[科普中国]-塑料电镀

与金属制件相比，塑料电镀制品不仅可以实现很好的金属质感，而且能减轻制品重量，在有效改善塑料外观及装饰性的同时，也改善了其在电、热及耐蚀等方面的性能，但电镀用塑料材料的选择却要综合考虑材料的加工性能、机械性能、材料成本、电镀成本、电镀的难易程度以及尺寸精度等因素。而因其结构上的优势，不仅具有优良的综合性能，易于加工成型，而且材料表面易于侵蚀而获得较高的镀层结合力，所以目前在电镀中应用极为普遍。

基本概念目的塑料电镀的目的是将塑料表面披覆上金属，不但增加美观，且补偿塑料的缺点，赋予金属的性质，充分发挥塑料及金属的特性于一体，今日已有大量塑料电镀产品应用在电子、汽车、家庭用品等工业上。

过程(1)清洁(cleaning)：去除塑料成型过程中留下的污物及指纹，可用碱剂洗净再用酸浸中和及水洗干净。

(2)溶剂处理(solvent treatment)：使塑料表面能湿润(wetting)以便与下一步骤的调节剂(conditioner)作用。

(3)调节处理(conditioning)：将塑料表面粗化成内锁的凹洞以使镀层密着住不易剥离，也称为化学粗化。

(4)敏感化(sensitization)：将还原剂吸附在表面，常用(stannous chloride)或其它锡化合物，就是sn离子吸附于塑料表面具有还原性表面。1

与金属制件相比，塑料电镀制品不仅可以实现很好的金属质感，而且能减轻制品重量，在有效改善塑料外观及装饰性的同时，也改善了其在电、热及耐蚀等方面的性能，提高了其表面机械强度。但电镀用塑料材料的选择却要综合考虑材料的加工性能、电镀的难易程度以及尺寸精度等因素。而ABS塑料因其结构上的优势，不仅具有优良的综合性能，易于加工成型，而且材料表面易于侵蚀而获得较高的镀层结合力，所以目前在电镀中应用极为普遍。

随着工业的迅速发展、塑料电镀的应用日益广泛，成为塑料产品中表面装饰的重要手段之一.目前国内外已广泛在ABS、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯、尼龙、酚醛玻璃纤维增强塑料、聚苯乙烯等塑料表面上进行电镀，其中尤以ABS塑料电镀应用最广，电镀效果最好.

塑料电镀(plastic plating)的优点：

1.成型容易、成形好。

2.重量轻。

3.耐蚀性佳。

4.耐药性好。

5.电绝缘性优良。

6.价格低廉。

7.可大量生产。

缺点：

1.耐候性差、易受光线照射而脆化。

2.耐热性不好。

3.机械强度小。

4.耐磨性很差。

5.吸水率高。

影响因素注射机选用注射机选用不当，有时会因为压力过高、喷嘴结构不合适或混料使制件产生较大的内应力，从而影响镀层的结合力。

塑件选材塑料的种类很多，但并非所有的塑料都可以电镀。有的塑料与金属层的结合力很差，没有实用价值；有些塑料与金属镀层的某些物理性质如膨胀系数相差过大，在高温差环境中难以保证其使用性能。目前用于电镀最多的是ABS，其次是PP。另外PSF、PC、PTFE等也有成功电镀的方法，但难度较大。2

塑件造型在不影响外观和使用的前提下，塑件造型设计时应尽量满足如下要求。

(1) 金属光泽会使原有的缩瘪变得更明显，因此要避免制品的壁厚不均匀状况，以免出现缩瘪，而且壁厚要适中，以免壁太薄(小于1.5 mm)，否则会造成刚性差，在电镀时易变形，镀层结合力差，使用过程中也易发生变形而使镀层脱落。

(2) 避免盲孔，否则残留在盲孔内的处理液不易清洗干净，会造成下道工序污染，从而影响电镀质量。

(3) 电镀工艺有锐边变厚的现象。电镀中的锐边会引起尖端放电，造成边角镀层隆起。因此应尽量采用圆角过渡，圆角半径至少0.3 mm 以上。平板形塑件难电镀，镀件的中心部分镀层薄，越靠边缘镀层越厚，整个镀层呈不均匀状态，应将平面形改为略带圆弧面或用桔皮纹制成亚光面。电镀的表面积越大，中心部位与边缘的光泽差别也越大，略带抛物面能改善镀面光泽的均匀性。

(4) 塑件上尽量减少凹槽和突出部位。因为在电镀时深凹部位易露塑，而突出部位易镀焦。凹槽深度不宜超过槽宽的1/3，底部应呈圆弧。有格栅时，孔宽应等于梁宽，并小于厚度的1/2。

(5) 镀件上应设计有足够的装挂位置，与挂具的接触面应比金属件大2～3倍。

(6) 塑件的设计要使制件在沉陷时易于脱模，否则强行脱模时会拉伤或扭伤镀件表面，或造成塑件内应力而影响镀层结合力。

(7) 当需要滚花时，滚花方向应与脱模方向一致且成直线式．滚花条纹与条纹的距离应尽量大一些。

(8) 塑件尽量不要用金属镶嵌件，否则在镀前处理时嵌件易被腐蚀。

(9) 塑件表面应保证有一定的表面粗糙度。

模具设计为了确保塑料镀件表面无缺陷、无明显的定向组织结构与内应力，在设计与制造模具时应满足下面要求。

(1) 模具材料不要用铍青铜合金，宜用高质量真空铸钢制造，型腔表面应沿出模方向抛光到镜面光亮，不平度小于0.2mm，表面最好镀硬铬。

(2) 塑件表面如实反映模腔表面，因此电镀塑件的模腔应十分光洁，模腔表面粗糙度应比制件表面表面粗糙度高1～2级。

(3) 分型面、熔接线和型芯镶嵌线不能设计在电镀面上。

(4) 浇口应设计在制件最厚的部位。为防止熔料充填模腔时冷却过快，浇口应尽量大(约比普通注射模大10%)，最好采用圆形截面的浇口和浇道，浇道长度宜短一些。

(5) 应留有排气孔，以免在制件表面产生气丝、气泡等疵病。

(6) 选择顶出机构时应确保制件顺利脱模。1

分析材料分析国际上塑料电镀在20世纪50年代已形成规模生产，我国在20世纪60年代中期也开始进行塑料电镀的生产，当时主要用于钮扣、带扣等小产品，质量要求以不起皮象金属一样就可以了。随着时代的发展，产品质量的不断提高，对镀层质量的要求也要相应的提高。

在改革开放之前，产品质量的提高，是由行政命令下达指标的形式来实现的，但改革开放后的今天情况就不同了，“上级”没有了，指标也没有了，而客户的要求就成了产品质量的指标，这指标你可以达到，也可以不达到，然而是关系到厂家及其工艺的生存或淘汰。

因此，凡提出的质量要求都是非常实质性的或是真正有效的，而且在经济上还要可行的。当今塑料电镀质量要求不断提升的动力在于我国外资企业的发展，因为在国际上，尤其是临近我国的日本与台湾省，都希望利用大陆的现有条件来加工产品，并达到要求的质量水平，这就暴露出我们塑料电镀质量的不足，迫使我们提高质量。

塑料电镀质量的现状：国际上工业先进国家的塑料电镀质量水平确实很高，在我国广东地区有些外资单位镀件的质量水平也是不错的，浙江也有部分单位不差。主要表现在外观上能与国外先进产品相媲美，并能达到外资企业质量的要求。至于内在质量因测试手段和测试的规范还不健全，质量参差不齐。

近年来，塑料电镀已被广泛应用在塑料零件的装饰性电镀上。ABS塑料是塑料电镀中应用最广的一种。ABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)的三元共聚物。对电镀级ABS塑料来说，丁二烯的含量对电镀影响很大，一般应控制在18%～23%。丁二烯含量高，流动性好，易成型，与镀层附着力好。由于ABS是非导体，所以电镀前必须附上导电层。形成导电层要经过粗化、中和、敏化、活化、化学镀等几个步骤，比金属电镀复杂，在生产中容易出现问题。我们从塑料电镀的工艺出发，分析原因并找出了解决的办法。

1、镀件易漂浮，与挂具接触的地方易被烧焦因为塑料的比重小，所以在溶液中易浮起。灯罩外形就象一个小盘一样，内表面凹进去，边上有两个小孔，开始只用一根铜丝卡着两个小孔进行电镀。由于电镀中气体的放出，灯罩易与铜丝脱离，加之铜丝也轻，不足以使灯罩浸入溶液里。后来在铜丝上附上重物，解决了漂浮问题。铜丝与灯罩的接触点被烧焦，并露出塑料，是因导电不良引起的。为了解决工件漂浮与导电问题，我们设计了专门的夹具。夹具有一定的重量，上灯罩后不再浮起，再用两个较宽的导电片卡在灯罩的孔上，使各处电流均匀，接触点就不会烧焦了。

2、灯罩化学镀铜时出现气泡，电镀后气泡变大，并可以揭起塑料电镀的工艺流程为：除油→水洗→粗化→水洗→敏化→自来水洗→去离子水洗→活化→水洗→化学镀铜→水洗→电镀→水洗→干燥。由以上可知，化学镀铜前的任何步骤出现问题都会导致鼓泡。引起结合力不好的原因有很多，经常易出现问题的是除油过程和粗化过程。除油不彻底，会引起掉皮、脱落。灯罩采用的是化学除油(塑料件不适宜用有机溶剂除油)，操作时，温度升高到65～70℃，不断地抖动工件，直到水洗后不挂水珠为止。粗化是ABS塑料电镀中很重要的过程。粗化不足，结合力下降；粗化过度，又会使孔变大变形，结合力也会降低。由于敏化液中二价锡极不稳定，所以敏化液易失效，如不调整，会导致活化失败。活化不足，会使化学镀层沉积不全；而活化过度，使活性金属在表面还原过多而形成不连续膜层，也会使结合力下降。我们从除油开始，严格按除油液配方和操作条件，又检查粗化工序的时间、温度，新配制了敏化液和活化液，结果化学镀铜后仍出现气泡。几次反复试验，结果一样，最后断定鼓泡不是由除油、粗化、敏化、活化引起的。此时怀疑是否料的成分及成型工艺有问题，因为ABS塑料的成分及成型工艺与电镀有直接的关系。ABS颗粒易吸水，要求压注前水份含量低于0.1%，必须在80℃热风干燥箱中烘干2～4h，周围环境也必须干燥。ABS塑料中不能混入其它成分。我们通过调查发现注塑厂将大量成型的ABS塑料件堆放在潮湿的库房地面上，而且注塑前的原料未经烘干。在我们的指导下，将要注塑的原料在80℃下烘干2～4h，经检验符合电镀要求后再进行注塑。改进后的灯罩电镀后鼓泡问题再没有出现。

成型工艺注塑制件由于成型工艺特点不可避免地存在内应力，但工艺条件控制得当就会使塑件内应力降低到最小程度，能够保证制件的正常使用。相反，如工艺控制不当，就会使制件存在很大的内应力，不仅使制件强度性能下降，而且在储存和使用过程中出现翘曲变形甚至开裂，从而造成镀层的开裂，甚至脱落。所以工艺参数的控制应使制件内应力尽可能小。要控制的工艺条件有原材料干燥、模具温度、加工温度、注射速度、注射时间、注射压力、保压压力、保压时间、冷却时间等。2

塑型后处理由于注塑条件、注射机选择、制件造型设计及模具设计的原因，都会使塑件在不同部位不同程度地存在内应力，它会造成局部粗化不足，使活化和金属化困难，最终造成金属化层不耐碰撞和结合力下降。试验表明，热处理和用整面剂处理都可有效地降低和消除塑件内应力，使镀层结合力提高20～60%。

此外，成型后的塑件应专门包装、隔离，严禁碰伤、划伤表面，以免影响电镀外观。检验时检验员应戴脱脂手套，防止污染镀件表面，影响镀层结合力。

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学