塑料制品电镀工艺.docx

塑料制品电镀工艺1刖言塑料制品装饰性电镀工艺通常是脱脂和粗化以后进行中和，预浸和催化处理， 然后化学镀和电镀其中的催化处理是采用含有钯化合物和锡化合物的胶体溶液 化学镀是采用三聚甲醛等具有强还原能力的化学镀铜液化学镀初期，首先在钯/锡 胶体膜内的具有强催化作用的钯上析出铜，然后在具有强还原能力的还原剂作用下 继续发生铜的还原析出不仅在钯上而且在横方向上成长化学镀铜层，本来没有催 化能力的锡上也析出镀层,结果产生所谓的桥接(bridge)析出，容易产生海绵状 (sponge)镀层如果在具有桥接析出的化学镀铜层表面上进行电镀,就容易产生镀 层不均或者微细星点状凹痕的群体镀层为了防止这些外观不良的镀层发生，化学 镀以后采用抛刷处理，然后进行电镀,工艺较为繁杂此外化学镀铜液中含有的三聚 甲醛是一种潜在的致癌性毒性物质，还由于使用了络合能力很强的EDTA等络合剂络 合铜离子，使得废水处理相当困难鉴于上述状况，本文就处理简便,可以获得镀层 外观和物理性质优良的塑料制品电镀工艺加以叙述2工艺概述塑料制品电镀工艺程序为:脱脂…粗化…催化…化学镀一电镀2.1脱脂和粗化塑料表面上往往存在指纹、油脂等有机物沾污以及由于静电 作用产生的尘埃等附着物，必须采用碱性脱脂剂进行脱脂清洁处理。

然后采用CrO3 和H2SO4混合溶液进行粗化处理，选择性溶解树脂表面，以产生旨在提高镀层附着性 等性能的锚固作用例如以ABS树脂为镀件基体时，通过粗化时CrO3的氧化作用溶 解出丁二烯，在树脂表面上形成1~ 2um的锚坑丁二烯的氧化分解，赋予树脂表面 以羧基等极性基,有利于以后吸附胶体催化液此外，如果以通用工程塑料或者超级 工程塑料为镀件基体时，因为难以粗化处理，须在粗化以前进行预蚀处理采用有机 溶剂可膨润树脂表面的表皮层或者结晶取向层，例如采用二甲亚砜等强极性溶剂进 行膨润处理，有利于进一步提高粗化处理效果具有无机物或者玻璃纤维等填料的树脂基体也必须进行粗化处理粗化处理以后,采用稀HCl或者含有亚硫酸氢盐等 的还原剂溶液进行洗净处理，以除去树脂表面上残存的CrO3等粗化液2.2催化催化液是含有贵金属化合物和亚锡离子化合物的胶体溶液适宜的 贵金属化合物有氯铂酸盐、氯金酸盐、亚硫酸金盐、氯化钯、硫酸钯、硝酸银、硫 酸银等它们可以单独和混合使用以贵金属计的质量浓度为0.1〜0.5g/L，最好为 0.15~0.3g/L以锡计的质量浓度为10~50g/L,最好为10~22g/L通常把镀件浸渍 于10~50°C的催化液中2~20min,最好浸渍于25~45°C的催化液中3~10min。

通过催 化处理，塑料表面吸附了均匀的催化膜2.3化学镀催化处理过的塑料表面浸渍于化学镀铜液中，旨在形成以后电镀用 的导电性化学镀铜层化学镀铜液中含有铜化合物,络合剂、还原剂和pH调整剂 等铜化合物有硫酸铜、氯化铜、乙酸铜、碳酸铜、氧化铜和氢氧化铜等，以铜计 的质量浓度为0.2〜2g/L，最好为0.8〜1.2g/L如果铜质量浓度过低，难以形成完整 的化学镀铜层;如果铜质量浓度过高，必须按比例的提高络合剂的质量浓度而不经济铜离子络合剂有乙内酰脲、1-甲基乙内 酰脲、1,3-二甲基乙内酰脲、5,5-二甲基乙内酰脲和尿囊素等乙内酰脲类;柠檬 酸、酒石酸、琥珀酸和苹果酸等有机羧酸类等，它们可以单独和混合使用络合剂 质量浓度为2~50g/L,最好为10~30g/L如果络合剂质量浓度过低，就不能充分地络 合铜离子;过高，则因过量而不经济，还会招致排水处理问题虽然乙内酰脲类的络 合能力较弱，但是化学镀铜时的析出性良好，排水处理性也好化学镀铜液的特征在 于采用乙二醇、丙三醇、1,2,3,4-丁四醇等特定多元醇化合物中的至少一种作为铜 离子还原剂，既可以防止镀层桥接析出，又可以在树脂表面上形成导电性良好的极薄 化学镀铜层。

特定多元醇化合物的还原能力优于丙二醇、三乙二醇等其它多元醇化 合物，但比甲醛还原剂的还原能力弱，因此只能在钯等催化金属上还原析出极薄镀铜 层，没有催化能力的锡上不能还原析出铜,从而可以防止镀层桥接析出还原剂质量 浓度5~300g/L，最好为10〜100g/L过低则因铜的析出不充分而难以获得导电性良 好的镀铜层;过高则因所形成的镀铜层电阻上升而降低以后电镀层的析出pH调整 剂有氢氧化钠和氢氧化钾等碱金属氢氧化物,其质量浓度为30~130g/L,最好为50〜80g/L如果pH调整剂质量浓度过低，则难以形成完整的化学镀铜层，以后电镀 时，低电流密度区域的镀层析出差;过高则会降低铜化合物的溶解性，镀液稳定性 差化学镀铜液pH为10以上，最好为12〜14传统化学镀铜液中可以加入亚铁氤 化钾和硫氤酸盐等稳定剂,不过由于以特定多元醇化合物为还原剂的化学镀铜液的 稳定性良好，无须使用上述的稳定剂,或者只须添加0.1〜10mg/L的硫代二乙二醇酸 等弱稳定剂，就足以维持化学镀铜液的良好稳定性镀液温度为20〜70°C，最好为 35~50°C浸渍时间为广20min，最好为3~15min如果镀液温度过低，浸渍时间过短, 则难以获得满足以后电镀要求的镀铜层；过高则会降低镀液稳定性；如果浸时间过长, 则会降低生产效率。

2.4电镀适用的电镀液种类有铜、镍和铭等装饰性镀层电镀液适宜于电镀 的塑料材质有ABS树脂;耐热温度150C以下的聚酰胺(PA)、聚乙缩醛(POM)、聚碳 酸酯(PC)、改性聚苯基醚(PPE)、聚丁基对苯二甲酸酯(PBT)等通用工程塑料;耐热 温度200C以上的聚苯撑硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮 (PEEK)、聚酰亚胺(PI)、液晶聚合物(LCP)等超级工程塑料，聚碳酸酯一ABS等聚合 物合金(polymeralloy)等上述塑料材料已经广泛地应用于发动机的前进气活门栅 (frontgrille)、标志符号等汽车部件;封装和旋钮等电子部件;耐蚀性和功能性镀 层等的装饰性用途中3 应用采用17cmX3.8cmX0.3cm，表面积1.3dm2的ABS树脂按照下列工艺程序制造 汽车用标志符号镀件物品的一边上具有间距为11cm的2mm的不锈钢棒接点，接点 以外的部分涂覆氯乙烯胶涂层，以此作为夹具3.1脱脂和粗化配备有夹具的镀件浸渍于市售的碱性脱脂剂中，在50C时浸 渍5min水洗以后浸渍于下面的粗化液中粗化树脂表面CrO3400g/LH2SO4(98%)400g/L 0 67Ct10min水洗以后浸渍于下面的清净液中，除去 树脂表面上附着的铭，然后充分水洗。

HCl（35%）50mL/L还原剂适量0 25°Ct1min3.2 预浸和催化脱脂和粗化处理过的塑料镀件浸渍于下面的预浸液中预浸处理°HCl（35%）250mL/LO25Ct1min然后浸渍于下面的催化液中催化处理PdCl2・2H2O0.32g/LSnCl2・2H2O29g/LHCl（35%）300mL/LpH<1O30Ct6min3.3 化学镀铜催化处理过的镀件浸渍于表1所示的各例化学镀铜液中，形成以后电镀用 的导电性镀铜层，然后水洗化学镀铜液和化学镀铜层的性能评估包括化学镀铜液 的稳定性,镀铜层涂覆率，镀铜层外观和镀铜层电阻率1） 镀液稳定性把例广10和比较例广4镀液恒温45C放置24h以后，观测镀液 有无变化，判定标准为：◎——没有变化，表明镀液稳定性良好，X ——发生铜沉淀物, 表明镀液稳定性差2） 镀铜层涂覆率求出镀覆的化学镀铜层占测试样品表面积的百分比3） 镀层外观目测观察测试样品表面有无凹痕和粗糙等，判定标准为：◎——外 观优良，没有凹痕和粗糙，X——表面发生凹痕和粗糙4） 镀层电阻率采用测量仪器测定化学镀铜层的电阻率评估结果如表1所 示由表1可知，以丙三醇等特定多元醇化合物为还原剂的化学镀铜液的稳定性和 化学镀铜层的物理性能等综合性能显著地优于其它多元醇化合物（比较例1〜2）,此 外特定多元醇化合物质量浓度过低或者过高（比较例3~4）都会降低化学镀铜层的涂 覆率，导致电阻率显著地上升。

3.4电镀具有导电性镀铜层的镀件置于下列组成的镀铜液中电镀铜CuSO4・5H2O200g/LH2SO450g/LCl-0.05g/L 光亮剂适量阳极磷铜板0 25CJK3A/dm2开始电镀以后约50s,例广10就可能全面镀覆镀铜层，然后一边空 气搅拌一边电镀50min,形成30um厚度的镀铜层水洗以后浸渍于25C的活性剂溶液中1min,水洗以后置于下列组成的镀镍液中电镀镍NiSO4-6H2O280g/LNiCl2-6H2O50g/LH3BO340g/L 光亮剂适量阳极镍板O55°CJK3A/dm2t20min搅拌空气搅拌镀镍层厚度10um水洗以后置于下列组 成的铭镀液中电镀铭CrO3250g/LH2SO42.5g/L 阳极铅板 0 45CJK20A/dm2t3min 上述形成的各种电镀层，在高电流密度和低电流密度区域都能形成均匀致密的光亮 电镀层，不会发生凹痕或者粗糙等不良现象4结论1） 以还原能力较弱的乙二醇、丙三醇、1,2,3,4-丁四醇等特定多元醇化合物 为还原剂的化学镀铜液,无须使用传统化学镀铜液的稳定剂，或者只须使用非常弱的 稳定剂，就可以获得相当稳定的化学镀铜液，不会发生因稳定剂过量而产生的化学镀 反应停止或者因稳定剂不足而产生的化学镀铜液分解,因此镀液管理容易。

2） 催化处理以后无须进行催速处理，简化了工艺程序，降低了生产成本3） 化学镀铜液中不含甲醛,作业安全性和排水处理都有提高4） 从化学镀铜液中可以获得导电性良好的化学镀铜层，有利于以后电镀时在短 时间内形成均匀完整的和外观良好的电镀层，特别适用于汽车和电子部件等塑料制 品的装饰性电镀。