塑胶电镀制程简介PPT.pptx

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1、塑胶电镀塑胶电镀制程简介制程简介 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！二、塑料表面金属化：1.原理2.制程说明.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.影响塑料形成金属化物性的重点D.粗化与化学镍原理A A.塑料表面金属化原理：塑料表面金属化原理：

2、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.其最基础的技术还是ABS电镀,其余为期衍生改良的技术。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。A A.塑料表面金属化原理：塑料表面金属化原理：A A.塑料表面金属化原理：塑料表面金属化原理：简单的

3、说我们是将ABS中的丁二烯以化学方式取出，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。B B.工艺流程：工艺流程：B B.工艺流程：工艺流程：脱脂脱脂膨润膨润(预粗化预粗化)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学镍化学镍 C C.影响塑料形成金属化物性影响塑料形成金属化物性 之重点：之重点：C C.影响塑料形成金属化物性之重点：影响塑料形成金属化物性之重点：金属与塑料的附着力附着力取决于膨润膨润与粗粗化化的程序。漏漏镀镀、溢溢镀镀的发生，则因为活活化化与与加加速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、颜色不均匀表面粗糙、颜色

4、不均匀(金属层厚薄不均金属层厚薄不均)肇始于化化学镍学镍氧化还原不佳。D D.粗化与化学镍原理：粗化与化学镍原理：a.粗化：说明：粗化溶液主要功能是对ABS塑料表面作一投锚投锚功能，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。a.粗化：化学反应式：2Cr6+3H2CCHCHCH2+H2SO4 4Cr3+C2H6+SO2+1/2O2 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

5、较适合于采用以次磷酸二氢钠为还原剂的碱性镀液(得到镀层含磷量3-14%)。b.化学镍：镀液成分：镀液成分：硫酸镍次亚磷酸钠络合剂稳定剂加速剂氨水润湿剂b.化学镍：镀液中各成分的作用与操作条件与影响：b.化学镍：.镍盐：硫酸镍镍盐：硫酸镍他的作用是提供还原为金属镍所需的Ni2+离子。适当提高镍盐的浓度可以提高沈积速度。但是镍盐浓度不能过高不能过高，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。b.化学镍：.还原剂：次亚磷酸钠

6、为还原剂还原剂：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，过量添加所得镀层粗糙无光泽，甚至会生成镍粉，使镀液很快分无作用。b.化学镍：.络合剂络合剂：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。b.化学镍：.

7、缓冲剂缓冲剂：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氨水、氢氧化钠等。b.化学镍：.稳定剂稳定剂：在化学镀过程中，由于各种原因，常常在镀液中产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。b.化学镍：加速剂：加速剂：为了提高沉积速度，加些加速剂，这些加速

8、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。b.化学镍：润湿剂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。b.化学镍：.PHPH值值：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。b.化学镍：.温度温度：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。2.制程说明：2

9、.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PCPC油脂ABS+PC丁二烯ABS+PC丁二烯装笼装笼上料上料脱脂脱脂膨润膨润粗化粗化2.制程说明：使吸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

10、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，并使其具有导电性。浓度 温度时间 PH1.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SnSnABS+PC化学镍ABS+PC中和中和下料下料活化活化加速加速化镍化镍下笼下笼三、电镀：1.电镀原理2

11、.控管电镀程序的因素1.电镀原理：A.电镀基本原理B.电镀镍药液说明.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。以硫酸镍镀浴作例子: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。以硫酸镍镀浴作例子:阴极主要反应阴极主要反应 :Ni:Ni2+2+(aq)+2e(aq)+2e-Ni(s)Ni(s)阳极主要反

12、应阳极主要反应 :Ni(s)Ni:Ni(s)Ni2+2+(aq)+2e(aq)+2e-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 阴极副反应阴极副反应 :2H2H3 3O O+(aq)+2e(aq)+2e-H H2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)阳极副反应阳极副反应 :6H6H2 2O(l)OO(l)O2 2(g)+4H(g)+4H3 3O O+(aq)+4e(aq)+4e-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a.电镀镍镀液组成：电镀镍镀液组成：硫酸镍氯化镍硼酸湿润剂平整剂光亮

13、剂光亮剂 b.镀液中各成分的作用及操作条件影响：镀液中各成分的作用及操作条件影响：.硫酸镍：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。b.镀液中各成分的作用及操作条件影响：镀液中各成分的作用及操作条件影响：.氯化镍：氯化镍：增进镀液中的导电性，提高镍离子在电镀过程增进镀液中的导电性，提高镍离子在电镀过程中的移动速度。中的移动速度。氯化镍浓度愈高时金属表面的光泽则愈高。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

14、滚镀、挂镀影响镀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。设计浓度不尽相同。b.镀液中各成分的作用及操作条件影响：镀液中各成分的作用及操作条件影响：.硼酸：硼酸：作为镀液作为镀液PHPH值控管的缓冲剂。值控管的缓冲剂。b.镀液中各成分的作用及操作条件影响：镀液中各成分的作用及操作条件影响：.湿润剂：湿润剂：增加镀液对工件的表面张力，使低电流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，避免在镍金去除水解反应产生的氢气，避

15、免在镍金属析出时产生针孔现象。属析出时产生针孔现象。b.镀液中各成分的作用及操作条件影响：镀液中各成分的作用及操作条件影响：.平整剂：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。b.镀液中各成分的作用及操作条件影响：镀液中各成分的作用及操作条件影响：.光泽剂：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。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A.电镀理

16、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A.电镀理论-法拉第定律：公式：W Q；QIt；WKIt；K（M/n）/fk W（M/n）/fk It 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 fk：法拉第常数96500B.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a a.槽液浓度槽液浓度：如镀液中各成分的作用如镀液中各成分的作用操作条件影响项目说明操作条件影响项目说明b b.温度与温度与PHPH值值：主要影响镀层的均匀性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粗细金属晶

17、体析出的光泽金属晶体析出的光泽c.时间：由电镀理论得知电镀金属的析出重量与时间时间成正比，电镀时间是控管金属析出的重量或膜厚。d.电流：由电镀理论得知电镀金属的析出重量与电流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。e.电流密度：.阴极电流密度阴极电流密度：指工件(阴极)在单位面积所需的电流量镀镍的阴极密度最佳控制于13.5(A/dm2)。e.电流密度：.阳极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。C.电镀边缘效应：a.边角增厚b.解决对策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。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。