塑料电镀的粗化工艺课件

塑料电镀的粗化处理工艺

主讲：赖柳锋信邦集团研发部塑料电镀的粗化处理工艺主讲：赖柳锋信邦集团研发部1什么是粗化？

粗化是塑料表面电镀前处理过程中的关键步骤,就是使塑料表面呈微观粗糙状态,增大镀层与塑料的接触面,在塑料表面形成大量亲水性基团,使塑料变成亲水体。信邦集团研发部什么是粗化？粗化是塑料表面电镀前处理2常用的粗化方法有：机械粗化以物理的方法，使塑料制件表面粗化，形成微观粗糙来增加镀层与基体的接触面积。机械粗化方法一般是喷砂、滚磨或砂纸打磨。机械粗化只能获得一定限度的结合力即物理结合力，很难达到理想的结合力要求。一般用在陶瓷、玻璃或玻璃钢等制品上。有机溶剂粗化

对于形状复杂，对表面光洁度、尺寸精度要求比较高的制件不适合用机械粗化。而该制件如果同时也不能经受化学粗化的侵蚀或者与化学粗化液不起作用，这种情况下只有借助适宜的有机溶剂对其粗化。有机溶剂粗化是利用有机洗涤剂对塑料制品的溶解、溶胀作用使其表面失去原来光泽，呈现出无光的粗糙表面。使用时需注意防止溶胀过度，以免塑料制件变形。化学粗化化学粗化是利用非金属材料中具有可与酸或碱起反应的物质的可溶性特点来设计的方法，他处理后的镀层比机械粗化方法有较强的结合力，这是因为机械粗化的表面是呈碗状的小型凹坑，而化学粗化的原理是一种蚀刻作用，由于强酸、强碱、强氧化剂作用使其表面呈冠状凹坑。信邦集团研发部常用的粗化方法有：有机溶剂粗化化学粗化信邦集团研发部3除污垢能力强，化学粗化液中普遍含有铬酐、硫酸，是一种强氧化性酸性溶液，它能除去塑料制品表面上的残存污垢；粗化速度快，效果好，经化学粗化后的制品，表面呈微观粗糙，粗化均匀、细致，对制品表面光洁度、尺寸精度影响很小，且粗化速度远比机械粗化快；粗化液配制简单、易于操作、适用范围广。化学粗化的特点信邦集团研发部除污垢能力强，化学粗化液中普遍含有铬酐、硫酸，是一种强氧化性4

粗化可使非金属材料表面呈现微观粗糙。增大镀层与塑料基体的接触面积，提供“锚效应”，并使塑料镀件表面由憎水体变成亲水体。未粗化的塑料表面带正电荷，对Sn2+、Ag+、Cu2+、Pd2+都有排斥作用，无法进行敏化、活化，结合力不好，甚至镀不上铜。经过粗化的塑料表面带负电荷，很容易吸附Sn2+、Ag+等，使敏化、活化及化学镀铜或化学镀镍能够顺利进行。粗化效果对直接电镀的成功与否起着关键作用,关系到化学镀或直接电镀的成品率。粗化的作用信邦集团研发部粗化可使非金属材料表面呈现微观粗糙。增大镀5粗化时，制件表面的高分子结构会被粗化液腐蚀，造成许多在电镀时能产生“投铆”作用的孔洞，这样就形成了密度很高的微观凹坑，每平方厘米可达60万个，使制品表面微观粗糙，以确保化学镀所需要的“锚入效应”。这种瓶颈锁扣形孔洞可大大增强镀层的结合力。粗化机理：一、蚀刻信邦集团研发部粗化时，制件表面的高分子结构会被粗化液腐蚀，造成许多在电镀时6二、氧化作用

强酸、强氧化性的粗化液对塑料表面的高分子结构有断链、氧化、磺化等作用。如ABS在铬酐-硫酸粗化液中，铬酐对B组分就起氧化作用，但这种氧化作用必须在酸性条件下进行，所以又必须要有一定量的硫酸。由于这种协同作用，使制品表面生成许多的亲水基团，或者使非离子型分子极化。这些极性基团的存在，极大地提高了制品表面的亲水性，有利于化学结合，从而有助于提高镀层的结合力。信邦集团研发部二、氧化作用强酸、强氧化性的粗化液对塑料表面7

A——丙烯腈；B——丁二烯;S——苯乙烯。

ABS化学通式ABS结构式ABS简介信邦集团研发部A——丙烯腈；B——丁二烯;S—8

ABS塑料在铬酸与硫酸混合液中腐蚀粗化时，丁二烯球形橡胶相B优先被铬酸氧化溶解，丙烯腈A树脂相溶解速度相当慢，苯乙烯S树脂相几乎不溶解。丁二烯组分溶解后使塑料表面形成许多凹坑。信邦集团研发部ABS塑料在铬酸与硫酸混合液中腐蚀粗化时，丁二烯9

另外，ABS塑料表面的聚苯乙烯A-丙烯腈S高聚物中，有许多“挂”在碳链上的苯环，在这些苯环上可以通过亲电取代反应及铬酸的化学作用引进某些活性基团，使塑料件表面形成亲水性的羟基(-OH)、羰基(－CO－)、磺酸基(-SO3H)等极性基团，提高了塑料件表面的亲水性。磺酸基、羧基带负电荷，从而使塑料表面类似于强酸型阳离子交换树脂的表面，这样，粗化后的高聚物树脂表面带负电荷，能够吸引带正电的阳离子而增强结合力。信邦集团研发部另外，ABS塑料表面的聚苯乙烯A-丙烯腈S高聚物中，10粗化前粗化后信邦集团研发部粗化前粗化后信邦集团研发部11在现在的电镀工业生产中，比较普遍的粗化液配方为:

铬酐400-430g/L

硫酸380-420g/L润湿剂适量

温度60～72℃

时间10～30min信邦集团研发部信邦集团研发部12铬酐-硫酸粗化体系蚀刻作用ABS塑料是应用最多最成功的一种非金属材料电镀，一般ABS分通用级和电镀级，是A（丙烯腈）、B（丁二烯）、S（苯乙烯）三元共聚而成的。用于电镀的是ABS的接枝聚合物，其内部结构树脂相A和S组分是共聚构型，而橡胶状的B组分则以球形分散于S-A构形之中。当ABS在铬酸与硫酸混合液中腐蚀粗化时，像胶相B组分优先被铬酸蚀刻溶解，树脂相A溶解速度相当慢，树脂相S几乎不溶解，致使连续的树脂相表面留下大量均匀的微小孔穴。信邦集团研发部铬酐-硫酸粗化体系信邦集团研发部13氧化作用强酸、强氧化性的粗化剂，还能对塑料表面的高分子结构产生断链的作用，即长链变成短链，同时发生氧化作用。ABS塑料粗化时，在酸性介质条件下，铬酸主要对B组分起氧化作用，反应如下：～C－C１＝Ｃ２－Ｃ～ＨＨＣr(IV)～C－C１＝Ｃ２－Ｃ～OOCrCr(OH)3(OH)3H2O～C－C１＝Ｃ２－Ｃ～OHOH快～C－C１＝ＯＯ＝Ｃ２－Ｃ～信邦集团研发部氧化作用～C－C１＝Ｃ２－Ｃ～ＨＨＣr(IV)～C－C１＝14粗化液各组分的作用硫酸1、蚀刻作用；

2、提供酸性介质；

3、使苯环引入磺酸基，增强亲水性。硫酸含量过高的粗化液对塑料制件表面作用过快，易使几何形状复杂、平直表面积很大的制件粗化不均，硫酸含量过低时，ABS中的树脂相A、S容易遭破坏，降低了制件表面的抗拉强度，镀层结合力显著下降。信邦集团研发部粗化液各组分的作用硫酸信邦集团研发部15铬酐主要是氧化作用。润湿剂减小粗化液表面张力，利于塑料制件表面润湿。信邦集团研发部铬酐信邦集团研发部16影响粗化的因素

粗化操作中必须严格控制适宜的粗化条件，若粗化不足，会引起镀层起泡、结合力差。甚至在沉积金属时，局部沉不上；

粗化过度，则会引起零件变形或使表面层腐蚀，从而损坏表面光洁度。信邦集团研发部影响粗化的因素信邦集团研发部17时间

时间过长，会造成过蚀；时间过短，则起不到浸蚀成孔的作用。信邦集团研发部时间信邦集团研发部18温度生产过程中要严格控制好粗化液的温度，温度低粗化速度慢，达不到要求的粗化效果；

温度太高，塑料会发生热膨胀，清洗时遇冷收缩，表面会出现肉眼可见的网状裂纹。信邦集团研发部温度生产过程中要严格控制好粗化液的温度，温度低粗化19随着粗化的进行，化学粗化液中的六价铬会被还原为三价铬，当三价铬达到一定量时，粗化槽中的有机杂质结到一定数量，粗化速度和效果显著下降，造成镀层结合力下降，也即粗化液老化。三价铬信邦集团研发部随着粗化的进行，化学粗化液中的六价铬会被还原为三价铬，当三价20粗化液再生——隔膜电解隔膜电解实质上是电解和电渗的组合，借助隔膜使电解槽分隔成阴极室和阳极室，在直流电场的作用下，通过隔膜产生离子的迁移，同时在电极表面发生下列的氧化还原反应。阳极：4OH-→2H2O+O2↑+4eCr3+→Cr6++3e阴极：2H++2e→H2↑Cr6++3e→Cr3+将粗化废液放在阳极室，阴极室注入硫酸（主要起导电作用），通直流电后，三价铬在阳极表面氧化成六价铬，同时某些金属杂志离子通过隔膜向阴极室迁移，从而达到粗化废液的再生和纯化。信邦集团研发部粗化液再生——隔膜电解将粗化废液放在阳极室，阴极室注入硫酸（21仪器检验

塑料制件表面粗化的质量可用表面光度仪显微镜进行检测，还可以通过测定制件表面的散射性能、液滴从表面流下的速度等方法鉴定。

用扫描电镜观察发现，ABS制件合格的粗化状态是粗化后制件表面具有均匀紧密堆砌的多孔性结构。检验粗化效果信邦集团研发部仪器检验检验粗化效果信邦集团研发部22目测法

当零件粗化到一定程度后，取出少量零件洗净吹干，以一定视角逆光观察，如果表面均匀失光、微暗，说明粗化程度恰到好处。如果表面光滑如故或失光不均匀，出槽时不亲水，表明粗化不足。如果表面出现可见的白色粉霜或呈白绒状、严重失去光泽，说明粗化过度。表面有裂纹、疏松、说明严重粗化过度，严重粗化过度的零件，无法镀出合格产品，只能报废，严重粗化过度一般是粗化温度太高所致。检验粗化效果信邦集团研发部目测法当零件粗化到一定程度后，取出少量零件洗净吹干，23谢谢大家！信邦集团研发部谢谢大家！信邦集团研发部24塑料电镀的粗化处理工艺

主讲：赖柳锋信邦集团研发部塑料电镀的粗化处理工艺主讲：赖柳锋信邦集团研发部25什么是粗化？

粗化是塑料表面电镀前处理过程中的关键步骤,就是使塑料表面呈微观粗糙状态,增大镀层与塑料的接触面,在塑料表面形成大量亲水性基团,使塑料变成亲水体。信邦集团研发部什么是粗化？粗化是塑料表面电镀前处理26常用的粗化方法有：机械粗化以物理的方法，使塑料制件表面粗化，形成微观粗糙来增加镀层与基体的接触面积。机械粗化方法一般是喷砂、滚磨或砂纸打磨。机械粗化只能获得一定限度的结合力即物理结合力，很难达到理想的结合力要求。一般用在陶瓷、玻璃或玻璃钢等制品上。有机溶剂粗化

对于形状复杂，对表面光洁度、尺寸精度要求比较高的制件不适合用机械粗化。而该制件如果同时也不能经受化学粗化的侵蚀或者与化学粗化液不起作用，这种情况下只有借助适宜的有机溶剂对其粗化。有机溶剂粗化是利用有机洗涤剂对塑料制品的溶解、溶胀作用使其表面失去原来光泽，呈现出无光的粗糙表面。使用时需注意防止溶胀过度，以免塑料制件变形。化学粗化化学粗化是利用非金属材料中具有可与酸或碱起反应的物质的可溶性特点来设计的方法，他处理后的镀层比机械粗化方法有较强的结合力，这是因为机械粗化的表面是呈碗状的小型凹坑，而化学粗化的原理是一种蚀刻作用，由于强酸、强碱、强氧化剂作用使其表面呈冠状凹坑。信邦集团研发部常用的粗化方法有：有机溶剂粗化化学粗化信邦集团研发部27除污垢能力强，化学粗化液中普遍含有铬酐、硫酸，是一种强氧化性酸性溶液，它能除去塑料制品表面上的残存污垢；粗化速度快，效果好，经化学粗化后的制品，表面呈微观粗糙，粗化均匀、细致，对制品表面光洁度、尺寸精度影响很小，且粗化速度远比机械粗化快；粗化液配制简单、易于操作、适用范围广。化学粗化的特点信邦集团研发部除污垢能力强，化学粗化液中普遍含有铬酐、硫酸，是一种强氧化性28

粗化可使非金属材料表面呈现微观粗糙。增大镀层与塑料基体的接触面积，提供“锚效应”，并使塑料镀件表面由憎水体变成亲水体。未粗化的塑料表面带正电荷，对Sn2+、Ag+、Cu2+、Pd2+都有排斥作用，无法进行敏化、活化，结合力不好，甚至镀不上铜。经过粗化的塑料表面带负电荷，很容易吸附Sn2+、Ag+等，使敏化、活化及化学镀铜或化学镀镍能够顺利进行。粗化效果对直接电镀的成功与否起着关键作用,关系到化学镀或直接电镀的成品率。粗化的作用信邦集团研发部粗化可使非金属材料表面呈现微观粗糙。增大镀29粗化时，制件表面的高分子结构会被粗化液腐蚀，造成许多在电镀时能产生“投铆”作用的孔洞，这样就形成了密度很高的微观凹坑，每平方厘米可达60万个，使制品表面微观粗糙，以确保化学镀所需要的“锚入效应”。这种瓶颈锁扣形孔洞可大大增强镀层的结合力。粗化机理：一、蚀刻信邦集团研发部粗化时，制件表面的高分子结构会被粗化液腐蚀，造成许多在电镀时30二、氧化作用

强酸、强氧化性的粗化液对塑料表面的高分子结构有断链、氧化、磺化等作用。如ABS在铬酐-硫酸粗化液中，铬酐对B组分就起氧化作用，但这种氧化作用必须在酸性条件下进行，所以又必须要有一定量的硫酸。由于这种协同作用，使制品表面生成许多的亲水基团，或者使非离子型分子极化。这些极性基团的存在，极大地提高了制品表面的亲水性，有利于化学结合，从而有助于提高镀层的结合力。信邦集团研发部二、氧化作用强酸、强氧化性的粗化液对塑料表面31

A——丙烯腈；B——丁二烯;S——苯乙烯。

ABS化学通式ABS结构式ABS简介信邦集团研发部A——丙烯腈；B——丁二烯;S—32

ABS塑料在铬酸与硫酸混合液中腐蚀粗化时，丁二烯球形橡胶相B优先被铬酸氧化溶解，丙烯腈A树脂相溶解速度相当慢，苯乙烯S树脂相几乎不溶解。丁二烯组分溶解后使塑料表面形成许多凹坑。信邦集团研发部ABS塑料在铬酸与硫酸混合液中腐蚀粗化时，丁二烯33

另外，ABS塑料表面的聚苯乙烯A-丙烯腈S高聚物中，有许多“挂”在碳链上的苯环，在这些苯环上可以通过亲电取代反应及铬酸的化学作用引进某些活性基团，使塑料件表面形成亲水性的羟基(-OH)、羰基(－CO－)、磺酸基(-SO3H)等极性基团，提高了塑料件表面的亲水性。磺酸基、羧基带负电荷，从而使塑料表面类似于强酸型阳离子交换树脂的表面，这样，粗化后的高聚物树脂表面带负电荷，能够吸引带正电的阳离子而增强结合力。信邦集团研发部另外，ABS塑料表面的聚苯乙烯A-丙烯腈S高聚物中，34粗化前粗化后信邦集团研发部粗化前粗化后信邦集团研发部35在现在的电镀工业生产中，比较普遍的粗化液配方为:

铬酐400-430g/L

硫酸380-420g/L润湿剂适量

温度60～72℃

时间10～30min信邦集团研发部信邦集团研发部36铬酐-硫酸粗化体系蚀刻作用ABS塑料是应用最多最成功的一种非金属材料电镀，一般ABS分通用级和电镀级，是A（丙烯腈）、B（丁二烯）、S（苯乙烯）三元共聚而成的。用于电镀的是ABS的接枝聚合物，其内部结构树脂相A和S组分是共聚构型，而橡胶状的B组分则以球形分散于S-A构形之中。当ABS在铬酸与硫酸混合液中腐蚀粗化时，像胶相B组分优先被铬酸蚀刻溶解，树脂相A溶解速度相当慢，树脂相S几乎不溶解，致使连续的树脂相表面留下大量均匀的微小孔穴。信邦集团研发部铬酐-硫酸粗化体系信邦集团研发部37氧化作用强酸、强氧化性的粗化剂，还能对塑料表面的高分子结构产生断链的作用，即长链变成短链，同时发生氧化作用。ABS塑料粗化时，在酸性介质条件下，铬酸主要对B组分起氧化作用，反应如下：～C－C１＝Ｃ２－Ｃ～ＨＨＣr(IV)～C－C１＝Ｃ２－Ｃ～OOCrCr(OH)3(OH)3H2O～C－C１＝Ｃ２－Ｃ～OHOH快～C－C１＝ＯＯ＝Ｃ２－Ｃ～信邦集团研发部氧化作用～C－C１＝Ｃ２－Ｃ～ＨＨＣr(IV)～C－C１＝38粗化液各组分的作用硫酸1、蚀刻作用；

2、提供酸性介质；

3、使苯环引入磺酸基，增强亲水性。硫酸含量过高的粗化液对塑料制件表面作用过快，易使几何形状复杂、平直表面积很大的制件粗化不均，硫酸含量过低时，ABS中的树脂相A、S容易遭破坏，降低了制件表面的抗拉强度，镀层结合力显著下降。信邦集团研发部粗化液各组分的作用硫酸信邦集团研发部39铬酐主要是氧化作用。润湿剂减小粗化液表面张力，利于塑料制件表面润湿。信邦集团研发部铬酐信邦集团研发部40影响粗化的因素

粗化操作中必须严格控制适宜的粗化条件，若粗化不足，会引起镀层起泡、结合力差。甚至在沉积金属时，局部沉不上；

粗化过度，则会引起零件变形或使表面层腐蚀，从而损坏表面光洁度。信邦集团研发部影响粗化的因素信邦集团研发部41时间

时间过长，会造成过蚀；时间过短，则起不到浸蚀成孔的作用。信邦集团研发部时间信邦集团研发部42温度生产过程中要严格控制好粗化液的温度，温度低粗化速度慢，达不到要求的粗化效果；

温度太高，塑料会发生热膨胀，清洗时遇冷收缩，表面会出现肉眼可见的网状裂纹。信邦集团研发部温度生产过程中要严格控制好粗化液的温度，温度低粗化43随着粗化的进行，化学粗化液中的六价铬会被还原为三价铬，当三价铬达到一定量时