ABS电镀流程
去应力——化学除油——亲水——化学粗化——回收——中和——预浸——胶体钯活化——回收——解胶——化学镍——活化(5%盐酸)——焦铜——酸铜——亮镍——铬
哪些塑料最适合电镀?
广泛应用于电镀的塑料是ABS。ABS是丙烯腈(A),丁二烯(B)和苯乙烯(S)的三元共聚物,是由丙烯腈与苯乙烯形成的树脂相和苯乙烯与丁二烯形成的弹性体相(也称橡胶体相)组成的混合物。在粗化过程中,
橡胶粒子被溶去形成小坑,这是金属镀层抛锚的地方,是镀层结合力的基础。橡胶粒子太少,粗化后小坑太少,结合力不好。橡胶粒子太多,粗化后小坑连成大坑,结合力也不好。因此,电镀用的ABS中,丁二烯(B)的含量要控制在18%——23%。而且,ABS要接枝共聚的镀层结合力才会好。符合这样要求的ABS,称电镀级ABS,最适合电镀。后来,在ABS中加入PC(聚碳酸酯),以改善性能。加入PC后粗化要难一些,PC加到40%- 45%(质量分数),还可以用ABS的粗化溶液粗化,不需要用有机溶剂预粗化,只要在68度粗化15分钟即可。PC再多,要用有机溶剂预粗化。
塑料件是否适合电镀还和塑料件的设计有关。电镀用塑料件的设计要注意以下几点:
1)
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4)
5)
塑料镀的结合力由哪些因素决定?
主要讨论ABS和ABS+PC的镀层结合力
首先,一定要选取电镀级的塑料。否则,即使一切都做得正确,镀层结合力也不好。第二,要正确设计电镀用塑料件。第三,要有正确的注塑工艺。
电镀人员首先要检查塑料件是否有应力集中,如果有要加以消除。在采取了消除应力措施之后,还有明显的应力集中,就不要电镀。第二要做好脱脂。但是塑料表面是不能通过脱脂达到亲水的,因此严格遵照工艺要求就更显重要。抛光后的零件不应存放,尽快脱脂为好,要用超声波强化脱脂效果。第三,粗化是影响结合力的关键因素。粗化不足和粗化过度结合力都不好。专业公司提供的粗化液应该是首选,现在的粗化液是以 硫酸和铬酸为基础的,使用过程中要注意三价铬的累积,三价铬不超过20g/l效果最好。粗化的时间和温度是相关的,温度过低达不到粗化效果,延长时间也不行。粗化温度多控制在60-70℃,68℃被广泛采用。粗化时间根据零部件的成分和大小来决定,一般在5-15 min之间,PC含量越高,粗化时间要更长。如果没有把握,通过实验来决定。活化液活性差、活化后清洗过度也可能引起结合力问题。
塑料应力怎样测试和消除
检查塑料件的应力的方法主要是溶剂浸泡法。用冰醋酸浸30S,晾干,发白处即是应力集中处。应力大时塑料会开裂,裂纹越多表示应力越大。也可以浸2分钟,裂纹更深更明显
去除应力的的方法:
热处理法:将已成型的塑料制品放在烘箱中加热,温度控制在塑料变型的温度以下,一般为60——75度,时间为2小时
溶剂法:将已成型的塑料制品放在25%的丙酮水溶液(体积比)中,时间30分钟,温度为室温。
除油液成分及操作条件
磷酸三钠
碳酸钠
氢氧化钠
十二烷基硫酸钠
海鸥洗涤剂
温度
时间
其作用是除去ABS料上的油脂和脱模剂等。
(酸除油)亲水:
主要成分是180-220克/升的硫酸和0.1%的亲水剂构成.硫酸的作用是中和和除油,
亲水剂则是为ABS表面提供有吸附性的亲水基团,有利于后工序粗化均匀.
粗化
主要成分是400-430克/升铬酸和380-400克/升硫酸,辅助剂湿润剂和防雾剂.其铬酸和硫酸作用是除掉ABS料表面的B成分,使其ABS工件表面形成许多微小的凹坑,有利于后工序的沉钯和沉镍,粗化效果直接影响到是否上镀和镀层与ABS料机体之间的结合力。湿润剂作用是更有效的侵蚀ABS料表面,提高粗化的程度,防雾剂作用是防止铬雾的产生,而影响环境所造成的黑点漏镀。
粗化程度的观察:最直观的方法是:后续沉镍后观察镀层的颜色正常是呈褐色,粗化过度,呈深褐色镀层无光泽度,后续易造成电镀时,不易电亮和粗化过度产生的麻点,并且镀层与ABS表面的结合力差,粗化不够,呈银黄色反光度强有镜面效果,后续影响镀层与ABS工件表面的结合力,易出现起泡离层等现象。
铬酸主要起氧化作用,硫酸使溶液具有一定的酸度,增强铬酸的氧化能力,同时它有一定的溶解作用,二者保持一定的含量,对ABS塑料有较好的化学刻蚀作用。粗化后,塑料表面形成均匀微小的凹穴,无电解镀层和电镀层沉积在凹穴中,使金属镀层与塑料基体结合良好。但是随着粗化过程的进行,铬酸溶液中的六价铬不断被还原为三价铬,即铬酸含量不断降低,三价铬含量逐渐升高,同时硫酸的含量也逐渐减少,溶液的粗化能力下降。如粗化液的颜色变深,发绿,表明溶液中三价铬的含量已经较高。为确保镀层有良好的结合力,应经常分析和调整粗化液的成分,补充铬酸和硫酸,使它们保持足够的浓度,并保持三价铬的含量不要太高。一般当三价铬含量超过40g/l时,应降低三价铬含量。一种方法是取出一部分溶液进行处理或移作别用,同时向粗化液中补充一部分新液。另一种方法是采用素烧陶瓷进行隔膜电解,使三价铬在阳极上氧化为六价铬,从而降低三价铬的含量。控制好粗化液中三价铬的含量是保证塑料电镀层结合力良好的关键步骤,应引起足够的重视。
中和:
其主要成分是盐酸和水合肼,一般来説盐酸的体积比占3-5%,水合肼占0.02-0.03%,
注意:水合肼过多时,沉镍时挂具会上镀浪费原料,它会直接影响后处理电镀,造成负荷加大不易电亮,槽液污染所带来的杂质等,而且不利于挂具脱挂。
中和液:10%(体积)氨水,还原液:10-50g/l焦亚硫酸钠(Na2SO3)
预浸:防止活化液水解。
主要成分是含体积比5%的盐酸。其作用是,除去残留铬酸并避免工件带水太多,影响后续钯槽盐酸的含量和PH值。
胶体钯活化:溶液的颜色:棕褐色。工件的颜色:青灰色
主要成分一般用盐酸和胶钯及氯化亚锡组成,其含量:盐酸270-290毫升/升,氯化亚锡1-2克/升,胶钯20-40毫克/升,一般来说,安美特,华美等原装进口胶钯含量为氯化钯4-5g/l,氯化亚锡起到药液稳定,络合钯离子的作用。盐酸主要是提供氢离子,维持PH值在2以下,当PH值在2以上时,氯化亚锡易水解成四价锡及氢氧化锡,使药液混浊,最终造成分解。此时,可以在加速搅拌下加盐酸和氯化亚锡,不能用空气搅拌,避免氯化亚锡和氯化钯氧化还原。
注意事项:
过滤机内不能有空气,要经常排气
六价铬含量不能超过0.5g/l,它会影响钯离子的沉积速度,过高时易分解,为排除它的影响,用炭芯过滤吸附掉六价铬,有六价铬必有黑点漏镀。
胶体钯活化液维护得好,使用寿命较长,平时只要定期补充,可一直使用下去。
解胶:工件的颜色:青色
1 硫酸型(温度45-50度),含量大概在5-8波美度,也就是45-90克/l 的硫酸。或者硫酸80-100毫升/升,温度30-40度,时间2-5分钟。
2 碱性解胶 (室温不打气),含氢氧化钠10-20g/l(一般用在PC+ABS的双色料上)
4 硫酸+双氧水(温度45-50度)含量5-8个波美度+体积比为0.1-0.3%的双氧水(主要用在PC+ABS的双色透明料上)。
3 解胶盐体系(温度45-50),
其原理:
注意:
高催化活性的金属
有催化活性但表面易氧化的金属
非催化活性的金属
注意事项:
化学镍:工件:灰褐色
主要成分:
硫酸镍28-32
g/l
,络合盐柠檬酸钠35-45g/l,还原物次磷酸钠13-16
g/l,PH缓冲盐氯化铵30-40
g/l ,PH调解物氨水25-30ml/l及PH=7.8-8.5之间,温度
注意事项:
药液温度不能过高,以免反应过快而分解,一般控制在(35-45度)
所镀的工件载体面积不要超过槽面积的三分之一,以免分解。
尽量避免有害物质的带进,如:六价铬,钯离子的脱落等。
过滤系统内不能有空气或氢气,要及时排放,以免使镀层产生针孔或药液分解。
过滤棉芯的定期清洗和更换,建议3-4天清洗,10-15天更换。
药液定期清槽过滤或碳粉处理,建议7-10天清槽过滤一次,1-2个月碳粉处理一次
槽底或槽边有沉积镍金属过多时,易造成载体过大而分解,或工件沉镍慢而见胶漏镀,此时,则须清槽,除去镍金属。建议,用硫酸和双氧水加水除去镍金属,而不是用硬工具去敲掉它,那样易使PVC胶板粗糙发毛,为再次沉镍提供载体。
镍离子被柠檬酸根离子和氨络合,在适当的PH值下,它被次亚磷酸盐还原成金属镍。溶液中硫酸镍含量过低,柠檬酸盐含量过高,由于镍离子被柠檬酸根离子络合,使镍的沉积速度很慢,反之,硫酸镍含量过高,柠檬酸离子含量过低,在碱性溶液中,镍会形成氢氧化物沉淀,次磷酸钠是镍的还原剂,含量过高,反应剧烈,镀层色暗,镀液易分解而不稳定,含量过低,镍的沉积慢,氢容易析出而产生气流。
沉积速度随溶液的PH值升高而加快,PH过高,反应过分剧烈,溶液容易分解而不稳定,PH值过低,沉积速度很慢,甚至得不到镀层。
在正常的反应过程中,PH值会逐渐降低,因此应经常测定PH,如果PH值过低,可用氨水或氢氧化钠调节,如果PH值过高,可用硫酸调低。
无电解镀镍层上有黑色粉末
主要是无电解镀镍液的温度或PH值过高,无电解镍镀镍液中硫酸镍和次磷酸钠含量过高引起的。因为这些因素会使溶液反应剧烈,导致溶液很快分解,使溶液中产生固体微粒,这些微粒夹入镀层中,造成镀层上有黑色粉末。
当出现这类现象时,先测量溶液的PH和温度,再分析溶液成分,从而进行调整,再过滤无电解镀镍液,除去溶液中的固体微粒后继续使用。
加快反应的因素:PH升高,温度升高,镍含量升高,还原剂含量升高,钯过多。降低反应的因素:络合剂含量的升高,钯过少。
ABS 塑料电镀前处理不良品的退镀方法:
分析纯硫酸10%(体积比),双氧水5%(体积比)。
无电解镀铜液
无电解镀铜液中,铜离子被酒石酸钾钠络合,在适当的PH值条件下,它被甲醛还原为金属铜。如铜离子含量很低,酒石酸钾钠含量很高,则铜离子被酒石酸钾钠牢固地络合,那么铜离子不容易被甲醛还原而难以得到完整的无电解镀铜层,反之,如铜离子含量很高,酒石酸钾钠含量很低,铜离子在适当的PH值条件下很容易被甲醛还原而形成粗糙甚至是疏松的镀层。所以硫酸铜与酒石酸钾钠应控制在1:(4.5-5.5)之间。
当无电解镀铜液的颜色较淡,同时无电解镀铜的沉积速度极慢或不能得到完整的镀层时,可加入适量的硫酸铜,有时由于铜离子不完全的还原而形成一价铜,在溶液中出现棕色的铜粉,这样也会使铜离子含量降低。当溶液中铜粉较多时,应将溶液过滤,然后再补充硫酸铜或其他成分。
无电解镀铜的沉积速度,与甲醛的含量和Ph值的关系很大。当甲醛含量足够时,它受PH值的影响很大。PH值小于11.6时,无电解镀铜的沉积速度很慢,PH大于11.6,反应速度随PH值的升高而提高。所以PH值过低,反应很慢,往往不能得到良好完整的无电解镀铜层,PH值过高,反应过于剧烈,形成的无电解镀铜层粗糙,甚至为暗褐色粉状的镀层。因此,最好将溶液的PH值控制在12左右。PH值过低,应添加氢氧化钠,使无电解镀铜有足够的沉积速度。PH值过高,需加入少量的盐酸,防止反应太快而形成粉状的镀层。
粗化的作用主要是使工件表面形成均匀微小的凹穴,胶体钯和镀层沉积在凹穴中。活化和解胶主要是起催化作用,有利于化学镍电镀。
常见故障的分析和纠正
出现这类故障,一种可能是敏化液或活化液失效引起的,另一种可能是无电解镀铜液中PH值,温度,甲醛,硫酸铜含量太低或络合剂含量太高造成的。
分析故障时,先检查敏化液和活化液是否失效。假使粗化过的浅色塑料件,经敏化和银盐活化后,表面仍是原来的颜色,不出现棕褐色;然后再配置少量新的敏化和活化液,如果粗化过的塑料件经新配置的敏化和活化液处理后能够沉积上铜层,证明原来的敏化液或活化液已失效,应调整或更换新液。若粗化过的浅色塑料件,经原来的敏化和活化处理后,表面能变为棕褐色,说明敏化液和活化液未失效,应再检查无电解镀铜液。在检查无电解铜液时,先检查溶液的pH值和温度,将溶液的pH值调至12左右,温度控制在30℃左右,在补充适量的甲醛后再进行试镀,若仍不能沉积上铜,则应从溶液的颜色或化学分析,判断硫酸铜含量是否偏低,如果含量偏低,应补充适量的硫酸铜。ABS塑料经这样调整后,一般不会再出现完全镀不上的现象。2. 无电解镀铜时,局部表面镀不上铜层
除油不彻底造成的镀不上仅发生在少数零件上,不会所有的零件表面都有油,因此,现象是偶然而少数的,它可以用良好的除油后进行试验;塑料本身有应力引起的镀不上通常出现在差不多的部位,它可以取少量零件,经热处理去应力后,再按常用的粗化、敏化、活化和沉铜进行检查;沉铜液成分失调表现为沉铜速度慢。如果在沉铜时,塑料件表面在5min之内已经变色开始沉积铜层了,那就不是沉铜液成分失调;假使沉铜时,塑料件表面在15min以上还不变色,那就可能是沉铜液的pH值太低、温度太低、甲醛含量太低、硫酸铜含量太低或络合剂含量太高,那就按上例进行纠正。
敏化和活化时间不够,往往也会出现局部沉不上铜的现象。有时经一次敏化和活化的塑料,局部表面没有形成起活化的银原子,将这样的塑料件进行沉铜,就会出现局部沉不上铜的现象。为了消除这类现象,可以在第一次敏化和活化后,再重复进行第二次敏化和活化,甚至进行第三次、第四次敏化和活化,使粗化过的塑料,各处都有催化作用的银原子,从而消除局部镀不上铜的现象。
3、 镀层与塑料结合力差
塑料件除油不彻底;塑料注塑成型条件不当;粗化不够充分或过度;沉铜液中有油等会引起镀层结合力不好。
如前所述,除油不彻底将是偶然而少数的,它可以用加强镀前的除油进行试验;注塑成型条件不当造成的结合力不好往往在每个零件几乎相同的部位,而且大多零件都会出现类似的现象,它可以取少量零件,放在烘箱中去除应力后,再经粗化、敏化、活化和沉铜,以及电镀后观察镀层结合力是否良好进行判别;粗化不够充分产生的结合力不好较多地出现在零件的凹面上,若将镀层剥离,则这些部位的塑料表面通常比较光滑,而粗化过度造成的结合力不好较多地出现在零件的尖端和边缘,剥去镀层后这些部位呈现出粗糙的外观。检查粗化是否恰当的土办法是将粗化过的零件放在太阳光下或放在烘箱中干燥,若干燥后的表面发白,零件的尖端和边缘出现细粉状的物质,这中粉状物用手能檫去,则表明这些零件已粗化过度,应降低粗化温度或缩短粗化时间。假使干燥后的表面,只有少数部位发白,大部分表面仍是塑料的本色,则表明粗化不够充分,应提高粗化温度或延长粗化时间。那么究竟选用什么样的粗化温度和时间为好呢?最好取少量零件,分批在不同的粗化温度和时间下进行试验,找出使粗化过的零件即能亲水,又能在干燥后表面呈现均匀发白而无粉状物存在时的粗化温度和时间,然后以控制在这样的温度和时间下进行粗化为好。
有些单位在无电解镀铜时进行空气搅拌,这对改善沉铜层的结晶组织,减少铜粉,延长沉铜液的使用寿命都有一定的好处。但是通入的空气,要进行严格的净化,否则,如把空气压缩机中的油带入沉铜液,将会使沉铜层粗糙,疏松,结合力不好。
由于沉铜液呈碱性,如果进入沉铜液的油为皂化油,则就会发生皂化作用而生成肥皂和甘油,如进入溶液的油为非皂化油,那么在长时间的空气搅拌下会部分乳化。从而使沉铜液中出现一些泡沫。当观察到沉铜液中有泡沫产生,同时又发生沉铜层粗糙,疏松,结合力不好的现象时,就应检查通入沉铜液的空气是否有油,如果有油,一方面应加强空气的净化,另一方面对沉铜液进行活性炭处理,除去油污,调整溶液成分后重新使用。
4.沉铜层上有深褐色粉末
沉铜时零件装载过多;粗化过度;沉铜液的pH或温度过高;铜盐含量过高且络合剂含量太少;还原剂含量过多或沉铜液被活化液玷污等会引起这类故障。
分析故障时,先检查零件的装载量是否太多,如果确实太多,则减少沉铜的零件,看看故障能否消除,再采取缩短粗化时间检查是否是粗化过度,假如不是上述原因,那就检查沉铜液中的情况。一般讲,沉铜液被活化液玷污与沉铜液成分及操作条件失常不同,后者是沉铜速度加快,由于沉铜速度过快而形成深褐色粉末状的铜层,假如沉铜的速度并不快,那可能是前者引起的,否则就是沉铜液成分或操作条件失常造成的。最容易引起这类故障现象的是沉铜液pH值太高,所以出现这类故障时,需要严格控制沉铜液的pH值,使它维持在12左右,最好不要大于12.5,不要为了追求较快的沉铜速度,把溶液的pH值提得较高,实际上,那样所得的铜层质量不好,还不如将沉铜速度放慢一些好。
若把溶液的pH值控制在12左右仍出现深褐色粉末的铜层,那就向沉铜液中补充适量的络合剂,并适当稀释溶液,使沉铜液的温度维持在30℃以下。在一般情况下,这样该进后沉铜层的色泽是能够改善的。
5. 沉铜速度慢,在15min后仅有部分铜层
敏化或活化液太稀;沉铜时零件装载过多;沉铜液pH值或温度太低;铜含量太低且络合剂含量过高或甲醛含量太少等会出现这类现象。
出现沉铜速度太慢时,先检查零件的装载量是否太多,在检查敏化液和活化液是否太稀。假如经过敏化和活化后,塑料件表面没有均匀的棕黄色膜,表明敏化液或活化液太稀或失效,应补充原料或更换新液。若经过敏化和活化后,塑料件表面有均匀的棕褐色膜,说明敏化液和活化液正常,接着在按前述的方法检查并纠正沉铜液成分和操作条件。
6.上挂具电镀时,无电解镀铜层溶液(露塑)
沉铜层太薄、疏松或没有干燥且放置时间过长,或入槽电镀时起始电流密度太大等会造成这类故障。发现电镀时有沉铜层溶解的现象时,先降低入槽电镀时的起始电流密度,用低电流密度电镀一段时间后再升高电流密度至工艺规范。如果这样操作不能解决问题,那就检查沉铜层的状况,若沉铜层太薄,可延长沉铜时间进行试验;假使沉铜层粗糙或疏松,就应查出造成铜层粗糙或疏松的原因。如塑料粗化过度;沉铜液的pH值或温度太高;铜含量太高且络合剂含量太少;甲醛含量太高或沉铜液中有油等会使铜层粗糙或疏松,这些可以按前述的方法进行检查和纠正。
为减少电镀时的“露塑”现象,提高镀层于塑料之间的结合力,零件沉铜后,最好充分清洗,及时干燥。实践证明,及时干燥的沉铜零件,上挂具电镀时比潮湿的零件不容易出现“露塑”现象。所以潮湿的沉铜件且放置较长时间以后再电镀是应该避免的。
7.无电解镀镍层上有黑色粉末
这种现象,主要是无电解镀镍液的温度或pH值过高、无电解镀镍液中硫酸镍和次亚磷酸钠含量过高引起的。因为这些因素会使溶液反应剧烈,导致溶液迅速分解,使溶液中产生固体微粒,这些微粒夹入镀层中,造成镀层上有黑色粉末。
当出现这类现象时,先测量溶液的pH和温度,再分析溶液成分,从而进行调整,再过滤无电解镀镍液,除去溶液中的固体微粒后继续使用。
塑胶前处理
脱脂剂:50-60g/L,温度:62-68度,时间:3-6分钟。
膨胀
膨胀剂:360-400ml/L,温度:35度,时间=100s,
亲水
室温
粗化
温度:70-75度,铬酐:400-440g/L,硫酸:400-440g/L,时间=550-700s,
温度:42-47度,时间:100-200s,盐酸:38-45ml/L,还原剂:38-45ml/L。
室温,时间:40-60s,盐酸:100-120ml/L
温度:33-36度,时间:120-240s,钯:50-80ppm,二价锡:4-8g/L,盐酸:280-320ml/L
温度:45-55度,时间:80-180s,盐酸:70-90ml/L,草酸:30-40g/L
时间:420-480s,温度:38-43度,PH:8.0-9.0,

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