塑料电镀工艺简介.ppt

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,电镀工艺流程框图,电镀工艺流程说明,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。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：,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：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。,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：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。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,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。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0.510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+2eCu某些情况下镀液中存在少量Cu+，将发生如下反Cu+eCu还可能出现Cu2+的不完全还原：Cu2+eCu+。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-2eCu2+在少数情况下，阳极也可能发生如下反应：Cu-eCu+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+5H2O2Cu(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25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38um铜(Cu)：一般510um总膜厚：一般1020um(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1.53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),电镀工艺常见问题(二),电镀工艺常见问题(三),电镀工艺常见问题(四),