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塑料电镀工艺


塑料电镀工艺
一、塑料电镀制品的应用 塑料电镀工艺在本世纪 60-年代已实现工业化,目前工程塑料的电镀技术已日趋完善, 而耐热性、 耐药品性好, 机械强度优异的超工程塑料的电镀工艺正在研制之中。 用品质优良、 价格较低的塑料制品代替金属材料不仅可以降低生产成本, 而且也大大降低产品重量。 塑料 制品电镀不仅可提高其装饰效果而且也能更好发挥塑料本来的特性, 因此在要求电性

能好的 电子电器领域,塑料电镀制品越来越受欢迎。 最初塑料电镀制品主要用于汽车工业,如做车轮护罩,汽车门把手等,目前已大量用在 办公设备及通信设备上,如做个人电脑机壳的电磁屏蔽罩等。随着研究的深入,塑料电镀制 品的应用将会日益广泛。 二、塑料电镀工艺原理 塑料湿法电镀工艺基本流程为: 除油一(预处理)一浸蚀(粗化)一中和一(表面清洗)一添加催化剂(敏化)一活化一非电 解电镀一电镀。各个步骤的作用和原理如下。 (1)除油 由于塑料制品表面常沾有指纹、油污等有机物,以及靠静电作用而附着的灰 尘等无机物,这些污垢都应加以去除。常用于除油的碱性试剂有硅酸盐和磷酸盐两类+其中 硅酸盐会在表面形成硅酸盐薄膜,对后续浸蚀处理有影响,所以通常使用磷酸盐除油剂。 (2)预浸蚀 由于工程塑料及超工程塑料耐化学药品性能好, 一般难以被化学药品浸蚀, 因此在浸蚀之前要进行预浸蚀。 预浸蚀常使用有机溶剂, 利用有机溶剂使塑料表面产生膨润。 经过预浸蚀处理可提高浸蚀加工效果。有的塑料较易被化学药品浸蚀,则可省略预浸蚀步 骤。 (3)浸蚀 浸蚀是采用强氧化剂或强酸、强碱对塑料进行化学处理,使塑料表面有选择 性的溶解,产生凹凸不平的固定点—,结果使电镀产生良好的外观并保证镀层附着性好。如 ABS 塑料(苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物)采用铬酸和硫酸的混合液做浸蚀剂, 在强氧化性的 铬酸作用下, 塑料中的丁二烯氧化形成羰基等极性基并在塑料表面产生固定点。 这些固定点 是发生电镀的有利位置 i 又如工程塑料和超工程塑料经预浸蚀处理后, 再在铬酸作用下, 膨 润的表面层就会局部产生氧化的固定点。 而有无机物或玻璃纤维做填充剂的工程塑料; 在强 氧化剂的浸蚀作用下, 填充剂溶解脱落而在塑料表面形成固定点。 含有酯类结构的塑料在强 酸、强碱浸蚀下也会解离而形成活化的固定点。 (4)中和 经浸蚀处理后必须去除塑料表面残留的浸蚀剂,如用盐酸做浸蚀剂,需用氢 氧化钠等碱中和。如用铬酸做浸蚀赳,表面上有残留的铬酸,会使后续的非电解电镀产生的 镀层无法在塑料表面形成,导致镀层附着下降,外观不好,此时通常使用有还原性的盐酸或 有机酸去除之。 (5)表面清理 对工程塑料和超工程塑料需要这一步骤,目的为在后续的添加催化剂处 理步骤中提高表面对催化剂(金属钯)的吸附性。 [page] (6)添加催化剂及活化处理 为使非电解电镀得到良好的效果,在塑料表面要吸附催化 剂金属钯。具体作法为把塑料浸渍在含有氯化钯和二氯化锡的溶液(催化剂 C)中浸渍。再在 碱液或酸液中进行活化处理(多采用在硫酸或盐酸溶液中活化处理)以促进金属钯的生成。 其 反应式为: HCl PdCl2+SnCl2=====Pd+SnCl4 H2SO4

(7)非电解电镀 非电解电镀(又称化学电镀)是不依靠外界电流作用,而依靠化学试剂 的氧化还原反应在物体表面沉积一层金属的方法。 如化学镀银即是利用甲醛或还原性糖与银 氨络合物发生氧化还原反应在金属、 玻璃÷塑料等的表面沉积一层银的方法。 化学镀镍即是 把被镀件浸入硫酸镍、次磷酸二氢钠(NaH2PO2)、柠檬酸(螯合剂)组成的混合溶液中在一定 pH 值和温度下;溶液中镍离子被次磷酸二氢钠还原为金属并沉积在表面上。在这个反应中 钯起催化剂的作用。具体反应为: 2+ Pd + Ni +H2PO 2+H2O— —>Ni+H2PO 3+2H ——> 同时伴有副反应 H2PO 2+H2O H2PO3+H2 ——> H2PO 2+[H] H2O+OH +P 化学镀铜,即把被镀件浸入硫酸铜,酒石酸钾钠(螯合剂)和甲醛组成的混合溶液中,在 碱性条件下,溶液中的铜离子被甲醛还原成金属铜而沉积在表面上。其反应式为: 2+ Cu +2HCHO+20H ——>Cu+H2+2HCOOH 2+ 并伴有副反应: 2Cu +HCHO+50H ——>Cu2O+HCOO +3H2O Cu2O+2HCHO+20H ——>2Cu+H2+2HCOO +H2O 为使电镀层获得满意效果, 在完成第一次化学镀层之后需继续多次进行化学镀层以提高 镀层厚度。或利用化学镀层的导电性用常规电镀方法继续进行电镀处理。 三、塑料电镀的具体工艺举例 目前已可对通用塑料、工程塑料、超工程塑料等多种塑料进行电镀处理。如国外已有对 表 32-14 化学镀镍的电谭液组成 (pH=8~9.5:30~45℃)

成分 NiSO4·6H2O 柠檬酸 亚磷酸二氢钠 添加剂

含量 g/L 20~30 10~30 10~25 (1.0~3.0)×10.3 [page] 表 32—15 化学镀铜的电镀液组成

(pH=11.5~13,15~30℃)



分 CuSO4·5H2O 酒石酸钾钠 甲醛 添加剂

含量 g/L 6~12 20~50 5~12 0.5~2.0

表 32-16

化学镀铜和化学镀镍性能对比

对比因素 化学镀制 化学镀镍 对比因素 化学镀制 化学镀镍

电镀液稳定性 电镀温度 电镀时间 产生麻点 操作产生伤痕 极不稳定 常温(20~25℃) 8~10min 多 容易 稳定 高温(60~65)或 较高温(30~45) 高温 3~7min,较高 温 8~12min 少 难 电镀析出 电镀层密合性 耐热冲击 电镀层导电性 电镀液成本 一次完成方式 优

优 优 优 低 难 差 差 极差 差 高 易

通用塑料中的聚酰胺(尼龙),改性聚苯醚,聚碳酸酯,聚对苯二甲酸丁二酯,聚甲醛,聚苯 醚-聚酰胺合金树脂;对超工程塑料中的聚醚—酰亚胺树脂,聚亚苯基硫醚,液晶聚酯树脂 等品种进行电镀处理工艺的报道。下面仅举两例加以说明。 1.通用工程塑料的电镀工艺(聚碳酸酯树脂为例) 聚碳酸酯树脂是通用工程塑料中唯一透明的非晶性树脂, 其尺寸稳定性, 耐冲击性均好。 其电镀工艺为: 3 3 去油→溶剂处理(PC-724,40℃,5min)→酸浸(H2SO4,600cm /dm ,65℃,7min)→浸蚀 3 3 (CrO3+H2SO4,400g/L,70℃,\3min)→中和(HCl 50cm /dm ,25℃,2min)→表面清理(清 3 3 3 3 理剂 SP,150cm /dm ,40℃,4min)→添加催化剂(催化剂 C,50cm /dm ,25℃,4min)→促 3 3 3 3 进剂(HCl 150cm /dm ,H2SO4100cm /dm ,40℃,2min)→化学电镀(配方见表 32—14 或表 32—15)→酸活化→电镀。 其电镀工艺机理为在去油清洗之后采用有机溶剂使塑料表面膨润,局部产生微细裂纹, 然后用酸浸蚀, 使微细裂缝扩大, 接着采用铬酸—硫酸溶液进一步浸蚀处理使微缝部分溶解, 产生提高电镀密合性的固定效果。聚碳酸酯电镀制品可作汽车门把手,办公、通讯设备中的 电磁干扰屏蔽罩等。 2.超工程塑料的电镀工艺<以液晶聚酯树脂为例) 液晶聚酯是耐热性、 耐化学药品性和电气特性优异的树脂, 尤其是电子设备领域中十分 重视的对焊料的耐热性在各种工程塑料中居首位。 液晶聚酯是对羟基苯甲酸与其他化合物的共聚物, 根据分子中基本结构的不同分为; 三 种类型。其中 I 型为对羟基苯甲酸、联苯酚和对苯二甲酸的共聚物,其耐热性最好,负荷软 化温度(DTUL)可达 300℃,承受焊料的耐热性能最好。 I 型液晶聚酯的电镀工艺如下:

除油(埃斯克林 A-220 50g/L,50℃,5min)→预浸蚀(NaOH 285g/L,70℃,30min)→ 3 浸蚀:(36%, HCl 265cm /L,40℃,10min)→水洗→碱性中和(NaOH 30g/L,40℃,10min) 3 一表面清理(清理剂-SP 150g/L,40℃,4min)→催化剂处理(催化剂 C,50cm /L,25℃, 3 3min)→促进剂(H2SO+100cm /L, 40℃, 5min))→非电解质电镀(配方见表 32—16)→酸活化 →电镀 液晶聚酯属酯类采用高浓度碱液或酸液浸蚀处理可促进酯键分解, 因此浸蚀处理采用氢 氧化钾氢氧化钠溶液或盐酸溶液。 通过浸蚀处理也有利于无机物和玻璃纤维等填充剂溶解脱 落,可产生增强电镀附着性的固定效果。 液晶聚酯电镀制品已在电子工业领域用于立体成型底板(MCB)和电路制品(MID)中, 相信 未来将会有更广阔应用。由此可见清洗在塑料电镀这一新兴领域也正发挥着重要作用。


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