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通用ABS电镀性能的研究

发布时间:2014-03-21 10:21:19    点击率:     发布人:点镀电镀设备

  一、前言

  ABS相对于PS在耐冲击强度、抗张力、弹性率等方面均有明显改善,且无负荷时热变形温度高,线胀系数小,因而加工成型后收缩小、吸水率低,适合制作精密的结构制品,在工业领域特别是电子仪器仪表等产业中获得好评。而使ABS塑料的应用进一步扩大的最主要原因,就是它是最先开发出来具有工业化电镀加工性能的工程塑料,并且至今仍然是最适合电镀的工程塑料。

  小家电、洁具领域塑料电镀因考虑成本及实际使用情况多采用通用ABS而非专业电镀级ABS材料,因此如何通过改进现有通用ABS现有配方及向客户提供合适的电镀工艺指导成为提高产品在该领域占有率的一个重要手段。

  二、电镀前处理工艺介绍

  塑料制品一般为非导电体材料,在镀前必须进行一系列的预处理,使其表面金属化,成为导体,才能进行电镀。塑料电镀质量优劣的关键是严格掌握镀前处理。同时不同配方ABS对镀层质量的影响也主要在前处理阶段体现。

  1.化学除油

  清除塑料制品表面油脂的目的,是有利于下一道粗化处理时能够被溶液所润湿,使其表面得到均匀的粗化层,以提高表面与金属的结合力。

  塑料制品化学除油,通常采用有机溶剂或者热碱溶液或者酸性溶液。ABS塑料制品的化学除油,一般多采用热碱溶液,处理过程中应控制温度为50-55℃。温度过高会引起制品变形。许多中小电镀厂均将除油此步骤与后段粗化合并以进一步节约成本。

  2.粗化

  塑料制品表面粗化的目的,是改善其表面憎水性质。经过粗化处理后的塑料表面,将呈现微观粗糙状态,从而增强了亲水性,这样能保证镀层具有良好的结合力。ABS塑料表面的粗化方法,最常见的是铬酸-硫酸溶液处理。

  3.中和处理

  中和处理一般是利用碱溶液或酸溶液来清除制品表面残留的粗化液。此外。还要将铬酸进行还原,防止有害残留物质污染敏化溶液和活化溶液。

  4.活化处理

  现洁具电镀多采用化学镍,一般除了化学镀银可在敏化后直接进行外,其他化学镀都需要进行活化处理。活化处理后的塑料表面将吸附一层有活性的金属微粒,能使化学镀正常进行。现通常使用一步活化法进行化学镀镍。也就是采用胶体钯法一步活化。并且由于表面活性剂技术的进步,在商业化活化剂中,金属钯的含量已经大大降低,0.1g/L的钯盐就可以起到活化作用。

  5.解胶处理

  应用胶体钯活化的塑料表面,因吸附的是胶体钯微粒,其本身没有催化活性,所以还必须用酸溶液或碱溶液进行解胶处理。

  三、影响镀层结合力的因素

  镀层结合力检测标准主要是划格法测剥离力。

  1.ABS塑料组成结构的影响

  ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚得到的聚合塑料。其名称代号ABS正是这三种单体英文名的第一个字母的组合。

  在这个共聚体中,A成份和S成份构成骨架,而B成份也就是丁二烯是以极细微的球状分散在这个架构中。这种结构使得ABS塑料具有一定硬度、韧性和强度,且收缩性小。

  根据镀层物理结合力理论,镀层与塑件的结合力直接跟粗化后表面形成的微孔数量及孔径有关。通过实验得出粗化后微孔数量除了与粗化工艺有关外,同时与ABS材料中丁二烯含量及丙烯腈含量存在正比关系。见表3-1

  表3-1

  图4-4 产品A EDS结果 图4-5产品B EDS结果

  2.成型条件的影响

  丁二烯既然是分散在ABS本体中的,那么在成型过程中就会受到成型条件的影响。并将因成型条件的不同而呈现出不同的形状,比如是球形或者扁平状,也可能是流体状等,其每个球形的粒径大小也不可能是完全一致的。

  使用电子显微镜可以观察到表面上平均直径在1μm以下的凹孔。根据机械结合力理论,孔部的剖面呈球形最好,这时的结合力是最高的。

  材料流动性差异导致熔融塑料在充模过程中其内部橡胶颗粒产生不同的形变。流动性低的产品橡胶颗粒形变大,相应产品冷却后内应力大,镀层结合力下降。

  四、不同公司通用ABS粗化效果及镀层测试对比

  1.粗化效果对比

  通过使用相同的粗化工艺,对产品A、产品B、产品C进行对比。在橡胶含量相近的产品A、产品B的粗化后电镜照片中我们可以看出两者的微孔数量较接近,而与产品C(橡胶含量高)相比较少。从而验证相同级别的产品A与产品B粗化效果无差别,同时从实际观察角度验证提高橡胶含量能提高粗化效果。

  2.化学镍层厚度对比

  实验使用同槽同时化学镀镍,对镍层的厚度进行对比,进而宏观上反映出不同材料的电镀前处理效果。结果表明镀层厚度与粗化效果相一致,粗化效果越好,化学镍层越厚。

  实验采用X-射线能谱元素分析(EDS),通过相同照射面积、相同深度镍元素出峰面积与C元素出峰面积对比后,宏观表征各照射点上镍层含量的多少。

  五、结论

  合理的粗化工艺不但能节省药剂、电力及时间,而且能为后续电镀创造更有利的条件。

  得到的制品质量也有保证。通过一系列的实验我们得出了通用ABS较好的粗化工艺,同时通过对主流同级别ABS进行镀层分析,得出该级别原料在电镀性能上并无明显的差异。

  通过上述的研究及对比,为广大使用通用ABS材料电镀的企业选择ABS提供了实际的依据,在石油价格上涨带来的塑料原料购买价格同步上涨的大环境中对ABS供应商有了更多的选择。同时也证明了我公司产品的品质,提高了市场竞争力。


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