塑料基础知识培训Word下载.docx

塑料基础知识培训Word下载.docx

《塑料基础知识培训Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料基础知识培训Word下载.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

Cu30Ni5Cr0.2

15.2

4．机械强度：

塑料电镀件的机械强度与塑料的种类密切相关，一般情况下，塑料在电镀后，其耐性均有所提高。

5．生产性能：

金属件的制作，一般要经过冲压、车、钳、磨待繁杂的机械加工工序，而塑料件只需成型，其生产效果比金属件快10倍以上，可节省大量的机械加工工时及机械加工设备，另外，塑料密度小，比金属件成型省力、方便。

三、金属与塑料结合的机理及影响因素

1．金属与塑料结合的机理

（1）机械结合论：

目前，人们对于塑料与金属镀层间结合的机理主要有两种观点：

一是机械结合，另一种是机械结合兼化学结合，而以机械结合为主。

机械结合论认为，ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）塑料经过化学粗化后，其B组分（丁二烯）成溶解掉，形成许多燕尾形的显微凹坑（即锁扣），化学镀时，沉积出的金属微粒将这些凹坑产生“铆接”效果，形成机械锁扣，因而也把机械结合论称为锁扣论。

（2）机械化学结合论：

机械化学结合论认为，塑料在化学粗化时白于溶液（有机或无机）的蚀刻溶解作用，在塑料表层一层许多微波的凹坑，孔洞或沟槽，镀层深入凹杭、表层或沟襟、使镀层与塑料结合在一起，并具有一定的结合强度。

对塑料件进行电镀，虽然对塑料电镀的各个环节均不可粗心大意，但关键掌握好粗化工艺。

可以说，塑料电镀的成败，关键在于化学粗化的好坏。

2．影响结合力的主要因素

（1）塑料种类：

为了保证镀层与塑料基体的结合力，在选择塑料时应当考虑：

塑料的尺寸稳定性要好，塑料表面的硬度要适中，抗拉强度不得小于2000N/cm2，塑料热度的温度越高越好，选择适当的合成工艺，塑料的成型性好，以保证材料的均匀性，采用良好电镀性能的电镀级塑料等等。

（2）塑料电镀件的造型设计：

塑料电镀件的造型设计，应尽量养活锐边、尖角及锯齿形，不宜有盲孔，尽量减少深凹，突出部分，应有足够的壁厚，尽量减少大面积的平直表面，不宜采用长方形、V形槽，若塑料电镀件需要螺纹时，应采用制粗螺纹，孔深大于螺纹30微米。

设计有足够的装挂位置，应易于脱模等等。

压模具的设计制造：

在设计塑料电镀件用的模具时，应当考虑到电镀加工过程中的要求，例如的电流分布等，还应考虑到塑料零件的成型过程中，使模具温度控制在一定的范围内，即应在模具上设计适当的冷却系统。

塑料零件的成型工艺：

塑料零件的成型工艺，主要包括注射机的选择，成型树脂溶化温度，注射压力，注射温度，脱膜等，这些因素对镀层结合力都有很大影响，塑料种类不同，成型工艺则不同，因此，在成型时应严格执行工艺，否则不能电镀。

塑料零件的表面预处理：

塑料电镀件的表面预处理工序，主要有化学粗化，敏化，活化，化学镀等等，这些工序对镀层结合力的影响都很大，特别是化学粗化，是镀前处理的关键工序。

金属镀层的结构与厚度：

镀层的结合力与它的结构有关，其原因有两个方面：

第一，不同的金属镀层所具有的应力大小不一样，因此，对金属镀层的结构要求是：

应力越小越好，韧性越大越好，中间镀层（或起始镀层）与塑料应有十分接近的热膨胀系数，良好的韧性，以及足够的厚度。

化学镀前的准备：

化学镀前的准备，是指在塑料零件表面上，用一定的加工方法（通常用化学粗化、敏化、活化）使之密布一层具有催化活性的金属微粒的全过程。

除油（碱性除油）：

不耐碱性的塑料（如玻璃纤维增强塑料，酚醛塑料等），不能采用碱性除油，抗化、固化是塑料电镀最关键的工序，对塑料镀层结合力影响最大。

①粗化的目的

当塑料表面的接触面粗化后，塑料零件表面呈微观粗糙不平的状态，充分增大了镀层与塑料的接触面。

塑料零件变成使塑料表面的聚合分子断链，由长链变成短链，并在断链处形成无数亲水极使塑料零件由憎水体变成亲水体，有利于粗化后各道工序的顺利进行，粗化的最终目的是提高镀层与塑料的结合力。

②粗化的种类

机械粗化：

机械粗化可用纸打磨、滚磨、气喷、蒸气喷磨料等方法，其中喷砂的纸打磨和滚磨法就用较少。

有机溶剂粗化：

采用有机溶剂对零件表面进行溶胀，然后用化学粗化液进行粗化，可获得最佳粗化效果。

化学粗化：

目前国内外塑料电镀行业中，95%以上都是采用粗化法，因为

此法除污垢能力强，粗化速度快，效果好，适用范围广，配制简单，易于维护。

粗化液中的三价铬含量，随着使用次数的增加而提高，有人认为，高铬酐型粗化液中，三价铬的含量不应超过22g/L，低铬酐型粗化液进行试验，结果是三价铬的含量达到56g/L时，溶剂若要继续使用，粗化速度明显下降。

总之，当粗化液中的三价铬含量超过30g/L后，建议停止使用，应更换新的粗化液。

③粗化质量的检验

塑料电镀件表面粗化质量的检验方法有两种：

一种是仪器检验，另一种是目测法，仪器检验方法复杂，不适合生产中使用，这里不予介绍，下面介绍目测法。

④目测法是把粗化过的零件洗净、吹干，观察表面绒状的白色薄膜的厚度或均匀程度，观察时，最好将零件表面与入射光构成45°

的角度，人的眼睛也应从45°

的方向上去观测，并稍微转动零件，通过反向光强弱的变化，来判定粗糙程度。

目测最佳粗化度的塑料零件表面，在显微镜下呈海绵状。

用肉眼检验时，能明显地看出表面不显光泽而略变暗。

⑤ABS粗化液成分及工作条件

铬酐CrO3380-450g/L

硫酸H2SO4（密度1.84g/cm3）380-430g/L

温度6-18℃

时间5-15min

（3）敏化

a.敏化目的：

敏化是使塑料零件表面吸附一层易于氧化的物质（催化膜），例如二价锡离子，在活化处理时，该催化膜作为银或铜的附着于零件表面。

若敏化液中的二价锡离子不发生水解，则塑料零件表面上沉积的二价锡数量与零件在敏化液中的持续时间无关，而与下列因素有关：

Ⅰ.与清洗条件有关：

较低的清洗压力和流速，不利于水解产物氢离子的扩散，会减缓水解反应速度，过高的压力流速又不利于凝胶状物质的形成与附着。

Ⅱ.与敏化液的酸度和二价锡离子的含量有关

Ⅲ.与塑料表面的粗化程度有关

Ⅳ.与塑料本身的形状复杂程度有关

Ⅴ.与清洗水质有关

b.敏化液成分及配制方法

Ⅰ.敏化液成分及工作条件

二氯化锡SnCl22H2O10-20g/L

盐酸HCl10-20ml/L

锡条1根

温度室温

时间5-10min

Ⅱ.配制方法：

将所需量的氯化亚锡溶于部分盐酸溶液中，然后用蒸馏水稀释至的体积，切忌把氯化亚锡溶于蒸馏水后再加盐酸配制好后，在溶液中加入一少许锡金属，保证锡的二价状态。

c.操作与维护.

Ⅰ.敏化时，要多翻动零件，促使敏化均匀。

Ⅱ.敏化后，要反复清洗，清洗水流速不宜过大。

Ⅲ.敏化后零件的颜色，应比未敏化时稍浅，如果敏化效果不好，可活化后再敏化。

Ⅳ.随着使用次数的增多，溶液逐渐变成白色混浊状，应弃旧更新。

Ⅴ.敏化液使用后，应密闭放置，以保持溶液的稳定性。

Ⅵ.操作时，严禁带入其它杯，以保证敏化效果及延长敏化液使用寿命。

氧化处理是一种较为落后的方法，随着电镀技术的发展，这种方法将被淘汰，因为敏化后的零件若稍微清洗不彻底，所得到的化学镀铜层就十分粗糙，颜色也不够红亮，而呈棕黑色，由于铜层的不纯，导致导电率大幅度下降，但这种方法成本低，目前仍为国内外塑料电镀行业所广泛采用。

（4）活化

a.活化目的：

经敏化的零件，浸入贵金属盐（钯、金、银）的溶液中，产生化学反应，在零件表面沉积一层活泼的金属，这个过程称为活化。

当经过活化的表面浸入化学镀液中时，沉积在上面的贵金属颗粒就成为催化中心，使化学镀得以进行。

b.离子型活化液

（1）硝酸银型

Ⅰ.活化液成分及工作条件

硝酸银AgNO31.5-2g

氨水NH3H2O至溶液透明

水100ml

温度18-30℃

时间0.5-5min

Ⅱ.活化液中各成分的作用：

硝酸银是溶液中的主盐。

供给银离子，氨水的加入，可以减少银离子在空气中遇光分解的速度，提高活化液的稳定性。

Ⅲ.操作与维护：

在操作过程中应注意防止将敏化液带入活化液中。

要不断翻动零件。

活化液应避光，溶液中的银粒应及时滤去，重视银的回收。

（2）氯化钯型

Ⅰ.氯化液成分及工作条件

氯化钯PdCl20.5g/L

盐酸HCl10g/L

PH值1.5-2.5

温度15-25℃

Ⅱ.操作与维护：

基本上与硝酸银型活化液相同。

Ⅲ.胶态钯活化液

a.配方

①甲液氯化钯pdCl21g

盐酸HCl100ml

水200ml

氨化亚锡SnCl2.2H2O2.53g

②乙液盐酸HCl200ml

氯化亚锡SnCl2.2H2O75g

锡酸钠Na2SnO3.3H2O7g

b.配制方法

①甲液的配制：

把氯化钯充分溶于100ml盐酸和200ml蒸馏水的混合液中，在28±

2℃的条件下，加入固体氯化亚锡，并在不断搅拌下反应12min。

②乙液的配制：

将计算量的氯化亚锡加入到需要量的盐酸中，不断搅拌至完全溶解后，再加入计算的锡酸钠，此液为一种白色的乳浊液。

③混合稀释：

把预先配制好的乙液，在不断搅拌下，缓慢倒入甲液中，并稀释到1L，即为棕褐色的胶态溶液。

c.维护

①为了避免将零件清洗水带入活化液，活化前可将零件在下述溶液中浸渍1-3min。

氯化亚锡SnCl2.2H2O40g/L

盐酸HCl100ml/L

②活化之后应设回收工序

③活化一段时间后，发现溶液分层时，可按活化液的实际容量加入10-20g/L，氯化亚锡消除分层现象。

④当温度低于15℃时，活化效果不好，应加温至要求条件。

d.三种活化液的比较

①硝酸银型：

硝酸银较易购买，一次投入成本低，它与化学镀铜配合，适用于多种塑料的镀种前处理，但溶液不够稳定，见光易分解发黑。

②氯化钯型：

溶液稳定，使用简单，易于调整和维护，对铜和镍均有催化活性，但药品稀少，价格昂贵，不易购买，一次成本高。

③胶态钯型：

比上述两种活化液要稳定得多，维护使用方便，对ABS塑料零件可以高镀层结合力，但配制麻烦，一次投资成本高，使用范围较窄。

e.还原或解胶

①还原：

用硝酸银型或氯化钯型活化液活化及清洗后，必须进行还原处理，其目的是除去镀件，表面上残存的活化剂，防止将它们带入化学镀液。

用硝酸银型活化液活化后，可在下述溶液中还原：

甲醛HCHO（36%-38%）1份（重量比）

水9份

时间0.5-1min

②解胶：

用胶态钯活化液活化后的镀件，表面上吸附的是一层胶态钯微粒，这种胶态钯微粒无催化活性，不能成为化学沉积金属的结晶中心，必须将钯粒周围的二价锡离子水解胶层脱去，裸露出具有催化活性的金属钯微粒（见下图），其方法是把经过胶态钯活化液活化后的镀件，放在含氢离子（H+），氢氧根离子（OH-）等的溶液中，浸渍数秒到1min，此过程称为解胶。

A．未解胶

B．已解胶

解胶液成分入工作条件如下：

配方一：

氢氧化钠NaOH50g/L

水950ml/L

配方二：

盐酸HCl100ml

水900ml

温度40-45℃

配方一易产生积点，使用较少，配方二成本低，使用方便，效果好，生产中应用最广。

f.敏化后的工序检验：

敏化后的零件表面比未敏化的颜色稍浅一些，这是较难判断的。

因此，大多数都是在活化后进行自检，活化后的零件表面颜色明显变深，使用硝酸银型活化液。

活化后的镀件，表面呈浅褐色，否则重新敏化、活化。

四、化学镀前处理新工艺简介

1．粗化-活化一步法：

ABS塑料件表面的化学粗化与活化可同时进行，下面介绍铬酸型粗化-活化一步法溶液成分及工作条件：

铬酐CrO3350-400g/L

硫酸H2SO4（密度1.84g/cm3）150-200ml/L

硝酸银AgNO35-10g/L

温度60-70℃

时间25-40min

用这种溶液处理后，再在甲醛：

水为1：

9的混合溶液中，室温下处理1min，即可进行化学镀铜。

如果进行化学镀镍，则可使用下述化学粗化液成分及工作条件：

铬酐CrO3150-200g/L

硫酸H2SO4（密度1.84g/cm3）150-200ml/L

磷酸H3PO4500-600ml/L

氯化钯PdCl21-5g/L

时间30-60min

用这种溶液处理后，再用10-30g/L的次亚磷酸钠溶液处理1min，即可进行化学镀铜或化学镀镍。

2.溶剂-银盐法

（1）溶液的组成及配制

①溶液成分及工作条件（体积比）

1.2-二氯乙烷5%-30%

酒精70%-95%

银离子Ag+1-10g/L

温度18-23℃

时间3-20min

②配制方法：

用少量蒸馏水溶解银盐，加少量氨水滴至澄清，加入1.2-二氯乙烷，搅拌均匀，再加入酒精，搅拌均匀。

（2）溶液的作用：

溶剂1.2-二氯乙烷与塑料接触时，即被吸附到塑料表面上，一面使塑料发生的选择性溶解，一面浸入到塑料分子中，从而改变了塑料表面层结构、质量和体积，亦即对塑料表层起了溶胀作用，在溶胀过程中，溶液中的银离子被渗透，附在溶胀的表层或表面上，在溶剂处理后，塑料表面上的银离子随溶剂的挥发和在下一道干燥工序中，还原成金属银的微粒，成为化学镀铜的结晶中心。

（3）干燥：

干燥的方法是把溶剂处理后的零件，自然干燥8-24h，于40-70℃的温度下烘烤30-60min，这是提高镀层附着力的关键工序。

（4）浸蚀或开裂：

在溶剂处理前，应进行弱浸蚀或溶剂开裂处理，以提高镀层结合力。

①浸蚀

浸蚀液成分及工作条件如下：

高锰酸钾KMnO440-50g/L

硫酸H2SO4（密度1.84g/cm3）40-60ml/L

温度60-75℃

时间15-20min

②溶剂

溶剂成分及工作条件如下：

冰醋酸CH3COOH90%-95%（体积比）

氯化亚锡SnCl22H2O5-10g/L

温度室温

时间3-5min

（5）注意事项

①溶液中含水量要低。

②严格控制工作条件。

③溶液经过一段时间的连续使用，大约每升溶液自理20dm2后，颜色会逐渐变成棕黑色，溶液层部有许多颗粒存在，此时应过滤，补加药品。

④在溶胀过程中，应不断翻动零件，促使表面均匀溶胀。

3.溶剂-钯盐法

（1）溶液成分及工作条件（体积比）

CD817B10%

酒精CH3CH2OH90%

氯化钯PdCl20.2g/L

盐酸HCl（密度）1.19g/cm30.4ml/L

温度20

（2）配制方法：

将二氯化钯0.2g溶于一定量的浓盐酸中（一般以0.4ml为宜），加热浓缩至红棕色的溶液，此时PH值应为2.2，最后用计算量的CD817B与酒精混合液稀释至1L。

（3）溶液的维护与使用：

溶液的维护与使用基本上与溶剂-银盐法相同。

五、化学镀

化学镀的目的，是为了在塑料件表面形成一层导电的金属层，从而为塑料电镀创造条件。

化学镀镍

在装饰性塑料电镀中，为了获得导电底层，除了采用化学镀铜外，也采用化学镀镍，并且化学镀镍比化学镀铜溶液稳定。

（1）镀液成分

（2）镀液中各成分的作用

a.硫酸镍：

镀液的主盐供给镍离子，也可以用氯化镍，但因为氯化镍比硫酸镍贵，又易结块，操作不便，所以常用硫酸镍。

b.柠檬酸盐：

柠檬酸钠，醋酸钠等都是络合剂，它与镍离子形成络合物。

防止产生氢氧化镍（Ni（OH）2）沉淀，又做缓冲剂，防止PH的迅速下降。

它能控制镍离子的浓度，使镀镍顺利进行。

c.次亚磷酸钠：

次亚磷酸钠，硫酸肼，硼氢化合物等都是还原剂，通过催化脱氢的作用，它们能够提供活泼的氢原子，把镍离子还原成金属镍。

d.氯化铵：

氯化铵和氨水是缓冲剂，用于调节镀液的PH值。

（3）沉积机理简介

化学镀镍的反应如下：

溶液中的次亚磷酸根离子（H2PO2），在固化体催化剂（如钯等）表面上脱氢，并生成次磷酸根离子（H2PO22+）和原子氢（吸附在固体催化剂表面）。

原子氢很活泼，可使镍离子还原成金属镍，而本身则氯化成氢离子。

另外，部分的次亚磷酸根离子同样地被氢原子还原成单质磷（P），这个反应是周期进行的，其反应速度取决于固-液界面上的PH值，只有当固液界面的PH值变得足够低时，反应才会发生。

除上述反应外，化学镀镍还会发生析氯的副反应。

从以上可以看出，化学镀镍沉积出的金属镀层，实质上镍和磷的合金，磷的含量在8%-10%。

（4）影响镀镍速度的主要因素

①镀液的浓度：

碱性镀镍液在PH值比较稳定的条件下，镀镍速度与镍离子浓度基本无关，而主要取决表面次亚磷酸盐的浓度。

当次亚磷酸起成倍地增加时，镀镍速度也成倍地增加；

当次亚磷酸盐浓度过高时，镍的沉积将会在整个镀液内部及催化表面进行，使镀液稳定性降低。

②镀液的温度：

提高镀液的温度，镀镍速度加快，但镀液稳定性下降，使用寿命缩短。

同时氨的挥发速度加快，对操作刺激性增强，镀液中PH值下降快，需要经常调整，否则会降低镀镍速度，因此，温度太高对镀镍不利。

③镀液的PH值：

镀镍速度随PH值的提高而增加，但PH不能过高，否则会降低镀液的稳定性，此外PH值越高，氨的挥发速度也就越快。

④负数量：

与化学镀镍类似，负数量过大，镀镍速度迅速降低，负载量过低，镀镍速度太快，镀镍液稳定性下降，同时，生产性能也差，负载量以低于2.5dm2/L为宜。

（5）化学镀液的稳定性：

含次亚磷酸盐的化学镀镍液比较稳定，在镀液配方和工作条件正确时，一般都能长期使用，在镀液本体中没有镍的还原反应发生。

化学镀镍液分解时的现象是：

镀液颜色由蓝逐渐变成蓝白色，此时镀液中的气泡析出速度由弱变强，可以闻到强烈的氨气味，若镀液变成绿色时，不再析出气泡，氨气味减弱，这时镀液的PH值变低。

（6）化学镀镍与化学镀铜的比较：

最近，有不少的科学工作者做了大量实验，证实了化学镀镍比化学镀铜层具有更优越的综合性能。

镀铜：

一、铜的性质及铜镀层的用途：

1.铜的性质：

外观呈玫瑰红色，有光泽，具有良好的导电性和导热性，广泛应用于电气产品中作导电器件，如电镀中的电源导线，汇流排，接线夹导。

铜的原子量为63.54，密度为8.9g/cm3，熔点为1083℃，标准电位为+1.34V。

铜易溶于稀酸中，也易溶于加热的浓硫酸中，在盐酸和稀硫酸中作用缓慢，铜在空气中易氧化，表面生成黑色氧化铜（CuO），失去原来的色泽，受潮湿空气中的二氧化碳作用，生成灰绿色的碱式碳酸铜，俗称“铜绿”。

2.铜镀层的用途：

铜镀层需作为钢铁件装饰镀层的底层和其它多层电镀的中间层，以提高基体金属和镀层的结合力，同时也有利于表面镀层入槽初镀时的顺利沉积。

二、镀层的工艺类型：

1.按镀液的性质分类可分为氰化镀铜，硫酸盐镀铜，焦磷酸盐镀铜，柠檬酸盐镀铜等。

2.焦磷酸盐镀铜：

焦磷酸盐镀铜的优点是呈碱性，对设备腐蚀不严重，电流效益高，可获得较厚的铜镀层。

其缺点成本较贵，浓度较高,电阻较大。

三、镀液成分及工作条件：

焦磷酸铜Cu2P2O732-36g/L

焦磷酸钾K4P2O7210-240g/L

P比10.5-11.5

PH9.0-9.4

1.电镀过程中调节PH值用复磷酸。

温度50±

2℃

阴极电流密度0.5-1.5A/c㎡

阳极电解铜加两层阳极袋

搅拌方式空气搅拌

2.镀液中各成份的作用。

（1）焦磷酸铜：

镀液的主盐，其作用是提供铜离子

（2）焦磷酸钾：

镀液的主要络合剂，选择钾盐，是因为焦磷酸钾的溶解度大于焦磷酸钠，络合物的结构形式随溶液PH值的不同而变化，本工艺采用PH值为8.0-10，这时溶液内有过量的焦磷酸根存在时，络合物比较稳定，其铬离子形式为[Cu（P2O7）2]6-

（3）PH值：

PH值是焦磷酸盐镀铜的重要条件之一，PH值过高，可用复磷酸调整。

四、硫酸盐镀铜

硫酸盐镀铜成分简单，成本低，电流效益高，沉积速度快，能够在镀液中直接获得镜面光亮的铜镀层。

1.镀液的成分及工作条件

硫酸铜180-240g/L

硫酸45-90g/L

氯离子60-120ppm

添加剂开缸剂5-10ml/L

添加剂主光剂0.3-0.8ml/L

添加剂走位水0.5ml/L

阴极电流密度1-6A/dm3

阳极电流密度0.2-2.5A/dm3

温度20-26℃

阴极0.05-0.3%的磷铜双层阳极袋

2.镀液的各成分的作用

a.硫酸铜：

镀液主盐，供给金属铜离子，其含量应严格控制在工艺范围之内。

过高，硫酸铜易析出结晶；

过低，镀层光亮度下降，电流密度范围窄。

b.硫酸：

起导电作用，同时可使镀层细致，硫酸含量太低，阳极可能溶解下来低价铜离子，水解生成氯化亚铜（俗称铜粉），造成镀层起砂。

硫酸含量高，可稳定镀液，但光亮度下降。

c.氯离子：

氯离子或多或少都会影响镀层的光泽及整平，最佳浓度范围60-90ppm，氯离子过少，会出现树状条纹，过多，影响低电流区电流密度及整平。

d.开缸剂、主光剂、走位剂

开缸剂：

开缸剂