水合肼还原性极强。原性极强。oCr6+3e- Cr3+ o三价铬离子不会氧化三价铬离子不会氧化钯水钯水中的中的SnSn2+2+, ,减少对胶体钯的减少对胶体钯的毒化作用。毒化作用。预浸o目的：防止带入水引起Sn2+的水解形成沉淀，维持钯水pH稳定性，保证钯水的活性。化学镀化学镀概述：依赖电解液中的还原

9、剂将被镀金属离子依赖电解液中的还原剂将被镀金属离子在自催化表面在自催化表面还原为金属原子并形成镀层还原为金属原子并形成镀层的过程叫化学镀。的过程叫化学镀。 化学镀不使用电源，以还原剂与被镀金属离子的电位差为化学镀不使用电源，以还原剂与被镀金属离子的电位差为动力，为了得到致密的镀层，使用络合剂阻滞还原过程，并动力，为了得到致密的镀层，使用络合剂阻滞还原过程，并形成一定程度的极化，同时也为了控制反应速度。形成一定程度的极化，同时也为了控制反应速度。 化学不存在分散能力的问题，也不存在边角效应等电镀中化学不存在分散能力的问题，也不存在边角效应等电镀中常出现的问题，只要能与溶液接触，就可获得质量一致的

10、镀常出现的问题，只要能与溶液接触，就可获得质量一致的镀层。层。 化学镀溶液中的还原剂与被镀金属离子需不断补充。前处理中最重要的步骤1.粗化粗化 利用铬酸和硫酸的強氧化性腐蚀素材的表面利用铬酸和硫酸的強氧化性腐蚀素材的表面，使素材的表面变得粗，使素材的表面变得粗糙有孔洞糙有孔洞, 腐蚀的強度取腐蚀的強度取决于兩种药水的浓度决于兩种药水的浓度, 比例和粗化比例和粗化,时间时间.2.活化活化 在粗糙的素材表面附着上一层薄薄的钯锡胶体，其中钯在后续的化在粗糙的素材表面附着上一层薄薄的钯锡胶体，其中钯在后续的化学镍中起到催化剂的作用学镍中起到催化剂的作用.该槽液的维护状况直接影响到活化效果该槽液的维护状

11、况直接影响到活化效果.3.化学镍化学镍 该过程简单来说就是一个氧化还原的过程，素材表面附近的镍金属该过程简单来说就是一个氧化还原的过程，素材表面附近的镍金属离子在催化作用下被还原剂将还原成镍金属。离子在催化作用下被还原剂将还原成镍金属。活化及化学镀镍过程活化及化学镀镍过程活性塑胶表面活性塑胶表面金属开始在塑胶表面沉积金属开始在塑胶表面沉积沉积完全沉积完全,塑胶表面镀上一层塑胶表面镀上一层完整的金属完整的金属化学镀镍实质 化学镀镍示意图o在活性金属钯微粒的在活性金属钯微粒的引发下，发生氧化还引发下，发生氧化还原反应，溶液中的镍原反应，溶液中的镍离子离子Ni2+被还原成被还原成Ni金属微粒，并附着

12、在金属微粒，并附着在胶件表面，形成一层胶件表面，形成一层金属膜，实现胶件由金属膜，实现胶件由不导电性向导电性的不导电性向导电性的转变，为下面的电镀转变，为下面的电镀工序提供导电条件。工序提供导电条件。PdPdPdPdPdPdPdPdPdPd化学镍理论u采用次硫酸钠为还原剂的化学镀镍机理有原子采用次硫酸钠为还原剂的化学镀镍机理有原子氢析出理论和正负氢离子理论。氢析出理论和正负氢离子理论。u原子氢析出理论：原子氢析出理论：在化学镀镍过程中，镍离子在化学镀镍过程中，镍离子是被还原剂放出的氢原子还原的。是被还原剂放出的氢原子还原的。u正负氢离子理论：还原剂次磷酸钠放出的不是正负氢离子理论：还原剂次磷酸

13、钠放出的不是氢原子，而是负氢离子（氢原子，而是负氢离子（H-），镍是被还原性），镍是被还原性更强的（更强的（H-）还原的。）还原的。化学镀镍-主盐主盐o化学镀镍液的主盐是提供金属镍离子的可溶性镍盐，化学镀镍液的主盐是提供金属镍离子的可溶性镍盐，在化学还原反应中是氧化剂的角色，可供采用的有硫在化学还原反应中是氧化剂的角色，可供采用的有硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、氨基磺酸镍、次磷酸镍等。酸镍、氯化镍、醋酸镍、氨基磺酸镍、次磷酸镍等。由于成本的原因，大多数选用硫酸镍作为主盐。由于成本的原因，大多数选用硫酸镍作为主盐。o有足够的主盐，可以维持比较高的沉积速度保证镍有足够的主盐，可以维持比较高的沉积速度保证

14、镍离子的充分补给，但也不能太多，镍含量大约在离子的充分补给，但也不能太多，镍含量大约在610g/L(NiSO46H2O 在在2545g/L)范围比较合理。而范围比较合理。而且主盐与络合剂、主盐与还厚剂的比例都有一个合理且主盐与络合剂、主盐与还厚剂的比例都有一个合理范围。范围。Ni2+与与H2PO2-的摩尔比应在的摩尔比应在0.30.45之间之间(相当相当于于NiSO46H2O与与NaH2PO2H2O的质量比为的质量比为1:1左右左右)。化学镀镍-还原剂还原剂o化学镀镍中，多数使用次磷酸二氢钠做为化学镀镍中，多数使用次磷酸二氢钠做为还原剂。它提供化学还原反应中还原镍离还原剂。它提供化学还原反应中

15、还原镍离子所需要的电子。子所需要的电子。化学镀镍-络合剂络合剂o 为了使镀液稳定及获得性能良好的化学镀镍为了使镀液稳定及获得性能良好的化学镀镍层，必须选择适当的络合剂及确定合理的用量层，必须选择适当的络合剂及确定合理的用量范围。络合剂的用量不仅与镀液中镍离子的浓范围。络合剂的用量不仅与镀液中镍离子的浓度有关，也与该络合物能够与镍形成的配位健度有关，也与该络合物能够与镍形成的配位健的数目有关。的数目有关。o 一般的配方组成中除了有一个主络合剂之外，一般的配方组成中除了有一个主络合剂之外，还配以其他的辅助络合剂。不同种类的络合剂还配以其他的辅助络合剂。不同种类的络合剂及络合剂的使用量不同，对化学镀

16、镍的沉积速及络合剂的使用量不同，对化学镀镍的沉积速度影响很大。度影响很大。稳定剂原理o金属阳离子稳定剂通过优先吸附于镀液中有催化活性的微小镍核粒上或胶粒表面上，使其中毒而失去催化活性；o有机物稳定剂则是通过配位作用使亚磷酸与镍核形成微粒，也能抑制镀液自分解，但是不影响工件表面正常沉镍。o稳定剂可以在一定程度上阻止镀液自发分解的发生。可以在一定程度上阻止镀液自发分解的发生。但同时也可能毒化化学镀液。如果稳定剂过量，则但同时也可能毒化化学镀液。如果稳定剂过量，则会成为镀液的毒化剂，使镀液不能起镀。会成为镀液的毒化剂，使镀液不能起镀。温度的影响温度的影响o化学镀镍反应须超过一定的温度才能启动，但化学镀镍反应须超过一定的温度才能启动，但是，沉积速率几乎是随着温度升高呈指数地增是，沉积速率几乎是随着温度升高呈指数地增大。温度越高，沉积速度越快，但为避免温度大。温度越高，沉积速度越快，但为避免温度过引起镀液的自发分解，任何化学镀镍的工作过引起镀液的自发分解，任何化学镀镍的工作温度都必须限制在一个合理的范围之内。有的温度都必须限制在一个合理的范围之内。有的研究者证明，随着工作温度的提高，镀层中含研究者证明，随着工作温度的提高，镀层中含磷量降低。对镀层含磷量特殊