塑胶电镀件技术-课件.ppt

1、为何电镀塑胶？主要原因装饰的技术的优点和缺点装饰的原因：使塑料以较高成品率及较低成本获得金属效果表面技术的原因提高耐磨性能电镀可以提高抗拉强度、抗压强度和抗弯强度减少水蒸气、水、空气、溶剂、油的吸收减少液体和气体的渗透性预防某种塑料（例如ABS）的老化提高抗热性能提高制成零件的形状稳定性防止静电积聚，也就是在电子行业中的电磁屏蔽电镀层可以起到必要的散热作用与金属电镀相比塑胶电镀由于不导电的素材会具有更高的抗腐蚀能力与金属电镀相比塑胶电镀加工过程可能发生变形与l类似的金属部件相比重量更轻通过焊接低熔点的焊料在耐高温塑料上形成的电镀层可以将两个塑料件焊接在一起塑料电镀的优势重量减轻全面节省成本较少

2、的加工工序仿真金属零件塑料电镀的不足包括金属插件在成型过程中不能变更塑模制造大于200平方英寸的零件比拉模之铸造困难的多电镀塑料用于某类家庭用具时存在着火的危险塑料装饰电镀 ABS或ABS+PC材料电镀一般过程观察乔.阿诺德Guardian Automotive 美国电镀与表面加工学会POP委员会主席ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯横断面视图丙烯腈-苯乙烯共聚物（SAN树脂）分子橡胶分子（图略）压力下的橡胶分子流体 -原料流动的方向放松状态的 确定方向的缓慢的、热的 快速的、冷的乙酸结晶测试ASEP TP-203ABS 挤出反应慢速挤出 快速挤出ABS和ABS+PC材料电镀过程飞杆电镀槽悬臂挂有零

3、件的夹具ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯横断面视图“完美的”丙烯腈-苯乙烯共聚物分子橡胶分子（图略）酸洗化学氧化作用降低素材表面“配向”铬酸硫酸高温铬酸氧化表面的丁二烯四价铬+丁二烯 催化剂 三价铬+副产品 附着力机械的结合球状突起和细孔酸洗后的表面（放大2000倍）扫描电子显微镜与模制品一样活化锡和钯离子胶体表面吸附加速锡离子去除使用有机酸无电镀的铜/镍铜离子+2电子 钯催化剂 金属铜镍离子+2电子 钯催化剂 金属镍5分钟 “铜岛”形成20分钟“铜岛”联片40分钟 铜导电层形成抗蚀剂涂覆过程喷雾、条纹和浸涂方法抗蚀后的ABS横剖面图预先腐蚀抗腐蚀和镀金横剖面图镀金层形成图示双层电镀步骤抗蚀后的A

4、BS化学酸洗后抗蚀涂层0.5um抗蚀后的ABS无电镀沉积膜抗蚀涂层0.5um 无电镀膜铜/镍无电镀的铜沉积层0.5um铜电镀单元 阴极反应 2价铜离子+2电子-金属铜 阳极反应 金属铜-2电子-2价铜离子铬层0.25um黑铬/金PVD覆盖白铬塑料零件和模具设计水雾镍-铬加工水雾镍代替白镍 内部电镀加工步骤 老工艺（20-30小时）改进后工艺（44-60小时）塑料零件和模具设计 麦克.史密斯 工程师塑料零件和模具设计 薄壁和平滑过渡 肋（减径槽）设计 肋厚度为主面的50%，脱模角最小1度 内径和边缘 合模线 水口 其它设计中需要考虑的事项塑料零件和模具设计对使用铬合金材料的一些建议：片材产品-在

5、模心使用高硬度的P20钢，在模腔嵌入件使用不锈钢覆盖件产品-使用高硬度的P20钢，为了尺寸精度使用S7钢抛光类-为了好的效果须使用至少1200号的压缩气体辅助成型模具-不需要较高硬度但需要充满整个模腔的固体。不要在S7钢材料的隐蔽式水口上焊接需要好的工具组处理传递模，他们熟悉业务。不要局限于通常的P20钢在美国镀铬的注塑模具通常比常规模具寿命高30%如果传递模上有凹痕，每6个月你需要在热处理后洛氏硬度等于70时，进行额外的镍涂层处理如果使用二硫化钼作为脱模剂，将它喷到后模的斜顶上PC/ABS材料在潜水口模具上对导色非常敏感电镀电镀ABSABS或ABS/PC电镀 我要向已退休的通用塑料公司的李.

6、弗莱彻先生表示特别的感谢，感激他使这次介绍会召开。特别是我从他的表述中学习到的有关注塑模具的知识。电镀零件的注塑成型参数材料的适当干燥是要点 材料必须干燥到水分含量小于0.05%典型的干燥要求 ABS-最少4小时 190-200华氏度 ABS/PC-最少4小时 200-220华氏度ABS材料湿度和温度斜率图典型ABS材料含水量和相对湿度关系图典型ABS材料在3种不同相对湿度条件下含水量变化图颗粒干燥三角关系图干燥空气（露点）温度（干燥速率）时间（迁移作用）ABS颗粒在两种露点下的干燥曲线在加热潮湿环境下空气相对湿度降低曲线材料湿度干燥到0.1%需要的时间160华氏度 5小时180华氏度 2小时

7、208华氏度 1小时温度每升高20度干燥时间大约减少一半在180华氏度不同尺寸的ABS材料颗粒湿度变化曲线在180华氏度原始的ABS材料颗粒和研磨过的ABS材料颗粒湿度变化曲线材料在三种不同温度条件下的干燥时间曲线带有单独热交换风机的双层干燥机工作原理图干燥机控制参数空气温度空气露点（相对湿度）通过料桶的空气流量这些要素依照料桶的几何形状从一点到另一点变化温度取决于空气流动速度干燥机静态加热内部各点温度变化曲线干燥后物料湿度回升曲线干燥作业基本指导方针-20华氏度露点每分钟1立方英尺空气流量完全翻动物料2-3次时间2-4小时熔点材料通过2种方式熔化用电的挤压的注射压力螺杆速度螺杆设计尺寸注射速

8、度 喷嘴设计尺寸 塑料的熔点对金属在塑料上的附着力有很大的影响。通常为了得到适合电镀的低压力的制品表面，要求塑料原料熔点足够高以便材料可以以较低的注射速度较容易的充满模具。低熔点的塑料不可避免需要较高的注射速度和压力。注射速度 较高较快的注射速度会使塑胶零件有较高的表面配向，会降低电镀所需的表面附着力。较低的注射速度是制造有较低表面应力有足够附着力的零件之关键。一般零件的注塑时间是电镀零件注塑时间的两倍。最适宜的注射速度依赖于零件的尺寸和使用的原料温度熔融的原料填充模腔模拟图（注意零件厚度）ABS成型零件射电显微镜照片模温水管连接示意图水管可以安排在模具外边避免循环，从而减少加热空气，控制模具

9、自身热交换在模具上开槽提高电镀附着力凹槽位于非表面区域，帮助提高零件外表面的电镀附着力结果：通过热循环测试能力较好。的对非外表面的模具表面一个简单更改改善了填充型腔的融体流向。这种改进使零件外表面电镀附着力增加70%。这种附着力的增加有效减少了电镀件热循环测试期间起泡趋势。改进由位于零件非外表面区域的模具表面的0.005-0.010英寸深的直线沟槽组成。这些沟槽在剖面图中呈直角或三角形，这些沟槽的重要性在于保持熔化的塑料流向正确这些沟槽间距0.125英寸、宽度0.015-0.030英寸，显示是有效的。假设一个注塑零件经过适当地酸洗和电镀加工，其镀层附着力决定了电镀层和聚合物层粘结强度。电镀塑料

10、零件模具上边缘的沟槽可以提高电镀附着力，这些细槽显示在成型塑料零件的背面-不是外观面电镀附着力分布在塑料表面拉住电镀层。坚固的分界线受电镀附着力程度的影响熔化的塑料进入模具的横截面图显示带有电镀附着力的零件外层是如何形成的沟槽割裂了熔化的材料头部，使其释放和减少了表面张力，以这种方法成型的塑料零件表面尽可能的提高了电镀附着力当塑料熔体头部遇到模腔内面的非外表面的沟槽而拉伸时，他被“割裂了”在尼龙上电镀技术对比常规工艺直接电镀尼龙电镀铬/硫化铬/硫化膨润铬-还原铬-还原软化钯-活化钯-活化钯加速转化还原化学镍/铜N/A化学镍铜平滑处理 N/A镍平滑处理铜镍铬电镀 铜镍铬电镀 铜镍铬电镀示意图标准

11、制造工序概要没有铬酸洗工序较容易的操作/工序相关工序较短没有夹具友好的环境系统优良的物理性能从化学原料上有利的商业收益塑料涂敷金属全镍塑料电镀工艺全镍的定义定义是：一种塑料涂敷工艺，所有的电镀化学原料都是基于镍的化合物。是什么推动了全镍工艺的应用进程？ELV指令塑料装饰的回收能力低温处理从塑料表面分离电镀金属电镀层由铜、镍和铬组成铜是一种污染物镀铜的要点化学镀铜在塑料金属化处理方面已经应用多年化学镀镍市场迅速成长更好的稳定性更加环保化学镀镍乐思化学的UDIQUE 891技术卓越的非电镀铜的替代技术通过在汽车工业应用得到很好的证明的电镀铜的要点酸性的铜延展层好的平整度但是它是绿色腐蚀的来源乐思化

12、学的ELPELYT整体塑料件镍电镀技术优秀的酸性铜电镀技术的替代技术极端的延展的低应力超出需求的热循环性能消除产品绿色腐蚀消除电镀废水中的铜全镍装饰加工缎面效果镍电镀珍珠镍电镀技术制造一致的，有光泽的缎面效果镍加工加工范围从微小的结晶到素材瑕疵被所有主要的全球汽车制造商认可和指定缎面效果镍电镀容易控制和再生产可以用各种各样的加工方法多次电镀开发一种特别效果在视觉上的吸引力，替代白镍的吸引人的效果将光滑的缎面白色效果加工成全部不平滑的散射效果一致的加工方法，甚至在LCD行业很容易地重新加工外表新活化技术催化剂历史 银镜反应 催化剂首次使用 两步反应 钯离子和锡离子 胶质的系统 钯、锡胶质为什么使

13、用钯 已知的催化剂活性 可靠的 低成本 直到90年代末代替品 直接电镀工艺 没有循环使用 需要用电 仍然使用钯 不贵重的金属催化剂 铜 钴为何使用金？比使用钯便宜 胶体的 稳定的 降低置换反应金催化剂更新 说明 基于胶质的金催化性能与钯相近，有能力用于多种塑胶电镀 生产需要的浓度 Au 50PPM Sn 3g/L Cl 3uN HCl 3uN金催化剂的益处 提高表面附着力 与钯催化剂相比提高10%表面附着力 稳定的价格 最近12个月金价波动每克上下1美元 最近12个月钯价格波动每克上下19.34美元 较低的使用成本附着力数据 ABS附着力数据图 数据显示使用金比使用钯催化剂提高ABS附着力5-

14、10%PC/ABS附着力数据图 数据显示PC/ABS材料附着力提高4-6%吸收 在零件上金的较少吸收-降低成本 钯吸收 2.28ug/cm2 GP510吸收1.85ug/cm2 减少18%的催化剂吸收 无有害效果 无漏镀汽车设计师应用塑胶电镀工艺新的化合物原料和涂饰剂的特殊应用塑料的特性和加工潜力 在相关的化合物和模具领域，厂商们已经开发出了利用添加剂对高密度尼龙制品的电镀工艺，这种添加剂可以使塑料表面电镀金属时提高附着力。技术开发商具有设计和使用新材料根据其特性进行工艺改良的成功历史。安全和性能提高 对于涉及防静电或防气体渗透的汽车油路和燃油系统应用的特殊应用的电镀塑料件需要进行表面处理，增

15、加耐久性的导电性能。低成本工艺 一种新的直接电镀工艺，叫做Ecoposit,允许在塑料基材上直接电镀 不使用钯金属催化剂 在腐蚀处理中减少98%的铬 没有化学镀工序 比通常情况减少25%的处理环节未来的塑料回收讨论项目为什么这样做？需要改变什么？这种改变的影响为什么要回收塑料合适的规则对市民团体的回应减少成本当前汽车回收程序 从客户手中接收汽车 无害化处理 拆卸有用的零件 切碎剩余部分 收回金属 掩埋剩余部分回收过程原料供应商零件和整车生产商汽车用户旧车处理商金属回收 零件重用和翻新 旧车拆卸 含铁或非铁金属 切碎和金属分离 ASR其他金属 垃圾掩埋谁在参与？OEM-制造商 零件供应商 模具供

16、应商 材料供应商 汽车拆卸商 汽车粉碎厂为什么改变？欧洲的法例 联邦法律 减少成本的机会欧盟的报废汽车(ELV)指令要求出售日期 年限要求 2003 2004 2005 2010 2015有害材料比率ELV规定要消除的铅 2003年7月1日汞 2003年7月1日六价铬 2003年7月1日镉 2003年7月1日新设计汽车的回收比例 95%2005年1月1日起ELV规定的回收比率 85%2006年1月1日起 95%2015年1月1日起欧洲统一车辆型式认证(WVTA)启动时间 2005年1月1日 所有型号 现行美国电镀废水处理排放标准和建议性的MP&M限制标准对照表（mg/l）内容 Rule433

17、MP&M 铬 1.71 0.55 铜 2.07 0.57 镍 2.38 0.64合乎欧洲标准要求的处理过程 从客户手中接收旧车 无害化处理 拆卸有用的零件 拆卸适合回收的塑料零件 切碎剩下的部分 分离金属 填埋废物拆卸成本 无害化处理 80美金 85%回收率 +120美金 95%回收率 +200美金错过了什么？实施塑料分离的成本 与当前回收工艺结合 自动化的 高价值塑料回收修正后的回收过程 从客户手中接收旧车 无害化处理 拆卸有用的零件 切碎剩下的部分 分离金属 回收高价值塑料 填埋废物影响因素 原料分拣的灵活性 经济驱动的循环利用好过依靠立法气体辅助注塑成形（GAIM）基本工艺：这种工艺涉及

18、注射少量树脂进入模腔内，当气体注入融化的材料内时，气体沿着最小压力的路线进入压力较低和温度较高的零件内部。当气体进入零件，它通过取代融化的原料挖去零件中心较厚的部分。填充完成后，气体会继续保持内部压力防止材料体积收缩。气体辅助成型的两种基本类型1、恒定体积工艺在气体注射之前使用一个预先设定体积的气缸保持连续的压力。通过活塞将气体从气缸压入零件2、恒定压力工艺这种工艺通过气体压缩机建立预定压力的氮气储备，通过一系列的阀门提供一个恒定的压力，压力曲线通过调节阀门气压获得。实现GAIM的两个主要选项：1、气体注射喷嘴-需要所有的气道由喷嘴开始2、气体通过流道注射或直接注入零件/模具气道设计可以不受进

19、料口的约束，只要保证使材料通过气体注射充满预先完成的模腔。GAIM的优点1、减少零件应力2、减少翘曲变形3、减少/消除缩痕4、更大的设计自由度5、提高零件整合可能性6、改善表面光洁度7、空心截面：利于填充，较长的材料流动长度，较高的硬度总量比率8、与实心型材相比，生产周期缩短9、减低锁模力10、减少注射压力11、通过使用气道代替热流道系统减少模具成本缺点（制作成本增加）：1、技术许可费用2、实现这种工艺要求使用的特殊设备带来的额外支出大约3-8.5万美金。3、在工艺中使用的压缩气体的额外成本4、设计模具时要考虑气体喷口的设计及位置GAIM工艺的材料选择1、要依据对产品性能的要求，诸如刚性、强度

20、、特殊条件下的表现、耐化学腐蚀等来选择原材料2、大多数热塑性材料都能应用气体辅助注射成型气体辅助注塑典型材料ABS 丙烯睛-丁二烯-苯乙烯 HDPE PolyethyleneABS/PC GR PETAcetal 乙缩醛二乙醇 m-PPEHIPS 耐冲击性聚苯乙烯 PolypropyleneGR nylon Gr尼龙 PolystyreneGR PBT PolysulfonePolycarbonate PC PVCGAIM 加工需要考虑的事项气嘴尺寸气体压力气体注射时间气体纯度 GAIM技术供应商 Battenfelt Airmould Cinpers,Ltd.Epcon Gas Syatems 应用GAIM技术制造的零件