ABS塑料镍磷铜复合镀工艺研究论文.docx
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ABS塑料镍磷铜复合镀工艺研究论文
毕业论文中文摘要
本课题研究在ABS塑料基体上进行镍磷铜共沉积以获得一定厚度具有电磁屏蔽性的复合镀层。
课题主要探究了复合镀的施镀温度、镀液pH及硫酸铜的加入量对镀层厚度、表面形貌等的影响,通过金相显微镜、SEM、XRD对镍磷铜复合镀层的微观形貌、镀层物相进行分析,结果表明:
在镍磷镀基础镀液上,CuSO4含量为4g/L、温度80℃,pH10.0的工艺条件下施镀,获得的镀层胞状组织均匀细小与ABS基体结合力强并可以完全覆盖于基体表面,镀层的XRD分析显示在镍磷非晶态“馒头峰”上叠加着Cu合金的(200)、(220)等晶面的特征衍射峰,表明在ABS基体经优化的工艺与镀液配方下获得了镍磷铜共沉积复合镀层。
并证实了镀层的形成与增长是胞球堆积生长的机制。
关键词ABS基体镍磷铜复合镀层温度pH微观形貌XRD
毕业论文外文摘要
TitleNickel-platedphosphorbronzeABSplasticcomposite
Abstract
ThisstudyisinABSplasticsubstratesforco-depositionofNi-P-Cutoobtainacertainthicknesswithelectromagneticshieldingcompositecoatings.Maintopicsexplorestheplatingtemperature,pHandCuSO4additiononthecoatingthickness,surfacetopographyandothereffects.Byopticalmicroscopy,SEMandXRDweanalysistheNi-P-CucompositecoatingabouttheMicro–morphologyandcoatingphase,theresultsshowedthat:
Onthebasisofnickel-phosphorusplatingbathwhenCuSO4contentof4g/L,temperature80℃,pH10.0wecangethomogeneouscellularcoatingandwithstrongsubstrateontheABS,thesametimeitcancompletelycoveringthesurfaceofthesubstrate,XRDanalysisshowsthatthecoatingofamorphousnickel-phosphorus"breadpeak"superimposedtheCualloy(200),(220)Crystalfacediffractionpeaks.IndicatetheABSmatrixgetco-depositionofNi-P-Cucompositecoatingbytheoptimizedprocessandformulations.Weconfirmedtheformationandgrowthofthecoatingiscellpackingofspheresgrowthmechanism.
KeyWordsABSsubstrateNi-P-CucompositecoatingTemperaturePHMicro–morphologyXRD
目录
1简介1
1.1课题的研究背景及其意义1
1.2ABS塑料简介1
1.3ABS塑料化学复合镀简介2
1.4电磁屏蔽5
1.5ABS化学镀发展现状及展望5
2实验方案与设备7
2.1实验方案与路线7
2.2主要设备及操作8
3实验过程12
4分析与讨论17
4.1温度对施镀过程的影响17
4.2PH对施镀过程的影响17
4.3硫酸铜加入量对施镀过程的影响18
4.4镀层形貌分析18
结论22
致谢23
参考文献24
1简介
1.1课题的研究背景及其意义
ABS是本世纪40年代发展起来的通用热塑性工程塑料,是一个综合力学性能十分优秀的塑料品种,不仅具有良好的刚性、硬度和加工流动性,而且具有高韧性特点,可以注塑、挤出或热成型。
ABS塑料作为用量最大的工程塑料之一,其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良,还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,容易涂装、着色,还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工,由于其自身的组成特性(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯按比例组成),使其具有质轻、无毒、抗冲击等优异性能,在机械、汽车、电器、化工、建筑等领域有着广泛的应用,是一种用途极广的热塑性工程塑料[1]。
随着电化学的发展,表面处理技术日益更新。
各种表面处理新方法的出现和新技术的革新,使得除了通常在钢铁和铜等基体材料上施镀外,还发展了在非金属材料上的施镀,如在塑料上。
本文就以ABS塑料为基体,通过向Ni-P化学镀液中添加Cu元素共同沉积[2],制备Ni-P-Cu复合镀层,以获得优良的电磁屏蔽性能,使其满足使用要求。
1.2ABS塑料简介
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物是由丙烯腈,丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物。
英文名为Acrylonitrilr-butadiene-styenecolymer,简称ABS。
ABS通常为浅黄色或乳白色的粒料非结晶性树脂。
ABS为使用最广泛非通用塑料之一。
ABS的生产方法很多,可分为掺合法,接枝法,联用法个接枝-掺合法四大类,约十一种制备工艺。
目前大多采用的是乳液法,当前最有广阔前途的是乳液接枝法。
ABS通过改变三种单体的比例和采用不同聚合方法,可制得各种规格产品,其结构有以弹性为主链的接枝共聚物和以树脂为主链的接枝共聚物,一般三种单体的比例范围大致为丙烯腈25%~35%,丁二烯25%~30%和苯乙烯40%~50%。
由于具有三种组成[3],而赋予了其很好的性能;丙烯腈赋ABS树脂的化学稳定性、耐油性、一定的刚度和硬度;丁二烯时期韧性、冲击性和耐寒性有所提高;苯乙烯使其具有良好的介电性能,并呈现良好的加工性。
熔融温度在217~237℃,热分解温度在250℃以上。
1.3ABS塑料化学复合镀简介
随着各领域的发展单质材料已经很难满足性能的综合要求和高指标要求,往往需要多种性能不同的材料相结合并同时发挥作用,这使得复合镀得到了迅速的发展。
ABS塑料化学复合镀是以ABS塑料为基体,对基体进行前期处理使待镀元素能够沉积于表面,从而达到耐磨,耐腐蚀,电磁屏蔽等性能。
其工艺具有技术操作方便,工艺简单镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。
同时其废液污染也相对较小,设备循环使用性高。
1.3.1化学镀复合镀
化学镀(Electrolessplating)也称无电解镀,是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂,使镀液中金属离子还原成金属,并沉积到零件表面的一种镀覆方法[4]。
化学镀有三种沉积方式:
置换沉积、接触沉积及还原沉积。
与单一化学镀不同的是复合镀在镀液中加入了惰性微粒,并且在搅拌的情况下,实现了分散微粒与基质金属共沉积的目的。
这样既强化了原有镀层的性质,又对原有镀层进行了改性,使得复合镀层的功能具有相当的自由度,赋予了人们一定程度的控制材料的主动性[5]。
因此在近代,化学复合镀技术在复合材料的制造中展现出了很大的优势。
运用复合镀可以获得许多具有特殊性能的复合镀层,如耐磨复合镀层、自润滑复合镀层、耐蚀镀层等,它们在电子计算机工业、石油化工行业、航空工业、汽车工业、机械工业以及印刷等工业有着广泛的应用前景,可以适用于很多单金属镀层和合金镀层无法胜任的场合。
化学镀镍基多元合金的研究始于20世纪70年代初,现已开发出Ni-P合金和Ni-B合金系列其中Ni-P合金系列较多,已报道的能够与化学镀Ni-P合金共沉积的元素有W、Mo、Cr、Cu、Fe、Zn、Co、及Mn等,而能够与化学镀Ni-B共沉积的元素很少,目前仅有Fe、W、Mo、及、Cu、等这些合金镀层大都具有优良的磁性、硬度及热稳定性等特殊性能[6]。
1.3.2ABS塑料化学镀原理
ABS塑料作为基体其施镀性能没有钢铁集体那么好,需要进行一些镀前处理,有应力的零件会使镀层结合力差,应先检测试样内部应力,避免应力造成镀层不易形成,油脂、手印等污垢,不利于塑料表面粗化均匀,同时减短粗化液的使用寿命,使用超声波除油可以增加除油效果,缩短除油时间,化学镀中的关键步骤为粗话过程,对镀层与塑料间结合力的影响显著,它直接关系到化学镀的成败,其目的是不同程度地提高塑料表面的粗糙度,使塑料表面呈微观粗糙不平的状态,以增大镀层与塑料的接触面,同时使塑料表面变性,由憎水性转变为亲水性,这样才能使随后的处理溶液能均匀地润湿表面而得到均匀的覆盖,之后经行中和、还原操作,防止氢离子对后续工序的影响,以及将残留的六价铬清洗干净以防污染敏化活化液。
敏化是将已进行过粗化的塑料制件置于含有敏化剂的溶液中浸渍,以使表面吸附的一层还原性Sn金属离子,以便在随后的活化处理时将钯离子还原成具有活化作用的钯原子。
活化处理是用含有催化活化金属的化合物溶液对经过敏化的塑料工件表面进行再处理,其目的是使工件表面再吸附一层催化的贵金属层,以作为化学镀的催化中心。
活化处理所产生的金属微粒实际上是在化学镀时起初始形核作用。
清洗之后试样就可以放入镀液中经行最后施镀过程。
1.3.3化学镀存在问题及解决方法
(1)漏镀
漏镀是ABS塑料化学镀生产中经常出现的问题,一般漏镀可分为片状漏镀与针孔漏镀两种类型。
a)片状漏镀
本工艺粗化液采用的是高浓度的铬酸与浓硫酸溶液,有时候由于粗化工序后水洗及中和过程不彻底,或者是因为工件形状复杂,其内部容易贮藏粗化溶液,导致在敏化工序程中工件局部表面无法“抓”钯,甚至在进行化学镀镍时,工件内部残留的粗化液渐渗出将已沉积的化学镀镍层溶解,最终导致工件局部位置无化学镀镍层,这种由于工件上残留的粗化液导致的漏镀就是片状漏镀。
解决这种片状漏镀的方法主要是加强粗化后水洗与中和过程,尽量将工件上的粗化液冲洗或中和掉;对于某些因形状复杂容易贮藏粗化液的工件,应该改进其挂具设计,使其所贮藏的粗化液能迅速排出,此外,由于注塑条件、注射机的选择及模具设计不当、原料质量差等原因,会使塑料件在某一部位存在内应力,它会造成局部粗化不足,这也会造成片状漏镀,这种片状漏镀往往表现为同批次、型号工件漏镀的位置相同,漏镀面积大小接近。
解决这种片状漏镀就必须要改进ABS塑料加工工艺以及确保原料质量。
b)针孔漏镀
针孔漏镀是指化学镀镍后工件表面有很小的点状漏镀,在电镀后这种缺陷很容易与麻点相混淆,两者区别在于在这点上有没有金属沉积,没有金属沉积的就是针孔漏镀,针孔漏镀不仅影响了产品的外观,更重要的是降低了产品镀层的耐蚀性,造成产品质量不合格。
导致针孔漏镀的因素主要有:
镀液中悬浮的固体杂质;空气中的灰尘以及粗化槽挥发出的酸性物质。
这些物质吸附在工件表面,阻滞了化学镀镍反应,导致此吸附点无镀层沉积。
所以解决此问题的关键在于加强槽液的连续过滤、保持生产现场环境清洁以及阻断粗化槽与化学镀镍槽之间的空气流通。
(2)化学镀镍层粗糙,并且颜色发暗
由于经注塑机生产的塑料工件表面非常平整光亮,所以在工件进行化学镀生产时不需要使用光亮剂就可获得理想的化学镀层,而有时我们发现有些工件的
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- ABS 塑料 镍磷铜 复合 工艺 研究 论文