塑料电镀简介学习教案

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1、塑料塑料(slio)电镀简介电镀简介第一页，共22页。注：仅介绍注：仅介绍(jisho)“水电镀水电镀” 第1页/共22页第二页，共22页。 ABS是丙烯腈是丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯、苯乙烯(Stylrene)的聚合物，它具有一定的聚合物，它具有一定(ydng)的表面硬度、韧性、耐冲击性的表面硬度、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。、表面光泽，并具有抗化学腐蚀性、易加工等特性。 简单地说，简单地说，ABS电镀就是将电镀就是将ABS中的中的B(丁二烯丁二烯)以化学方式腐蚀掉以化学方式腐蚀掉，使产品表面呈现一些疏松

2、的细孔，再附着一层导体，使产品表面呈现一些疏松的细孔，再附着一层导体(比如铜比如铜)使其能够使其能够导电，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，膜。所以，ABS电镀是化学镀与电镀的混合。电镀是化学镀与电镀的混合。示意图如下：示意图如下：(气泡代表气泡代表B) 素材素材(sci)化学镀后化学镀后化学镍化学镍电镀后电镀后铬铬(Cr)镍镍(Ni)铜铜(Cu)化学镍化学镍粗化后粗化后表面表面产生产生微孔微孔第2页/共22页第三页，共22页。镀铬镀铬镀镍镀镍镀铜镀铜烘干烘干全检全检包装包装出货出货原材料原材料IQC

3、粗化粗化脱脂脱脂分类上挂具分类上挂具中和中和活化活化化学镍化学镍IPQC敏化敏化还原还原分为三价铬和六价铬分为三价铬和六价铬六价铬管制重点六价铬管制重点六价铬管制重点六价铬管制重点一般包括焦磷酸一般包括焦磷酸铜和硫酸铜两道铜和硫酸铜两道根据产品表面效果，根据产品表面效果，有多种镀镍工艺有多种镀镍工艺第3页/共22页第四页，共22页。如塑料表面油污较多，可先用有机如塑料表面油污较多，可先用有机(yuj)溶剂除油，然后化溶剂除油，然后化学除油。若油污较少，则仅用化学除油即可。学除油。若油污较少，则仅用化学除油即可。 有机有机(yuj)除油：下表为常用塑料适用的有机除油：下表为常用塑料适用的有机(y

4、uj)溶剂溶剂第4页/共22页第五页，共22页。化学化学(huxu)除油可用电镀前处理的碱性除油液，也有用酸性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：除油工艺如下表： 氢氧化钠50-80g/L碳酸钠15-20g/L磷酸钠30g/L海鸥洗涤剂3-5ml/L温度40-70时间10-20min第5页/共22页第六页，共22页。粗化的目的是使塑料表面粗化的目的是使塑料表面(biomin)微观粗糙，使镀层与基体接微观粗糙，使镀层与基体接触面积上升，还可使塑料表面触面积

5、上升，还可使塑料表面(biomin)由憎水变为亲水，以提高塑料由憎水变为亲水，以提高塑料表面表面(biomin)与镀层间的结合力。与镀层间的结合力。化学粗化液主要成分是铬酐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。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。上都采用化学粗化。3. 中和：中和：粗化液中含有较多的粗化液中含有较多的Cr6+，虽然经过多道水洗，仍可能有少，虽然经过多道水洗，仍可能有少量残留。中和的目的量残留。中和的目的(md)，就是把产品表

6、面残留的，就是把产品表面残留的Cr6+处理掉，处理掉，保证镀层中不含有保证镀层中不含有Cr6+。第6页/共22页第七页，共22页。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，以便在活化处理理( (把催化金属还原出来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电镀的效果是关键因素。常用的敏化剂是二价(r ji)(r

7、ji)锡盐和三价钛盐锡盐和三价钛盐( (如：如：SnCl2SnCl2，SnSO4SnSO4，TiCl3TiCl3等等) )。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一层易氧化的、微溶于水的凝胶物质Sn2(OH)3ClSn2(OH)3Cl，但是该物质并不是在，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敏化液中生成的，而是在水洗时产生的( (由于水的由于水的PHPH值远大于敏化液，值远大于敏化液，清洗时立即发生二价清洗时立即发生二价(r ji)Sn(r ji)Sn的水解作用的水解作

8、用) ) 所以，从敏化液中取出塑料件应注意：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；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。的形成和表面附着。 第7页/共22页第八页，共22页。将敏化处理时生成的一层物质氧化，在塑料表面产生将敏化处理时生成的一层物质氧化，在塑料表面产生(chnshng)(chnshng)有催化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

9、金属有金、银、铂、钯等。常用的活化液有两种类型：属有金、银、铂、钯等。常用的活化液有两种类型： 离子型活化液：离子型活化液：应用最多的是含应用最多的是含Ag+Ag+和和Pd2+Pd2+的活化液。当经过敏化后的塑料件浸入含有银的活化液。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。附在塑料表面。这些沉淀就成为化学镀的催化结晶中心。AgNO3AgNO3活化液稳定性不够好，使用寿命短，但比较经济，活化液稳定性不够好，使用寿命短，但比

10、较经济，PdCl2(AuCl2)PdCl2(AuCl2)价价格较贵，但稳定性好，寿命长。格较贵，但稳定性好，寿命长。PdCl2PdCl2最常用。最常用。 胶体钯活化液：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。镀层结合力高。 第8页/共22页第九页，共22页。 用胶体钯活化的塑料件，其表面吸附一层胶体钯微粒为核用胶体钯活化的塑料件，其表面吸附一层胶

11、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，把附着在钯外面钯外面(wimin)(wimin)的的SnO32-SnO32-、Sn2+Sn2+、Cl-Cl-等离子去掉。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化学镀加速或防止化学镀溶液污染。染。对需要化学镀镍的塑料件：对需要化学镀镍的塑料件：可在可在3%3%的次磷酸钠溶液中，于室温下处理的次磷酸钠溶液中，于室温下处理0.50.51

12、010分钟，不经分钟，不经清洗，直接放入化学镀镍槽中。清洗，直接放入化学镀镍槽中。对需要化学镀铜的塑料件：对需要化学镀铜的塑料件：可在可在10%10%的甲醛溶液中浸渍，然后直接放入碱性化学镀铜槽中的甲醛溶液中浸渍，然后直接放入碱性化学镀铜槽中进行化学镀铜。进行化学镀铜。第9页/共22页第十页，共22页。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(dinji)镀镍镀镍(Elec

13、troless Nickelplating)简称简称EN技术。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。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：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、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，远远高于电镀镍。镍。2、具有高硬度和高耐磨性。在沉积状态下，镀层硬度为、具有高硬度和高耐磨性。在沉积状态下，镀层硬度为HV50

14、0-550(HRC49-55)，400热处理为热处理为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。、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、镀层厚度十分均匀，误差在2um左右，有很好的左右，有很好的“仿型性仿型性”，镀后不，镀后不需要再进行磨削加工。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。、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、镀层的厚度可控，一般为10-15um/h。第10页/共22页第十一页，共22页。第11页/共22

15、页第十二页，共22页。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：极上发生如下反应：阴极：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。以上。Cu2+ + 2e Cu某些情况下镀液中存在某些情况下镀液中存在(cnzi)少量少量 Cu+，将发生如下反，将发生如下反Cu+ + e Cu还可能出现还可能出现Cu2+的不完全还原：的不完全还原： Cu2+ + e Cu+ 。由于铜的还原电位比由于铜的还原电位比H+正得多，所以一般

16、不会有氢气析出。正得多，所以一般不会有氢气析出。阳极：阳极： 阳极反应是溶液中阳极反应是溶液中Cu2+的来源：的来源：Cu - 2e Cu2+在少数情况下，阳极也可能发生如下反应：在少数情况下，阳极也可能发生如下反应： Cu - e Cu+溶液中的溶液中的Cu+在足够量硫酸的存在在足够量硫酸的存在(cnzi)下，可能被空气中的氧气氧化下，可能被空气中的氧气氧化成成Cu2+：4Cu+ + O2+ 4H+ 4Cu2+ + 2H2O当溶液酸度不足时，当溶液酸度不足时，Cu+ 会水解形成会水解形成Cu2O，形成所谓，形成所谓铜粉铜粉：4Cu+ + 5H2O 2Cu(OH)2 + 4H+ + Cu2O

17、+ 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。免一价铜的出现。第12页/共22页第十三页，共22页。1. 缩水缩水 电镀后表面更亮，缩水印更加明显！电镀后表面更亮，缩水印更加明显！2. 飞边飞边 因为存在因为存在“尖端放电尖端放电”现象，所有边角的膜厚都会比平面部分高很多现象，所有边角的膜厚都会比平面部分高很多(可能高达可能高达25倍倍)，所以，电镀后的飞边更加明显而且锋利。，所以，电镀后的飞边更加明显而且锋利。3. 结合线结合线 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。非常

18、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. 流纹流纹 跟结合线差不多的情形跟结合线差不多的情形5. 气仓气仓(料没有烘干料没有烘干) 电镀后起泡，而且附着力较差，甚至可能会掉皮电镀后起泡，而且附着力较差，甚至可能会掉皮6. 凸点凸点 因为存在因为存在“尖端放电尖端放电”现象，凸点会变得更大现象，凸点会变得更大7. 凹点凹点 一般情况一般情况(qngkung)下，凹点在电镀后会变小一些，但看起来可能下，凹点在电镀后会变小一些，但看起来可能更明显更明显8. 异色点异色点 基本上没有影响，除非是材质发生了改变基本上没有影响，除非是材质发生了改变第13页/共22页第十四页，共22页。1.

19、 附着力：附着力： 常用百格测试法，一般要求在常用百格测试法，一般要求在4B(边角脱落边角脱落5%以内以内)，最低，最低3B(边角脱落边角脱落15%以内以内，且没有整格脱落，且没有整格脱落) 影响附着力的主要因素：影响附着力的主要因素： -料温：一般规律，料温：一般规律，ABS在料温在料温250左右的附着力最佳。左右的附着力最佳。 -压力压力/速度速度(sd)：内应力明显的位置，附着力比较差：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电镀粗化：温度偏低或粗化时间过短，

20、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 -敏化敏化/活化不良：会导致化学镀镍不良活化不良：会导致化学镀镍不良2. 硬度：硬度： 铅笔硬度计，铅笔硬度计，Mitsubishi铅笔，一般要求铅笔，一般要求2H(六价铬六价铬)、1H(三价铬三价铬) 影响硬度的主要因素：影响硬度的主要因素： -素材本身的硬度素材本身的硬度 -镀层的厚度镀层的厚度(硫酸铜比较软，焦磷酸铜比较硬，铬层最硬硫酸铜比较软，焦磷酸铜比较硬，铬层最硬)3. 耐磨擦：耐磨擦： RCA试验机，试验机，175g，300次。如果铬层膜

21、厚达到次。如果铬层膜厚达到0.1um以上，耐磨擦几乎不会有以上，耐磨擦几乎不会有问题。问题。第14页/共22页第十五页，共22页。4. 盐雾试验：盐雾试验： 5% NaCl溶液，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。致表面变黄、变暗。5. 恒温恒湿试验：恒温恒湿试

22、验： 高温高温80/95%RH/48H，低温，低温-40/48H 一般较少出问题，可能出现的问题是起泡一般较少出问题，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，导致铜层附着中被氧化，导致铜层附着(fzhu)不良。不良。 6. 冷热冲击试验：冷热冲击试验： 高温高温85/0.5H，低温，低温-40/0.5H，温度转换时间在，温度转换时间在5分钟内完分钟内完成，成，20Cycles(不同客户有不同规格不同客户有不同规格) 大多数都不做这项测试，因为设备比较贵大多数都不做这项测试，因为设备比较贵第15页/

23、共22页第十六页，共22页。1. 镀层膜厚：镀层膜厚： 铬铬(Cr)：一般要求：一般要求0.15um以上，最少以上，最少0.10um 镍镍(Ni)：一般在：一般在38um 铜铜(Cu)：一般：一般510um 总膜厚：一般总膜厚：一般1020um(有些客户有特殊要求有些客户有特殊要求)2. 对尺寸的影响：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，特别是受受“尖端放电尖端放电”的影响，电镀对产品边角部位的影响，电镀对产品边角部位(bwi)的尺寸有明显的影响。的尺寸有明显的影响。 一般测膜厚是测平面部位一

24、般测膜厚是测平面部位(bwi)，边角比较难测量。根据，边角比较难测量。根据X-Ray做对比测做对比测试的结果来看，一般情况下，边角部位试的结果来看，一般情况下，边角部位(bwi)的膜厚相当于平面部位的膜厚相当于平面部位(bwi)的的1.53倍，有时候会达到倍，有时候会达到5倍，使边角部位倍，使边角部位(bwi)看起来好像看起来好像“肿肿”了。所以，要特了。所以，要特别注意别注意“孔孔”的尺寸变化。的尺寸变化。3. 关于局部防镀：关于局部防镀： 有些产品要求局部防镀，一般采取喷有些产品要求局部防镀，一般采取喷/涂绝缘漆的方法。涂绝缘漆的方法。4. 六价铬问题：六价铬问题： 理论上，电镀最表面的金

25、属铬是理论上，电镀最表面的金属铬是“铬原子铬原子”，既不是六价铬也不是三价铬。，既不是六价铬也不是三价铬。所以，成品上面不应该有所以，成品上面不应该有“六价铬六价铬”的存在。电镀过程中的六价铬，通过很多道水洗的存在。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，都被清洗掉了。但由于受RoHS的影响，大家一听的影响，大家一听“六价铬六价铬”还是很担心。还是很担心。 由于过程中使用了由于过程中使用了CrO3，所以，电镀过程是不环保的。，所以，电镀过程是不环保的。第16页/共22页第十七页，共22页。第17页/共22页第十八页，共22页。#问题表象直接原因深层次原因处理对策1. 修剪料

26、头时，修剪方法不当或拿的方法不当将注意事项列入作业指导书并由QC巡检2. 产品包装方式不合理，导致产品之间互相摩擦改进包装方式1. 产品在槽与槽之间转运时相互摩擦指导作业员按正确的要求进行操作2. 挂具设计不合理，导致产品之间间隙太小改进挂具设计1. 清洁用具可能选择不当应选择柔软的刷子等工具2. 清洁方法不当改变作业方式2 碰碰伤伤、划划伤伤1. 包 装 过程中产生2. 电 镀 过程中产生3. 人 工 冲洗时产生第18页/共22页第十九页，共22页。#问题表象直接原因深层次原因处理对策1. 修剪料头方法不当或拿的方法不当，或用力过猛将注意事项列入作业指导书并由QC巡检2. 产品包装方式不合理

27、，导致产品之间互相挤压改进包装方式1. 产品在槽与槽之间转运时相互挤压指导作业员按正确的要求进行操作2. 挂具设计不合理，导致产品之间间隙太小改进挂具设计1. 清洁时用力过猛应选择柔软的刷子等工具2. 拿产品的方法、位置不对、用力过猛等改变作业方式3 变形变形1. 包 装 过程中产生2. 电 镀 过程中产生3. 人 工 冲洗时产生第19页/共22页第二十页，共22页。#问题表象直接原因深层次原因处理对策1. 化学镀时间过长按标准控制时间2. 电镀时间过长按标准控制时间3. 计时工具故障，导致计时错误维修或更换新的计时工具1. 电流调整不当按标准工艺调整电流2. 整流器故障维修或更换新的整流器电镀件 与导体接触 点电流不均匀挂 具 设 计 不当，或产品装夹不当改进挂具或装夹方法，使各处电流均匀电镀电 流偏大5 烧焦烧焦4 尺寸偏差尺寸偏差 镀层偏厚第20页/共22页第二十一页，共22页。第21页/共22页第二十二页，共22页。