塑料電鍍工藝及其日常維護.doc

本科生課程論文及評閱書課 程 名 稱：電鍍工藝學 課程論文成績 論文題目：塑料電鍍工藝及其日常維護系（部）名 稱：化生系專 業(yè) 名 稱：化學工程與工藝班 級：102學 生 姓 名： 學 生 學 號：2010111823 題目：塑料電鍍工藝及其日常維護摘要：介紹了適用于電鍍的塑料種類，提出了一種塑料電鍍的 Z-藝，其流程主要包括：化學除油，粗化，中和，預浸，鈀活化，解膠，化學鍍鎳，鍍焦銅或者鍍鎳，鍍酸銅，鍍半光鎳,鍍高硫鎳，鍍?nèi)怄?，鎳封和鍍鉻。給出了各工序的溶液組成及工藝參數(shù)。分析了漏鍍、結合力不良、掛具上鍍、麻點等故障的產(chǎn)生原因，并給出了解決方法。 關鍵詞：塑料；電鍍；維護；故障排除Process for electroplating on plastics and its routine maintenanceAbstract：The types of plastics suitable for electroplating were introducedA process for electroplating on plastics was developedThe process flow consists of chemical degreasing， roughening，neutralizing，predipping，palladium activating， peptizing，electroless nickel plating，pyrophosphate copper plating or nickel plating，acid copper plating，semibright nickel plating，highsulfur nickel plating，full_bright nickel plating，nickel sealing，and chromium platingThe bath composition and operation parameters of individual procedure were givenThe causes of some troubles，such as skip plating，poor adhesion，plating on racks，and pitting，were analyzed，and their countermeasures were presented Keywords：plastic；electroplating；maintenance；troubleshooting 1前言 塑料件具有質(zhì)輕、易注塑成型、成本相對低等優(yōu)點，因而廣泛應用于汽車、衛(wèi)浴、家電、數(shù)碼電子產(chǎn)品等領域。電鍍后的塑料件具有金屬的質(zhì)感，兼有非常吸引人的外觀，更為重要的是可替代一些笨重的金屬產(chǎn)品。隨著塑料零部件在汽車、電子產(chǎn)品上更為廣泛的應用，塑料電鍍將迎來巨大的市場機會。塑料零件外形越來越復雜，質(zhì)量要求高，這給電鍍工藝帶來更大的挑戰(zhàn)。2素材及工藝流程 21素材 可進行電鍍的塑料種類有聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚醛樹脂、聚酯、聚丙烯樹脂、ABS樹脂等，以ABS樹脂最為常用 。 ABS樹脂經(jīng)注塑、吹塑等方法可加工成塑料件，其主要生產(chǎn)廠家有奇美實業(yè)、拜耳化工、LG化學、GE塑料、巴斯夫、陶氏化工等。ABS中通常還加入其他樹脂進行改性，如加入PC(聚碳酸酯)可提高耐熱性、力學強度、韌性等，加入PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)可制造出透明的ABS塑料。為了節(jié)約成本，有時也加入一些填料或顏料。一般來說，純的ABS電鍍效果最好；加入PC的 ABS在電鍍前需要進行膨脹處理以提高鍍層與基體之間的結合力；加入再生料、填料或顏料的ABS在電鍍時質(zhì)量難以保證，其前處理工藝也較難把握，且對鍍液的毒化作用明顯。因此，電鍍廠家在對ABS電鍍時應了解材料的構成。22工藝流程 上掛一化學除油一水洗2道一粗化一回收2道一逆流漂洗2道一中和一純水洗3道一預浸一鈀活化一純水逆流漂洗3道一解膠一純水逆流漂洗3道一化學鍍鎳一純水逆流漂洗3道一焦銅或者鍍鎳一逆流漂洗 3道一酸銅一回收一逆流漂洗3道一半光鎳一高硫鎳一全光鎳鎳封逆流漂洗3道一鍍鉻一逆流漂洗3道一純水洗一吹水一烘干。3工藝配方及條件 31化學除油 BH-6酸性除油劑 2040mLL 硫酸 3050mLL 4050。C T 24 min 32粗化 鉻酐 380420 gL 硫酸( =184gL) 200230mLL 三價鉻 515 gL BH一601粗化添加劑 812 mLL 6572。C t 213 rain(視溫度、材料及厚度而定) 攪拌方式 微弱空氣攪拌或機械攪拌33中和 濃鹽酸 901 10 mLL BH一602中和齊 2535 mLL 室溫 t 25 min 攪拌方式 中等強度空氣攪拌 34預浸 濃鹽酸 250350mLL 室溫 t 3060 S 35鈀活化 濃鹽酸 270350mLL BH-604A鈀活化劑 48 mLL BH-604B調(diào)整劑 25 mLL 2132。C t 25 min 攪拌方式 連續(xù)過濾36解膠 BH-605解膠劑 4050 gL 4050。C t 13 min 37化學鎳 NiSO4.6H20 20 30 gL BH-310B開缸劑 90110 mLL BH-310C促進劑 406O mLL pH(氨水調(diào)節(jié)) 8388 3040 oCt 5l0 rain 攪拌方式 連續(xù)過濾，每小時13循環(huán) 38鍍焦銅 焦磷酸鉀(K4P207) 290 gL 焦磷酸銅(CH2P2074H20) 80 gL 氨水 24 mLL BH-540A焦磷酸鹽鍍銅添加劑 24 mLL BH-540B焦磷酸鹽鍍銅添加劑 24 mLL 4060。C pH 86 89 Jk 13 Adm2 ja 16 Adm2 陽極 無氧高導電銅條 攪拌方式 陰極移動或弱空氣攪拌 過濾 連續(xù)過濾39鍍酸銅 CuSO4.5H20 170190 gL H2SO4 50 70 gL Cr 7080 gL BH一532A 0204 mLL BH 532B 0406 mLL BH一532C 46 mLL 陽極 含磷 004006的磷銅球 Ja 13 Adm2 2035。C t 1330 min 攪拌方式 空氣攪拌310多層鎳 3101 半光亮鎳 NiS04.6H20 270 375 gL NiC12.6H20 4055 gL H3BO3 4055 gL BH一963A 0306 mLL BH-963B 0406 mLL BH-963C 23 mLL BH一半光鎳潤濕劑 1525 mLL pH 3842 攪拌方式 壓縮空氣攪拌 過濾 連續(xù)過濾，5次h Ja 25 Adm2 5055。C t 51 5 rain 3102高硫鎳 NiSO46H20 240360g/lNiC126H20 60120g/lH3BO3 BH一901 BI-t一半光鎳潤濕劑 pH 攪拌方式3103光亮鎳 NiSO46H20 250 325 gL NiC126H20 5060g/l H3BO3 4055g/lBH一988光鎳主光劑 O810mLL BH98光鎳柔軟劑 810 mLL BH一98光鎳輔助劑 35 mLL BH一98光鎳潤濕劑 12 mLL pH 4048 攪拌方式 壓縮空氣攪拌 過濾 連續(xù)過濾，5次hJa 25 Adm 5060。CT 520 min3104鎳封 NiSO46H20 280320 gLNiC126H20 5060 gL H3B03 4050 gL BH-992鎳封開缸劑 68 mLLBH-992鎳封超細粉 20 50 gLBH一992鎳封分散劑 410mLLpH 3846攪拌方式 壓縮空氣攪拌過濾 連續(xù)過濾，5次hJa 2 5 Adm2 5060。C t 23 min311鍍鉻 CrO3 150220 gLH2S04 0812 gLCr 3+ 1015 gLBH一裝飾性鍍鉻A 24ml/lBH-裝飾性鍍鉻B 815ml/l陽極 鉛錫合金4工藝說明及維護 塑料電鍍與普通五金電鍍既有相同又有不同，其主要步驟是金屬化過程，即化學鍍鎳前的工藝控制以及維護，關鍵的控制點在粗化，鈀活化與解膠的配合，以及化學鍍鎳工序上。41毛坯 只有少數(shù)的塑料可以電鍍，具有代表性的是ABS、PC或其改性的塑料。注塑工藝對電鍍有很大影響21，注塑條件、工藝及后處理對塑料電鍍后的結合力均有影響。塑料注塑后 通常要進行應力消除，以保證電鍍的結合力。另外，電鍍質(zhì)量還與塑件設計、選材、磨具設計、塑件成型工藝有很大的關系L3。4J，在塑件設計上應盡量避免盲孔以及厚度差異大，減少凹槽和尖端，保留足夠的裝掛位置。42前處理 421 除油 其作用是去除塑料表面的污垢，使表面親水。有文獻 J使用510 gL高錳酸鉀和2030 mLL硫酸進行親水處理。如果ABS中加入了PC等改性物質(zhì)，還需要進行膨脹處理，一般使用有機溶劑，如丙酮或二氯乙烷等。422 粗化 其作用是選擇性地去除塑料中的丁二烯(B)及苯乙烯(S)，使表面變得粗糙而提高鈀的結合力，同時為化學鎳提供錨合點，并使掛具鈍化，不上鍍。粗化分為含鉻粗化和無鉻粗化6-7，使用最多的是含鉻粗化。含鉻粗化液在使用過程中會形成三價鉻，要求控制其含量在515 gL，超過8 gL時最好進行電解，把二價鉻氧化成六價鉻，降低其含量。若不進行電解，三價鉻積累到一定程度后粗化液變成膠狀，粗化效果下降，結合力差，同時影響粗化液的分析結果。所以對粗化液應該進行電解處理，定期清理底部沉淀物。通常在粗化液中加入一些潤濕劑以提高表面潤濕性和親水性，獲得更好的粗化效果，增強結合力。尤其是 一些復雜零件的內(nèi)角位，溶液交換不足，增強粗化液的潤濕性有利于這些部位的粗化均勻。通過使用比較，BH一601粗化添加劑可以增強粗化液的潤濕性。 423 中和 又叫還原，其作用是把工件、掛具及接觸點中殘留的六價鉻還原成三價鉻，防止后續(xù)工藝受到六價鉻污染。六價鉻對鈀活化槽的毒害作用尤為嚴重，使鈀活性下降，并造成漏鍍。424 預浸 其作用在于使工件表面酸化，進一步還原表面殘余的六價鉻，并保證活化槽的鹽酸穩(wěn)定。在以往工藝中，由于鈀膠體的活性不夠，通常會在預浸中加入氯化亞錫 J，但由于氯化亞錫容易水解，鍍液很快變成絮狀，容易粘在工件表面，形成麻點或針孔。 425 鈀活化 其作用是把帶負電荷的鈀錫膠體吸附于塑料表面，使不導電的塑料變?yōu)閷щ婓w，為化學鍍做基礎。BH-604A鈀活化劑含金屬鈀8 gL，雖鈀含量極低，但活性高，從而大大減少帶出損失。BH-604B調(diào)整劑用作調(diào)整活化液中的氯化亞錫含量，當氯化亞錫含量低于25 gL時，可加入調(diào)整劑來提高氯化亞錫的含量至工藝范圍。426 解膠 其作用是除去鈀錫膠體中的錫，留下高活性的鈀催化表面，去除掛具及絕緣膠上的催化劑，防止掛具上鍍。鈀活化和解膠的工藝配合很關鍵，配合不好則容易出現(xiàn)漏鍍。傳統(tǒng)的解膠有酸性解膠(主要為硫酸，或添加一定的鹽酸)和堿性解膠(采用氫氧化鈉)，然而簡單的酸或堿的解膠效果及穩(wěn)定性均較差，常出現(xiàn)解膠不足或解膠過度的情況。目前使用較多的是混合酸 鹽體系，它具有穩(wěn)定、耐用的特點。BH一605解膠劑是固體解膠粉，與常規(guī)硫酸和堿解膠相比，具有穩(wěn)定，解膠時間和溫度范圍寬，便于控制，消耗量(主要為帶出損失)小等優(yōu)點，性價比很高，已得到不少用戶的信賴。427 化學鎳 其作用是提供導電層，使后續(xù)電鍍得以進行?；瘜W鎳的主要考核指標有啟動速度和鍍層電阻。通?？刂茊铀俣仍?025 之間比較理想，超過30 后容易出現(xiàn)漏鍍的情況。酸活化前，鍍層電阻控制在530 ，電阻過大會使加厚電鍍導電不良。BH-310堿性化學鎳專為塑膠電鍍而研發(fā)，其啟動速度在1520 S之間，酸活化前的電阻值在15 左右，所得鍍層白亮、細致，消耗量低，與其他同類型產(chǎn)品相比，具有很強的競爭優(yōu)勢。光亮鎳BH一98系列具有深鍍能力優(yōu)異、柔軟性極佳、填平性高、沉積速度快等優(yōu)點，可以縮短光亮鎳的電鍍時間，提高生產(chǎn)效率。鍍鉻容易出現(xiàn)的問題是露黃、發(fā)黑和擊穿。露黃 主要是由于鍍液走位差、陰陽極距離太近或者陽極導電不良，要根據(jù)實際情況進行排除及調(diào)整。發(fā)黑主要是由于光亮鎳光劑過量或者使用了劣質(zhì)的鉻酸酊等。擊穿是因為導電不良的觸點處金屬太薄或鍍鉻電流過大致使觸點金屬溶解，一般會直達塑料基體，進而造成不上鉻而發(fā)黃。44故障及排除 在電鍍過程中，大多數(shù)的故障都與前處理有關，塑料電鍍也不例外。塑料電鍍過程的主要故障有漏鍍、結合力不良、掛具上鍍、麻點或針孔等。4.4.1一 旦發(fā)現(xiàn)工件出現(xiàn)漏鍍，不要繼續(xù)進行下一工序,而應該褪鍍后重新作前處理。 442 結合力不良 (1)粗化不良粗化不足和過度均會引起結合力不良，剝離鍍層后可見膠件表面較光亮。處理方法是調(diào)整粗化時間，或者做預粗化處理。 (2)鈀活化不夠工件表面鈀催化點不足，沉鎳時呈橋梁狀結構。處理方法是補充鈀水濃度，提高 鈀水的活性。 (3)膠件表面贓污坯料開模時可能有脫模劑殘留。處理方法是延長除油時間，或作預處理。 443 掛具上鍍 (1)新掛具未經(jīng)粗化液浸泡老化，容易上鎳。新掛具一般需經(jīng)粗化液粗化。 (2)解膠不足。鈀活化后太多的鈀吸附于掛具表面而使化學鎳得以沉積。通過縮短鈀活化時間或降低活化劑濃度均可解決此問題；延長解膠時間和提高解膠溫度，或者開啟解膠打氣，亦可解決此問題。 (3)粗化時間短。尤其在做返工件時，粗化時問不能長；一些有填充料的工件也要求粗化時間不能過長。 444 麻點 (1) 素材坯料本身缺陷。衛(wèi)浴產(chǎn)品經(jīng)常在注塑成型時有凹坑、劃痕等缺陷，因此在來料檢驗時須嚴格把關。 (2) 化學鎳有鎳渣?；瘜W鎳長時間未清缸處理容易出現(xiàn)鎳粉，在沉鎳時容易共沉積而導致在后續(xù)電鍍中出現(xiàn)麻點。因此，化學鎳缸需每個星期清缸一次。 (3)酸銅雜質(zhì)麻點。鍍酸銅出現(xiàn)麻點也是一個可能原因。通常進行電解處理是個好辦法。另外，過濾泵需長期開動以過濾雜質(zhì)。 (4) 前處理不良，生產(chǎn)粉塵太多，鍍液雜質(zhì)過多，光劑失調(diào)等也會造成麻點。 5結語 (5) 塑料電鍍工藝是比較成熟的工藝。由于人們對產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，因此必須選擇工藝穩(wěn)定、品 質(zhì)高、容易調(diào)控的電鍍添加劑產(chǎn)品。廣州二輕研究所擁有整套塑料電鍍配套產(chǎn)品，能夠完全滿足生產(chǎn)質(zhì)量的要求。塑料電鍍工藝控制的重點在前處理線，金屬化過程處理得好，則后續(xù)電鍍與五金電鍍差別不大。 參考文獻： 1 FENGSB，SHANG S BDirectplatingofsteel withpyrophosphatccopper【J】Plat Su