塑料表面处理技巧：提升镀层与塑料结合力的关键因素

塑料表面处理技巧：提升镀层与塑料结合力的关键因素

11.涂层与塑料结合力不好

1.除油效果差

A.故障分析

塑料成型过程中，模具中通常会加入脱模剂；周转过程中模具上会粘附各种油性物质，后道工序抛光过程中模具上会粘附抛光膏，这些都会妨碍硫酸-铬酸型粗化液对塑料表面的粗化，达不到亲水性和粗化要求，造成粗化不均匀，严重影响塑料与涂层的结合力。

常见的脱脂方法有有机溶剂脱脂和碱性脱脂，碱性脱脂液的成分与钢件成分相似，对于酚醛塑料等不耐碱的材料不能使用碱性脱脂液，脱脂液的温度不宜过高，否则容易造成产品变形。

B. 改进措施

合理选择除油工艺，严格按照规范操作，保证除油效果。

2.注塑条件不当

A.故障分析

塑料件的成型工艺对涂层的结合强度影响很大，判断其好坏的方法是将其浸泡在温度为24℃±3℃的冰醋酸中2分钟，然后清洗、烘干。如果此时工件表面出现白粉或裂纹，则此类塑料的内应力很大，结合强度不佳。一般来说，出现白粉时，多半不能通过循环试验，出现裂纹时，多半不能通过剥离试验。这种异常往往出现在零件的同一部位，多数零件都有类似现象。

附录：塑件内应力的检测

①冰醋酸浸泡法

将零件完全浸入24℃±3℃的冰醋酸中30s，取出后立即清洗干净，然后晾干，检查表面。如果有细小而密集的裂纹，说明此处存在应力。裂纹越多，应力越大。重复上述操作，浸入冰醋酸中2min，然后检查零件。如果有深入塑料深处的裂纹，说明此处存在较高的内应力。裂纹越严重，内应力越大。

②溶剂浸渍法

将零件完全浸入21℃±2℃的甲乙酮和丙酮混合溶剂中15秒钟，取出后立即振干，再按上述方法检查。

B. 改进措施

缓解压力的方法：

A.在60-75°C下加热2-4小时以消除应力。

B. 在25％（体积）丙酮中浸泡30分钟，以消除应力。

改进成型工艺，加强镀前应力检查，保证镀件产品质量。

3.化学粗化液配方不当

A.故障分析

为了增加镀层与基材的结合力，基材表面一般需进行粗化处理。粗化的目的是使非金属基材表面微粗糙化，增加镀层与基材的接触面积，并通过粗化改变塑料表面微观几何形状和聚合物分子的化学性质，形成极性基团，使塑料表面由疏水变为亲水；同时经过粗化处理后，塑料表面形成许多均匀的小凹坑，使镀层可以嵌入其中，镀层与塑料基材像“纽扣”或“铆钉”一样牢固结合。在ABS塑料电镀中，常用的化学粗化液为硫酸-铬酐型。当铬酐与硫酸的配比不合适时，粗化液对塑料表面的丁二烯树脂没有氧化腐蚀作用，不能形成凹坑，金属层与塑料没有结合的基础。 对于这种情况下，单纯提高腐蚀液的温度和腐蚀时间是不起作用的。

B. 改进措施

合理选择粗化工艺，严格按照规范操作；同时要注意三价铬的积累，三价铬最好不超过20g/L。

4. 粗化不足或过度

A.故障分析

打毛是影响结合强度的关键因素，打毛不充分而引起的结合强度差，多出现在制件凹陷处，如果涂层剥除后，这些制件的塑料表面通常比较光滑。打毛过度而引起的结合强度差，多出现在制件的尖部和边缘处，如果涂层剥除后，这些制件外观粗糙。常用的检查方法是将打毛后的制件放在阳光下或烤箱内烘干。如果烘干后表面发白，制件尖部和边缘处出现细小粉状黄白色物质，而这种粉末可以用手擦掉，则说明这些制件打毛过度（或老化），应降低打毛温度或缩短打毛时间。如果烘干后表面只有少数地方发白，大部分表面仍为塑料原色，则说明表面打毛不充分，应提高打毛温度或延长打毛时间。打毛温度与时间是相关的。 温度太低达不到粗化效果，延长时间也不行。粗化温度多控制在65-70℃。粗化时间根据零件成分、尺寸决定，一般为5-15分钟。PC含量越高，粗化时间越长。如果不能确定，最好先进行小试，在不同粗化温度和时间下分批试验，再根据试验结果确定工艺标准。

B. 改进措施

严格的工艺规范和工艺参数。

12.工件变形

1.粗化液温度过高

A.故障分析

在正常的生产条件下，工件是不会变形的。塑性变形的原因主要有三种：热变形、压缩变形、热变形和压缩变形同时发生。ABS塑料电镀过程中，粗化液的温度（60-70℃）是工艺过程中的最高温度。如果控温不当或操作不慎，使粗化液受热过高，容易造成厚度较薄或面积较大的工件变形。

B. 改进措施

根据塑料的变形温度，合理设定粗化液的温度，并控制在恒温，防止塑料工件变形。

2.压力引起工件变形

A.故障分析

塑料工件比较轻，在打毛或除油过程中，都是浮在液面的，必须用压板加压，使工件浸入打毛液中才能达到打毛效果，如果温度过高、压板压的时间过长、压板压得不够紧，都会导致工件变形。

B. 改进措施

经常翻转零件，防止其长时间重叠或受压。

3. 钩子的支点不对称

A.故障分析

吊钩的支点应对称设置，并保持相同的拉力，如果吊钩拉力不平衡，在经过高温过程时就会变形，冷却后变形就会固定。

B. 改进措施

在设计制作吊架时，不要让工件在一个方向受力过大，可以增大支点的接触面，以减小支点拉力。

4.严格控制各工序温度

严格按照各工序的工艺参数，加强管理，不得超过规定温度（控制温度的主要工序有粗化、亮镍、铬、烘箱等）。

5、电镀挂架挂钩弹性太大

A.故障分析

塑料工件比较轻，在电镀过程中，仅靠工件自身的重力是无法保证电镀产品质量的，甚至会造成不导电、无镀层沉积。因此，在设计电镀挂具时，只能依靠挂钩的弹力来将工件拉紧或夹紧，如果挂钩的弹力过大，容易造成工件的变形。

B. 改进措施

合理设计吊具及工艺参数

附录：塑料件外观设计原则

①零件表面应光滑，在不要求镜面光泽的地方，应尽可能做成梨形或浮雕花纹，以利于粗化，提高涂层的附着力，掩盖细小的缺陷和伤痕。

②不得有盲孔，如需，其深度应为孔径的1/3～1/2，槽或孔之间的距离不宜过近，且边缘应修圆。

③零件应具有足够的强度，壁厚最好大于3mm，最薄处不小于1.9mm。

④ 不应有尖锐的边缘、角或锯齿状，若有必要，应尽可能将边缘修整成圆角。

⑤尽量避开大面积平坦区域。

⑥尽量不要使用金属嵌体，必要时可用铝材，嵌体周围的塑料应足够厚且圆润。

⑦ 在零件上留出尽可能多的安装位置，以获得良好均匀的涂层。

放置位置应设计在不影响外观的位置，并注意防止零件变形。

13.化学镍层有黑色粉末

1.温度过高

A.故障分析

槽液温度是影响化学镀镍沉积速度的最重要因素之一。沉积速度随温度升高几乎成指数增加。为了达到高的沉积速度，许多槽液采用尽可能高的温度。在酸性槽液pH值4～5范围内，工作温度若低于70℃，反应就不能再进行，一般维持在85～90℃。碱性槽液可在稍低的温度下工作（低于45℃），通常只能在活化的非导体表面生成一层很薄的镀层，然后再通过电镀加厚镀层。但槽液温度不能过高，温度过高，沉积往往会过快而不受控制。一般温度每升高10℃，沉积速度就会增加一倍，这样就会使镍离子的自催化反应速度过快，使镍晶体变得粗糙、疏松。 这样得到的是结合强度差的黑色粉末镍，同时亚磷酸盐也会迅速增多，引发镀液的自分解。在分解后的化学镍槽中镀镍必然会得到黑色粉末镀层。随着温度升高，镀速加快，镀层中磷含量降低，镀层应力和孔隙率增大，耐蚀性下降。因此，实际生产中，镀液工作温度必须保持相对稳定（变化在2℃以内）。

（在内部），由于沉积层中镍含量随温度变化，温度波动较大，会产生层状片状沉积。另外加热必须均匀，尤其要防止局部过热。

B. 改进措施

将镀液温度降低至标准值。如果镀液已自行分解，则需要更换。

2.pH值太高

A.故障分析

镀液pH值对化学镀镍工艺的影响如下：

①当pH值升高时，沉降速度增大；反之，沉降速度减慢。

②当pH值升高时，生成的沉积物中磷的含量降低

③pH值升高，会降低次磷酸盐还原剂的利用率，此时有相当一部分还原剂被消耗在析氢反应中。

④对于酸性化学镀镍液，当pH值升高时，亚磷酸盐的溶解度下降，亚磷酸镍的析出会引发镀液自然分解的危险。若pH值继续升高，次磷酸盐氧化为亚磷酸盐的反应将由催化反应（只在催化表面发生的反应）转变为自发的均相反应（反应可以在镀液本身中进行，而不在催化表面进行）。

[H2PO2]- + OH- → [HPO3]2- + H2

此时电镀液很快分解，失去作用。

与化学镀铜一样，化学镀镍的沉积速度随溶液pH值的升高而增大。若pH值过高，反应过于剧烈，溶液易分解、不稳定，且镍离子的自催化反应速度过快，使镍沉积物粗糙、疏松，得到的黑色粉末镀层结合强度差；若pH值过低，则沉积速度很慢，甚至得不到镀层。在正常反应过程中，随着镍磷的沉积，不断有H+生成，镀液的pH值不断降低，因此必须及时调整pH值，使pH值的波动范围控制在土0.2范围内。若pH值过高，可用硫酸降低。

B. 改进措施

用5%稀硫酸调节pH至标准值。

3.镍盐含量​​过高

1. 故障分析

镍盐是镀液的主要成分，一般随着镍盐含量的增加，沉积速度也随之增加，但镍盐含量过高，则速度过快，容易失控，镀液会自行分解，使溶液产生固体颗粒，这些颗粒夹在镀层中，导致镀层上出现黑色粉末。另外，如果镍盐含量过高，柠檬酸盐含量过低，镍盐在碱溶液中会形成氢氧化物沉淀，使溶液浑浊，导致沉积层粗糙。

B. 改进措施

稀释镀液，分析并调整镀液成分

4.次磷酸钠含量过高

A.故障分析

次磷酸钠是镍的还原剂，在络合剂比例合适的条件下，随着次磷酸钠浓度的提高，镍的沉积速度加快。生产中控制次磷酸钠与镍盐浓度的摩尔比小于4即可。次磷酸钠含量过高，反应剧烈，镀层发暗，镀液易分解，不稳定；含量过低，镍沉积慢，易析出氢气，产生气流。

B. 改进措施

稀释镀液，分析并调整镀液成分

5.化学镀镍溶液受到污染

A.故障分析

在胶体钯活化过程中，若将活化液带入化学镀镍液中，将引起化学镀液的分解，如果在分解后的化学镀镍液中进行化学镀镍，必然会得到黑色粉状镍层。

B. 改进措施

替代化学镀镍溶液