塑料电镀工艺简介

注：仅介绍“水电镀”塑料电镀简介ABS是丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Stylrene)的聚合物，它具有一定的表面硬度、韧性、耐冲击性、表面光泽，并具有抗化学腐蚀性、易加工等特性。简单地说，ABS电镀就是将ABS中的B(丁二烯)以化学方式腐蚀掉，使产品表面呈现一些疏松的细孔，再附着一层导体(比如铜)使其能够导电，随后再参照金属电镀的方式进行电镀，在其表面镀上一层金属薄膜。所以，ABS电镀是化学镀与电镀的混合。示意图如下：(气泡代表B)塑料电镀原理素材化学镀后化学镍电镀后铬(Cr)镍(Ni)铜(Cu)化学镍粗化后表面产生微孔电镀工艺流程框图镀铬镀镍镀铜烘干全检包装出货原材料IQC粗化脱脂分类上挂具中和活化化学镍IPQC敏化还原★分为三价铬和六价铬★六价铬管制重点★六价铬管制重点★一般包括焦磷酸铜和硫酸铜两道★根据产品表面效果，有多种镀镍工艺电镀工艺流程说明#塑料溶剂1ABS乙醇2聚氯乙稀甲醇，乙醇，三氯乙烯，丙酮3聚苯乙烯甲醇，乙醇，三氯乙烯4酚醛塑料甲醇，丙酮5环氧树脂甲醇，酮6聚酰胺汽油，三氯，乙烯7氟塑料丙酮8聚酯丙酮 常用塑料适用的有机溶剂如塑料表面油污较多，可先用有机溶剂除油，然后化学除油。若油污较少，则仅用化学除油即可。①有机除油：下表为常用塑料适用的有机溶剂1.脱脂(也称除油)：电镀工艺流程说明化学除油可用电镀前处理的碱性除油液，也有用酸性除油液。但要注意温度不宜过高，否则某些塑料容易变形。常用碱性除油工艺如下表：氢氧化钠50-80g/L碳酸钠15-20g/L磷酸钠30g/L海鸥洗涤剂3-5ml/L温度40-70℃时间10-20min②化学除油：电镀工艺流程说明粗化的目的是使塑料表面微观粗糙，使镀层与基体接触面积上升，还可使塑料表面由憎水变为亲水，以提高塑料表面与镀层间的结合力。化学粗化液主要成分是铬酐(CrO3)和硫酸，是一种强氧化性溶液。它成分简单，维护方便，粗化速度快，效果好。目前，塑料电镀基本上都采用化学粗化。2.粗化：3.中和：粗化液中含有较多的Cr6+，虽然经过多道水洗，仍可能有少量残留。中和的目的，就是把产品表面残留的Cr6+处理掉，保证镀层中不含有Cr6+。电镀工艺流程说明敏化的作用是使工件表面吸附一层容易氧化的物质，以便在活化处理(把催化金属还原出来)时被氧化，在表面形成活化层或催化膜，可以缩短化学镀的诱导期，并保证化学镀的顺利进行。敏化的质量对于塑料电镀的效果是关键因素。常用的敏化剂是二价锡盐和三价钛盐(如：SnCl2，SnSO4，TiCl3等)。将塑料制件浸到上述敏化液中处理的目的，就是要在塑料表面生成一层易氧化的、微溶于水的凝胶物质Sn2(OH)3Cl，但是该物质并不是在敏化液中生成的，而是在水洗时产生的(由于水的PH值远大于敏化液，清洗时立即发生二价Sn的水解作用)所以，从敏化液中取出塑料件应注意：①既要清洗干净，以免污染活化液；②又不能用过大的流速和过长的时间冲洗，否则将不利于凝胶物质的形成和表面附着。4.敏化：电镀工艺流程说明将敏化处理时生成的一层物质氧化，在塑料表面产生有催化性的贵金属薄层，作为化学镀时氧化还原反应的催化剂。能起催化作用的贵金属有金、银、铂、钯等。常用的活化液有两种类型：①离子型活化液：应用最多的是含Ag+和Pd2+的活化液。当经过敏化后的塑料件浸入含有银离子或钯离子的溶液中时，贵金属离子立即被二价锡还原，生成贵金属微粒粘附在塑料表面。这些沉淀就成为化学镀的催化结晶中心。AgNO3活化液稳定性不够好，使用寿命短，但比较经济，PdCl2(AuCl2)价格较贵，但稳定性好，寿命长。PdCl2最常用。②胶体钯活化液：用胶体钯活化液进行活化亦称为直接活化法，它是将敏化和活化合并为一步进行。胶体钯活化液稳定性相当好，使用维护方便，且比离子型活化液所得镀层结合力高。5.活化：6.解胶或还原电镀工艺流程说明①用胶体钯活化的塑料件，其表面吸附一层胶体钯微粒为核心的胶团。为使钯能起催化作用，必须进行解胶处理，把附着在钯外面的SnO32-、Sn2+、Cl-等离子去掉。②用硝酸银或氯化钯活化的塑料件经清洗后，还须进行还原处理，其目的能使下一工序——化学镀加速或防止化学镀溶液污染。对需要化学镀镍的塑料件：可在3%的次磷酸钠溶液中，于室温下处理0.5～10分钟，不经清洗，直接放入化学镀镍槽中。对需要化学镀铜的塑料件：可在10%的甲醛溶液中浸渍，然后直接放入碱性化学镀铜槽中进行化学镀铜。电镀工艺流程说明7.化学镀镍化学镀镍是以次磷酸盐为还原剂，经自催化电化学反应而沉积出镍磷合金镀层的新技术。镀镍过程由于是在没有电流通过的条件下进行的，又称无电解镀镍(ElectrolessNickelplating)简称EN技术。它具有深镀能力强、均镀能力好、镀层致密、孔隙率低等技术特点，应用范围已扩展到工业生产的各个领域，目前是全球最优秀的表面处理之一。化学镀镍的特点：1、镀层是化学介的结合，不脱落，不龟裂，结合力400Mpa，远远高于电镀镍。2、具有高硬度和高耐磨性。在沉积状态下，镀层硬度为HV500-550(HRC49-55)，400℃热处理为HV900-1000(HRC69-72)。3、镀层系非晶态，孔隙小，表面光洁，在许多地方可替代不锈钢。4、镀层厚度十分均匀，±误差在2um左右，有很好的“仿型性”，镀后不需要再进行磨削加工。5、在肓孔、管件、深孔及缝隙的内表面可得到均匀镀层。6、镀层的厚度可控，一般为10-15um/h。电镀工艺流程说明8.电镀：以硫酸铜镀浴为例，示意图如下镀铜溶液的主要成分是硫酸铜和硫酸，在直流电压的作用下，在阴、阳极上发生如下反应：阴极：Cu2+获得电子被还原成金属铜，在直流情况下电流效率可达98%以上。Cu2++2e→Cu某些情况下镀液中存在少量Cu+，将发生如下反Cu++e→Cu还可能出现Cu2+的不完全还原：Cu2++e→Cu+。由于铜的还原电位比H+正得多，所以一般不会有氢气析出。阳极：阳极反应是溶液中Cu2+的来源：Cu-2e→Cu2+在少数情况下，阳极也可能发生如下反应：Cu-e→Cu+溶液中的Cu+在足够量硫酸的存在下，可能被空气中的氧气氧化成Cu2+：4Cu++O2+4H+→4Cu2++2H2O当溶液酸度不足时，Cu+会水解形成Cu2O，形成所谓铜粉：4Cu++5H2O→2Cu(OH)2+4H++Cu2O+H2O氧化亚铜的生成会使镀层粗糙或呈海绵状，因此在电镀过程中应尽量避免一价铜的出现。9.化学反应：以电镀铜为例，简要说明如下电镀工艺流程说明塑胶件品质对电镀品质的影响1.缩水电镀后表面更亮，缩水印更加明显！2.飞边因为存在“尖端放电”现象，所有边角的膜厚都会比平面部分高很多(可能高达2~5倍)，所以，电镀后的飞边更加明显而且锋利。3.结合线非常轻微的结合线是可以被盖住的，但明显的结合线则没办法。4.流纹跟结合线差不多的情形5.气仓(料没有烘干)电镀后起泡，而且附着力较差，甚至可能会掉皮6.凸点因为存在“尖端放电”现象，凸点会变得更大7.凹点一般情况下，凹点在电镀后会变小一些，但看起来可能更明显8.异色点基本上没有影响，除非是材质发生了改变一般电镀件的功能测试要求1.附着力：常用百格测试法，一般要求在4B(边角脱落5%以内)，最低3B(边角脱落15%以内，且没有整格脱落)影响附着力的主要因素：---料温：一般规律，ABS在料温250℃左右的附着力最佳。---压力/速度：内应力明显的位置，附着力比较差---油污：表面最好不要有油，最好不要用脱模剂---电镀粗化：温度偏低或粗化时间过短，粗化时间过长也不行---化学镀镍后放在空气中时间较长，化学镍被氧化，导致铜层附着不良---敏化/活化不良：会导致化学镀镍不良2.硬度：铅笔硬度计，Mitsubishi铅笔，一般要求2H(六价铬)、1H(三价铬)影响硬度的主要因素：---素材本身的硬度---镀层的厚度(硫酸铜比较软，焦磷酸铜比较硬，铬层最硬)3.耐磨擦：RCA试验机，175g，300次。如果铬层膜厚达到0.1um以上，耐磨擦几乎不会有问题。一般电镀件的功能测试要求4.盐雾试验：5%NaCl溶液，35℃，24H/48H/72H六价铬基本上没问题，但三价铬不容易通过测试---三价铬药水和工艺的历史比较短，稳定性略有不足，目前在持续改善中。即使是暴露在空气中，如果时间长了，也会因为氧化原因导致表面变黄、变暗。5.恒温恒湿试验：高温80℃/95%RH/48H，低温-40℃/48H一般较少出问题，可能出现的问题是起泡---主要跟粗化效果有关，有时候也会因为化学镀镍后放在空气中被氧化，导致铜层附着不良。6.冷热冲击试验：高温85℃/0.5H，低温-40℃/0.5H，温度转换时间在5分钟内完成，20Cycles(不同客户有不同规格)大多数都不做这项测试，因为设备比较贵电镀件的其他特点1.镀层膜厚：铬(Cr)：一般要求0.15um以上，最少0.10um镍(Ni)：一般在3~8um铜(Cu)：一般5~10um总膜厚：一般10~20um(有些客户有特殊要求)2.对尺寸的影响：从总膜厚看，电镀对尺寸的影响比较小。但由于电流分布不均匀，特别是受“尖端放电”的影响，电镀对产品边角部位的尺寸有明显的影响。一般测膜厚是测平面部位，边角比较难测量。根据X-Ray做对比测试的结果来看，一般情况下，边角部位的膜厚相当于平面部位的1.5~3倍，有时候会达到5倍，使边角部位看起来好像“肿”了。所以，要特别注意“孔”的尺寸变化。3.关于局部防镀：有些产品要求局部防镀，一般采取喷/涂绝缘漆的方法。4.六价铬问题：理论上，电镀最表面的金属铬是“铬原子”，既不是六价铬也不是三价铬。所以，成品上面不应该有“六价铬”的存在。电镀过程中的六价铬，通过很多道水洗，都被清洗掉了。但由于受RoHS的影响，大家一听“六价铬”还是很担心。由于过程中使用了CrO3，所以，电镀过程是不环保的。电镀工艺常见问题(一)#问题表象直接原因深层次原因处理对策1.药水中混有杂质加入药水前先过滤2.添加药水过程中混入杂质保持各种容器的清洁3.空气中灰尘较多保持通风，使车间空气较清洁1.电镀前清洁干净2.产品包装方式改进3.电镀过程中产生麻点电镀过程中清洗不彻底清洁干净1.产品表面有灰尘1表面麻点1.电镀槽中有杂质2.电镀前产品表面已有麻点电镀工艺常见问题(二)#问题表象直接原因深层次原因处理对策1.修剪料头时，修剪方法不当或拿的方法不当将注意事项列入《作业指导书》并由QC巡检2.产品包装方式不合理，导致产品之间互相摩擦改进包装方式1.产品在槽与槽之间转运时相互摩擦指导作业员按正确的要求进行操作2.挂具设计不合理，导致产品之间间隙太小改进挂具设计1.清洁用具可能选择不当应选择柔软的刷子等工具2.清洁方法不当改变作业方式2碰伤、划伤1.包装过程中产生2.电镀过程中产生3.人工冲洗时产生电镀工艺常见问题(三)#问题表象直接原因深层次原因处理对策1.修剪料头方法不当或拿的方法不当，或用力过猛将注意事项列入《作业指导书》并由QC巡检2.产品包装方式不合理，导致产品之间互相挤压改进包装方式1.产品在槽与槽之间转运时相互挤压指导作业员按正确的要求进行操作2.挂具设计不合理，导致产品之间间隙太小改进挂具设计1.清洁时用力过猛应选择柔软的刷子等工具2.拿产品的方法、位置不对、用力过猛等改变作业方式3变形1.包装过程中产生2.电镀过程中产生3.人工冲洗时产生电镀工艺常见问题(四)#问题表象直接原因深层次原因处理对策1.化学镀时间过长按标准控制时间2.电镀时间过长按标准控制时间3.计时工具故障，导致计时错误维修或更换新的计时工具1.电流调整不当按标准工艺调整电流2.整流器故障维修或更换新的整流器电镀件与导体接触点电流不均匀挂具设计不当，或产品装夹不当改进挂具或装夹方法，使各处电流均匀电镀电流偏大5烧焦4尺寸偏差镀层偏厚