工厂生产及质量培训——制程简介.ppt

工厂生产及质量培训工厂生产及质量培训制程简介制程简介一、引言：所謂塑膠電鍍就是先在前處理使塑膠先帶上一層薄薄的導電層，在用適當的電流電鍍已經帶上導電層的塑膠使之達到我們預期想要得到各種結果。（包括硬度，防腐，防電磁波等）而我們採用的電氣電鍍是替代鋁鎂合金的最好産品，我們的産品具有較厚的鍍層、材質輕而且耗能少，可以很好的降低生産成本提高生産效率，而且會更好的保護環境，所以電氣電鍍産品替代鋁鎂合金將會是電鍍史上的一次飛躍！二、塑料表面金屬化：1.原理2.製程說明.塑料表面金屬化原理：A.塑料表面金屬化原理B.工藝流程C.影響塑料形成金屬化物性的重點D.粗化與化學鎳原理A.A.塑料表面金屬化原理：塑料表面金屬化原理：塑膠能夠電鍍早在塑膠發現後的幾年內就已經有了,但真正在大量發展使用是在ABS塑膠出現之後了.近230年更發展出如波麗(聚脂樹脂).PVC.耐龍.塑膠纖維等高分子的電鍍,近年更發展出沒有了PP、PC及液晶高分子(LCP)等特殊塑膠的電鍍,但是無論如何的發展.其最基礎的技術還是ABS電鍍,其餘為期衍生改良的技術。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，並具抗化學性，橡膠韌性、耐衝擊性、表面光澤及易加工等特性。A.A.塑料表面金屬化原理：塑料表面金屬化原理：A.A.塑料表面金屬化原理：塑料表面金屬化原理：簡單的說我們是將ABS中的丁二烯以化學方式取出，使其呈現粗糙面再附著一層導體使其能夠導電，所以ABS電鍍是混合化學鍍與電鍍。B.B.工藝流程：工藝流程：B.B.工藝流程：工藝流程：脫脂脫脂膨潤膨潤(預粗化預粗化)粗化粗化中和中和特殊中和特殊中和活化活化加速加速化學鎳化學鎳 C.C.影響塑料形成金屬化物性影響塑料形成金屬化物性 之重點：之重點：C.C.影響塑料形成金屬化物性之重點：影響塑料形成金屬化物性之重點：金屬與塑料的附著力附著力取決於膨潤膨潤與粗化粗化的程序。漏漏鍍鍍、溢溢鍍鍍的發生，則因為活活化化與與加加速速程序的操作不當所引起；更可能是膨潤與粗化不足所引起。表面粗糙、顏色不均勻表面粗糙、顏色不均勻(金屬層厚薄不均金屬層厚薄不均)肇始於化化學鎳學鎳氧化還原不佳。D.D.粗化與化學鎳原理：粗化與化學鎳原理：a.粗化：說明：粗化溶液主要功能是對ABS塑膠表面作一投錨投錨功能，使金屬與塑膠之間具有附著力。粗化液中的六價鉻(CrO3)裂解ABS中的丁二烯而形成投錨現象。a.粗化：化學反應式：2Cr6+3H2CCHCHCH2+H2SO4 4Cr3+C2H6+SO2+1/2O2 b.化學鎳：說明：化學鍍鎳溶液的工藝配方很多，采用次磷酸二氫鈉為還原劑的鍍液比較普遍。其實采用化學鍍鎳的方法，得不到純鎳鍍層，而是二元以上的鎳基合金。應用最多的是以鎳為基，含有一定量的磷、硼、或氮的二元合金。塑膠金屬化較适合于采用以次磷酸二氫鈉為還原劑的鹼性鍍液(得到鍍層含磷量3-14%)。b.化學鎳：鍍液成分：鍍液成分：硫酸鎳次亞磷酸鈉絡合劑穩定劑加速劑氨水潤濕劑b.化學鎳：鍍液中各成分的作用與操作條件與影響：b.化學鎳：.鎳鹽：硫酸鎳鎳鹽：硫酸鎳他的作用是提供還原為金屬鎳所需的Ni2+離子。適當提高鎳鹽的濃度可以提高沈積速度。但是鎳鹽濃度不能過高不能過高，實踐結果表明，當鎳鹽濃度增加到一定數值時，沈積速度趨於穩定，這時PH 過高和絡合劑含量不足時，還會生成氫氧化鎳或亞磷酸鎳沈澱，影響鍍液的穩定性。其鎳離子在5.57.0g/L，這時後沈積速率最高，且鍍層中磷含量也比較穩定。b.化學鎳：.還原劑：次亞磷酸鈉為還原劑還原劑：次亞磷酸鈉為還原劑提供NI2+离子還原為金屬鎳所需的電子。濃度提高，沉積速度加快，但比例濃度過高穩定性下降。次亞磷酸鈉在鍍液中的作用主要是使 Ni2+离子還原為金屬鎳，但也有部分H2PO2离子被還原為磷。控制不同的鍍液組分及操作條件，可得到不同的含磷量(0-14%)的化學鎳。其比例濃度大于25g/L時沉積速度不再增加，過量添加所得鍍層粗糙無光澤，甚至會生成鎳粉，使鍍液很快分無作用。b.化學鎳：.絡合劑絡合劑：作用是使Ni2+離子生成穩定絡合物，以防止氫氧化鎳或亞磷酸鎳沈澱的生成。同時可使結晶細致光亮。常用鹼性鍍液的絡合劑有檸檬酸、乳酸、氨基乙酸、蘋果酸、乙醇酸等。b.化學鎳：.緩衝劑緩衝劑：因為沈積速率、鍍層質量、的穩定性與PH 值有很大關系。為防止化學鍍鎳時，由於大量析氫所引起的PH值下降。因此需加入適量的緩衝劑，使鍍液的PH值穩定在工藝所需的範圍內。常用的緩衝劑有氨水氨水、氫氧化鈉等。b.化學鎳：.穩定劑穩定劑：在化學鍍過程中，由於各種原因，常常在鍍液中產生一些細小的金屬鎳的顆粒，這些金屬鎳微粒的表面做為眾多的催化中心將加速鍍液的分解。在實踐中發現，加入一些穩定劑，它們能吸附在Ni微粒的表面，以防止鍍液的自分解，加入量極少。若添加過量將會大大降低沈積速度，常用的有微量硫代硫酸鹽、硫、焦亞硫酸鉀等。b.化學鎳：加速劑：加速劑：為了提高沉積速度，加些加速劑，這些加速劑能降低絡合劑和穩定劑的功能，提高沉積速度。現在普遍使用專利性的商用綜合添加劑。常用的加速劑有鹼金屬氟化物(NaF)、琥珀酸、脂肪酸等。b.化學鎳：潤濕劑潤濕劑為了降低表面張力，改善表面潤濕狀況，需要加入聚氧乙烯醇醚等表面活性劑。b.化學鎳：.PHPH值值：提高PH值，可使沉積速度加速，也抑制了析氫的副反應。但過高大于12時，鍍液的自分解嚴重，太低時反應無法進行。b.化學鎳：.溫度溫度：隨溫度的升高沉積速度加快，每增加10，沉積速度加快一倍。實踐証明鹼性次亞磷酸鎳鈉化學鍍液在35以下，沉積速度非常慢，甚至根本不發生反應。但超出過多，一方面能耗過大，另一方面易出現鍍液自分解現象。2.製程說明：2.製程說明：流程原理說明圖示 管控因子性能影響裝置工件(塑料)於鍍笼裡面。位置方向製具痕擺放鍍笼於機台的母笼內。位置方向製具痕去除塑料表面的污垢，提高粗化液的工作效率。溫度濃度 附著力軟化塑料表面的PC(聚碳酸脂)，使丁二烯能被粗化液溶解。溫度 時間濃度 鼓風 漏鍍附著力塑料表面通過粗化工序使丁二烯分子溶解，使塑料表面產生凹部。(帶正電)溫度 時間濃度 鼓風附著力PCPC油脂ABS+PC丁二烯ABS+PC丁二烯裝笼裝笼上料上料脫脂脫脂膨潤膨潤粗化粗化2.製程說明：使吸附在塑料表面及凹部的Cr6+還原成Cr3+，然後充分洗淨 濃度 鼓風 時間1.污染活化液2.膠體Pd無法附著 化學鍍鎳的觸媒離子Pd作為膠體Sn-Pd吸附在塑料表面(膠體Sn-Pd帶負電)濃度 溫度時間1.漏鍍2.溢鍍溶解吸附在塑料表面的膠體Sn-Pd中的Sn，並使Pd活性化。濃度 溫度時間1.漏鍍2.溢鍍3.化學鎳無法析出或緩慢與Pd離子反應，使塑料表面產生薄的Ni層，並使其具有導電性。濃度 溫度時間 PH1.粗糙2.粉狀析出從機台的母笼內卸出鍍笼。操作動作1.斷柱2.破損鍍笼裡面取出工件(塑料)。操作動作1.刮傷2.擦痕e-e-e-e-e-Cr6+3e-Cr3+ABS+PCSn-Pd離子ABS+PCPd離子SnSnABS+PC化學鎳ABS+PC中和中和下料下料活化活化加速加速化鎳化鎳下笼下笼三、電鍍：1.電鍍原理2.控管電鍍程序的因素1.電鍍原理：A.電鍍基本原理B.電鍍鎳藥液說明.電鍍基本原理：電鍍指借助外界直流電的作用，在溶液中進行電解反應，使導電體例如金屬的表面沉積另一金屬或合金層。以硫酸鎳鍍浴作例子:以硫酸鎳鍍浴作例子:硫酸鎳鍍液主要有硫酸鎳、氯化鎳、硼酸和水，及其他添加劑。鎳塊是鎳離子(Ni2+)的來源，當電解於水中會離解出鎳離子，鎳離子會在陰極(工件)還原(得到電子)沈積成金屬鎳。這個沈積過程會受鍍浴的狀況如鎳離子濃度、酸鹼度(pH)、溫度、攪拌、電流、添加劑等影響。以硫酸鎳鍍浴作例子:陰極主要反應陰極主要反應:Ni:Ni2+2+(aq)+2e(aq)+2e-Ni(s)Ni(s)陽極主要反應陽極主要反應:Ni(s)Ni:Ni(s)Ni2+2+(aq)+2e(aq)+2e-以硫酸鎳鍍浴作例子:由於整個鍍液主要有水，也會發生水電解，產生氫氣(在陰極)和氧氣(在陽極)的副反應 陰極副反應陰極副反應:2H 2H3 3O O+(aq)+2e(aq)+2e-H H2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)陽極副反應陽極副反應:6H 6H2 2O(l)OO(l)O2 2(g)+4H(g)+4H3 3O O+(aq)+4e(aq)+4e-B.電鍍鎳藥液說明：a.電鍍鎳的鍍液組成b.鍍液中各成分的作用與操作條件的影響a.電鍍鎳鍍液組成：電鍍鎳鍍液組成：硫酸鎳氯化鎳硼酸濕潤劑平整劑光亮劑光亮劑 b.鍍液中各成分的作用及操作條件影響：鍍液中各成分的作用及操作條件影響：.硫酸鎳：硫酸鎳：主要提供鍍液鎳離子來源，在電鍍過程中作為鎳金屬消耗的載體載體，濃度的多寡，影響金屬表面的光澤。如霧鎳液中硫酸鎳的濃度則控管在400500g/L，光澤鎳與半光澤鎳中的硫酸鎳濃度則設定在200300g/L。b.鍍液中各成分的作用及操作條件影響：鍍液中各成分的作用及操作條件影響：.氯化鎳：氯化鎳：增進鍍液中的導電性，提高鎳離子在電鍍過程增進鍍液中的導電性，提高鎳離子在電鍍過程中的移動速度。中的移動速度。氯化鎳濃度愈高時金屬表面的光澤則愈高。氯化鎳濃度愈高時金屬表面的光澤則愈高。因電鍍設備方式的不同，如滾鍍、掛鍍影響鍍因電鍍設備方式的不同，如滾鍍、掛鍍影響鍍液的導電性能與對表面光澤的需求，氯化鎳所液的導電性能與對表面光澤的需求，氯化鎳所設計濃度不盡相同。設計濃度不盡相同。b.鍍液中各成分的作用及操作條件影響：鍍液中各成分的作用及操作條件影響：.硼酸：硼酸：作為鍍液作為鍍液PHPH值控管的緩衝劑。值控管的緩衝劑。b.鍍液中各成分的作用及操作條件影響：鍍液中各成分的作用及操作條件影響：.濕潤劑：濕潤劑：增加鍍液對工件的表面張力，使低電流增加鍍液對工件的表面張力，使低電流密度的區域能平均析出金屬，另一面則密度的區域能平均析出金屬，另一面則去除水解反應產生的氫氣，避免在鎳金去除水解反應產生的氫氣，避免在鎳金屬析出時產生針孔現象。屬析出時產生針孔現象。b.鍍液中各成分的作用及操作條件影響：鍍液中各成分的作用及操作條件影響：.平整劑：平整劑：平均高低電流密度區域金屬析出的速率。平整劑的作用有抑制高電流密度區域鎳金屬析出的速率，而提昇低電流密度區域鎳金屬的析出速率。b.鍍液中各成分的作用及操作條件影響：鍍液中各成分的作用及操作條件影響：.光澤劑：光澤劑：增加鎳金屬析出的光澤度。光澤劑會促進鎳金屬析出時金屬晶體微細化，增進表面的光澤，但也加強鎳金屬析出的內應力與強度，當光澤劑過量時容易引起工件的變形。2.控管電鍍程序的因數：A.電鍍理論法拉第定律B.控管電鍍鎳程序的因素C.電鍍邊緣效應A.電鍍理論-法拉第定律：定律：金屬在電解析出的重量與其電量成正比A.電鍍理論-法拉第定律：公式：W Q；QIt；WKIt；K（M/n）/fk W（M/n）/fk It A.電鍍理論-法拉第定律：符號說明：W：析出重量Q：電量I：電流t：時間K：常數M：元素分子量n：游離價電荷 fk：法拉第常數96500B.控管電鍍鎳程序的因素：a.槽液濃度b.溫度與PH值c.時間d.電流e.電流密度a.a.槽液濃度槽液濃度：如鍍液中各成分的作用如鍍液中各成分的作用操作條件影響項目說明操作條件影響項目說明b.b.溫度與溫度與PHPH值值：主要影響鍍層的均勻性主要影響鍍層的均勻性金屬晶體析出的粗細金屬晶體析出的粗細金屬晶體析出的光澤金屬晶體析出的光澤c.時間：由電鍍理論得知電鍍金屬的析出重量與時間時間成正比，電鍍時間是控管金屬析出的重量或膜厚。d.電流：由電鍍理論得知電鍍金屬的析出重量與電流電流成正比電流過高時容易引起工件的燒焦，或在高電流密度區產生粗角(邊角增厚)與細微凸點狀分布；電流過低，則會使電鍍時間延長，影響產能。e.電流密度：.陰極電流密度陰極電流密度：指工件(陰極)在單位面積所需的電流量鍍鎳的陰極密度最佳控制於13.5(A/dm2)。e.電流密度：.陽極電流密度陽極電流密度：指陽極在單位面積所供給的電流量鍍鎳的陽極密度最佳控制：0.52.5(A/dm2)陽極面積(鈦籃擺放的間距)過高時，易引起工件邊角產生細凸點或高電流密度區表面粗糙。C.電鍍邊緣效應：a.邊角增厚b.解決對策a.邊角增厚：因工件的電荷集中分佈於邊角區域，使工件邊角形成一高電流密度區域。電鍍時，工件邊角容易較其他區域增加其膜厚，而使工件的內應力不均勻造成變形之虞。b.解決方式：可在工件兩側邊緣之處裝設遮蔽板。減緩鎳離子對高電流密度區的移動速率。降低高電流區域的金屬析出速率。