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塑料電鍍工藝在上世紀60年代已實現(xiàn)工業(yè)化,目前工程塑料的電鍍技術已日趨完善,而耐熱性,耐藥品性好,機械強度優(yōu)異的超工程塑料的電鍍工藝正在研制之中,用品質(zhì)優(yōu)良,價格較低的塑料制品代替金屬材料不僅可以降低生產(chǎn)成本,而且也大大降低產(chǎn)品重量。塑料制品電鍍不僅具有裝飾效果,而且也能更好的發(fā)揮塑料本來的特性。因此在要求電性能好的電子電器領域,塑料電鍍制品越來越受歡迎。
最初塑料電鍍制品主要用于汽車工業(yè),如做車輪護罩,汽車門把手等,目前已大量用在辦公設備及通訊設備上,如做個人電腦機殼的電磁屏蔽罩等。隨著研究的深入,塑料電鍍制品的應用將會日益廣泛。
塑料電鍍工藝原理
塑料濕法電鍍工藝基本流程為:
除油→(預處理)→浸蝕→中和→(表面清洗)→添加催化劑→活化→非電解電鍍→電鍍。各個步驟的作用和原理如下:
1.除油
由于塑料制品表面常沾有指紋,油污等有機物,以及靠靜電作用而附著的灰塵等無機物,這些污垢都應加以去除。常用于除油的堿性試劑有硅酸鹽和硫酸鹽兩類,其中硅酸鹽會在表面形成硅酸鹽薄膜,對后續(xù)浸蝕處理有影響,所以通常使用硫酸鹽除油劑。
2.預浸蝕
由于工程塑料及超工程塑料耐化學藥品性能好,一般難以被化學藥品浸蝕,因此在浸蝕之前要進行預浸蝕。預浸蝕常使用有機溶劑,利用有機溶劑使塑料表面產(chǎn)生膨潤,經(jīng)過預浸蝕處理可提高浸蝕加工效果。有的塑料較易被化學藥品浸蝕,則可省略預浸蝕步驟。
3.浸蝕
浸蝕采用強氧化劑或強酸,強堿對塑料進行化學處理,使塑料表面有選擇性的溶解,產(chǎn)生凹凸不平的固定點,結(jié)果使電鍍產(chǎn)生良好的外觀并保證鍍層附著性好。如ABS塑料,采用了輅酸和硫酸的混合液作浸蝕劑,在強氧化性的鋸酸作用下,塑料中的丁二烯氧化形成撥基等極性基團并在塑料表面產(chǎn)生固定點,這些固定點是發(fā)生電鍍的有利位置。又如工程塑料和超工程塑料經(jīng)預浸蝕處理后,再在鉛酸作用下,膨潤的表面層就會局部產(chǎn)生氧化的固定點,而由無機物或玻璃纖維做填充劑的工程塑料,在強氧化劑的浸蝕作用下,填充劑溶解脫落在塑料表面形成固定點,含有酯類結(jié)垢的塑料在強酸,強堿浸蝕下也會解離而形成活化的固定點。
4.中和
經(jīng)浸蝕處理后必須去除塑料表面殘留的浸蝕劑,如用鹽酸做浸蝕劑,需要用氫氧化鈉等堿中和;如用錚酸做浸蝕劑,表面上殘留的輅酸,會使后續(xù)的非電解電鍍產(chǎn)生的鍍層無法在塑料表面形成,導致鍍層附著下降,外觀不好,此時通常使用有還原性的鹽酸或有機酸去除之。
5.表面清理
工程塑料和超工程塑料需要這一步驟,目的為在后續(xù)的添加催化劑處理步驟中提高表面對催化劑(金屬耙)的吸附性。
6.添加催化劑及活化處理
為使非電解電鍍得到良好的效果,在塑料表面要吸附催化劑金屬鋰。具體做法為把塑料浸漬在含有氯化耙和二氯化錫的溶液(催化劑C)中浸漬,再在堿液或酸液中進行活化處理(多采用在硫酸或鹽酸溶液中活化處理)以促進金屬耙的生成。
7.非電解電鍍
非電解電鍍(又稱化學電鍍)是不依靠外界電流作用,而依靠化學試劑的氧化還原反應在物體表面沉積一層金屬的方法,如化學鍍銀即是利用甲醛或還原性糖與銀氨絡合物發(fā)生氧化還原反應在金屬、玻璃、塑料等的表面沉積一層銀的方法,化學鍍銀即是把鍍件浸入硫酸銀,次磷酸二氫鈉,檸檬酸(螯合劑)組成的混合溶液中,在一定pH值適合溫度下,溶液中銀離子被次磷酸二氫鈉還原為金屬并沉積在表面上,在這個反應中耙起催化劑的作用。
化學鍍銅,即把被鍍件浸入硫酸銅,酒石酸鉀鈉(螯合劑)和甲醛組成的混合溶液中,在堿性條件下,溶液中的銅離子被甲醛還原成金屬銅而沉積在表面上。
為使電鍍層獲得滿意效果,在完成第一次化學鍍層之后需要繼續(xù)多次進行化學鍍層以提高鍍層厚度,或利用化學鍍層的導電性,用常規(guī)電鍍方法繼續(xù)進行電鍍處理。
塑料電鍍的具體工藝舉例
目前己可對通用塑料,工程塑料,超工程塑料等多種塑料進行電鍍處理。下面僅舉一例加以說明。
通用工程塑料的電鍍工藝(聚碳酸酯樹脂為例)。
聚碳酸酯樹脂是通用工程塑料中唯一透明的非晶性樹脂,其尺寸穩(wěn)定性,耐沖擊性均好。其電鍍工藝為:
去油亠溶劑處理(PC-724,40°C,5min)→酸浸(硫酸,600mL/L,65°C,7min)→浸蝕(CrCO?+H?SO?,400g/L,70°C,3min)→中和(HC150mL/L,25°C,2min)→表面清理(清理劑SP,150mL/L,40°C,4min)→添加催化劑(催化劑C,50mL/L,25°C,4min)→促進劑(HC1150mL/L,H?SO?mL/L,40°C,2min)→化學電鍍f酸活化f電鍍(見表6-33,表6-34)。
表6-33化學鍍鎳的電鍍液組成
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其電鍍工藝機理為,在去油清洗之后采用有機溶劑使塑料表面膨潤,局部產(chǎn)生微細裂紋,然后用酸浸蝕,使微細裂縫擴大,接著采用鋸酸-硫酸溶液進一步浸蝕處理,使微縫部分溶解,產(chǎn)生提高電鍍密合性的固定效果。聚碳酸酯電鍍制品可作汽車門把手,辦公,通訊設備中的電磁干擾屏蔽罩等。
表6-34化學鍍銅的電鍍液組成
表格P460頁
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