塑膠電鍍件技術(shù)

1、為何電鍍塑膠？主要原因裝飾的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)裝飾的原因：使塑料以較高成品率及較低成本獲得金屬效果表面技術(shù)的原因提高耐磨性能電鍍可以提高抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度減少水蒸氣、水、空氣、溶劑、油的吸收減少液體和氣體的滲透性預(yù)防某種塑料（例如ABS）的老化提高抗熱性能提高制成零件的形狀穩(wěn)定性防止靜電積聚，也就是在電子行業(yè)中的電磁屏蔽電鍍層可以起到必要的散熱作用與金屬電鍍相比塑膠電鍍由于不導(dǎo)電的素材會具有更高的抗腐蝕能力與金屬電鍍相比塑膠電鍍加工過程可能發(fā)生變形與l類似的金屬部件相比重量更輕通過焊接低熔點(diǎn)的焊料在耐高溫塑料上形成的電鍍層可以將兩個(gè)塑料件焊接在一起塑料電鍍的優(yōu)勢重量減輕全面節(jié)省成本較少

2、的加工工序仿真金屬零件塑料電鍍的不足包括金屬插件在成型過程中不能變更塑模制造大于200平方英寸的零件比拉模之鑄造困難的多電鍍塑料用于某類家庭用具時(shí)存在著火的危險(xiǎn)塑料裝飾電鍍 ABS或ABS+PC材料電鍍一般過程觀察喬.阿諾德Guardian Automotive 美國電鍍與表面加工學(xué)會POP委員會主席ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橫斷面視圖丙烯腈-苯乙烯共聚物（SAN樹脂）分子橡膠分子（圖略）壓力下的橡膠分子流體 - 原料流動的方向放松狀態(tài)的 確定方向的緩慢的、熱的 快速的、冷的乙酸結(jié)晶測試ASEP TP-203ABS 擠出反應(yīng)慢速擠出 快速擠出ABS和ABS+PC材料電鍍過程飛桿電鍍槽懸臂掛有

3、零件的夾具ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橫斷面視圖“完美的”丙烯腈-苯乙烯共聚物分子橡膠分子（圖略）酸洗化學(xué)氧化作用降低素材表面“配向”鉻酸硫酸高溫鉻酸氧化表面的丁二烯四價(jià)鉻+丁二烯 催化劑 三價(jià)鉻+副產(chǎn)品 附著力機(jī)械的結(jié)合球狀突起和細(xì)孔酸洗后的表面（放大2000倍）掃描電子顯微鏡與模制品一樣活化錫和鈀離子膠體表面吸附加速錫離子去除使用有機(jī)酸無電鍍的銅/鎳銅離子+2電子 鈀催化劑 金屬銅鎳離子+2電子 鈀催化劑 金屬鎳5分鐘 “銅島”形成20分鐘 “銅島”聯(lián)片40分鐘 銅導(dǎo)電層形成抗蝕劑涂覆過程噴霧、條紋和浸涂方法抗蝕后的ABS橫剖面圖預(yù)先腐蝕抗腐蝕和鍍金橫剖面圖鍍金層形成圖示雙層電鍍步驟抗蝕后

4、的ABS化學(xué)酸洗后抗蝕涂層0.5um抗蝕后的ABS無電鍍沉積膜抗蝕涂層0.5um 無電鍍膜銅/鎳無電鍍的銅沉積層0.5um銅電鍍單元 陰極反應(yīng) 2價(jià)銅離子+2電子-金屬銅 陽極反應(yīng) 金屬銅-2電子-2價(jià)銅離子鉻層0.25um黑鉻/金PVD覆蓋白鉻塑料零件和模具設(shè)計(jì)水霧鎳-鉻加工水霧鎳代替白鎳 內(nèi)部電鍍加工步驟 老工藝（20-30小時(shí)） 改進(jìn)后工藝（44-60小時(shí)）塑料零件和模具設(shè)計(jì) 麥克.史密斯 工程師塑料零件和模具設(shè)計(jì) 薄壁和平滑過渡 肋（減徑槽）設(shè)計(jì) 肋厚度為主面的50%，脫模角最小1度 內(nèi)徑和邊緣 合模線 水口 其它設(shè)計(jì)中需要考慮的事項(xiàng)塑料零件和模具設(shè)計(jì)對使用鉻合金材料的一些建議：片材產(chǎn)

5、品-在模心使用高硬度的P20鋼，在模腔嵌入件使用不銹鋼覆蓋件產(chǎn)品-使用高硬度的P20鋼，為了尺寸精度使用S7鋼拋光類-為了好的效果須使用至少1200號的壓縮氣體輔助成型模具-不需要較高硬度但需要充滿整個(gè)模腔的固體。不要在S7鋼材料的隱蔽式水口上焊接需要好的工具組處理傳遞模，他們熟悉業(yè)務(wù)。不要局限于通常的P20鋼在美國鍍鉻的注塑模具通常比常規(guī)模具壽命高30%如果傳遞模上有凹痕，每6個(gè)月你需要在熱處理后洛氏硬度等于70時(shí)，進(jìn)行額外的鎳涂層處理如果使用二硫化鉬作為脫模劑，將它噴到后模的斜頂上PC/ABS材料在潛水口模具上對導(dǎo)色非常敏感電鍍電鍍ABSABS或ABS/PC電鍍 我要向已退休的通用塑料公司

6、的李.弗萊徹先生表示特別的感謝，感激他使這次介紹會召開。 特別是我從他的表述中學(xué)習(xí)到的有關(guān)注塑模具的知識。電鍍零件的注塑成型參數(shù)材料的適當(dāng)干燥是要點(diǎn) 材料必須干燥到水分含量小于0.05% 典型的干燥要求 ABS-最少4小時(shí) 190-200華氏度 ABS/PC-最少4小時(shí) 200-220華氏度ABS材料濕度和溫度斜率圖典型ABS材料含水量和相對濕度關(guān)系圖典型ABS材料在3種不同相對濕度條件下含水量變化圖顆粒干燥三角關(guān)系圖干燥空氣（露點(diǎn)）溫度（干燥速率）時(shí)間（遷移作用）ABS顆粒在兩種露點(diǎn)下的干燥曲線在加熱潮濕環(huán)境下空氣相對濕度降低曲線材料濕度干燥到0.1%需要的時(shí)間160華氏度 5小時(shí)180華氏

7、度 2小時(shí)208華氏度 1小時(shí)溫度每升高20度干燥時(shí)間大約減少一半在180華氏度不同尺寸的ABS材料顆粒濕度變化曲線在180華氏度原始的ABS材料顆粒和研磨過的ABS材料顆粒濕度變化曲線材料在三種不同溫度條件下的干燥時(shí)間曲線帶有單獨(dú)熱交換風(fēng)機(jī)的雙層干燥機(jī)工作原理圖干燥機(jī)控制參數(shù)空氣溫度空氣露點(diǎn)（相對濕度）通過料桶的空氣流量這些要素依照料桶的幾何形狀從一點(diǎn)到另一點(diǎn)變化溫度取決于空氣流動速度干燥機(jī)靜態(tài)加熱內(nèi)部各點(diǎn)溫度變化曲線干燥后物料濕度回升曲線干燥作業(yè)基本指導(dǎo)方針-20華氏度露點(diǎn)每分鐘1立方英尺空氣流量完全翻動物料2-3次時(shí)間2-4小時(shí)熔點(diǎn)材料通過2種方式熔化用電的擠壓的注射壓力螺桿速度螺桿設(shè)計(jì)

8、尺寸注射速度 噴嘴設(shè)計(jì)尺寸 塑料的熔點(diǎn)對金屬在塑料上的附著力有很大的影響。通常為了得到適合電鍍的低壓力的制品表面，要求塑料原料熔點(diǎn)足夠高以便材料可以以較低的注射速度較容易的充滿模具。低熔點(diǎn)的塑料不可避免需要較高的注射速度和壓力。注射速度 較高較快的注射速度會使塑膠零件有較高的表面配向，會降低電鍍所需的表面附著力。較低的注射速度是制造有較低表面應(yīng)力有足夠附著力的零件之關(guān)鍵。一般零件的注塑時(shí)間是電鍍零件注塑時(shí)間的兩倍。最適宜的注射速度依賴于零件的尺寸和使用的原料溫度熔融的原料填充模腔模擬圖（注意零件厚度）ABS成型零件射電顯微鏡照片模溫水管連接示意圖水管可以安排在模具外邊避免循環(huán)，從而減少加熱空氣

9、，控制模具自身熱交換在模具上開槽提高電鍍附著力凹槽位于非表面區(qū)域，幫助提高零件外表面的電鍍附著力結(jié)果：通過熱循環(huán)測試能力較好。的對非外表面的模具表面一個(gè)簡單更改改善了填充型腔的融體流向。這種改進(jìn)使零件外表面電鍍附著力增加70%。這種附著力的增加有效減少了電鍍件熱循環(huán)測試期間起泡趨勢。改進(jìn)由位于零件非外表面區(qū)域的模具表面的0.005-0.010英寸深的直線溝槽組成。這些溝槽在剖面圖中呈直角或三角形，這些溝槽的重要性在于保持熔化的塑料流向正確這些溝槽間距0.125英寸、寬度0.015-0.030英寸，顯示是有效的。假設(shè)一個(gè)注塑零件經(jīng)過適當(dāng)?shù)厮嵯春碗婂兗庸?，其鍍層附著力決定了電鍍層和聚合物層粘結(jié)強(qiáng)度

10、。電鍍塑料零件模具上邊緣的溝槽可以提高電鍍附著力，這些細(xì)槽顯示在成型塑料零件的背面-不是外觀面電鍍附著力分布在塑料表面拉住電鍍層。堅(jiān)固的分界線受電鍍附著力程度的影響熔化的塑料進(jìn)入模具的橫截面圖顯示帶有電鍍附著力的零件外層是如何形成的溝槽割裂了熔化的材料頭部，使其釋放和減少了表面張力，以這種方法成型的塑料零件表面盡可能的提高了電鍍附著力當(dāng)塑料熔體頭部遇到模腔內(nèi)面的非外表面的溝槽而拉伸時(shí)，他被“割裂了”在尼龍上電鍍技術(shù)對比常規(guī)工藝直接電鍍尼龍電鍍鉻/硫化鉻/硫化膨潤鉻-還原鉻-還原軟化鈀-活化鈀-活化鈀加速轉(zhuǎn)化還原化學(xué)鎳/銅N/A化學(xué)鎳銅平滑處理 N/A鎳平滑處理銅鎳鉻電鍍 銅鎳鉻電鍍 銅鎳鉻電鍍

11、示意圖標(biāo)準(zhǔn)制造工序概要沒有鉻酸洗工序較容易的操作/工序相關(guān)工序較短沒有夾具友好的環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)良的物理性能從化學(xué)原料上有利的商業(yè)收益塑料涂敷金屬全鎳塑料電鍍工藝全鎳的定義定義是：一種塑料涂敷工藝，所有的電鍍化學(xué)原料都是基于鎳的化合物。是什么推動了全鎳工藝的應(yīng)用進(jìn)程？ELV指令塑料裝飾的回收能力低溫處理從塑料表面分離電鍍金屬電鍍層由銅、鎳和鉻組成銅是一種污染物鍍銅的要點(diǎn)化學(xué)鍍銅在塑料金屬化處理方面已經(jīng)應(yīng)用多年化學(xué)鍍鎳市場迅速成長更好的穩(wěn)定性更加環(huán)保化學(xué)鍍鎳樂思化學(xué)的UDIQUE 891技術(shù)卓越的非電鍍銅的替代技術(shù)通過在汽車工業(yè)應(yīng)用得到很好的證明的電鍍銅的要點(diǎn)酸性的銅延展層好的平整度但是它是綠色腐蝕的

12、來源樂思化學(xué)的ELPELYT整體塑料件鎳電鍍技術(shù)優(yōu)秀的酸性銅電鍍技術(shù)的替代技術(shù)極端的延展的低應(yīng)力超出需求的熱循環(huán)性能消除產(chǎn)品綠色腐蝕消除電鍍廢水中的銅全鎳裝飾加工緞面效果鎳電鍍珍珠鎳電鍍技術(shù)制造一致的，有光澤的緞面效果鎳加工加工范圍從微小的結(jié)晶到素材瑕疵被所有主要的全球汽車制造商認(rèn)可和指定緞面效果鎳電鍍?nèi)菀卓刂坪驮偕a(chǎn)可以用各種各樣的加工方法多次電鍍開發(fā)一種特別效果在視覺上的吸引力，替代白鎳的吸引人的效果將光滑的緞面白色效果加工成全部不平滑的散射效果一致的加工方法，甚至在LCD行業(yè)很容易地重新加工外表新活化技術(shù)催化劑歷史 銀鏡反應(yīng) 催化劑首次使用 兩步反應(yīng) 鈀離子和錫離子 膠質(zhì)的系統(tǒng) 鈀、錫膠

13、質(zhì)為什么使用鈀 已知的催化劑活性 可靠的 低成本 直到90年代末代替品 直接電鍍工藝 沒有循環(huán)使用 需要用電 仍然使用鈀 不貴重的金屬催化劑 銅 鈷為何使用金？ 比使用鈀便宜 膠體的 穩(wěn)定的 降低置換反應(yīng)金催化劑更新 說明 基于膠質(zhì)的金催化性能與鈀相近，有能力用于多種塑膠電鍍 生產(chǎn)需要的濃度 Au 50PPM Sn 3g/L Cl 3uN HCl 3uN金催化劑的益處 提高表面附著力 與鈀催化劑相比提高10%表面附著力 穩(wěn)定的價(jià)格 最近12個(gè)月金價(jià)波動每克上下1美元 最近12個(gè)月鈀價(jià)格波動每克上下19.34美元 較低的使用成本附著力數(shù)據(jù) ABS附著力數(shù)據(jù)圖 數(shù)據(jù)顯示使用金比使用鈀催化劑提高AB

14、S附著力5-10% PC/ABS附著力數(shù)據(jù)圖 數(shù)據(jù)顯示PC/ABS材料附著力提高4-6%吸收 在零件上金的較少吸收-降低成本 鈀吸收 2.28ug/cm2 GP510吸收1.85ug/cm2 減少18%的催化劑吸收 無有害效果 無漏鍍汽車設(shè)計(jì)師應(yīng)用塑膠電鍍工藝新的化合物原料和涂飾劑的特殊應(yīng)用塑料的特性和加工潛力 在相關(guān)的化合物和模具領(lǐng)域，廠商們已經(jīng)開發(fā)出了利用添加劑對高密度尼龍制品的電鍍工藝，這種添加劑可以使塑料表面電鍍金屬時(shí)提高附著力。 技術(shù)開發(fā)商具有設(shè)計(jì)和使用新材料根據(jù)其特性進(jìn)行工藝改良的成功歷史。安全和性能提高 對于涉及防靜電或防氣體滲透的汽車油路和燃油系統(tǒng)應(yīng)用的特殊應(yīng)用的電鍍塑料件需要

15、進(jìn)行表面處理，增加耐久性的導(dǎo)電性能。低成本工藝 一種新的直接電鍍工藝，叫做Ecoposit,允許在塑料基材上直接電鍍 不使用鈀金屬催化劑 在腐蝕處理中減少98%的鉻 沒有化學(xué)鍍工序 比通常情況減少25%的處理環(huán)節(jié)未來的塑料回收討論項(xiàng)目為什么這樣做？需要改變什么？這種改變的影響為什么要回收塑料合適的規(guī)則對市民團(tuán)體的回應(yīng)減少成本當(dāng)前汽車回收程序 從客戶手中接收汽車 無害化處理 拆卸有用的零件 切碎剩余部分 收回金屬 掩埋剩余部分回收過程原料供應(yīng)商零件和整車生產(chǎn)商汽車用戶舊車處理商金屬回收 零件重用和翻新 舊車拆卸 含鐵或非鐵金屬 切碎和金屬分離 ASR其他金屬 垃圾掩埋誰在參與？ OEM-制造商

16、零件供應(yīng)商 模具供應(yīng)商 材料供應(yīng)商 汽車拆卸商 汽車粉碎廠為什么改變？ 歐洲的法例 聯(lián)邦法律 減少成本的機(jī)會歐盟的報(bào)廢汽車(ELV)指令要求出售日期 年限要求 2003 2004 2005 2010 2015有害材料比率ELV規(guī)定要消除的鉛 2003年7月1日汞 2003年7月1日六價(jià)鉻 2003年7月1日鎘 2003年7月1日新設(shè)計(jì)汽車的回收比例 95% 2005年1月1日起ELV規(guī)定的回收比率 85% 2006年1月1日起 95% 2015年1月1日起歐洲統(tǒng)一車輛型式認(rèn)證(WVTA)啟動時(shí)間 2005年1月1日 所有型號 現(xiàn)行美國電鍍廢水處理排放標(biāo)準(zhǔn)和建議性的MP&M限制標(biāo)準(zhǔn)對照表（mg/

17、l） 內(nèi)容 Rule433 MP&M 鉻 1.71 0.55 銅 2.07 0.57 鎳 2.38 0.64合乎歐洲標(biāo)準(zhǔn)要求的處理過程 從客戶手中接收舊車 無害化處理 拆卸有用的零件 拆卸適合回收的塑料零件 切碎剩下的部分 分離金屬 填埋廢物拆卸成本 無害化處理 80美金 85%回收率 +120美金 95%回收率 +200美金錯過了什么？ 實(shí)施塑料分離的成本 與當(dāng)前回收工藝結(jié)合 自動化的 高價(jià)值塑料回收修正后的回收過程 從客戶手中接收舊車 無害化處理 拆卸有用的零件 切碎剩下的部分 分離金屬 回收高價(jià)值塑料 填埋廢物影響因素 原料分揀的靈活性 經(jīng)濟(jì)驅(qū)動的循環(huán)利用好過依靠立法氣體輔助注塑成形（G

18、AIM）基本工藝：這種工藝涉及注射少量樹脂進(jìn)入模腔內(nèi)，當(dāng)氣體注入融化的材料內(nèi)時(shí)，氣體沿著最小壓力的路線進(jìn)入壓力較低和溫度較高的零件內(nèi)部。當(dāng)氣體進(jìn)入零件，它通過取代融化的原料挖去零件中心較厚的部分。填充完成后，氣體會繼續(xù)保持內(nèi)部壓力防止材料體積收縮。氣體輔助成型的兩種基本類型1、恒定體積工藝在氣體注射之前使用一個(gè)預(yù)先設(shè)定體積的氣缸保持連續(xù)的壓力。通過活塞將氣體從氣缸壓入零件2、恒定壓力工藝這種工藝通過氣體壓縮機(jī)建立預(yù)定壓力的氮?dú)鈨洌ㄟ^一系列的閥門提供一個(gè)恒定的壓力，壓力曲線通過調(diào)節(jié)閥門氣壓獲得。實(shí)現(xiàn)GAIM的兩個(gè)主要選項(xiàng)：1、氣體注射噴嘴-需要所有的氣道由噴嘴開始2、氣體通過流道注射或直接注入零件/模具氣道設(shè)計(jì)可以不受進(jìn)料口的約束，只要保證使材料