塑胶电镀制程简介PPT

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1、塑 胶 电 镀 制 程 简 介 http: / / www. docin. com/ sundae_meng 一 、 引 言 ： 所 谓 塑 料 电 镀 就 是 先 在 前 处 理 使 塑 料 先 带 上 一 层 薄 薄的 导 电 层 ， 在 用 适 当 的 电 流 电 镀 已 经 带 上 导 电 层 的 塑料 使 之 达 到 我 们 预 期 想 要 得 到 各 种 结 果 。 （ 包 括 硬 度 ，防 腐 ， 防 电 磁 波 等 ）而 我 们 采 用 的 电 气 电 镀 是 替 代 铝 镁 合 金 的 最 好 产 品 ，我 们 的 产 品 具 有 较 厚 的 镀 层 、 材 质 轻 而 且

2、耗 能 少 ， 可以 很 好 的 降 低 生 产 成 本 提 高 生 产 效 率 ， 而 且 会 更 好 的保 护 环 境 ， 所 以 电 气 电 镀 产 品 替 代 铝 镁 合 金 将 会 是 电镀 史 上 的 一 次 飞 跃 ！ http: / / www. docin. com/ sundae_meng 二 、 塑 料 表 面 金 属 化 ： 1. 原 理2. 制 程 说 明 http: / / www. docin. com/ sundae_meng .塑 料 表 面 金 属 化 原 理 ： A. 塑 料 表 面 金 属 化 原 理B. 工 艺 流 程C. 影 响 塑 料 形 成 金

3、属 化 物 性 的 重 点D. 粗 化 与 化 学 镍 原 理 http: / / www. docin. com/ sundae_meng 塑 料 能 够 电 镀 早 在 塑 料 发 现 后 的 几 年 内就 已 经 有 了 , 但 真 正 在 大 量 发 展 使 用 是在 ABS塑 料 出 现 之 后 了 . 近 230年 更 发展 出 如 波 丽 (聚 脂 树 脂 ).PVC.耐 龙 .塑 料纤 维 等 高 分 子 的 电 镀 , 近 年 更 发 展 出 没有 了 PP、 PC及 液 晶 高 分 子 (LCP)等 特 殊 塑料 的 电 镀 , 但 是 无 论 如 何 的 发 展 .其 最

4、基 础 的 技 术 还 是 ABS电 镀 , 其 余 为 期 衍生 改 良 的 技 术 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng ABS是 丙 烯 睛 (Acrylonitrile)、 丁 二烯 (Butadiene)、 苯 乙 烯 (Styrene)之 聚合 物 ， 它 具 一 定 之 表 面 硬 度 ， 并 具 抗 化学 性 ， 橡 胶 韧 性 、 耐 冲 击 性 、 表 面 光 泽及 易 加 工 等 特 性 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng 简 单 的 说 我 们 是 将 ABS中 的 丁 二 烯 以

5、 化 学方 式 取 出 ， 使 其 呈 现 粗 糙 面 再 附 着 一 层导 体 使 其 能 够 导 电 ， 所 以 ABS电 镀 是 混 合化 学 镀 与 电 镀 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng B.工 艺 流 程 ： http: / / www. docin. com/ sundae_meng B.工 艺 流 程 ： 脱 脂 膨 润 (预 粗 化 ) 粗 化 中 和 特 殊 中 和 活 化 加 速 化 学 镍 http: / / www. docin. com/ sundae_meng C.影 响 塑 料 形 成 金 属 化 物 性 之 重

6、 点 ： http: / / www. docin. com/ sundae_meng C.影 响 塑 料 形 成 金 属 化 物 性 之 重 点 ：金 属 与 塑 料 的 附 着 力 取 决 于 膨 润 与 粗 化 的 程 序 。 漏 镀 、 溢 镀 的 发 生 ， 则 因 为 活 化 与 加 速 程 序 的 操 作不 当 所 引 起 ； 更 可 能 是 膨 润 与 粗 化 不 足 所 引 起 。 表 面 粗 糙 、 颜 色 不 均 匀 (金 属 层 厚 薄 不 均 )肇 始 于 化学 镍 氧 化 还 原 不 佳 。 http: / / www. docin. com/ sundae_men

7、g http: / / www. docin. com/ sundae_meng a.粗 化 ： 说 明 ：粗 化 溶 液 主 要 功 能 是 对 ABS塑 料 表 面 作 一投 锚 功 能 ， 使 金 属 与 塑 料 之 间 具 有 附 着力 。 粗 化 液 中 的 六 价 铬 (CrO3)裂 解 ABS中的 丁 二 烯 而 形 成 投 锚 现 象 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng a.粗 化 ：化 学 反 应 式 ： 2Cr6+ + 3H2C CH CH CH2 + H2SO4 4Cr3+ + C2H6 + SO2 + 1/2O2 http:

8、 / / www. docin. com/ sundae_meng b.化 学 镍 ： 说 明 ：化 学 镀 镍 溶 液 的 工 艺 配 方 很 多 ， 采 用 次 磷 酸 二 氢 钠 为 还 原剂 的 镀 液 比 较 普 遍 。 其 实 采 用 化 学 镀 镍 的 方 法 ， 得 不 到 纯镍 镀 层 ， 而 是 二 元 以 上 的 镍 基 合 金 。 应 用 最 多 的 是 以 镍 为基 ， 含 有 一 定 量 的 磷 、 硼 、 或 氮 的 二 元 合 金 。塑 料 金 属 化 较 适 合 于 采 用 以 次 磷 酸 二 氢 钠 为 还 原 剂 的 碱 性镀 液 (得 到 镀 层 含 磷

9、 量 3-14%)。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.化 学 镍 ：硫 酸 镍次 亚 磷 酸 钠络 合 剂稳 定 剂加 速 剂氨 水润 湿 剂 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.化 学 镍 ： 镀 液 中 各 成 分 的 作 用 与 操 作 条 件 与 影 响 ： http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.化 学 镍 ： .镍 盐 ： 硫 酸 镍他 的 作 用 是 提 供 还 原 为 金 属 镍 所 需 的 Ni2+离 子 。 适当 提 高 镍 盐 的 浓

10、度 可 以 提 高 沈 积 速 度 。但 是 镍 盐 浓 度 不 能 过 高 ， 实 践 结 果 表 明 ， 当 镍 盐 浓度 增 加 到 一 定 数 值 时 ， 沈 积 速 度 趋 于 稳 定 ， 这 时 PH 过 高 和 络 合 剂 含 量 不 足 时 ， 还 会 生 成 氢 氧 化 镍 或 亚磷 酸 镍 沈 淀 ， 影 响 镀 液 的 稳 定 性 。其 镍 离 子 在 5.57.0g/L， 这 时 后 沈 积 速 率 最 高 ， 且镀 层 中 磷 含 量 也 比 较 稳 定 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.化 学 镍 ： .还 原 剂

11、 ： 次 亚 磷 酸 钠 为 还 原 剂提 供 NI2+离 子 还 原 为 金 属 镍 所 需 的 电 子 。浓 度 提 高 ， 沉 积 速 度 加 快 ， 但 比 例 浓 度 过 高 稳 定 性下 降 。次 亚 磷 酸 钠 在 镀 液 中 的 作 用 主 要 是 使 Ni2+离 子 还 原为 金 属 镍 ， 但 也 有 部 分 H2PO2离 子 被 还 原 为 磷 。控 制 不 同 的 镀 液 组 分 及 操 作 条 件 ， 可 得 到 不 同 的 含磷 量 (0-14%)的 化 学 镍 。其 比 例 浓 度 大 于 25g/L时 沉 积 速 度 不 再 增 加 ， 过 量 添加 所 得 镀

12、 层 粗 糙 无 光 泽 ， 甚 至 会 生 成 镍 粉 ， 使 镀 液很 快 分 无 作 用 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.化 学 镍 ： .络 合 剂 ：作 用 是 使 Ni2+离 子 生 成 稳 定 络 合 物 ， 以 防 止 氢氧 化 镍 或 亚 磷 酸 镍 沈 淀 的 生 成 。同 时 可 使 结 晶 细 致 光 亮 。常 用 碱 性 镀 液 的 络 合 剂 有 柠 檬 酸 、 乳 酸 、 氨 基乙 酸 、 苹 果 酸 、 乙 醇 酸 等 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.化

13、学 镍 ： .缓 冲 剂 ：因 为 沈 积 速 率 、 镀 层 质 量 、 的 稳 定 性 与 PH 值有 很 大 关 系 。为 防 止 化 学 镀 镍 时 ， 由 于 大 量 析 氢 所 引 起 的 PH值 下 降 。 因 此 需 加 入 适 量 的 缓 冲 剂 ， 使 镀 液 的PH值 稳 定 在 工 艺 所 需 的 范 围 内 。常 用 的 缓 冲 剂 有 氨 水 、 氢 氧 化 钠 等 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.化 学 镍 ： .稳 定 剂 ：在 化 学 镀 过 程 中 ， 由 于 各 种 原 因 ， 常 常 在 镀 液中 产

14、 生 一 些 细 小 的 金 属 镍 的 颗 粒 ， 这 些 金 属 镍微 粒 的 表 面 做 为 众 多 的 催 化 中 心 将 加 速 镀 液 的分 解 。在 实 践 中 发 现 ， 加 入 一 些 稳 定 剂 ， 它 们 能 吸 附在 Ni微 粒 的 表 面 ， 以 防 止 镀 液 的 自 分 解 ， 加 入量 极 少 。若 添 加 过 量 将 会 大 大 降 低 沈 积 速 度 ， 常 用 的 有微 量 硫 代 硫 酸 盐 、 硫 、 焦 亚 硫 酸 钾 等 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.化 学 镍 ： 加 速 剂 ：为 了 提

15、高 沉 积 速 度 ， 加 些 加 速 剂 ， 这 些加 速 剂 能 降 低 络 合 剂 和 稳 定 剂 的 功 能 ，提 高 沉 积 速 度 。现 在 普 遍 使 用 专 利 性 的 商 用 综 合 添 加 剂 。常 用 的 加 速 剂 有 碱 金 属 氟 化 物 (NaF)、 琥珀 酸 、 脂 肪 酸 等 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.化 学 镍 ： ： 润 湿 剂 为 了 降 低 表 面 张 力 ， 改 善 表 面 润 湿 状 况 ，需 要 加 入 聚 氧 乙 烯 醇 醚 等 表 面 活 性 剂 。 http: / / www. d

16、ocin. com/ sundae_meng b.化 学 镍 ： .PH值 ：提 高 PH值 ， 可 使 沉 积 速 度 加 速 ， 也 抑 制了 析 氢 的 副 反 应 。但 过 高 大 于 12时 ， 镀 液 的 自 分 解 严 重 ，太 低 时 反 应 无 法 进 行 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.化 学 镍 ： .温 度 ：随 温 度 的 升 高 沉 积 速 度 加 快 ， 每 增 加10 ， 沉 积 速 度 加 快 一 倍 。实 践 证 明 碱 性 次 亚 磷 酸 镍 钠 化 学 镀 液 在35 以 下 ， 沉 积 速 度 非

17、常 慢 ， 甚 至 根 本不 发 生 反 应 。但 超 出 过 多 ， 一 方 面 能 耗 过 大 ， 另 一 方面 易 出 现 镀 液 自 分 解 现 象 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng 2.制 程 说 明 ： http: / / www. docin. com/ sundae_meng 2.制 程 说 明 ： 流 程 原 理 说 明 图 示 管 控 因 子 性 能 影 响装 置 工 件 (塑 料 )于 镀 笼 里面 。 位 置方 向 制 具 痕摆 放 镀 笼 于 机 台 的 母 笼 内 。 位 置方 向 制 具 痕去 除 塑 料 表 面 的

18、 污 垢 ， 提高 粗 化 液 的 工 作 效 率 。 温 度浓 度 附 着 力软 化 塑 料 表 面 的 PC(聚 碳 酸脂 )， 使 丁 二 烯 能 被 粗 化 液 溶 解 。 温 度 时 间浓 度 鼓 风 漏 镀附 着 力塑 料 表 面 通 过 粗 化 工 序 使丁 二 烯 分 子 溶 解 ， 使 塑 料表 面 产 生 凹 部 。 (带 正 电 ) 温 度 时 间浓 度 鼓 风 附 着 力PC PC油 脂ABS+PC丁 二 烯ABS+PC 丁 二 烯装 笼上 料脱 脂膨 润粗 化 http: / / www. docin. com/ sundae_meng 2.制 程 说 明 ：使 吸

19、附 在 塑 料 表 面 及 凹 部的 Cr6+还 原 成 Cr3+， 然 后 充分 洗 净 浓 度 鼓 风 时 间 1.污 染 活 化 液2.胶 体 Pd无 法附 着 化 学 镀 镍 的 触 媒 离 子 Pd作为 胶 体 Sn-Pd吸 附 在 塑 料 表面 (胶 体 Sn-Pd带 负 电 ) 浓 度 温 度时 间 1.漏 镀2.溢 镀溶 解 吸 附 在 塑 料 表 面 的 胶体 Sn-Pd中 的 Sn， 并 使 Pd活性 化 。 浓 度 温 度时 间 1.漏 镀2.溢 镀3.化 学 镍 无 法 析 出 或 缓 慢与 Pd离 子 反 应 ， 使 塑 料 表面 产 生 薄 的 Ni层 ， 并 使

20、其具 有 导 电 性 。 浓 度 温 度时 间 PH 1.粗 糙2.粉 状 析 出从 机 台 的 母 笼 内 卸 出 镀 笼 。 操 作 动 作 1.断 柱2.破 损镀 笼 里 面 取 出 工 件 (塑 料 )。 操 作 动 作 1.刮 伤2.擦 痕e- e- e- e- e-Cr6+ 3e-Cr3+ABS+PCSn-Pd离 子 ABS+PCPd离 子 Sn SnABS+PC化 学 镍 ABS+PC中 和下 料活 化加 速化 镍下 笼 http: / / www. docin. com/ sundae_meng 三 、 电 镀 ：1. 电 镀 原 理2. 控 管 电 镀 程 序 的 因 素 h

21、ttp: / / www. docin. com/ sundae_meng 1.电 镀 原 理 ：A. 电 镀 基 本 原 理B. 电 镀 镍 药 液 说 明 http: / / www. docin. com/ sundae_meng .电 镀 基 本 原 理 ： 电 镀 指 借 助 外 界 直 流 电 的 作 用 ， 在 溶 液中 进 行 电 解 反 应 ， 使 导 电 体 例 如 金 属 的表 面 沉 积 另 一 金 属 或 合 金 层 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng 以 硫 酸 镍 镀 浴 作 例 子 : http: / / www.

22、docin. com/ sundae_meng 以 硫 酸 镍 镀 浴 作 例 子 :硫 酸 镍 镀 液 主 要 有 硫 酸 镍 、 氯 化 镍 、 硼 酸和 水 ， 及 其 他 添 加 剂 。镍 块 是 镍 离 子 (Ni2+)的 来 源 ， 当 电 解 于 水 中会 离 解 出 镍 离 子 ， 镍 离 子 会 在 阴 极 (工 件 )还 原 (得 到 电 子 )沈 积 成 金 属 镍 。这 个 沈 积 过 程 会 受 镀 浴 的 状 况 如 镍 离 子 浓度 、 酸 碱 度 (pH)、 温 度 、 搅 拌 、 电 流 、 添加 剂 等 影 响 。 http: / / www. docin.

23、 com/ sundae_meng 以 硫 酸 镍 镀 浴 作 例 子 :阴 极 主 要 反 应 : Ni2+(aq) + 2e- Ni (s)阳 极 主 要 反 应 : Ni (s) Ni2+(aq) + 2e- http: / / www. docin. com/ sundae_meng 以 硫 酸 镍 镀 浴 作 例 子 :由 于 整 个 镀 液 主 要 有 水 ， 也 会 发 生 水 电 解 ， 产生 氢 气 (在 阴 极 )和 氧 气 (在 阳 极 )的 副 反 应 阴 极 副 反 应 : 2H3O+(aq) + 2e- H2(g) + 2H2O(l)阳 极 副 反 应 : 6H2O

24、(l) O2(g) + 4H3O+(aq) + 4e- http: / / www. docin. com/ sundae_meng B.电 镀 镍 药 液 说 明 ： a.电 镀 镍 的 镀 液 组 成b.镀 液 中 各 成 分 的 作 用 与 操 作 条 件 的 影 响 http: / / www. docin. com/ sundae_meng a. 电 镀 镍 镀 液 组 成 ： 硫 酸 镍氯 化 镍硼 酸湿 润 剂平 整 剂光 亮 剂 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b. 镀 液 中 各 成 分 的 作 用 及 操 作 条 件 影 响 ：

25、 .硫 酸 镍 ：主 要 提 供 镀 液 镍 离 子 来 源 ， 在 电 镀 过 程中 作 为 镍 金 属 消 耗 的 载 体 ， 浓 度 的 多 寡 ，影 响 金 属 表 面 的 光 泽 。如 雾 镍 液 中 硫 酸 镍 的 浓 度 则 控 管 在400500g/L， 光 泽 镍 与 半 光 泽 镍 中 的 硫酸 镍 浓 度 则 设 定 在 200300g/L。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b. 镀 液 中 各 成 分 的 作 用 及 操 作 条 件 影 响 ： .氯 化 镍 ：增 进 镀 液 中 的 导 电 性 ， 提 高 镍 离 子 在

26、电 镀 过 程中 的 移 动 速 度 。氯 化 镍 浓 度 愈 高 时 金 属 表 面 的 光 泽 则 愈 高 。因 电 镀 设 备 方 式 的 不 同 ， 如 滚 镀 、 挂 镀 影 响 镀液 的 导 电 性 能 与 对 表 面 光 泽 的 需 求 ， 氯 化 镍 所设 计 浓 度 不 尽 相 同 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b. 镀 液 中 各 成 分 的 作 用 及 操 作 条 件 影 响 ： .硼 酸 ：作 为 镀 液 PH值 控 管 的 缓 冲 剂 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng

27、b. 镀 液 中 各 成 分 的 作 用 及 操 作 条 件 影 响 ： .湿 润 剂 ：增 加 镀 液 对 工 件 的 表 面 张 力 ， 使 低 电 流密 度 的 区 域 能 平 均 析 出 金 属 ， 另 一 面 则去 除 水 解 反 应 产 生 的 氢 气 ， 避 免 在 镍 金属 析 出 时 产 生 针 孔 现 象 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b. 镀 液 中 各 成 分 的 作 用 及 操 作 条 件 影 响 ： .平 整 剂 ：平 均 高 低 电 流 密 度 区 域 金 属 析 出 的 速 率 。平 整 剂 的 作 用 有 抑

28、 制 高 电 流 密 度 区 域 镍金 属 析 出 的 速 率 ， 而 提 升 低 电 流 密 度 区域 镍 金 属 的 析 出 速 率 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b. 镀 液 中 各 成 分 的 作 用 及 操 作 条 件 影 响 ： .光 泽 剂 ：增 加 镍 金 属 析 出 的 光 泽 度 。光 泽 剂 会 促 进 镍 金 属 析 出 时 金 属 晶 体 微细 化 ， 增 进 表 面 的 光 泽 ， 但 也 加 强 镍 金属 析 出 的 内 应 力 与 强 度 ， 当 光 泽 剂 过 量时 容 易 引 起 工 件 的 变 形 。 h

29、ttp: / / www. docin. com/ sundae_meng 2.控 管 电 镀 程 序 的 因 子 ： A.电 镀 理 论 法 拉 第 定 律B.控 管 电 镀 镍 程 序 的 因 素C.电 镀 边 缘 效 应 http: / / www. docin. com/ sundae_meng A.电 镀 理 论 -法 拉 第 定 律 ： 定 律 ：金 属 在 电 解 析 出 的 重 量 与 其 电 量 成 正 比 http: / / www. docin. com/ sundae_meng A.电 镀 理 论 -法 拉 第 定 律 ：公 式 ：W Q； Q It； W KIt；K

30、（ M/n） /fk W （ M/n） /fk It http: / / www. docin. com/ sundae_meng A.电 镀 理 论 -法 拉 第 定 律 ：符 号 说 明 ：W： 析 出 重 量Q： 电 量I： 电 流t： 时 间K： 常 数M： 元 素 分 子 量n： 游 离 价 电 荷 f k： 法 拉 第 常 数 96500http: / / www. docin. com/ sundae_meng B.控 管 电 镀 镍 程 序 的 因 素 ： a.槽 液 浓 度b.温 度 与 PH值c.时 间d.电 流e.电 流 密 度 http: / / www. docin.

31、 com/ sundae_meng a.槽 液 浓 度 ： 如 镀 液 中 各 成 分 的 作 用操 作 条 件 影 响 项 目 说 明 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.温 度 与 PH值 ：主 要 影 响 镀 层 的 均 匀 性金 属 晶 体 析 出 的 粗 细金 属 晶 体 析 出 的 光 泽 http: / / www. docin. com/ sundae_meng c.时 间 ：由 电 镀 理 论 得 知 电 镀 金 属 的析 出 重 量 与 时 间 成 正 比 ，电 镀 时 间 是 控 管 金 属 析 出 的 重 量 或 膜 厚 。

32、 http: / / www. docin. com/ sundae_meng d.电 流 ：由 电 镀 理 论 得 知 电 镀 金 属 的析 出 重 量 与 电 流 成 正 比电 流 过 高 时 容 易 引 起 工 件 的 烧 焦 ， 或 在 高 电 流密 度 区 产 生 粗 角 (边 角 增 厚 )与 细 微 凸 点 状 分 布 ；电 流 过 低 ， 则 会 使 电 镀 时 间 延 长 ， 影 响 产 能 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng e.电 流 密 度 ： .阴 极 电 流 密 度 ：指 工 件 (阴 极 )在 单 位 面 积 所 需

33、的 电 流 量镀 镍 的 阴 极 密 度 最 佳 控 制 于 13.5(A/dm2)。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng e.电 流 密 度 ： .阳 极 电 流 密 度 ：指 阳 极 在 单 位 面 积 所 供 给 的 电 流 量镀 镍 的 阳 极 密 度 最 佳 控 制 ： 0.52.5(A/dm2)阳 极 面 积 (钛 篮 摆 放 的 间 距 )过 高 时 ， 易 引起 工 件 边 角 产 生 细 凸 点 或 高 电 流 密 度 区 表面 粗 糙 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng C.电 镀 边

34、缘 效 应 ： a.边 角 增 厚b.解 决 对 策 http: / / www. docin. com/ sundae_meng a.边 角 增 厚 ：因 工 件 的 电 荷 集 中 分 布 于 边 角 区 域 ， 使工 件 边 角 形 成 一 高 电 流 密 度 区 域 。电 镀 时 ， 工 件 边 角 容 易 较 其 他 区 域 增 加其 膜 厚 ， 而 使 工 件 的 内 应 力 不 均 匀 造 成变 形 之 虞 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng b.解 决 方 式 ：可 在 工 件 两 侧 边 缘 之 处 装 设 遮 蔽 板 。减 缓 镍 离 子 对 高 电 流 密 度 区 的 移 动 速 率 。降 低 高 电 流 区 域 的 金 属 析 出 速 率 。 http: / / www. docin. com/ sundae_meng