表面工程概论6.ppt

1、3.4 塑料及其它非金属上的电镀,优点:降低了产品的重量和成本。 缺点：不导电，不导热，不耐磨，易变形，不耐污染，缺乏金属光泽，从而在一定程度上限制了使用范围。 如果在塑料上镀一层金属，就有可能弥补其缺点，大大提高其使用性能，其主要优点如下： 提高了塑料制品的表面机械强度，延长其使用寿命. 使塑料制品具有导电性，导磁性和可焊性. 使塑料制品对光和大气等外界因素有较高的稳定性，可防止老化. 使塑料制品表面具有金属光泽，美观且不易污染,3.4.1非金属的表面金属化处理表面金属导电层必须能够:导电、应和基体有足够的结合力以及充分的覆盖性。表面金属化的方法： 干法：包括真空镀膜、阴极溅衬、喷镀、烧渗银

2、法：将氧化银等物质的混合物涂到非金属制品表面上，经高温处理使氧化银分解为银层，然后电镀。 湿法：包括涂导电胶法、化学镀法,3.4.2塑料电镀目前，使用的塑料类型日益增多，有ABS塑料、聚丙烯塑料、尼龙等。由于ABS塑料具有无毒，无臭，耐腐蚀，耐磨性好，抗冲压强度高，便于加工成形，其表面又易于浸蚀，故可以获得结合力良好的镀层。所以应用最广。1.塑料的表面准备 除油：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。,表1 常用塑料适用的有机溶剂,化学除油：化学除油可用电镀前处理的碱性除油液。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表2：,

3、粗化：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。其方法有：机械粗化：如砂纸打磨，气喷，滚磨等。化学粗化：粗化液中常含有铬酐和硫酸，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。,表3为ABS塑料常用粗化液及工艺条件,表4为几种树脂的粗化条件,有机溶剂粗化：对不适宜用酸液粗化的塑料制品，可采用有机溶剂粗化。有时为获得更好的效果，也可将有机粗化与其它粗化方法结合。敏化：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

4、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。,使用SnCl2的配方及工艺如下,SnCl2+H2O=Sn(OH)Cl (沉淀)+HClSnCl2+2H2O=Sn(OH)2(沉淀)+2HClSn(OH)Cl + SN(OH)2= SN2(OH)3Cl,所以从敏化液中取出的塑料件：既要清洗干净，以免污染活化液；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。敏化液在空气中易和氧作用而失去还原能力，2Sn2+O2+4H+=2Sn4+2H2O 所以加Sn条的目的就是为了防止Sn2+氧化

5、，Sn4+Sn=2Sn2+配制SnCl2敏化液时要注意：最好是将SnCl2溶于HCl中，待全部溶解后再加水稀释，以避免SnCl2在中性水溶液中极易水解生成碱式氯化亚锡沉淀，使溶液呈乳白色，既降低了敏化效果，又恶化了镀层与基体的结合力。,活化：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： 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。2Ag+Sn2+=Sn4

6、+2Ag（沉淀)Pd2+Sn2+=Sn4+Pd（沉淀)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。,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。下表为活化液组成及工艺条件。 常用胶体钯活化液组成如下：,解胶或还原 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。常用的解胶溶液

7、和工艺条件如下： 盐酸 100ml 氢氧化钠 515g 水 900ml 1000ml 温度 4050 室温 时间 0.51min 0.51min,用硝酸银或氯化钯活化的塑料件经清洗后，还必须进行还原处理。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。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0.52分钟，不经清洗，直接放入化学镀镍槽中。,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，以便使化学镀加速或防止化学镀溶液污染。对需要化学镀铜的塑料件，可在10的甲醛溶液中浸渍，

8、然后直接放入碱性化学镀铜槽中进行化学镀铜；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0.510分钟，不经清洗，直接放入化学镀镍槽中。,2.塑料件的化学镀及电镀,塑料件的化学镀：塑料件经过表面准备之后，即可进行化学镀，使镀液中的金属离子还原吸附于塑料件上，从而形成一层金属导电膜，为后续的电镀打下基础。塑料电镀：经过化学镀后塑料表面就会附着一层金属导电膜，膜层厚度一般很薄（0.050.8微米），往往不能满足产品性能的使用要求。因此，在经过化学镀后，可采用通常电镀工艺加厚金属层，再按通常装饰性电镀工艺进行光亮镀铜、镀镍和镀铬。,3.4.3石膏和木材电镀,1. 石膏电镀： 石膏电镀工

9、艺： 封闭处理：将石膏制品浸入温度为105的熔融石蜡中约0.5小时，取出滴干和冷却；也可选用树脂胶等进行封闭处理。 喷涂ABS塑料：将熔融的ABS塑料粘状液体喷涂在石膏制品表面，喷涂尽可能的均匀、致密，不宜过厚，表面尽量光滑平整。然后类似塑料电镀，进行除油 粗化 敏化 活化 化学镀铜 电镀光亮铜,2. 木材电镀 木材电镀工艺： 封闭处理：表面涂覆一层含有金属粉或金属氧化物的催化活性树脂胶层。树脂胶配方如下： 酚甲醛树脂 60g 聚氯丁二烯树脂 40g 乙 醇 100g 氧化亚铜 20g 用碳酸乙二脂（在20下）调至适宜粘度即可使用。,稀硫酸处理：使表面胶层中的氧化亚铜发生歧化反应，在表面生成金

10、属铜，具有一定的导电性。化学镀：对封闭层导电性良好的可直接化学镀铜；若为使其表面具有高导电性，还需对涂层进行敏化和活化处理，然后化学镀铜。电镀:对于石膏和木材，有时候也可采用在制品表面直接喷涂致密型导电胶后进行电镀。,3.4.4玻璃和陶瓷电镀,1.玻璃上电镀 化学镀法： 喷砂：视产品对粗糙度的要求，选用不同粒度的石英砂，一般200目即可。 化学粗化：一般用含氢氟酸的溶液进行粗化。 烘烤：经过化学粗化，用水洗净，在70下烘烤20分钟。 敏化：在敏化液中，最好加入一定量的F，有助于提高镀层的结合力。 活化 化学镀及电镀,热扩散法： 清洗：一般用工业酒精和煤油等有机溶剂清洗。一定要清洗干净，否则影响

11、银层和玻璃的结合强度。 涂银浆：将银浆涂刷在玻璃表面上。银浆的组成如下：氧化银（化学纯） 90g 硼酸铜（化学纯） 1.4g 松香（特级） 9g 松节油（医用） 37.5ml 蓖麻油（医用） 5.7ml,热扩散：在80100预烘10分钟,然后将制品放入马弗炉中逐渐升温至200，保温1015分钟（升温不宜太快，一般在100150/H）；再继续升温至520，保温2530分钟。当温度在300520时，氧化银分解：2Ag2O=4Ag+O2；而在500520时，玻璃，银和助熔剂进行熔解，Ag渗入玻璃基体，与玻璃表面熔成玻璃状组织，结合牢固。渗银完毕后，制品随炉冷却至50时，取出冷至室温。为保证渗Ag质量，可采用二次或三次渗Ag处理。 电镀Cu或其它金属。,2.陶瓷上电镀在陶瓷上电镀，与玻璃上电镀类似，也有化学镀法和热扩散法。在石膏，木材，玻璃和陶瓷上的电镀方法有许多共同之处，但是由于基体材料的不同特点，导致了同一种处理方法需要不同的工艺及配方。,