塑膠電鍍前處理知識

主題：塑膠電鍍前處理

塑膠電鍍前處理介紹由于ABS、PC、PA等塑膠本身不導(dǎo)電，所以要在其表面進(jìn)行電鍍，就必須進(jìn)行電前處理。主要的處理可以分成兩類：預(yù)處理和塑膠表面金屬化。

預(yù)處理主要是為了塑膠表面去污、親水。通過除蠟、除油等步驟將表面的有機(jī)物去除。親水主要是通過強(qiáng)氧化作用將塑膠表面微觀粗糙，可使塑料表面由憎水變?yōu)橛H水，使鍍層與基體接觸面積上升，提高塑料表面與鍍層間的結(jié)合力。表面金屬化：主要為了使塑膠表面吸附有金屬原子，再通過金屬原子為化學(xué)鎳提供活化點(diǎn)，后續(xù)化學(xué)鎳層使塑膠表面形成導(dǎo)電層，以利電鍍。前處理基本工序基本前處理工序如下：除蠟—除油—水洗—整面—親水—水洗—粗化—水洗—中和—水洗—預(yù)浸—鈀水—解膠—水洗—化學(xué)鍍鎳除蠟拋光蠟的蠟垢主要由石蠟、脂肪酸、松香皂、金屬氧化物和某些無機(jī)固體拋磨小顆粒如：剛玉、碳化硅、高鋁瓷等組成。固體顆粒主要以粉末狀均勻分布于拋光蠟體系中，以及一些打磨布轆殘碎片、打磨出來的塑膠基體的粉末物。蠟垢與工件主要以機(jī)械粘附、分子間力粘附、靜電力粘附等粘附方式，當(dāng)機(jī)械粘附的蠟垢顆粒小于0.1um時就較難去除。原理除蠟水是通過對各種表面活性劑、助劑、緩蝕劑等的合理復(fù)配，降低表面張力，改善潤濕滲透性能和乳化、溶解、增溶等性能，從而加強(qiáng)滲透能力和溶解能力，不斷地使作用在塑膠表面的微小顆粒脫離表面，游離于溶液中，達(dá)到去除的目的。除油非金屬材料的除油與金屬一樣，可用有機(jī)溶劑或堿性、酸性除油溶液除油。采用的有機(jī)溶劑應(yīng)對非金屬材料無破壞作用，不發(fā)生溶解、溶脹、銀紋和龜裂、氧化等現(xiàn)象，但是只能除去石蠟、蜂蠟、脂肪、汗?jié)n等油污。生產(chǎn)中常用的有乙醇、丙酮、甲醇、三氯乙烯;但是針對塑膠電鍍生產(chǎn)，更多是用酸性或者堿性除油?，F(xiàn)在堿性有商品化除油粉，除油粉采用多種優(yōu)質(zhì)表面活性劑、去污劑、滲透劑、助洗劑等精制而成的低泡除油脫脂劑，具有良好的潤濕，增溶和乳化等能力，有較強(qiáng)的去油能力。清洗后的工件表面無可見油膜或油斑。

除油原理：皂化油（動植物油）通過跟堿反應(yīng)，生成可溶于水的肥皂和甘油；非皂化油（礦物油）則被表面活性劑（乳化劑）分散成極小油粒而成為乳狀液，因此可以利用乳化作用來除去。

粗化即通過對非金屬材料制品表面的氧化和蝕刻而起粗化作用、提高與鍍層的結(jié)合力。ABS塑料是丙烯晴(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)的三元共聚物，其結(jié)構(gòu)為橡膠狀的B組分分散于S－A聚合形成的球形剛性骨架之中?；瘜W(xué)粗化時，粗化液可溶解制品表面層的B組分，而S—A骨架基本不溶，從而形成很多的瓶頸形凹坑，使制品表面微觀粗糙明顯增加，并使鍍層與基體能實(shí)現(xiàn)機(jī)械“鎖扣”式結(jié)合。粗化示意圖塑膠表面經(jīng)過適當(dāng)粗化后，每平方厘米產(chǎn)生60~100萬個?0.2~1.0um的凹坑，甚至孔洞。

理論上講，粗化溶液中，氧化劑濃度高、粗化時間長、溫度高都有助于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)引入更多的極性基團(tuán)，有利于提高鍍層的剝離值，而事實(shí)卻相反。只有粗化溶液配方正確，粗化條件適當(dāng)，才能獲得剝離值高的鍍層。粗化液中硫酸的作用硫酸含量不足時，難以得到合適的粗化效果，主要靠硫酸溶解蝕刻的聚丁二烯的溶解性變差，形成的機(jī)械鎖扣不夠深，不夠?qū)?。硫酸含量過高時，粗化會過度，對聚丁二烯蝕刻過度，造成機(jī)械鎖扣深、寬，甚至連成一片，塑膠表面形成蜂窩結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)變疏松。中和還原中和：將工件攜帶的六價鉻通過水合肼等強(qiáng)還原劑還原為三價鉻，水合肼還原性極強(qiáng)。Cr6++3e-→Cr3+

三價鉻離子不會氧化鈀水中的Sn2+,減少對膠體鈀的毒化作用。預(yù)浸目的：防止帶入水引起Sn2+的水解形成沉淀，維持鈀水pH穩(wěn)定性，保證鈀水的活性?；瘜W(xué)鍍概述：依賴電解液中的還原劑將被鍍金屬離子在自催化表面還原為金屬原子并形成鍍層的過程叫化學(xué)鍍。

化學(xué)鍍不使用電源，以還原劑與被鍍金屬離子的電位差為動力，為了得到致密的鍍層，使用絡(luò)合劑阻滯還原過程，并形成一定程度的極化，同時也為了控制反應(yīng)速度。化學(xué)不存在分散能力的問題，也不存在邊角效應(yīng)等電鍍中常出現(xiàn)的問題，只要能與溶液接觸，就可獲得質(zhì)量一致的鍍層?；瘜W(xué)鍍?nèi)芤褐械倪€原劑與被鍍金屬離子需不斷補(bǔ)充。前處理中最重要的步驟1.粗化

利用鉻酸和硫酸的強(qiáng)氧化性腐蝕素材的表面，使素材的表面變得粗糙有孔洞,腐蝕的強(qiáng)度取決于兩種藥水的濃度,比例和粗化,時間.2.活化在粗糙的素材表面附著上一層薄薄的鈀錫膠體，其中鈀在后續(xù)的化學(xué)鎳中起到催化劑的作用.該槽液的維護(hù)狀況直接影響到活化效果.3.化學(xué)鎳

該過程簡單來說就是一個氧化還原的過程，素材表面附近的鎳金屬離子在催化作用下被還原劑將還原成鎳金屬。活化及化學(xué)鍍鎳過程活性塑膠表面金屬開始在塑膠表面沉積沉積完全,塑膠表面鍍上一層完整的金屬化學(xué)鍍鎳實(shí)質(zhì)化學(xué)鍍鎳示意圖在活性金屬鈀微粒的引發(fā)下，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，溶液中的鎳離子Ni2+被還原成Ni金屬微粒，并附著在膠件表面，形成一層金屬膜，實(shí)現(xiàn)膠件由不導(dǎo)電性向?qū)щ娦缘霓D(zhuǎn)變，為下面的電鍍工序提供導(dǎo)電條件。PdPdPdPdPdPdPdPdPdPd化學(xué)鎳?yán)碚摬捎么瘟蛩徕c為還原劑的化學(xué)鍍鎳機(jī)理有原子氫析出理論和正負(fù)氫離子理論。原子氫析出理論：在化學(xué)鍍鎳過程中，鎳離子是被還原劑放出的氫原子還原的。正負(fù)氫離子理論：還原劑次磷酸鈉放出的不是氫原子，而是負(fù)氫離子（H-），鎳是被還原性更強(qiáng)的（H-）還原的?；瘜W(xué)鍍鎳-主鹽

化學(xué)鍍鎳液的主鹽是提供金屬鎳離子的可溶性鎳鹽，在化學(xué)還原反應(yīng)中是氧化劑的角色，可供采用的有硫酸鎳、氯化鎳、醋酸鎳、氨基磺酸鎳、次磷酸鎳等。由于成本的原因，大多數(shù)選用硫酸鎳作為主鹽。有足夠的主鹽，可以維持比較高的沉積速度．保證鎳離子的充分補(bǔ)給，但也不能太多，鎳含量大約在6~10g/L(NiSO4·6H2O在25~45g/L)范圍比較合理。而且主鹽與絡(luò)合劑、主鹽與還厚劑的比例都有一個合理范圍。Ni2+與H2PO2-的摩爾比應(yīng)在0.3～0.45之間(相當(dāng)于NiSO4·6H2O與NaH2PO2·H2O的質(zhì)量比為1:1左右)?；瘜W(xué)鍍鎳-還原劑

化學(xué)鍍鎳中，多數(shù)使用次磷酸二氫鈉做為還原劑。它提供化學(xué)還原反應(yīng)中還原鎳離子所需要的電子。化學(xué)鍍鎳-絡(luò)合劑為了使鍍液穩(wěn)定及獲得性能良好的化學(xué)鍍鎳層，必須選擇適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑及確定合理的用量范圍。絡(luò)合劑的用量不僅與鍍液中鎳離子的濃度有關(guān)，也與該絡(luò)合物能夠與鎳形成的配位健的數(shù)目有關(guān)。一般的配方組成中除了有一個主絡(luò)合劑之外，還配以其他的輔助絡(luò)合劑。不同種類的絡(luò)合劑及絡(luò)合劑的使用量不同，對化學(xué)鍍鎳的沉積速度影響很大。穩(wěn)定劑原理金屬陽離子穩(wěn)定劑通過優(yōu)先吸附于鍍液中有催化活性的微小鎳核粒上或膠粒表面上，使其中毒而失去催化活性；有機(jī)物穩(wěn)定劑則是通過配位作用使亞磷酸與鎳核形成微粒，也能抑制鍍液自分解，但是不影響工件表面正常沉鎳。穩(wěn)定劑可以在一定程度上阻止鍍液自發(fā)分解的發(fā)生。但同時也可能毒化化學(xué)鍍液。如果穩(wěn)定劑過量，則會成為鍍液的毒化劑，使鍍液不能起鍍。溫度的影響化學(xué)鍍鎳反應(yīng)須超過一定的溫度才能啟動，但是，沉積速率幾乎是隨著溫度升高呈指數(shù)地增大。溫度越高，沉積速度越快，但為避免溫度過引起鍍液的自發(fā)分解，任何化學(xué)鍍鎳的工作溫度都必須限制在一個合理的范圍之內(nèi)。有的研究