無錫三鑫
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wuxi sanxin Packaging and Jewelry Surface Treatment Co., Ltd.??
無錫三鑫包裝飾品表面處理有限公司???
解析ABS電鍍制品表面金屬化處理
來源:
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作者:200402wxsanxin
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發(fā)布時(shí)間: 2020-04-15
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隨著工業(yè)的迅速發(fā)展、塑料電鍍的應(yīng)用日益廣泛,成為塑料產(chǎn)品中表面裝飾的重要手段之一.目前國內(nèi)外已廣泛在ABS、聚丙烯（PP)、聚砜、聚碳酸酯(PC）、尼龍（PA）、酚醛玻璃纖維增強(qiáng)塑料、聚苯乙烯等塑料表面上進(jìn)行電鍍,其中尤以ABS塑料電鍍應(yīng)用最廣,電鍍效果最好。但通常塑料是電的不良導(dǎo)體，要像金屬一樣進(jìn)行電鍍加工，就必須使它表面具有導(dǎo)電性。因此，多采用化學(xué)鍍的方法使塑料的表面附著一層金屬膜，稱為電鍍工程的前處理，前處理工藝主要是化學(xué)鍍工藝，后處理工藝主要是電解電鍍工藝。
一、化學(xué)鍍工藝（前處理）
ABS制品→脫脂(凈化)→水洗→腐蝕→水洗→敏化→水洗→活化→水洗→化學(xué)鍍品(銅或鎳，厚度0.1~0..3μm)。
1.脫脂去油
鍍膜前首先要除去ABS制品在成型或運(yùn)輸時(shí)制品表面沾附的不純物和油污等，同時(shí)降低ABS制品的表面張力，賦予其表面親水性。多數(shù)使用堿性或酸性去油劑，前者含有苛性鈉、磷酸三鈉、碳酸鈉和其他一些助劑，操作溫度70℃左右，去油效率較高。后者含有鉻酸鹽，其去油后不必洗滌制品，就可直接放置于酸性的粗化液之中。堿性或酸性去油劑作用時(shí)間約為3~5min。
表1 ABS制品脫脂去油參考配方
組分
配方1
配方2
氫氧化鈉/(g·L-1)
100
100
磷酸三鈉/(g·L-1)
166.6
200
碳酸鈉/(g·L-1)
100
120
2.表面調(diào)整
由于去污過程中的高溫浸泡，成型品表皮部分含有的空氣會(huì)因膨脹面形成氣泡，這樣就會(huì)使粗化處理不夠完全；同時(shí)由于去污材料的使用，會(huì)在制品表面生成硅酸、鹽酸皮膜，或是由于界面活性劑與樹脂的親和力過強(qiáng)等，都會(huì)影響粗化處理的效果。所以，在粗化處理之前要對制品的表面進(jìn)行調(diào)整，主要是用硫酸溶液來浸泡。
3.粗化處理(ABS電鍍極為重要的一個(gè)步驟）
塑料和金屬鍍層之間的結(jié)合力只能是分子間引力，在光滑的塑料表面上與金屬鍍層結(jié)合是很困難的，粗化處理的目的一是粗化表面以增大金屬鍍層和塑料的粘結(jié)力，二是使塑料表面親水，使塑料表面各部分被水均勻潤濕，以便均勻吸附金屬離子。粗化方法主要有：高壓噴砂法和化學(xué)粗化法
A、高壓噴砂法：采用細(xì)度很高的金剛砂進(jìn)行高壓噴砂，使塑料表面形成極微細(xì)的麻坑，以增大表面積，提高結(jié)合力。
B、化學(xué)粗化法：是把制品全部浸沒在強(qiáng)氧化劑溶液如鉻酸、硫酸、磷酸、硝酸、重鉻酸鉀等混合液中，使ABS表面的聚丁二烯被浸蝕掉，因此塑料表面形成極微細(xì)的麻坑，制品表面被粗化。
在進(jìn)行化學(xué)粗化處理時(shí)，浸蝕條件很重要。浸蝕時(shí)間短，麻坑不能完全形成，時(shí)間長，有可能破壞基體。一般浸蝕時(shí)間根據(jù)制品情況從幾分鐘到1h不等，浸蝕溫度一般60℃左右。到目前為止ABS制品廣泛采用的化學(xué)粗化配方有兩種，一是CrO3-H2SO4-H2O浸蝕體系，二是CrO3-H2SO4-H3PO4浸蝕體系，其中都含有六價(jià)鉻成分。另外還可加入一些助劑，以保證浸蝕的均勻性。
4.中和處理
粗化處理后，制品表面形成的溶坑中殘留的鉻酸不能在水洗槽中被完全沖洗掉，此時(shí)鉻酸是以6價(jià)鉻的形態(tài)存在的。中和處理十分必要，否則將無法使化學(xué)沉積鍍層的引發(fā)順利進(jìn)行。中和劑的選用、用量和處理時(shí)間都對制品電鍍性能有影響。也可將制品放入鹽酸浴槽中浸潰，使其6價(jià)鉻還原為3價(jià)鉻，然后用水將制品沖洗干凈。
5.敏化一活化處理
敏化一活化處理分兩步進(jìn)行：先敏化，后活化。敏化劑實(shí)際上是一種還原劑，活化劑則是一種貴金屬鹽。當(dāng)有敏化劑附著于塑料制品表面上時(shí)，它可以使活化劑的貴金屬離子還原成為一層貴金屬膜，這層膜對以后的導(dǎo)電層沉積起催化作用。最常用和最有效的敏化劑是氯化亞錫(二氯化錫SnCl2)溶液，此外，鈦、鉻、釷的化合物也可做敏化劑材料。在用氯化亞錫配制敏化劑時(shí)，通常要加入鹽酸和金屬錫于溶液中，加鹽酸的目的是防止SnCl2水解生成堿式氯化亞錫而使溶液渾濁，污染塑料表面，加金屬錫的目的是防止空氣中的氧逐漸把溶液的二價(jià)錫氧化成為四價(jià)錫而使溶液失去敏化作用.
表2 ABS敏化的參考條件
組成
條件1
條件2
氯化亞錫/(g·L-1)
40
20
鹽酸/(d=1.19)(g·L-1)
40~80
60
錫屑
適量
適量
處理溫度/℃
室溫
室溫
處理時(shí)間/min
30 ~ 60
20
6.化學(xué)鍍銅
經(jīng)過表面敏化一活化處理的，ABS制品就可在其上沉積導(dǎo)電層，通常用化學(xué)方法沉積上一層銅或鎳，稱為化學(xué)鍍銅或化學(xué)鍍鎳，這是一種在低溫下的自動(dòng)催化還原反應(yīng)。堿性化學(xué)鍍銅，將表面經(jīng)過敏化一活化處理的ABS制品浸入混合液中，在其表而銀層的催化作用下，發(fā)生還原反應(yīng)，生或銅并沉積在制品上，鍍層厚度約為0.2~0.4μm。沉積銅后的制品就可像金屬件一樣進(jìn)行電鍍了。
7.附著觸媒
粗化處理后的制品表面需要附著觸媒。觸媒化溶液是一種功能很強(qiáng)的塑料化學(xué)鍍引發(fā)溶液，是目前敏化一活化處理過程的發(fā)展，其基本組成是也是敏化一活化溶液的組成，它可使化學(xué)鍍層緊緊吸附在塑料表而上。觸媒化多數(shù)用來沉積化學(xué)鎳。一般采用金屬把作為觸媒，使其完全附著于制品表面。作法是將制品放入含有觸媒與鹽酸的溶液中浸漬。處理溫度為15~30℃，處理時(shí)間為1~2min。
8.化學(xué)鍍鎳
除用沉積銅作導(dǎo)電層外，也可用沉積鎳作導(dǎo)電層?；瘜W(xué)鎳溶液比化學(xué)銅溶液穩(wěn)定且易控制，沉積鎳層比銅層耐腐蝕?；瘜W(xué)鎳溶液有堿性法和酸性法。堿性溶液的pH值在8.5一9.0之間，其操作成本低，易于控制，鍍層亦較光滑；酸性法的pH值在5一7之間，其沉積速度快，但pH對沉積速度和光澤形響很大，pH控創(chuàng)十分重要。
化學(xué)鎳溶液的組成一般有辣鹽、絡(luò)合荊、級(jí)沖劑、還原劑、穩(wěn)定劑和pH值調(diào)節(jié)劑等。鎳鹽主要是Ni2+的鹽類，絡(luò)合劑主要是一些有機(jī)物的羥基羧酸及其鹽類、EDTA等，還原劑主要是次磷酸鹽、硼氫化物等。
二、電解電鍍工藝(后處理）
完成了化學(xué)鍍工藝之后，就轉(zhuǎn)入→觸擊電鍍(銅或鎳)→鍍鎳→鍍鉻→成品(厚度15~30μm}。
1.活性化
這一處理是為了除去非電鍍鎳表面形成的氧化皮膜，提高下而電鍍工序的附著力。
2.鍍鎳
為了提高下一工序的附著力和光澤度，加強(qiáng)被覆于制品表面的鎳膜強(qiáng)度面進(jìn)行電解鍍鎳。
3.硫酸銅電鍍
將ABS制品放入含有光澤劑的硫酸銅和硫酸的電鍍液中進(jìn)行鍍銅處理。與其他鍍銅液相比，硫酸銅和硫酸價(jià)格低廉、工藝簡單，鍍膜柔軟且伸展性好，所以很適用子在塑料電鍍中使用。因其價(jià)格較低，所以電鑄模具的制造廣泛采用這一方法。
4.半光澤鍍鎳
這一工序主要作用是提高制品的耐腐蝕性，電鍍液由俄酸鎳、氛化鎳及適量的光澤劑組成。
5.中間鍍鎳
與前一工序處理的作用相同，同時(shí)保護(hù)前道工序完成的電鍍皮膜。
6.光澤鍍鎳
本工序除了提高制品的附腐蝕性外，更主要的是賦予制品以美觀性。由于添加了光澤劑，使制品表面平滑具有光澤。
7.焦耳鍍鎳
這一工序的電鍍浴液中加入了不導(dǎo)電的極細(xì)的粉末，通過空氣攪拌使粉末分散，均一地附著在制品的表面，這些粉末與鎳共析，成為多孔性電鍍，而在其上再進(jìn)行鍍鉻形成多孔質(zhì)鍍鉻層。
8.鍍鉻鍍鉻
可大致分為裝飾性鍍鉻與工業(yè)用鍍鉻。鍍鉻層在2μm以上的一般作為工業(yè)用。而一般作裝飾用的最表層的鍍鉻，雖然比較薄，但光澤好，通常在大氣中不會(huì)氧化，所以廣泛作為鍍鎳的保護(hù)層而被采用。電鍍液中主要有鉻及少量的硫酸等
一、化學(xué)鍍工藝（前處理）
ABS制品→脫脂(凈化)→水洗→腐蝕→水洗→敏化→水洗→活化→水洗→化學(xué)鍍品(銅或鎳，厚度0.1~0..3μm)。
1.脫脂去油
鍍膜前首先要除去ABS制品在成型或運(yùn)輸時(shí)制品表面沾附的不純物和油污等，同時(shí)降低ABS制品的表面張力，賦予其表面親水性。多數(shù)使用堿性或酸性去油劑，前者含有苛性鈉、磷酸三鈉、碳酸鈉和其他一些助劑，操作溫度70℃左右，去油效率較高。后者含有鉻酸鹽，其去油后不必洗滌制品，就可直接放置于酸性的粗化液之中。堿性或酸性去油劑作用時(shí)間約為3~5min。
表1 ABS制品脫脂去油參考配方
組分
配方1
配方2
氫氧化鈉/(g·L-1)
100
100
磷酸三鈉/(g·L-1)
166.6
200
碳酸鈉/(g·L-1)
100
120
2.表面調(diào)整
由于去污過程中的高溫浸泡，成型品表皮部分含有的空氣會(huì)因膨脹面形成氣泡，這樣就會(huì)使粗化處理不夠完全；同時(shí)由于去污材料的使用，會(huì)在制品表面生成硅酸、鹽酸皮膜，或是由于界面活性劑與樹脂的親和力過強(qiáng)等，都會(huì)影響粗化處理的效果。所以，在粗化處理之前要對制品的表面進(jìn)行調(diào)整，主要是用硫酸溶液來浸泡。
3.粗化處理(ABS電鍍極為重要的一個(gè)步驟）
塑料和金屬鍍層之間的結(jié)合力只能是分子間引力，在光滑的塑料表面上與金屬鍍層結(jié)合是很困難的，粗化處理的目的一是粗化表面以增大金屬鍍層和塑料的粘結(jié)力，二是使塑料表面親水，使塑料表面各部分被水均勻潤濕，以便均勻吸附金屬離子。粗化方法主要有：高壓噴砂法和化學(xué)粗化法
A、高壓噴砂法：采用細(xì)度很高的金剛砂進(jìn)行高壓噴砂，使塑料表面形成極微細(xì)的麻坑，以增大表面積，提高結(jié)合力。
B、化學(xué)粗化法：是把制品全部浸沒在強(qiáng)氧化劑溶液如鉻酸、硫酸、磷酸、硝酸、重鉻酸鉀等混合液中，使ABS表面的聚丁二烯被浸蝕掉，因此塑料表面形成極微細(xì)的麻坑，制品表面被粗化。
在進(jìn)行化學(xué)粗化處理時(shí)，浸蝕條件很重要。浸蝕時(shí)間短，麻坑不能完全形成，時(shí)間長，有可能破壞基體。一般浸蝕時(shí)間根據(jù)制品情況從幾分鐘到1h不等，浸蝕溫度一般60℃左右。到目前為止ABS制品廣泛采用的化學(xué)粗化配方有兩種，一是CrO3-H2SO4-H2O浸蝕體系，二是CrO3-H2SO4-H3PO4浸蝕體系，其中都含有六價(jià)鉻成分。另外還可加入一些助劑，以保證浸蝕的均勻性。
4.中和處理
粗化處理后，制品表面形成的溶坑中殘留的鉻酸不能在水洗槽中被完全沖洗掉，此時(shí)鉻酸是以6價(jià)鉻的形態(tài)存在的。中和處理十分必要，否則將無法使化學(xué)沉積鍍層的引發(fā)順利進(jìn)行。中和劑的選用、用量和處理時(shí)間都對制品電鍍性能有影響。也可將制品放入鹽酸浴槽中浸潰，使其6價(jià)鉻還原為3價(jià)鉻，然后用水將制品沖洗干凈。
5.敏化一活化處理
敏化一活化處理分兩步進(jìn)行：先敏化，后活化。敏化劑實(shí)際上是一種還原劑，活化劑則是一種貴金屬鹽。當(dāng)有敏化劑附著于塑料制品表面上時(shí)，它可以使活化劑的貴金屬離子還原成為一層貴金屬膜，這層膜對以后的導(dǎo)電層沉積起催化作用。最常用和最有效的敏化劑是氯化亞錫(二氯化錫SnCl2)溶液，此外，鈦、鉻、釷的化合物也可做敏化劑材料。在用氯化亞錫配制敏化劑時(shí)，通常要加入鹽酸和金屬錫于溶液中，加鹽酸的目的是防止SnCl2水解生成堿式氯化亞錫而使溶液渾濁，污染塑料表面，加金屬錫的目的是防止空氣中的氧逐漸把溶液的二價(jià)錫氧化成為四價(jià)錫而使溶液失去敏化作用.
表2 ABS敏化的參考條件
組成
條件1
條件2
氯化亞錫/(g·L-1)
40
20
鹽酸/(d=1.19)(g·L-1)
40~80
60
錫屑
適量
適量
處理溫度/℃
室溫
室溫
處理時(shí)間/min
30 ~ 60
20
6.化學(xué)鍍銅
經(jīng)過表面敏化一活化處理的，ABS制品就可在其上沉積導(dǎo)電層，通常用化學(xué)方法沉積上一層銅或鎳，稱為化學(xué)鍍銅或化學(xué)鍍鎳，這是一種在低溫下的自動(dòng)催化還原反應(yīng)。堿性化學(xué)鍍銅，將表面經(jīng)過敏化一活化處理的ABS制品浸入混合液中，在其表而銀層的催化作用下，發(fā)生還原反應(yīng)，生或銅并沉積在制品上，鍍層厚度約為0.2~0.4μm。沉積銅后的制品就可像金屬件一樣進(jìn)行電鍍了。
7.附著觸媒
粗化處理后的制品表面需要附著觸媒。觸媒化溶液是一種功能很強(qiáng)的塑料化學(xué)鍍引發(fā)溶液，是目前敏化一活化處理過程的發(fā)展，其基本組成是也是敏化一活化溶液的組成，它可使化學(xué)鍍層緊緊吸附在塑料表而上。觸媒化多數(shù)用來沉積化學(xué)鎳。一般采用金屬把作為觸媒，使其完全附著于制品表面。作法是將制品放入含有觸媒與鹽酸的溶液中浸漬。處理溫度為15~30℃，處理時(shí)間為1~2min。
8.化學(xué)鍍鎳
除用沉積銅作導(dǎo)電層外，也可用沉積鎳作導(dǎo)電層?；瘜W(xué)鎳溶液比化學(xué)銅溶液穩(wěn)定且易控制，沉積鎳層比銅層耐腐蝕?；瘜W(xué)鎳溶液有堿性法和酸性法。堿性溶液的pH值在8.5一9.0之間，其操作成本低，易于控制，鍍層亦較光滑；酸性法的pH值在5一7之間，其沉積速度快，但pH對沉積速度和光澤形響很大，pH控創(chuàng)十分重要。
化學(xué)鎳溶液的組成一般有辣鹽、絡(luò)合荊、級(jí)沖劑、還原劑、穩(wěn)定劑和pH值調(diào)節(jié)劑等。鎳鹽主要是Ni2+的鹽類，絡(luò)合劑主要是一些有機(jī)物的羥基羧酸及其鹽類、EDTA等，還原劑主要是次磷酸鹽、硼氫化物等。
二、電解電鍍工藝(后處理）
完成了化學(xué)鍍工藝之后，就轉(zhuǎn)入→觸擊電鍍(銅或鎳)→鍍鎳→鍍鉻→成品(厚度15~30μm}。
1.活性化
這一處理是為了除去非電鍍鎳表面形成的氧化皮膜，提高下而電鍍工序的附著力。
2.鍍鎳
為了提高下一工序的附著力和光澤度，加強(qiáng)被覆于制品表面的鎳膜強(qiáng)度面進(jìn)行電解鍍鎳。
3.硫酸銅電鍍
將ABS制品放入含有光澤劑的硫酸銅和硫酸的電鍍液中進(jìn)行鍍銅處理。與其他鍍銅液相比，硫酸銅和硫酸價(jià)格低廉、工藝簡單，鍍膜柔軟且伸展性好，所以很適用子在塑料電鍍中使用。因其價(jià)格較低，所以電鑄模具的制造廣泛采用這一方法。
4.半光澤鍍鎳
這一工序主要作用是提高制品的耐腐蝕性，電鍍液由俄酸鎳、氛化鎳及適量的光澤劑組成。
5.中間鍍鎳
與前一工序處理的作用相同，同時(shí)保護(hù)前道工序完成的電鍍皮膜。
6.光澤鍍鎳
本工序除了提高制品的附腐蝕性外，更主要的是賦予制品以美觀性。由于添加了光澤劑，使制品表面平滑具有光澤。
7.焦耳鍍鎳
這一工序的電鍍浴液中加入了不導(dǎo)電的極細(xì)的粉末，通過空氣攪拌使粉末分散，均一地附著在制品的表面，這些粉末與鎳共析，成為多孔性電鍍，而在其上再進(jìn)行鍍鉻形成多孔質(zhì)鍍鉻層。
8.鍍鉻鍍鉻
可大致分為裝飾性鍍鉻與工業(yè)用鍍鉻。鍍鉻層在2μm以上的一般作為工業(yè)用。而一般作裝飾用的最表層的鍍鉻，雖然比較薄，但光澤好，通常在大氣中不會(huì)氧化，所以廣泛作為鍍鎳的保護(hù)層而被采用。電鍍液中主要有鉻及少量的硫酸等