塑料件電鍍提高結(jié)合力的原理與生產(chǎn)技巧
/ 2021/6/5 12:40:39
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1 塑料電鍍的結(jié)合力實(shí)質(zhì)
塑料是不可能與金屬形成金屬鍵的，單靠原子與分子間的萬有引力結(jié)合力也很差，加之塑料不親水，直接金屬化幾乎不可能。塑料電鍍的結(jié)合力只有靠良好的鍍前粗化處理，一方面使表面親水，另一方面更重要的是形成凹坑，借機(jī)械撳鈕、鑲嵌作用來獲得結(jié)合力。因此，粗化是獲得良好結(jié)合力的關(guān)鍵工序。
2 可供電鍍塑料的局限性
從有關(guān)塑料電鍍的書上可以見到多種塑料的鍍前處理方法介紹，但多為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大生產(chǎn)未必可行。實(shí)際上，實(shí)用的可鍍塑料僅ABS塑料一種，且應(yīng)是規(guī)定的電鍍級(jí)牌號(hào)。ABS塑料由3種物質(zhì)組成：A為丙烯腈、B為丁二烯、S為苯乙烯。其中丙烯腈與苯乙烯共聚形成樹脂相，丙烯腈與丁二烯形成彈性體相(也稱橡膠體相)。樹脂相與橡膠體相再混合形成ABS塑料。通用級(jí)的ABS塑料電鍍后的結(jié)合強(qiáng)度為12~90kPa，而電鍍級(jí)的可達(dá)140~540kPa。電鍍級(jí)的ABS塑料至少要滿足兩條要求：
一是丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在18%~23%，過多或過少都會(huì)降低結(jié)合力；二是必須是接枝共聚物。不同的進(jìn)口品牌，其電鍍效果也有差異。
3 ABS塑料粗化處理的重要性
ABS塑料在進(jìn)行粗化處理時(shí)，以細(xì)粒狀彌散于樹脂相中的丁二烯被氧化溶解，而樹脂相不易被氧化破壞溶解。橡膠相被溶解后，塑料表面產(chǎn)生大量均勻而微細(xì)的空穴，其密度可達(dá)6×104個(gè)/cm2。隨后經(jīng)過敏化、活化(或膠態(tài)鈀活化)、化學(xué)鍍和電沉積，空穴內(nèi)部沉積的金屬層與外表金屬層連成一體，機(jī)械撳鈕、鑲嵌作用使鍍層與塑料獲得一定強(qiáng)度的結(jié)合力。當(dāng)
ABS塑料中丁二烯含量不足時(shí)，形成的凹坑過少、過??；若丁二烯含量過多，微小坑點(diǎn)又會(huì)連成大片，形成大坑，結(jié)合力也不好。這就是電鍍級(jí)ABS塑料對(duì)丁二烯的含量范圍和均勻分布有較嚴(yán)格要求的原因。ABS塑料因粗化等其他鍍前處理工序后，若ABS塑料是接枝共聚物，表面也會(huì)引入極性基團(tuán)，這些極性基團(tuán)可能與化學(xué)鍍時(shí)還原的金屬銅或鎳之間產(chǎn)生鍵合作用而增強(qiáng)結(jié)合力。但鍵合僅起次要作用，主要的結(jié)合作用仍為粗化后形成的機(jī)械結(jié)合。
粗化的要求：一是均勻，二是適度。粗化不足或過度，結(jié)合力都不好。生產(chǎn)中可用如下方法判斷：取粗化后的塑料件進(jìn)行水洗，本不親水的塑料件應(yīng)完全親水，若有不親水現(xiàn)象，則說明粗化不足。用工具夾住工件，在電爐上慢慢烤干，干后塑料件發(fā)白、不反光，則粗化較好；若起絨毛狀、色過暗，則說明粗化過度。
4 影響粗化效果的主要因素
除了ABS塑料本身材質(zhì)要良好外，不同用戶提供的塑料件及同一廠家不同批次產(chǎn)品間也存在質(zhì)量差異，應(yīng)先作小樣試驗(yàn)，確認(rèn)粗化效果好后再生產(chǎn)。還有其他一些因素影響粗化效果。比如：
(1)注塑
模具的設(shè)計(jì)是否合理，注塑條件是否控制得當(dāng)。
(2)粗化前是否作了消除應(yīng)力處理。ABS塑料在注塑時(shí)，總會(huì)在制件不同部位產(chǎn)生不同的應(yīng)力(模具設(shè)計(jì)不當(dāng)及注塑條件控制不良時(shí)尤為突出)。應(yīng)力大的部分不易粗化，而應(yīng)力小的部分粗化速度快。待應(yīng)力大的部分粗化達(dá)到要求時(shí)，應(yīng)力小的部分已粗化過度。因此，除非擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，能做到即使不消除應(yīng)力也有高的產(chǎn)品合格率，否則，應(yīng)在粗化前先作去除應(yīng)力處理。
(3)粗化液配方。
高硫酸低鉻酐型配方的粗化速度慢、操作范圍窄，易損害AS樹脂相；低硫酸高鉻酐型配方則正好相反，一般應(yīng)用較多。當(dāng)容易粗化過度時(shí)，在粗化液中加入適量的磷酸，能緩和粗化作用，防止粗化過度，但會(huì)降低粗化速度。
(4)粗化液溫度。
液溫低于60°C時(shí)粗化很慢，液溫越高，粗化越快。為節(jié)能及穩(wěn)定粗化速度，粗化槽應(yīng)加保溫層。一般采用鈦質(zhì)電加熱器進(jìn)行電加熱，并配備恒溫控制設(shè)施。
(5)自動(dòng)化生產(chǎn)中，在線粗化時(shí)為了縮短粗化時(shí)間，應(yīng)注意掌握好粗化配方與溫度。因時(shí)間是自動(dòng)化程控的，故對(duì)粗化工藝的掌握比手工粗化時(shí)要求高。但由于都是上掛具粗化，因此工件不易重疊，粗化有可能更均勻(手工作業(yè)時(shí)，工件在粗化液中呈上浮狀)。另外，當(dāng)粗化液中三價(jià)鉻及橡膠相溶出物過多時(shí)，粗化效果變差，應(yīng)更新。自動(dòng)線生產(chǎn)時(shí)，粗化液的更新頻率較大。廢舊的粗化液濃度很高，含鉻量大。若直接倒入廢水中處理，則廢水處理成本會(huì)大增，故應(yīng)單獨(dú)處理。聚丙烯塑料也是常見塑料，但普通聚丙烯鍍后結(jié)合力不好。近年，有人根據(jù)電鍍級(jí)ABS塑料的原理，在聚丙烯中加入粗化時(shí)易溶的填料，開發(fā)了可電鍍的聚丙烯，也可稱為電鍍級(jí)聚丙烯。若遇這類塑料件，也一定要先弄清材質(zhì)。
