塑胶电镀件技术

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1、为何电镀塑胶？ 主要原因 装饰的 技术的 优点和缺点 装饰的原因： 使塑料以较高成品率及较低成本获得金属效果表面 技术的原因 提高耐磨性能 电镀可以提高抗拉强度、抗压强度和抗弯强度 减少水蒸气、水、空气、溶剂、油的吸收 减少液体和气体的渗透性 预防某种塑料（例如ABS）的老化提高抗热性能 提高制成零件的形状稳定性 防止静电积聚，也就是在电子行业中的电磁屏蔽 电镀层可以起到必要的散热作用 与金属电镀相比塑胶电镀由于不导电的素材会具有更高的抗腐蚀能力 与金属电镀相比塑胶电镀加工过程可能发生变形 与l类似的金属部件相比重量更轻通过焊接低熔点的焊料在耐高温塑料上形成的电镀层可以将两个塑料件焊接在一起塑

2、料电镀的优势 重量减轻 全面节省成本 较少的加工工序 仿真金属零件 塑料电镀的不足 包括金属插件在成型过程中不能变更 塑模制造大于200平方英寸的零件比拉模之铸造困难的多电镀塑料用于某类家庭用具时存在着火的危险塑料装饰电镀ABS或ABS+PC材料电镀一般过程观察乔.阿诺德 Guardian Automotive 美国电镀 与表面加工学会POP委员会主席ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 横断面视图丙烯腈-苯乙烯共聚物（SAN树脂）分子橡胶分子（图略）压力下的橡胶分子流体 - 原料流动的方向放松状态的 确定方向的 缓慢的、热的 快速的、冷的乙酸结晶测试 ASEP TP-203ABS 挤出反应慢速挤出

3、 快速挤出ABS和ABS+PC材料电镀过程飞杆 电镀槽 悬臂 挂有零件的夹具ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 横断面视图 “完美的”丙烯腈-苯乙烯共聚物分子橡胶分子（图略）酸洗 化学氧化作用 降低素材表面“配向”铬酸 硫酸 高温铬酸氧化表面的丁二烯四价铬+丁二烯 催化剂 三价铬+副产品附着力机械的结合 球状突起和细孔酸洗后的表面（放大2000倍）扫描电子显微镜 与模制品一样活化 锡和钯离子胶体 表面吸附加速 锡离子去除 使用有机酸无电镀的 铜/镍铜离子+2电子 钯催化剂 金属铜 镍离子+2电子 钯催化剂 金属镍5分钟 “铜岛”形成 20分钟 “铜岛”联片 40分钟 铜导电层形成抗蚀剂涂覆过程 喷

4、雾、条纹和浸涂方法抗蚀后的ABS横剖面图 预先腐蚀抗腐蚀和镀金 横剖面图镀金层形成图示 双层电镀步骤抗蚀后的ABS化学酸洗后抗蚀涂层0.5um抗蚀后的ABS无电镀沉积膜抗蚀涂层0.5um 无电镀膜铜/镍无电镀的铜沉积层0.5um铜电镀单元 阴极反应 2价铜离子+2电子-金属铜 阳极反应 金属铜-2电子-2价铜离子铬层0.25um黑铬/金 PVD覆盖白铬塑料零件和模具设计水雾镍-铬加工水雾镍代替白镍 内部电镀加工步骤 老工艺（20-30小时） 改进后工艺（44-60小时）塑料零件和模具设计 麦克.史密斯 工程师塑料零件和模具设计 薄壁和平滑过渡 肋（减径槽）设计 肋厚度为主面的50%，脱模角最小

5、1度 内径和边缘 合模线 水口 其它设计中需要考虑的事项塑料零件和模具设计对使用铬合金材料的一些建议： 片材产品-在模心使用高硬度的P20钢，在模腔嵌入件使用不锈钢 覆盖件产品-使用高硬度的P20钢，为了尺寸精度使用S7钢 抛光类-为了好的效果须使用至少1200号的 压缩气体辅助成型模具-不需要较高硬度但需要充满整个模腔的固体。 不要在S7钢材料的隐蔽式水口上焊接需要好的工具组处理传递模，他们熟悉业务。 不要局限于通常的P20钢 在美国镀铬的注塑模具通常比常规模具寿命高30% 如果传递模上有凹痕，每6个月你需要在热处理后洛氏硬度等于70时，进 行额外的镍涂层处理 如果使用二硫化钼作为脱模剂，将

6、它喷到后模的斜顶上 PC/ABS材料在潜水口模具上对导色非常敏感电镀ABSABS或ABS/PC电镀 我要向已退休的通用塑料公司的李.弗 莱彻先生表示特别的感谢，感激他使这 次介绍会召开。 特别是我从他的表述中学习到的有关注 塑模具的知识。电镀零件的注塑成型参数材料的适当干燥是要点 材料必须干燥到水分含量小于0.05% 典型的干燥要求 ABS-最少4小时 190-200华氏度 ABS/PC-最少4小时 200-220华氏度ABS材料湿度和温度斜率图 典型ABS材料含水量和相对湿度关系图 典型ABS材料在3种不同相对湿度条件下含水量变化图颗粒干燥三角关系图 干燥空气（露点） 温度（干燥速率） 时间

7、（迁移作用） ABS颗粒在两种露点下的干燥曲线在加热潮湿环境下空气相对湿度降低曲线 材料湿度干燥到0.1%需要的时间 160华氏度 5小时 180华氏度 2小时 208华氏度 1小时 温度每升高20度干燥时间大约减少一半 在180华氏度不同尺寸的ABS材料颗粒湿度变化曲线 在180华氏度原始的ABS材料颗粒和研磨过的ABS材料颗粒湿度变化曲线材料在三种不同温度条件下的干燥时间曲线 带有单独热交换风机的双层干燥机工作原理图干燥机控制参数 空气温度 空气露点（相对湿度） 通过料桶的空气流量 这些要素依照料桶的几何形状从一点到另一点变化 温度取决于空气流动速度 干燥机静态加热内部各点温度变化曲线 干

8、燥后物料湿度回升曲线 干燥作业基本指导方针 -20华氏度露点 每分钟1立方英尺空气流量 完全翻动物料2-3次 时间2-4小时熔点材料通过2种方式熔化用电的 挤压的 注射压力 螺杆速度 螺杆设计尺寸 注射速度 喷嘴设计尺寸 塑料的熔点对金属在塑料上的附着力有很大 的影响。通常为了得到适合电镀的低压力的 制品表面，要求塑料原料熔点足够高以便材 料可以以较低的注射速度较容易的充满模具 。低熔点的塑料不可避免需要较高的注射速 度和压力。注射速度 较高较快的注射速度会使塑胶零件有较 高的表面配向，会降低电镀所需的表面 附着力。较低的注射速度是制造有较低 表面应力有足够附着力的零件之关键。 一般零件的注塑

9、时间是电镀零件注塑时 间的两倍。最适宜的注射速度依赖于零 件的尺寸和使用的原料温度熔融的原料填充模腔模拟图（注意零件厚度） ABS成型零件射电显微镜照片模温水管连接示意图 水管可以安排在模具外边避免循环，从而减少加热空气，控制模具自身热交换 在模具上开槽提高电镀附着力 凹槽位于非表面区域，帮助提高零件外表面的电镀附着力 结果：通过热循环测试能力较好。 的对非外表面的模具表面一个简单更改改善了填充型腔的融体流向。 这种改进使零件外表面电镀附着力增加70%。这种附着力的增加有效减少了电 镀件热循环测试期间起泡趋势。 改进由位于零件非外表面区域的模具表面的0.005-0.010英寸深的直线沟槽组成

10、。 这些沟槽在剖面图中呈直角或三角形，这些沟槽的重要性在于保持熔化的塑料 流向正确 这些沟槽间距0.125英寸、宽度0.015-0.030英寸，显示是有效的。假设一个注塑零件经过适当地酸洗和电镀加工，其镀层附着力决定了电镀层和 聚合物层粘结强度。电镀塑料零件模具上边缘的沟槽可以提高电镀附着力，这些细槽显示在成型塑 料零件的背面-不是外观面电镀附着力分布在塑料表面拉住电镀层。坚固的分界线受电镀附着力程度的影 响 熔化的塑料进入模具的横截面图显示带有电镀附着力的零件外层是如何形成的 沟槽割裂了熔化的材料头部，使其释放和减少了表面张力，以这种方法成型的 塑料零件表面尽可能的提高了电镀附着力 当塑料熔

11、体头部遇到模腔内面的非外表面的沟槽而拉伸时，他被“割裂了”在尼龙上电镀技术对比 常规工艺直接电镀尼龙电镀 铬/硫化铬/硫化膨润 铬-还原铬-还原软化 钯-活化钯-活化钯 加速转化还原 化学镍/铜N/A化学镍 铜平滑处理 N/A镍平滑处理 铜镍铬电 镀铜镍铬电 镀铜镍铬电 镀示意图 标准制造工序 概要 没有铬酸洗工序 较容易的操作/工序相关工序较短 没有夹具 友好的环境系统 优良的物理性能 从化学原料上有利的商业收益塑料涂敷金属全镍塑料电镀工艺 全镍的定义 定义是：一种塑料涂敷工艺，所有的电镀化学原料都是基于镍的化合物。 是什么推动了全镍工艺的应用进程？ ELV指令塑料装饰的回收能力 低温处理

12、从塑料表面分离电镀金属 电镀层由铜、镍和铬组成 铜是一种污染物 镀铜的要点 化学镀铜 在塑料金属化处理方面已经应用多年 化学镀镍市场迅速成长 更好的稳定性 更加环保化学镀镍 乐思化学的UDIQUE 891技术卓越的非电镀铜的替代技术 通过在汽车工业应用得到很好的证明的 电镀铜的要点 酸性的铜 延展层 好的平整度 但是它是绿色腐蚀的来源 乐思化学的ELPELYT整体塑料件镍电镀技术优秀的酸性铜电镀技术的替代技术 极端的延展的 低应力 超出需求的热循环性能 消除产品绿色腐蚀 消除电镀废水中的铜全镍装饰加工缎面效果镍电镀珍珠镍电镀技术制造一致的，有光泽的缎面效果镍加工 加工范围从微小的结晶到素材瑕疵

13、 被所有主要的全球汽车制造商认可和指定 缎面效果镍电镀 容易控制和再生产 可以用各种各样的加工方法多次电镀开发一种特别效果 在视觉上的吸引力，替代白镍的吸引人的效果 将光滑的缎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行业很容易地重新加工外表新活化技术催化剂历史 银镜反应 催化剂首次使用 两步反应 钯离子和锡离子 胶质的系统 钯、锡胶质为什么使用钯 已知的催化剂活性 可靠的 低成本 直到90年代末代替品 直接电镀工艺 没有循环使用 需要用电 仍然使用钯 不贵重的金属催化剂 铜 钴为何使用金？ 比使用钯便宜 胶体的 稳定的 降低置换反应金催化剂更新 说明 基于胶质的金催化

14、性能与钯相近，有能力 用于多种塑胶电镀 生产需要的浓度 Au 50PPM Sn 3g/L Cl 3uN HCl 3uN金催化剂的益处 提高表面附着力 与钯催化剂相比提高10%表面附着力 稳定的价格 最近12个月金价波动每克上下1美元 最近12个月钯价格波动每克上下19.34美元 较低的使用成本附着力数据 ABS附着力数据图 数据显示使用金比使用钯催化剂提高ABS 附着力5-10% PC/ABS附着力数据图 数据显示PC/ABS材料附着力提高4-6%吸收 在零件上金的较少吸收-降低成本 钯吸收 2.28ug/cm2 GP510吸收1.85ug/cm2 减少18%的催化剂吸收 无有害效果 无漏镀汽车设计师应用塑胶电镀工艺新的化合物原料和涂饰剂的特殊应用塑料的特性和加工潜力 在相关的化合物和模具领域，厂商们已 经开发出了利用添加剂对高密度尼龙制 品的电