提高塑料電鍍質量的要素

奚 兵

（常州市荊川里小區12丙201，江蘇 常州213015）

0 前言

塑料電鍍與金屬電鍍的不同之處在于：塑料制件需要金屬化處理這一步驟?，F將提高塑料電鍍質量的要素介紹如下。

1 塑料制件準備

用作電鍍的塑料制件必須具備以下條件。

（1）塑料制件應是ABS工程塑料或聚丙烯塑料，最好是電鍍級ABS型塑料制件，其表面易于浸蝕，可以獲得結合力好的鍍層。

（2）塑料制件表面平滑，里面不作鏡面的地方，盡可能做到梨點狀或壓花紋，以利于粗化，提高鍍層的結合力，并掩蓋小的缺陷和劃痕。

（3）塑料制件不能有盲孔，若必要時，它的深度應為直徑的1／3～1／2，深孔也應淺一些，并且直徑大一些，槽與孔之間的距離也不要太近，其邊緣都應倒圓。

（4）塑料制件應具有足夠的強度，壁不能太薄，最好大于3mm，至少為1.5mm，且壁不要有突變。

（5）塑料制件不能有銳邊、尖角和鋸齒形，若必要時，其邊緣應盡量倒圓。

（6）塑料制件盡量不用鑲件，若必要時，材料壁厚要大，且邊緣一定要倒圓。

（7）塑料制件盡量避免有大面積的平面，因為大面積的平面不易得到均勻的光澤。

（8）塑料制件的顏色應均勻一致，無劃痕、毛刺、飛邊以及各種氣絲、氣泡等缺陷，內應力低。

（9）塑料制件應留出裝掛的工藝位置，以便獲得良好的均勻鍍層。

2 粗化

塑料制件表面的粗化方法有機械粗化和化學粗化兩種。由于機械粗化存在一定的局限性，故很少使用，通常采用化學粗化的方法。

2.1 ABS塑料的粗化

對于ABS塑料的化學粗化處理，一般用硫酸和鉻酸的混合液浸蝕，使ABS塑料表面的丁二烯球狀微粒溶解而形成微觀粗糙，表面積增加，從而增強鍍層與基體的結合力。典型的粗化工藝配方有兩種：（1）高鉻酸低硫酸型（鉻酐400g／L，硫酸250g／L，60～70℃，30min）；（2）低鉻酸高硫酸型（硫酸600 g／L，鉻酐20g／L，60～70℃，30min）。一般來說，生產中遇到難以粗化的ABS塑料多選用高鉻酸低硫酸型，易于粗化的多選用低鉻酸高硫酸型。操作時溶液溫度和浸蝕時間也要作適當的控制。溫度高，浸蝕速率快；溫度低，浸蝕速率慢，時間要長一些。但溶液溫度不宜高于70℃，否則會使ABS塑料發生變形。新老溶液的粗化效果也不一樣，老溶液的效果差，浸蝕時間要長一些。粗化時的正常現象應是液面均勻冒出微小氣泡，如果無氣泡冒出，表明粗化溶液的效果不好。此時，可以適當加入硫酸調整或更換新液。

每當粗化一批塑料制件時，應先做初樣檢查，寧可先粗化不足再粗化，不可粗化過分。因為粗化過分，會使塑料制件表面丙烯腈和苯乙烯形成的“骨架”遭到破壞，成為粉狀物，使鍍層的結合力嚴重下降，無法挽救，造成廢品。

2.2 聚丙烯塑料的粗化

與ABS塑料相比較，用作電鍍的聚丙烯塑料不僅耐熱性好，而且價格便宜。但是，由于聚丙烯塑料是結晶性高聚物，成型收縮率大，易于產生縮孔。另外，聚丙烯塑料的成型精度比ABS塑料的低，所以不適用于精度要求高的產品。

結晶性高聚物的結晶度對其后進行的化學粗化有很大的影響。聚丙烯塑料在成型過程中表面結晶度變大，使在其上進行的化學粗化的氧化反應困難，所以解決好聚丙烯塑料表面的浸蝕處理效果是電鍍的關鍵。

鑒于此，聚丙烯塑料的鍍前處理應增加溶劑處理（預浸蝕）工序，其目的是將塑料表層膨潤或低分子量化，以利于其后化學粗化工序的進行。溶劑可用二甲苯、甲苯以及四氯化萘等。溶劑處理后，塑料表面稍有白化，如果處理溫度、時間或溶劑組成不合適，塑料表面將會全部白化或產生裂紋，造成電鍍時鍍不上或氣泡。另外，成型脫模劑應使用硬脂酸類為宜。其他工序與ABS塑料的無太大差異。

3 活化

塑料制件表面的活化處理，是化學鍍金屬的前提。活化的目的是在經過粗化處理的塑料制件表面，吸附上一層具有催化活性的貴金屬（如金、銀、鈀等），使化學反應容易在制件表面進行。常用的活化方法如下。

（1）敏化、活化法

敏化工藝配方為：氯化亞錫10g／L，鹽酸40 mL／L，錫條1根，室溫，5～15min。

活化工藝配方為：硫酸銀1.5～2.0g／L，氫氧化銨 適量（滴加至透明），室溫，3～5min。

操作方法為：先將粗化處理過的塑料制件浸入敏化液中，取出后經清洗，再浸入活化液中活化。敏化是使制件表面吸附一層二價錫離子作為還原劑。當吸附有還原劑的制件浸入活化液中時，二價錫離子將活化液中的銀離子還原成金屬銀，金屬銀留在塑料表面的微孔內作催化劑，從而達到活化的目的。

（2）膠態鈀活化法

膠態鈀活化工藝配方為：氯化鈀1g／L，鹽酸30 mL／L，氯化亞錫33g／L，室溫，3～5min。

解膠工藝配方為：鹽酸80～120mL／L，室溫，2～3min。

該方法是先利用氯化亞錫將鈀離子還原成金屬鈀，然后以過量的氯化亞錫將金屬鈀包圍起來，形成膠粒，即膠態鈀。當塑料制件浸入活化液中時，膠態鈀吸附在制件表面，再經過解膠，鹽酸溶解掉膠粒外圍的錫離子，金屬鈀裸露出來，留在塑料表面的微孔中作為催化劑，從而達到活化的目的。

在生產中，無論采用上述哪種方法，都可能會遇到活化不好的現象。其原因除了粗化不夠外，大多數則是由于配制溶液的方法不當，或者在生產過程中操作不仔細，溶液維護不好造成的。

4 化學鍍

（1）化學鍍銅

硫酸銅7g／L，酒石酸鉀鈉20g／L，碳酸鈉2g／L，氫氧化鈉5g／L，甲醛25mL／L。

（2）化學鍍鎳

氯化鎳45g／L，次磷酸鈉11g／L，檸檬酸鈉100g／L，氯化銨50g／L，pH值8.5～9.0（用氨水調節）。

無論采用哪種工藝，都可能出現化學沉積不上或覆蓋不全的現象。一般情況下，若將經過活化處理的塑料制件浸入化學鍍液中，其表面不發生化學反應，則表明活化不良，需仔細檢查敏化、活化的工藝配方是否恰當。對于用膠態鈀活化的制品，還需考慮解膠是否完全，可以將工件在解膠液中反復一次加以證實。若反應只在工件表面局部進行，同時化學沉積的鍍層很光亮，但覆蓋不全，說明工件表面粗化不夠，應進一步加強粗化處理。如果工件浸入化學鍍液后，其表面比較均勻地沉積金屬，但反應速率很慢，有少數地方金屬層不連續，表明化學鍍液不好。此時，應先檢查鍍液的pH值是否偏低，再加入適量的金屬鹽和還原劑加以調整。

當化學鍍后進行電鍍時，出現電鍍不上的現象，可能是因為化學鍍層太薄或疏松影響導電。因為塑料本身不導電，全靠金屬鍍層導電，當鍍層厚度小于0.1μm或鍍層不致密時，電流的通過使塑料熔化，附近的鍍層被溶液腐蝕溶解。特別是酸性電鍍液更為明顯。結果電流無法通過，電鍍不上鍍層。

化學鍍后存放時間過長，無論存放在空氣中還是浸放于水中，化學鍍層都會發生氧化，影響導電。對于化學鍍銅層氧化膜，可以在稀硫酸中進行活化處理，不過要損失少量的鍍層，增加了后續電鍍的困難。但對化學鍍鎳層就不容易活化了，因鎳的氧化膜頑固而不易去掉。在這種情況下，可將塑料制件在稀硫酸或鹽酸中活化30s，然后帶酸入槽電鍍5min的暗鎳，再鍍光亮銅，則可獲得結合力好的電鍍層。

5 結語

塑料制件經過金屬化處理后，一般都采用多層電鍍，即：可按常規電鍍銅、鎳和鉻的工藝進行。塑料上電鍍層的質量指標主要是結合力和熱穩定性。