非金属材料电镀精选课件.ppt
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1、关于非金属材料电镀第一页,本课件共有184页9.1概述概述指在非金属材料表面指在非金属材料表面上,利用特殊的加工方法获得一层金属上,利用特殊的加工方法获得一层金属镀层,使之具有金属材料和非金属材料镀层,使之具有金属材料和非金属材料两者的优点的一种电镀方法。两者的优点的一种电镀方法。非金属材料电镀:非金属材料电镀:第二页,本课件共有184页非金属电镀的历史非金属电镀的历史19世纪前,在非金属材料上电镀,被认为是世纪前,在非金属材料上电镀,被认为是不可能的不可能的1835年,利伯格年,利伯格(Liebig)发明了银镜反应发明了银镜反应第三页,本课件共有184页乙醛的银镜反应乙醛的银镜反应在洁净的试
2、管里加入在洁净的试管里加入1mL2%的硝酸银溶的硝酸银溶液,然后一边摇动试管,一边逐滴滴入液,然后一边摇动试管,一边逐滴滴入2%的稀氨水,至最初产生的沉淀恰好溶的稀氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解为止(这是得到的溶液叫银氨溶液解为止(这是得到的溶液叫银氨溶液)。再滴入再滴入3滴乙醛,振荡后把试管放在热水滴乙醛,振荡后把试管放在热水中温热。不久可以看到,试管内壁上附中温热。不久可以看到,试管内壁上附着一层光亮如镜的金属银。着一层光亮如镜的金属银。第四页,本课件共有184页葡萄糖的银镜反应葡萄糖的银镜反应在洁净的试管里加入在洁净的试管里加入1mL2%的硝酸银溶液,的硝酸银溶液,然后一边摇动试管,一边
3、逐滴滴入然后一边摇动试管,一边逐滴滴入2%的稀的稀氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解为止(这氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解为止(这是得到的溶液叫银氨溶液是得到的溶液叫银氨溶液)。滴入一滴管的滴入一滴管的葡萄糖溶液,振荡后把试管放在热水中温热。葡萄糖溶液,振荡后把试管放在热水中温热。不久可以看到,试管内壁上附着一层光亮如不久可以看到,试管内壁上附着一层光亮如镜的金属银。镜的金属银。第五页,本课件共有184页银镜反应本质银镜反应本质这个反应里,硝酸银与氨水生成的银氨溶这个反应里,硝酸银与氨水生成的银氨溶液中含有氢氧化二氨合银,这是一种弱氧液中含有氢氧化二氨合银,这是一种弱氧化剂,它能把乙醛氧化成乙酸化
4、剂,它能把乙醛氧化成乙酸(即即-CHO被被氧化成氧化成-COOH),乙酸又与生成的氨气反应,乙酸又与生成的氨气反应生成乙酸铵,而银离子被还原成金属银。生成乙酸铵,而银离子被还原成金属银。从葡萄糖的角度来说,葡萄糖中有醛基,从葡萄糖的角度来说,葡萄糖中有醛基,具有还原性,把硝酸银里的银离子还原成具有还原性,把硝酸银里的银离子还原成金属银金属银第六页,本课件共有184页第七页,本课件共有184页1884年,罗伯年,罗伯(Rober)和阿穆雷格和阿穆雷格(Amurrag)把石墨涂在非金属材料表面,使把石墨涂在非金属材料表面,使它们导电,然后通过电沉积得到铜的雕刻它们导电,然后通过电沉积得到铜的雕刻板
5、板第八页,本课件共有184页我国古代我国古代“重塑金身重塑金身”,在泥塑或者木雕表,在泥塑或者木雕表面包金或银的物理金属化方法及在铁上置换面包金或银的物理金属化方法及在铁上置换铜或汞齐化方法镀金或银铜或汞齐化方法镀金或银1930有人试图在塑料上镀出金属有人试图在塑料上镀出金属1938年的年的塑料塑料期刊上,就报道过塑料期刊上,就报道过塑料上电镀的新闻上电镀的新闻第九页,本课件共有184页真正的具有工业价值的非金属电镀技术的开发,真正的具有工业价值的非金属电镀技术的开发,是在廉价而有效的化学镀技术产生之后的事,无是在廉价而有效的化学镀技术产生之后的事,无线电技术的发展促进了利用化学法实现非金属印
6、线电技术的发展促进了利用化学法实现非金属印制线路板孔金属化技术的产生制线路板孔金属化技术的产生化学镀铜技术的完善,使塑料电镀技术的工业化化学镀铜技术的完善,使塑料电镀技术的工业化成为可能成为可能第十页,本课件共有184页20世纪世纪50年代,我国开始研究和开发塑料电镀年代,我国开始研究和开发塑料电镀20世纪世纪70年代,我国开发的胶体钯一步活化和常年代,我国开发的胶体钯一步活化和常温化学镀镍工业,用于当时出口的收音机机壳和温化学镀镍工业,用于当时出口的收音机机壳和旋钮旋钮20世纪世纪80年代,玻璃钢电镀技术获得发展年代,玻璃钢电镀技术获得发展20世纪末,开发出直接镀塑料,还开发出适用于世纪末,
7、开发出直接镀塑料,还开发出适用于其他非直接镀塑料的直接镀技术其他非直接镀塑料的直接镀技术21世纪,非金属电镀技术还在工业领域中大量采用世纪,非金属电镀技术还在工业领域中大量采用第十一页,本课件共有184页非金属材料种类非金属材料种类塑料塑料陶瓷陶瓷玻璃玻璃玻璃钢玻璃钢石英石英金刚石金刚石树叶树叶鲜花鲜花纸张纸张木材木材石膏石膏空心砖空心砖第十二页,本课件共有184页第十三页,本课件共有184页塑料塑料塑料为合成的高分子化合物塑料为合成的高分子化合物(聚合物聚合物),又可称为高分子或巨分子,又可称为高分子或巨分子,也是一也是一般所俗称的塑料或树脂般所俗称的塑料或树脂第十四页,本课件共有184页塑
8、料塑料第十五页,本课件共有184页不导电不导电不导热不导热耐磨性差耐磨性差不耐污染不耐污染易变形易变形易变色易变色非金属材料缺点非金属材料缺点第十六页,本课件共有184页导电膜的制备方法导电膜的制备方法u采用金属涂料法或热喷涂法涂覆或喷射导电采用金属涂料法或热喷涂法涂覆或喷射导电涂料或导电胶涂料或导电胶u非金属表面金属化非金属表面金属化物理气相沉物理气相沉积积(PVD):真空蒸发镀、:真空蒸发镀、离子镀、溅射镀离子镀、溅射镀化学气相沉积化学气相沉积(VCD):):气相镀气相镀热压烫金法热压烫金法导电塑料导电塑料化学镀化学镀化学镀化学镀电镀电镀第十七页,本课件共有184页非金属电镀的应用非金属电
9、镀的应用装饰性应用装饰性应用功能性应用功能性应用其他应用其他应用机械类产品机械类产品电子、电工类产品(电磁屏蔽;电子传递、微波电子、电工类产品(电磁屏蔽;电子传递、微波传输、导电导磁;耐高温;耐蚀性等)传输、导电导磁;耐高温;耐蚀性等)交通和运载工具类产品(汽车、船舶、航天航空)交通和运载工具类产品(汽车、船舶、航天航空)第十八页,本课件共有184页应用实例应用实例以塑料代替有色金属以塑料代替有色金属汽车工业的内外部件应用汽车工业的内外部件应用局部电镀的应用局部电镀的应用印刷线路上的应用印刷线路上的应用导电性纤维上的应用导电性纤维上的应用电子仪器的屏蔽电子仪器的屏蔽第十九页,本课件共有184页
10、其他方面:其他方面:u玻璃、陶瓷体上电镀铜制作电容器玻璃、陶瓷体上电镀铜制作电容器u施加可焊性的金属薄膜作为极片施加可焊性的金属薄膜作为极片u在聚氨酯薄膜上镀以磁性镀层,如镍钴或镍铁合金镀在聚氨酯薄膜上镀以磁性镀层,如镍钴或镍铁合金镀层之后,可用来制作印刷线路板层之后,可用来制作印刷线路板u手表活络字块的电镀手表活络字块的电镀u全塑料封装的小型变压器的外封装塑料进行电镀来屏蔽电全塑料封装的小型变压器的外封装塑料进行电镀来屏蔽电磁场磁场u对塑料、石蜡等电铸用的非金属铸模进行电镀对塑料、石蜡等电铸用的非金属铸模进行电镀u泡沫镍电池电极泡沫镍电池电极第二十页,本课件共有184页注意注意在非金属电镀中
11、,以塑料电镀所占的比在非金属电镀中,以塑料电镀所占的比重最大。其中又以重最大。其中又以ABS塑料为主。塑料为主。其它非金属电镀与其它非金属电镀与ABS塑料电镀工艺差塑料电镀工艺差别主要在于别主要在于粗化粗化工艺的不同,其余步骤工艺的不同,其余步骤大体相似。大体相似。第二十一页,本课件共有184页不应有尖角不应有尖角深槽和窄槽深槽和窄槽第二十二页,本课件共有184页非金属电镀的通用方法非金属电镀的通用方法非金属材料的表面整理或清洗非金属材料的表面整理或清洗充分干燥充分干燥(浸石蜡)(浸石蜡)涂可金属化的塑料的涂料涂可金属化的塑料的涂料粗化粗化敏化敏化活化活化化学镀化学镀电镀电镀非金属材料的表面整
12、理或清洗非金属材料的表面整理或清洗充分干燥充分干燥涂可金属化的树脂的涂料涂可金属化的树脂的涂料粗化粗化敏化敏化活化活化化学镀化学镀电镀电镀第二十三页,本课件共有184页非金属材料的表面整理或清洗非金属材料的表面整理或清洗充分干燥充分干燥涂覆导电涂料法涂覆导电涂料法(导电胶或导电漆)(导电胶或导电漆)粘附石墨或银粉等导电粉末粘附石墨或银粉等导电粉末直接直接电镀电镀第二十四页,本课件共有184页非金属电镀的特点非金属电镀的特点成型性能好成型性能好具有良好的物理力学性能、电气性能具有良好的物理力学性能、电气性能抗腐蚀性能、耐侯性能和抗老化性能好抗腐蚀性能、耐侯性能和抗老化性能好非金属电镀技术的产品成
13、本往往都比采用非金属电镀技术的产品成本往往都比采用金属的要低得多,尤其是材料成本金属的要低得多,尤其是材料成本导电导电导热导热导磁导磁耐热耐热强度强度相对密度相对密度镀层结合力镀层结合力第二十五页,本课件共有184页非金属电镀的优点、缺点非金属电镀的优点、缺点u优点优点l提高零件表面硬度和提高零件表面硬度和耐磨性耐磨性l节约金属节约金属l简化加工工艺简化加工工艺u缺点缺点l电镀成本比金属电镀高电镀成本比金属电镀高l镀层结合力不很牢固镀层结合力不很牢固第二十六页,本课件共有184页非金属电镀技术的展望非金属电镀技术的展望新型直接催化塑料(添加化学镀催化剂)新型直接催化塑料(添加化学镀催化剂)添加
14、导电粉末获得直接电镀塑料(在塑料表面添加导电粉末获得直接电镀塑料(在塑料表面分散导电性铁、铝微粒)分散导电性铁、铝微粒)通过特殊前处理获得直接电镀塑料(碱粗化,硫酸通过特殊前处理获得直接电镀塑料(碱粗化,硫酸磺化处理,引入磺基,在塑料表面形成活性基团,磺化处理,引入磺基,在塑料表面形成活性基团,进而吸附金属离子而使表面具有催化活性)进而吸附金属离子而使表面具有催化活性)第二十七页,本课件共有184页导电塑料(制造塑料时,在树脂中掺入导电物导电塑料(制造塑料时,在树脂中掺入导电物质如金属微粒、炭黑、有机络合物、导电聚合质如金属微粒、炭黑、有机络合物、导电聚合物物聚苯胺、聚乙烯、聚苯硫醚、聚吡咯、
15、聚聚苯胺、聚乙烯、聚苯硫醚、聚吡咯、聚吡啶、聚噻吩、聚噻唑、聚对苯撑及热分解导吡啶、聚噻吩、聚噻唑、聚对苯撑及热分解导电高分子聚酰亚胺和聚丙烯腈等)电高分子聚酰亚胺和聚丙烯腈等)高强度可镀塑料:短玻纤维高强度可镀塑料:短玻纤维/颗粒混杂增强颗粒混杂增强ABS复复合材料合材料局部电镀或选择性电镀塑料局部电镀或选择性电镀塑料生物工程塑料的图形电镀:人工骨关节;直接在功生物工程塑料的图形电镀:人工骨关节;直接在功能器件上用非金属电镀技术直接制作所需连接的线能器件上用非金属电镀技术直接制作所需连接的线路,达到连接所以功能块的目的路,达到连接所以功能块的目的第二十八页,本课件共有184页9.2非金属电镀
16、前的表面准备非金属电镀前的表面准备化学粗化化学粗化敏化敏化活化活化还原或解胶还原或解胶封闭封闭去应力去应力化学镀化学镀电镀电镀除油除油第二十九页,本课件共有184页典型的非金属表面金属化的工艺典型的非金属表面金属化的工艺(封闭或去应力封闭或去应力)(有机除油有机除油)化学除油化学除油化学粗化化学粗化敏化敏化活化活化还原还原(或解胶或解胶)化学镀化学镀电镀电镀第三十页,本课件共有184页去应力去应力机械抛光机械抛光第三十一页,本课件共有184页一、封闭处理一、封闭处理(对陶瓷等多孔材料)(对陶瓷等多孔材料)方法:方法:(1)石蜡封闭:一般零件浸在)石蜡封闭:一般零件浸在105的熔融的熔融石蜡中半
17、小时,然后取出滴干和冷却石蜡中半小时,然后取出滴干和冷却(2)树脂封闭)树脂封闭第三十二页,本课件共有184页目的:去应力用于弥补压塑质量的缺陷,目的:去应力用于弥补压塑质量的缺陷,通过热处理使通过热处理使ABS树脂分子排列均匀,树脂分子排列均匀,避免应力集中避免应力集中方法:方法:把塑料制品聚苯乙烯放在温度把塑料制品聚苯乙烯放在温度655的烘箱内的烘箱内恒温恒温2-4小时;小时;把塑料制品聚丙烯放在温度把塑料制品聚丙烯放在温度80-100的烘箱内的烘箱内恒温恒温1-3小时;小时;或者在或者在25%体积的丙酮溶液中浸泡体积的丙酮溶液中浸泡30min二、去应力二、去应力(对塑料等)(对塑料等)第
18、三十三页,本课件共有184页应力高低的检查:应力高低的检查:1、冰乙酸浸渍法、冰乙酸浸渍法243的冰乙酸中持续的冰乙酸中持续30s2、溶剂浸渍法、溶剂浸渍法211的的1:1的甲乙酮和丙酮的混合溶剂的甲乙酮和丙酮的混合溶剂中持续中持续15s第三十四页,本课件共有184页三、除油三、除油有机溶剂除油有机溶剂除油碱性除油碱性除油酸性除油酸性除油减化工序减化工序节约能源节约能源提高粗化液的寿命提高粗化液的寿命适于自动化生产线适于自动化生产线第三十五页,本课件共有184页ABS塑料、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯等采用有塑料、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯等采用有机溶液进行表面除油机溶液进行表面除油ABS:乙醇:乙醇聚氯乙
19、烯:聚氯乙烯:甲醇,乙醇,三氯乙烯,丙酮甲醇,乙醇,三氯乙烯,丙酮聚苯乙烯:聚苯乙烯:甲醇,乙醇,三氯乙烯甲醇,乙醇,三氯乙烯酚醛塑料:酚醛塑料:甲醇,丙酮甲醇,丙酮环氧树脂:环氧树脂:甲醇,丙酮甲醇,丙酮聚酰胺:聚酰胺:汽油,三氯乙烯汽油,三氯乙烯氟塑料:氟塑料:丙酮丙酮聚酯:聚酯:丙酮丙酮也有人说塑也有人说塑料不适合用料不适合用有机溶剂除有机溶剂除油油第三十六页,本课件共有184页有机溶剂除油有机溶剂除油氢醌氢醌400mL邻苯二酚邻苯二酚100mL丙酮丙酮400mL温度温度室温室温时间时间3min热固性塑料热固性塑料第三十七页,本课件共有184页橡胶橡胶丙酮丙酮丁酯纤维素丁酯纤维素第三十八
20、页,本课件共有184页聚丙烯塑料聚丙烯塑料10%松节油乳化液松节油乳化液+普通化学粗化普通化学粗化第三十九页,本课件共有184页碱性化学除油溶液碱性化学除油溶液碳酸钠碳酸钠/(g/L)20-30磷酸钠磷酸钠/(g/L)10-30氢氧化钠氢氧化钠/(g/L)10-20表面活性剂表面活性剂/(mL/L)2-5温度温度/()60-70时间时间/(min)10-30处理后表面亲水处理后表面亲水第四十页,本课件共有184页重铬酸钾重铬酸钾/(g/L)15硫酸硫酸(mL/L)300水水(mL/L)20温度温度/()室温室温时间时间/(min)1-2酸性化学除油溶液酸性化学除油溶液利用强氧化作用来破坏有机物
21、,防止时间利用强氧化作用来破坏有机物,防止时间过长对表面造成伤害过长对表面造成伤害第四十一页,本课件共有184页注意注意塑料比重轻,易浮在液面上,操作时用塑料比重轻,易浮在液面上,操作时用重物将其全部压入液内,并适当翻动,重物将其全部压入液内,并适当翻动,使零件表面全部润湿使零件表面全部润湿第四十二页,本课件共有184页四、粗化四、粗化作用:作用:(1)使非金属表面呈现微观粗糙,从而增大)使非金属表面呈现微观粗糙,从而增大了镀层与基体的接触面了镀层与基体的接触面(2)使塑料表面的聚合物断链,由长链变成)使塑料表面的聚合物断链,由长链变成短链,将制件由憎水体变成亲水体,有短链,将制件由憎水体变成
22、亲水体,有利于粗化后各道工序的顺利进行利于粗化后各道工序的顺利进行第四十三页,本课件共有184页粗化方法粗化方法(常用的是以铬酸和硫酸为主的强氧化性粗化液)(常用的是以铬酸和硫酸为主的强氧化性粗化液)(添加重铬酸钾和磷酸的粗化液)(添加重铬酸钾和磷酸的粗化液)第四十四页,本课件共有184页化学粗化化学粗化有机溶剂粗化有机溶剂粗化机械粗化机械粗化对提高镀层结合力而言:对提高镀层结合力而言:对于有些表面粗化比较困难的非金属,还要对于有些表面粗化比较困难的非金属,还要选用物理和化学并用的联合粗化法选用物理和化学并用的联合粗化法第四十五页,本课件共有184页化学粗化特点化学粗化特点95%(1)除污垢能
23、力强,含铬酐、硫酸的强氧)除污垢能力强,含铬酐、硫酸的强氧化性酸溶液化性酸溶液(2)粗化速度快,效果好)粗化速度快,效果好(3)应用广,适合任何材料、任何几何)应用广,适合任何材料、任何几何形状、任何用途的材料形状、任何用途的材料(4)成分简单,配制容易,维护方便)成分简单,配制容易,维护方便第四十六页,本课件共有184页化学粗化原理化学粗化原理蚀刻蚀刻断链断链氧化氧化磺化磺化第四十七页,本课件共有184页ABS举例举例ABS丙烯腈丙烯腈丁二烯丁二烯苯乙烯苯乙烯A+SA+B树脂相树脂相橡胶相橡胶相第四十八页,本课件共有184页AS共聚形成树脂相;共聚形成树脂相;AB共聚形成橡胶相。共聚形成橡胶
24、相。橡胶相呈球状均匀地分布在树脂相之中。橡胶相呈球状均匀地分布在树脂相之中。粗化过程中橡胶粒子被溶去形成凹坑。粗化过程中橡胶粒子被溶去形成凹坑。第四十九页,本课件共有184页第五十页,本课件共有184页第五十一页,本课件共有184页ABS塑料及其化学粗化后的结构塑料及其化学粗化后的结构第五十二页,本课件共有184页ABS的粗化作用断面示意图的粗化作用断面示意图第五十三页,本课件共有184页塑料粗化后微观形貌第五十四页,本课件共有184页机械粗化机械粗化敞口形敞口形第五十五页,本课件共有184页化学粗化化学粗化“投铆投铆”效果效果瓶颈形瓶颈形第五十六页,本课件共有184页ABS化学粗化配方化学粗
25、化配方铬酐铬酐400g/L硫酸硫酸350g/L温度温度50-60时间时间25-40min第五十七页,本课件共有184页ABS化学粗化溶液的配制化学粗化溶液的配制铬酐铬酐硫酸硫酸搅拌搅拌第五十八页,本课件共有184页ABS化学粗化配方化学粗化配方高锰酸钾高锰酸钾300-400g/L添加剂添加剂5mg/LpH13.5温度温度60-70时间时间20-30min第五十九页,本课件共有184页其他非金属常用的化学粗化液其他非金属常用的化学粗化液材料材料常用配方常用配方无釉陶瓷、聚氯乙烯无釉陶瓷、聚氯乙烯铬酐铬酐150-200g/L,硫酸,硫酸100mL/L,40-50,60-120min玻璃玻璃氢氟酸氢
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