塑料制品電鍍工藝

塑料制品電鍍工藝1前言塑料制品裝飾性電鍍工藝通常是脫脂和粗化以后進(jìn)行中和，預(yù)浸和催化處理，然后化學(xué)鍍和電鍍。其中的催化處理是采用含有鈀化合物和錫化合物的膠體溶液?；瘜W(xué)鍍是采用三聚甲醛等具有強(qiáng)還原能力的化學(xué)鍍銅液?；瘜W(xué)鍍初期，首先在鈀/錫膠體膜內(nèi)的具有強(qiáng)催化作用的鈀上析出銅，然后在具有強(qiáng)還原能力的還原劑作用下繼續(xù)發(fā)生銅的還原析出。不僅在鈀上而且在橫方向上成長化學(xué)鍍銅層，本來沒有催化能力的錫上也析出鍍層,結(jié)果產(chǎn)生所謂的橋接(bridge)析出，容易產(chǎn)生海綿狀(spongy層。如果在具有橋接析出的化學(xué)鍍銅層表面上進(jìn)行電鍍,就容易產(chǎn)生鍍層不均或者微細(xì)星點(diǎn)狀凹痕的群體鍍層。為了防止這些外觀不良的鍍層發(fā)生化學(xué)鍍以后采用拋刷處理，然后進(jìn)行電鍍,工藝較為繁雜。此外化學(xué)鍍銅液中含有的三聚甲醛是一種潛在的致癌性毒性物質(zhì)，還由于使用了絡(luò)合能力很強(qiáng)的EDTA等絡(luò)合劑絡(luò)合銅離子，使得廢水處理相當(dāng)困難。鑒于上述狀況,本文就處理簡便,可以獲得鍍層外觀和物理性質(zhì)優(yōu)良的塑料制品電鍍工藝加以敘述。2工藝概述塑料制品電鍍工藝程序?yàn)?脫脂一粗化一催化一化學(xué)鍍一電鍍。2.1脫脂和粗化塑料表面上往往存在指紋、油脂等有機(jī)物沾污以及由于靜電作用產(chǎn)生的塵埃等附著物，必須采用堿性脫脂劑進(jìn)行脫脂清潔處理。然后采用CrO3和H2SO4混合溶液進(jìn)行粗化處理,選擇性溶解樹脂表面，以產(chǎn)生旨在提高鍍層附著性等性能的錨固作用。例如以ABS樹脂為鍍件基體時(shí)，通過粗化時(shí)CrO3的氧化作用溶解出丁二烯，在樹脂表面上形成1一2Mm的錨坑。丁二烯的氧化分解，賦予樹脂表面以羧基等極性基有利于以后吸附膠體催化液。此外,如果以通用工程塑料或者超級工程塑料為鍍件基體時(shí)，因?yàn)殡y以粗化處理，須在粗化以前進(jìn)行預(yù)蝕處理。采用有機(jī)溶劑可膨潤樹脂表面的表皮層或者結(jié)晶取向晨例如采用二甲亞颯等強(qiáng)極性溶劑進(jìn)行膨潤處理，有利于進(jìn)一步提高粗化處理效果。具有無機(jī)物或者玻璃纖維等填料的樹脂基體也必須進(jìn)行粗化處理。粗化處理以后采用稀HCl或者含有亞硫酸氫鹽等的還原劑溶液進(jìn)行洗凈處理,以除去樹脂表面上殘存的CrO3等粗化液。2.2催化催化液是含有貴金屬化合物和亞錫離子化合物的膠體溶液。適宜的貴金屬化合物有氯鉑酸鹽、氯金酸鹽、亞硫酸金鹽、氯化鈀、硫酸鈀、硝酸銀、硫酸銀等。它們可以單獨(dú)和混合使用。以貴金屬計(jì)的質(zhì)量濃度為0.廠0.5g/最好為0.15~0.3g/L以錫計(jì)的質(zhì)量濃度為10~50g/LR好為10—22g/L通常把鍍件浸漬于10一50。的催化液中2~20min,R好浸漬于25—45C的催化液中3—10min通過催化處理，塑料表面吸附了均勻的催化膜。2.3化學(xué)鍍催化處理過的塑料表面浸漬于化學(xué)鍍銅液中,旨在形成以后電鍍用的導(dǎo)電性化學(xué)鍍銅層?；瘜W(xué)鍍銅液中含有銅化合物,絡(luò)合劑、還原劑和pH調(diào)整劑等。銅化合物有硫酸銅、氯化銅、乙酸銅、碳酸銅、氧化銅和氫氧化銅等，以銅計(jì)的質(zhì)量濃度為0.—2g/L最好為0.—1.2g/L如果銅質(zhì)量濃度過低，難以形成完整的化學(xué)鍍銅層如果銅質(zhì)量濃度過高，必須按比例的提高絡(luò)合劑的質(zhì)量濃度而不經(jīng)濟(jì)。銅離子絡(luò)合劑有乙內(nèi)酰脲、1個(gè)基乙內(nèi)酰脲、1,3二甲基乙內(nèi)酰脲、5,5二甲基乙內(nèi)酰脲和尿囊素等乙內(nèi)酰脲類;檸檬酸、酒石酸、琥珀酸和蘋果酸等有機(jī)羧酸類等，它們可以單獨(dú)和混合使用。絡(luò)合劑質(zhì)量濃度為2—50g/L最好為10—30g/L如果絡(luò)合劑質(zhì)量濃度過低，就不能充分地絡(luò)合銅離子；過高，則因過量而不經(jīng)濟(jì)，還會招致排水處理問題。雖然乙內(nèi)酰脲類的絡(luò)合能力較弱，但是化學(xué)鍍銅時(shí)的析出性良好，排水處理性也好?；瘜W(xué)鍍銅液的特征在于采用乙二醇、丙三醇、1,2,3,丁二四醇等特定多元醇化合物中的至少一種作為銅離子還原劑，既可以防止鍍層橋接析出,又可以在樹脂表面上形成導(dǎo)電性良好的極薄化學(xué)鍍銅層。特定多元醇化合物的還原能力優(yōu)于丙二醇、三乙二醇等其它多元醇化合物但比甲醛還原劑的還原能力弱，因此只能在鈀等催化金屬上還原析出極薄鍍銅層,沒有催化能力的錫上不能還原析出銅,從而可以防止鍍層橋接析出。還原劑質(zhì)量濃度5—300g/LR好為10—100g/L過低則因銅的析出不充分而難以獲得導(dǎo)電性良好的鍍銅層過高則因所形成的鍍銅層電阻上升而降低以后電鍍層的析出。pH調(diào)整劑有氫氧化鈉和氫氧化鉀等堿金屬氫氧化物，其質(zhì)量濃度為30—130g/L最好為50—80g/L如果pH調(diào)整劑質(zhì)量濃度過低，則難以形成完整的化學(xué)鍍銅層，以后電鍍時(shí)，低電流密度區(qū)域的鍍層析出差;過高則會降低銅化合物的溶解性，鍍液穩(wěn)定性差?；瘜W(xué)鍍銅液pH為10以上,最好為12—14。傳統(tǒng)化學(xué)鍍銅液中可以加入亞鐵氰化鉀和硫氰酸鹽等穩(wěn)定劑，不過由于以特定多元醇化合物為還原劑的化學(xué)鍍銅液的穩(wěn)定性良好，無須使用上述的穩(wěn)定劑,或者只須添加0.—10mg/L的硫代二乙二醇酸等弱穩(wěn)定劑，就足以維持化學(xué)鍍銅液的良好穩(wěn)定性。鍍液溫度為20—70C，最好為35—50C。浸漬時(shí)間為1—20min,最好為3—15min。如果鍍液溫度過低，浸漬時(shí)間過短,則難以獲得滿足以后電鍍要求的鍍銅層;過高則會降低鍍液穩(wěn)定性如果浸時(shí)間過長，則會降低生產(chǎn)效率。2.4電鍍適用的電鍍液種類有銅、鐐和鉻等裝飾性鍍層電鍍液。適宜于電鍍的塑料材質(zhì)有ABS樹脂耐熱溫度150C以下的聚酰胺(PA)、聚乙縮醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯基醚(PPE)、聚丁基對苯二甲酸酯(PBT)等通用工程塑料;耐熱溫度200C以上的聚苯撐硫醚(PPS)、聚醚颯(PES)、聚醚酰亞胺(PEI、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亞胺(PI)液晶聚合物(LCP)等超級工程塑料，聚碳酸酯一ABS等聚合物合金(polymerall等。上述塑料材料已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的前進(jìn)氣活門柵(frontgril標(biāo)志符號等汽車部件;封裝和旋鈕等電子部件;耐蝕性和功能性鍍層等的裝飾性用途中。3應(yīng)用采用17cmx3.8cmx0.3cm,表面說dm2的ABS樹脂按照下列工藝程序制造汽車用標(biāo)志符號。鍍件物品的一邊上具有間距為11cm的2mm的不銹鋼棒接點(diǎn)，接點(diǎn)以外的部分涂覆氯乙烯膠涂層，以此作為夾具。3.1脫脂和粗化配備有夾具的鍍件浸漬于市售的堿性脫脂劑中，在50C時(shí)浸漬5min。水洗以后浸漬于下面的粗化液中粗化樹脂表面。Cr03400g/LH2S04(98%)400g/L967Ct10min水洗以后浸漬于下面的清凈液中，除去樹脂表面上附著的鉻，然后充分水洗。HCl(35%)50mL/L還原劑適量925Ct1min3.2預(yù)浸和催化脫脂和粗化處理過的塑料鍍件浸漬于下面的預(yù)浸液中預(yù)浸處理。HCl（35%）250mL/L925Ct1mi燃后浸漬于下面的催化液中催化處理。PdCl2?2H2O0.32g/LSnCl2?2H2O29g/LHCl（35%）300mL/LpH<1930Ct6min化學(xué)鍍銅催化處理過的鍍件浸漬于表1所示的各例化學(xué)鍍銅液中，形成以后電鍍用的導(dǎo)電性鍍銅層，然后水洗?；瘜W(xué)鍍銅液和化學(xué)鍍銅層的性能評估包括化學(xué)鍍銅液的穩(wěn)定性鍍銅層涂覆率，鍍銅層外觀和鍍銅層電阻率。1）鍍液穩(wěn)定性把例1一10和比較例1一4鍍液恒溫45C放置24h以后,觀測鍍液有無變化，判定標(biāo)準(zhǔn)為:◎——沒有變化表明鍍液穩(wěn)定性良好，x——發(fā)生銅沉淀瘢明鍍液穩(wěn)定性差。2）鍍銅層涂覆率求出鍍覆的化學(xué)鍍銅層占測試樣品表面積的百分比。3）鍍層外觀目測觀察測試樣品表面有無凹痕和粗糙等，判定標(biāo)準(zhǔn)為：◎——外觀優(yōu)良沒有凹痕和粗糙，x——表面發(fā)生凹痕和粗糙。4）鍍層電阻率采用測量儀器測定化學(xué)鍍銅層的電阻率。評估結(jié)果如表1所示。由表1可知,以丙三醇等特定多元醇化合物為還原劑的化學(xué)鍍銅液的穩(wěn)定性和化學(xué)鍍銅層的物理性能等綜合性能顯著地優(yōu)于其它多元醇化合物（比較例1一2）此外特定多元醇化合物質(zhì)量濃度過低或者過高（比較例3一4）都會降低化學(xué)鍍銅層的涂覆率，導(dǎo)致電阻率顯著地上升。3.4電鍍具有導(dǎo)電性鍍銅層的鍍件置于下列組成的鍍銅液中電鍍銅。CuSO4?5H2O200g/LH2SO450g/LC-0.05g/光亮劑適量陽極磷銅板925CJK3A/dm2開始電鍍以后約50s例1一10就可能全面鍍覆鍍銅層,然后一邊空氣攪拌一邊電鍍50min,形成30〃m厚度的鍍銅層。水洗以后浸漬于25C的活性劑溶液中1min水洗以后置于下列組成的鍍鐐液中電鍍鐐。NiSO4?6H2O280g/LNiCl2?6H2O50g/LH3BO340g光亮劑適量陽極鐐板955CJK3A/dm2t20min攪拌空氣攪拌鍍鐐層厚度10〃m水洗以后置于下列組成的鉻鍍液中電鍍鉻。CrO3250g/LH2SO42.5g/L陽極鉛板945CJK20A/dm2t3min上述形成的各種電鍍層，在高電流密度和低電流密度區(qū)域都能形成均勻致密的光亮電鍍層,不會發(fā)生凹痕或者粗糙等不良現(xiàn)象。4結(jié)論1）以還原能力較弱的乙二醇、丙三醇、1,2,3,丁-四醇等特定多元醇化合物為還原劑的化學(xué)鍍銅液,無須使用傳統(tǒng)化學(xué)鍍銅液的穩(wěn)定劑，或者只須使用非常弱的穩(wěn)定劑，就可以獲得相當(dāng)穩(wěn)定的化學(xué)