基本介紹
- 中文名：塑膠電鍍
- 特點：提高了其表面機械強度
- 材質：ABS塑膠
- 相關因素：機械性能、材料成本、電鍍成本
基本概念,目的,過程,影響因素,注射機選用,塑件選材,塑件造型,模具設計,分析,材料分析,成型工藝,塑型後處理,
基本概念
目的
塑膠電鍍的目的是將塑膠表面披覆上金屬，不但增加美觀，且補償塑膠的缺點，賦予金屬的性質，充分發揮塑膠及金屬的特性於一體，今日已有大量塑膠電鍍產品套用在電子、汽車、家庭用品等工業上。
過程
(1)清潔(cleaning)：去除塑膠成型過程中留下的污物及指紋，可用鹼劑洗淨再用酸浸中和及水洗乾淨。
(2)溶劑處理(solvent treatment)：使塑膠表面能濕潤(wetting)以便與下一步驟的調節劑(conditioner)作用。
(3)調節處理(conditioning)：將塑膠表面粗化成內鎖的凹洞以使鍍層密著住不易剝離，也稱為化學粗化。
(4)敏感化(sensitization)：將還原劑吸附在表面，常用(stannous chloride)或其它錫化合物，就是sn離子吸附於塑膠表面具有還原性表面。
與金屬製件相比，塑膠電鍍製品不僅可以實現很好的金屬質感，而且能減輕製品重量，在有效改善塑膠外觀及裝飾性的同時，也改善了其在電、熱及耐蝕等方面的性能，提高了其表面機械強度。但電鍍用塑膠材料的選擇卻要綜合考慮材料的加工性能、電鍍的難易程度以及尺寸精度等因素。而ABS塑膠因其結構上的優勢，不僅具有優良的綜合性能，易於加工成型，而且材料表面易於侵蝕而獲得較高的鍍層結合力，所以目前在電鍍中套用極為普遍。
隨著工業的迅速發展、塑膠電鍍的套用日益廣泛，成為塑膠產品中表面裝飾的重要手段之一.目前國內外已廣泛在ABS、聚丙烯、聚碸、聚碳酸酯、尼龍、酚醛玻璃纖維增強塑膠、聚苯乙烯等塑膠表面上進行電鍍，其中尤以ABS塑膠電鍍套用最廣，電鍍效果最好.
塑膠電鍍(plastic plating)的優點：
1.成型容易、成形好。
2.重量輕。
3.耐蝕性佳。
4.耐藥性好。
5.電絕緣性優良。
6.價格低廉。
7.可大量生產。
缺點：
1.耐候性差、易受光線照射而脆化。
2.耐熱性不好。
3.機械強度小。
4.耐磨性很差。
5.吸水率高。
影響因素
注射機選用
注射機選用不當，有時會因為壓力過高、噴嘴結構不合適或混料使製件產生較大的內應力，從而影響鍍層的結合力。
塑件選材
塑膠的種類很多，但並非所有的塑膠都可以電鍍。有的塑膠與金屬層的結合力很差，沒有實用價值；有些塑膠與金屬鍍層的某些物理性質如膨脹係數相差過大，在高溫差環境中難以保證其使用性能。目前用於電鍍最多的是ABS，其次是PP。另外PSF、PC、PTFE等也有成功電鍍的方法，但難度較大。
塑件造型
在不影響外觀和使用的前提下，塑件造型設計時應儘量滿足如下要求。
(1) 金屬光澤會使原有的縮癟變得更明顯，因此要避免製品的壁厚不均勻狀況，以免出現縮癟，而且壁厚要適中，以免壁太薄(小於1.5 mm)，否則會造成剛性差，在電鍍時易變形，鍍層結合力差，使用過程中也易發生變形而使鍍層脫落。
(2) 避免盲孔，否則殘留在盲孔內的處理液不易清洗乾淨，會造成下道工序污染，從而影響電鍍質量。
(3) 電鍍工藝有銳邊變厚的現象。電鍍中的銳邊會引起尖端放電，造成邊角鍍層隆起。因此應儘量採用圓角過渡，圓角半徑至少0.3 mm 以上。平板形塑件難電鍍，鍍件的中心部分鍍層薄，越靠邊緣鍍層越厚，整個鍍層呈不均勻狀態，應將平面形改為略帶圓弧面或用桔皮紋製成亞光面。電鍍的表面積越大，中心部位與邊緣的光澤差別也越大，略帶拋物面能改善鍍面光澤的均勻性。
(4) 塑件上儘量減少凹槽和突出部位。因為在電鍍時深凹部位易露塑，而突出部位易鍍焦。凹槽深度不宜超過槽寬的1/3，底部應呈圓弧。有格柵時，孔寬應等於梁寬，並小於厚度的1/2。
(5) 鍍件上應設計有足夠的裝掛位置，與掛具的接觸面應比金屬件大2～3倍。
(6) 塑件的設計要使製件在沉陷時易於脫模，否則強行脫模時會拉傷或扭傷鍍件表面，或造成塑件內應力而影響鍍層結合力。
(7) 當需要滾花時，滾花方向應與脫模方向一致且成直線式．滾花條紋與條紋的距離應儘量大一些。
(8) 塑件儘量不要用金屬鑲嵌件，否則在鍍前處理時嵌件易被腐蝕。
(9) 塑件表面應保證有一定的表面粗糙度。
模具設計
為了確保塑膠鍍件表面無缺陷、無明顯的定向組織結構與內應力，在設計與製造模具時應滿足下面要求。
(1) 模具材料不要用鈹青銅合金，宜用高質量真空鑄鋼製造，型腔表面應沿出模方向拋光到鏡面光亮，不平度小於0.2mm，表面最好鍍硬鉻。
(2) 塑件表面如實反映模腔表面，因此電鍍塑件的模腔應十分光潔，模腔表面粗糙度應比製件表面表面粗糙度高1～2級。
(3) 分型面、熔接線和型芯鑲嵌線不能設計在電鍍面上。
(4) 澆口應設計在製件最厚的部位。為防止熔料充填模腔時冷卻過快，澆口應儘量大(約比普通注射模大10%)，最好採用圓形截面的澆口和澆道，澆道長度宜短一些。
(5) 應留有排氣孔，以免在製件表面產生氣絲、氣泡等疵病。
(6) 選擇頂出機構時應確保製件順利脫模。
分析
材料分析
國際上塑膠電鍍在20世紀50年代已形成規模生產，我國在20世紀60年代中期也開始進行塑膠電鍍的生產，當時主要用於鈕扣、帶扣等小產品，質量要求以不起皮象金屬一樣就可以了。隨著時代的發展，產品質量的不斷提高，對鍍層質量的要求也要相應的提高。
在改革開放之前，產品質量的提高，是由行政命令下達指標的形式來實現的，但改革開放後的今天情況就不同了，“上級”沒有了，指標也沒有了，而客戶的要求就成了產品質量的指標，這指標你可以達到，也可以不達到，然而是關係到廠家及其工藝的生存或淘汰。
因此，凡提出的質量要求都是非常實質性的或是真正有效的，而且在經濟上還要可行的。當今塑膠電鍍質量要求不斷提升的動力在於我國外資企業的發展，因為在國際上，尤其是臨近我國的日本與台灣省，都希望利用大陸的現有條件來加工產品，並達到要求的質量水平，這就暴露出我們塑膠電鍍質量的不足，迫使我們提高質量。
塑膠電鍍質量的現狀：國際上工業先進國家的塑膠電鍍質量水平確實很高，在我國廣東地區有些外資單位鍍件的質量水平也是不錯的，浙江也有部分單位不差。主要表現在外觀上能與國外先進產品相媲美，並能達到外資企業質量的要求。至於內在質量因測試手段和測試的規範還不健全，質量參差不齊。
近年來，塑膠電鍍已被廣泛套用在塑膠零件的裝飾性電鍍上。ABS塑膠是塑膠電鍍中套用最廣的一種。ABS塑膠是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)的三元共聚物。對電鍍級ABS塑膠來說，丁二烯的含量對電鍍影響很大，一般應控制在18%～23%。丁二烯含量高，流動性好，易成型，與鍍層附著力好。由於ABS是非導體，所以電鍍前必須附上導電層。形成導電層要經過粗化、中和、敏化、活化、化學鍍等幾個步驟，比金屬電鍍複雜，在生產中容易出現問題。我們從塑膠電鍍的工藝出發，分析原因並找出了解決的辦法。
1、鍍件易漂浮，與掛具接觸的地方易被燒焦因為塑膠的比重小，所以在溶液中易浮起。燈罩外形就象一個小盤一樣，內表面凹進去，邊上有兩個小孔，開始只用一根銅絲卡著兩個小孔進行電鍍。由於電鍍中氣體的放出，燈罩易與銅絲脫離，加之銅絲也輕，不足以使燈罩浸入溶液里。後來在銅絲上附上重物，解決了漂浮問題。銅絲與燈罩的接觸點被燒焦，並露出塑膠，是因導電不良引起的。為了解決工件漂浮與導電問題，我們設計了專門的夾具。夾具有一定的重量，上燈罩後不再浮起，再用兩個較寬的導電片卡在燈罩的孔上，使各處電流均勻，接觸點就不會燒焦了。
2、燈罩化學鍍銅時出現氣泡，電鍍後氣泡變大，並可以揭起塑膠電鍍的工藝流程為：除油→水洗→粗化→水洗→敏化→自來水洗→去離子水洗→活化→水洗→化學鍍銅→水洗→電鍍→水洗→乾燥。由以上可知，化學鍍銅前的任何步驟出現問題都會導致鼓泡。引起結合力不好的原因有很多，經常易出現問題的是除油過程和粗化過程。除油不徹底，會引起掉皮、脫落。燈罩採用的是化學除油(塑膠件不適宜用有機溶劑除油)，操作時，溫度升高到65～70℃，不斷地抖動工件，直到水洗後不掛水珠為止。粗化是ABS塑膠電鍍中很重要的過程。粗化不足，結合力下降；粗化過度，又會使孔變大變形，結合力也會降低。由於敏化液中二價錫極不穩定，所以敏化液易失效，如不調整，會導致活化失敗。活化不足，會使化學鍍層沉積不全；而活化過度，使活性金屬在表面還原過多而形成不連續膜層，也會使結合力下降。我們從除油開始，嚴格按除油液配方和操作條件，又檢查粗化工序的時間、溫度，新配製了敏化液和活化液，結果化學鍍銅後仍出現氣泡。幾次反覆試驗，結果一樣，最後斷定鼓泡不是由除油、粗化、敏化、活化引起的。此時懷疑是否料的成分及成型工藝有問題，因為ABS塑膠的成分及成型工藝與電鍍有直接的關係。ABS顆粒易吸水，要求壓注前水份含量低於0.1%，必須在80℃熱風乾燥箱中烘乾2～4h，周圍環境也必須乾燥。ABS塑膠中不能混入其它成分。我們通過調查發現注塑廠將大量成型的ABS塑膠件堆放在潮濕的庫房地面上，而且注塑前的原料未經烘乾。在我們的指導下，將要注塑的原料在80℃下烘乾2～4h，經檢驗符合電鍍要求後再進行注塑。改進後的燈罩電鍍後鼓泡問題再沒有出現。
成型工藝
注塑製件由於成型工藝特點不可避免地存在內應力，但工藝條件控制得當就會使塑件內應力降低到最小程度，能夠保證製件的正常使用。相反，如工藝控制不當，就會使製件存在很大的內應力，不僅使製件強度性能下降，而且在儲存和使用過程中出現翹曲變形甚至開裂，從而造成鍍層的開裂，甚至脫落。所以工藝參數的控制應使製件內應力儘可能小。要控制的工藝條件有原材料乾燥、模具溫度、加工溫度、注射速度、注射時間、注射壓力、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間等。
塑型後處理
由於注塑條件、注射機選擇、製件造型設計及模具設計的原因，都會使塑件在不同部位不同程度地存在內應力，它會造成局部粗化不足，使活化和金屬化困難，最終造成金屬化層不耐碰撞和結合力下降。試驗表明，熱處理和用整面劑處理都可有效地降低和消除塑件內應力，使鍍層結合力提高20～60%。
此外，成型後的塑件應專門包裝、隔離，嚴禁碰傷、劃傷表面，以免影響電鍍外觀。檢驗時檢驗員應戴脫脂手套，防止污染鍍件表面，影響鍍層結合力。
