塑胶电镀前处理ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,概述,前处理化学镀前表面处理,指在塑料表面上，用一定的加工方法（通常是粗化、敏化、活化），使之密布一层具有催化活性金属微粒并进行化学镀的全过程。,生产线上前处理都有什么工序？,去,应,力,中,和,除,油,整,面,亲,水,解,胶,粗,化,钯,水,化,学,镍,电,镀,概述前处理化学镀前表面处理去中除整解粗钯化电,1,胶件内应力,产生的机理,塑料内应力是指在塑料熔融加工过程中由于受到大分子链的取向和冷却收缩等因素而产生的一种内在应力。内应力的实质为大分子链在熔融加工过程中形成的不平衡构象，这种不平衡构象在冷却固化时不能立即恢复到与环境条件相适应的平衡构象，这种不平衡构象的实质为一种可逆的高弹形变，而冻结的高弹形变平时以位能形式贮存在塑料制品中，在适宜的条件下，这种被迫的不稳定的构象将向自由的稳定的构象转化，位能转变为动能而释放。当大分子链间的作用力和相互缠结力承受不住这种动能时，内应力平衡即遭到破坏，塑料制品就会产生应力开裂及翘曲变形等现象。,胶件内应力 产生的机理,2,塑料应力的检测方法,溶剂法,醋酸沉浸法,甲乙酮+丙酮沉浸法,2.仪器法,3温度骤变法,塑料应力的检测方法,3,溶剂法,原理：,根据介质应力破裂的现象，即溶济分子渗入到树脂的大分子之间后，降低了分子之间的相互作用力。内应力大的地方在浸入前分子之间的作用力本来就有所减弱，浸入溶剂后这些减弱了的地方进一步削弱，而引起开裂，内应力小的地方在短时间内不会开裂。因此，可以从待镀件表面开裂的时间和程度来判断镀件内应力的大小及其部位，从而确定塑料件是否进行电镀。,溶剂法,4,醋酸沉浸法,所使用的乙酸（CH,3,COOH）必须是95%以上的乙酸且重复使用次数不得超过10次测试。,表面应力测试：将乙酸（冰醋酸）倒入玻璃器皿中，将产品完全浸在乙酸里，时间为30秒。30秒后用夹子将样品取出并立即用清水（自来水即可）冲洗干净，观察样品表面有无发白及裂纹。,判定：不得有任何开裂现象，允许表面有轻微发白。,内应力测试：将表面应力测试合格的样品擦干后完全浸在乙酸里，时间为2分钟。2分钟后将样品取出并立即用清水（自来水即可）冲洗干净，观察样品有无发白及裂纹。,判定：不得有任何断裂现象，允许镶件处有轻微裂纹及表面发白现象。,醋酸沉浸法所使用的乙酸（CH3COOH）必须是95%以上,5,甲乙酮+丙酮沉浸,将零件完全浸入21摄氏度的1：1的甲乙酮+丙酮的混合液中，取出后立即甩干。,判定：不得有任何开裂现象，允许表面有轻微发白。,甲乙酮+丙酮沉浸,6,仪器法,用偏振光照射塑料制件，视彩色光带多寡，分析内应力的强弱，它只适用于透明的制件。偏振光法所要的仪器昂贵，操作复杂，且准确度不高，因为制件处理前后变化不明显，光谱带上出现的光带不一定都是内应力的影响，如制件表面的波纹也会影响检验的结果。不过此法对制件的性能尚无任何影响，为无损检验，经检验过的制件可继续电镀和使用。,仪器法,7,温度骤变法,这种方法是将塑料待镀件反复受冷受热，根据裂纹出现的时间长短来评定内应力的大小。它适用于各类塑料成形件。温度骤变法所要的设备简单，但是检验时间较长。经检验后的塑料件已被破坏，不能继续使用。,温度骤变法,8,塑料制品应力的去除处理,热处理:塑料制品的热处理是指将成型制品在一定温度下停留一段时间而消除内应力的方法。目的是让制件在一定的温度下,恒温数小时,使其内部分子重新排列从而达到减少或消除内应力。,方法是将制件放入水、甘油、矿物油、乙二醇和液体石蜡等液体介质中，或放入空气循环烘箱中加热到指定温度，并在该温度下停留一定时间，然后缓慢冷却到室温。,塑料制品应力的去除处理 热处理:塑料制品的热处理是指将成型制,9,常采用的热处理温度为高于制件使用温度10-20或低于热变形温度5-10。热处理时间取决于塑料种类、制件厚度、热处理温度和注塑条件。,常用塑料件的热处理温度,ABS塑料件 65-75,聚丙稀 80-100,氯化聚醚 80-120,聚甲醛 90-120,聚碳酸脂 110-130,聚砜 100-120,改性聚苯乙烯 50-60,聚苯醚 100-120,常采用的热处理温度为高于制件使用温度10-20或低于热变形,10,塑料成形时B粒子成不规则的非球形状 热处理80两个小时后B粒子变成球形状,对制件进行热处理，可以使高聚物分子由不平衡构象向平衡构象转变，使强迫冻结的处于不稳定的高弹形变获得能量而进行热松弛，从而降低或基本消除内应力。,例：ABS塑料件在成形时,B粒子成不规则的非球形状（左图）,引起残余应力,把这种塑料件放在80下热处理两个小时,B粒子变成球形状（右图）残余应力大大减少,还可提高镀层的结合力。,塑料成形时B粒子成不规则的非球形状 热处理8,11,实验表明，脱模后的制件立即进行热处理，对降低内应力、改善制件性能的效果更明显。,因为热处理时间较长，而且费电，所以国外对ABS塑料件的应力去除已不在用这种方法，采用的是另一种方法：水和丙酮的混合液。,用水和丙酮为4：1的混合液，在室温下浸泡5分钟，便可消除应力，同时丙酮又有脱脂去油的能力，故把这种方法称为脱脂整面（使B粒子变成球形状）二合一。,实验表明，脱模后的制件立即进行热处理，对降低内应力、改善制件,12,除 油,目的,除油的目的是除去制件表面的污垢，促使粗化均匀，提高镀层结合力。,我们实际应用中可能会发现制件不进行除油工序，镀件质量也没发现什么重大问题，这是因为任何油脂和脏物在后续的高浓度铬酐溶液中都会被清除。然而，实践中发现，经过除油的制件在粗化液中比不经除油处理的制件能更快、更均匀的被水所浸润。可见除油的目的是确保粗化均匀、提高镀层结合力的一致性，延长粗化液的使用寿命。,除 油 目的,13,塑料制件表面除油通常分三类：,有机溶剂除油,可以除去塑料制件表面的石蜡、蜂蜡、脂肪等有机污垢。它的作用是利用有机溶剂的溶解作用对表面油污进行溶解，它不仅可以去除表面有机油污，且对表面有一定的整理作用，从而对后续的表面粗化起到一定的处理作用，与“整面”工序作用相同。,酸性除油,利用酸的强氧化性来破坏有机物，从而达到除油的效果，除油效果好但要防止时间过长造成表面损害。,塑料制件表面除油通常分三类：,14,碱性除油,一般的塑料，如ABS、改性聚苯乙烯等，通常用碱性除油。,碱性除油液中含有各种不同的碱和碱性盐类，此外还必须加入一定量的表面活性物质。,常用配方有：碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钠、表面活性剂、乳化剂等。,氢氧化钠，与动植物油发生皂化反应。,碳酸钠和磷酸钠，除油溶液的良好缓冲剂。,乳化剂，乳化剂在除油过程中起乳化作用，除油效果好。,碱性除油,15,碱性除油的作用与原理？,皂化作用：,动植物皂化油在碱液中发生皂化反应，生成易溶于水的肥皂和甘油而除去。反应方程式为：,(C17H35COO)3C3H5+3NaOH=3C17H35COONa+C3H5(OH)3,乳化作用：,油污中的矿物油或其他非皂化油显然是不能用上述方法的。然而，由于它们能在一定条件下形成乳浊液，因此，非皂化油便可以通过乳化作用将其除去。,碱性除油的作用与原理？,16,乳化剂是一种表面活性剂，它的结构里具有两种互相矛盾的基团：即憎水基团与亲水基团。在除油过程中，首先乳化剂吸附在油与溶液的两相界面上，此时，憎水基团与金属表面上的油产生亲和作用，而亲水基团则指向去油液。在表面活性剂分子的作用下，油污与镀件表面引力减弱。借去油液的对流、搅拌作用，油污便逐步从塑料件表面脱离而呈极细的球，变成了乳浊溶液。,因为加温和搅拌都会加速油滴进入溶液，加快除油速度，提高除油效率，所以一般化学除油工艺要求采用较高的温度措施，也有用超声波来加快除油过程的。,乳化剂是一种表面活性剂，它的结构里具有两种互相矛盾的基团：即,17,整面亲水,主要成分：有机溶剂和表面活性剂,整面剂中的表面活性剂组分可以定向均匀地排列在胶件的表面，使表面可以与粗化液充分均匀地接触，从而提高粗化的效率和均匀性；同时整面剂中的有机溶剂可以起到消除胶件中部分残余应力的作用。,粗化均匀和应力减小都会增加镀层的结合度。,整面亲水 主要成分：有机溶剂和表面活性剂,18,粗 化,粗化是塑料电镀最关键的工序之一，它对镀层与塑料之间结合力的影响最为显著。,目的,一方面使塑料制件表面具有微观粗槽，从而增大了镀层与塑料的接触面，以增加它和金属的粘接力；另一方面使塑料制件表面具有亲水性，以便制件表面进行均匀吸附。,粗 化 粗化是塑料电镀最关键的工序之一，它对镀层与塑料,19,常用的粗化方法有三种：,机械粗化,以物理的方法，使塑料制件表面粗化，形成微观粗糙来增加镀层与基体的接触面积。,机械粗化方法一般是喷砂、滚磨或砂纸打磨。,机械粗化只能获得一定限度的结合力即物理结合力，很难达到理想的结合力要求。一般用在陶瓷、玻璃或玻璃钢等制品上。,常用的粗化方法有三种：,20,有机溶剂粗化,对于形状复杂，对表面光洁度、尺寸精度要求比较高的制件不适合用机械粗化。而该制件如果同时也不能经受化学粗化的侵蚀或者与化学粗化液不起作用，这种情况下只有借助适宜的有机溶剂对其粗化。,有机溶剂粗化是利用有机洗涤剂对塑料制品的溶解、溶胀作用使其表面失去原来光泽，呈现出无光的粗糙表面。使用时需注意防止溶胀过度，以免塑料制件变形。,有机溶剂粗化,21,化学粗化,化学粗化是利用非金属材料中具有可与酸或碱起反应的物质的可溶性特点来设计的方法，他处理后的镀层比机械粗化方法有较强的结合力，这是因为机械粗化的表面是呈碗状的小型凹坑，而化学粗化的原理是一种蚀刻作用，由于强酸、强碱、强氧化剂作用使其表面呈冠状凹坑。仅从几何形状上看，化学粗化的表面积会大于机械粗化得到的表面积。,机械粗化粗糙状态示意图 化学粗化粗糙状态示意图,化学粗化,22,几种粗化处理后镀层与塑料制品表面结合力的大小可以下列顺序表示：,机械粗化,有机溶剂粗化,化学粗化,几种粗化处理后镀层与塑料制品表面结合力的,23,针对不同类型的塑胶材料将使用不同的化学粗化工艺。我们现在生产主要用的是ABS（ABS727、3001M、MG37EP）和ABS+PC（MC1300）素材。一般用于ABS的粗化液为酸性粗化液重铬酸钾硫酸溶液，也有报道用碱性粗化液碱性高锰酸钾溶液。,比较：,碱性高锰酸钾溶液粗化能使塑料表面获得较快的沉积速度，同时得到均匀光亮的金属镀层，但得不到良好的结合力，而重铬酸钾硫酸溶液粗化则可以得到结合力较好的镀层，这是因为碱性高锰酸钾溶液氧化性要弱于铬酸溶液，其对ABS塑料表面的蚀刻均匀而不深刻，故镀层光亮但结合力较差。因此，对于ABS塑料CrO3-H2SO4体系粗化液应用较为普遍。,针对不同类型的塑胶材料将使用不同的化学粗化工艺。我们现在生产,24,CrO,3,-H,2,SO,4,体系粗化液,对ABS粗化作用机理,蚀刻作用,ABS塑料是应用最多最成功的一种非金属材料电镀，一般ABS分通用级和电镀级，是A（丙烯腈）、B（丁二烯）、S（苯乙烯）三元共聚而成的。用于电镀的是ABS的接枝聚合物，其内部结构树脂相A和S组分是共聚构型，而橡胶状的B组分则以球形分散于S-A构形之中。当ABS在铬酸与硫酸混合液中腐蚀粗化时，像胶相B组分优先被铬酸蚀刻溶解，树脂相A溶解速度相当慢，树脂相S几乎不溶解，致使连续的树脂相表面留下大量均匀的微小孔穴。这些孔穴是金属镀层与塑料表面产生结合力的主要因素。,CrO3-H2SO4体系粗化液,25,氧化作用,强酸、强氧化性的粗化剂，还能对塑料表面的高分子结构产生断链的作用，即长链变成短链，同时发生氧化作用。ABS塑料粗化时，在酸性介质条件下，铬酸主要对B组分起氧化作用，反应如下：,在强酸、强氧化性条件下，有a-H的羰基可以继续被氧化，成为羧基。,CC,r(IV),CC,O O,Cr Cr,(OH),3,(OH),3,H,2,O,CC,OHOH,快,CC,氧化作用 在强酸、强氧化性条件下，有a-H的羰基可以继续被,26,使非离子分子极化,ABS塑料表面的AS高聚物中，