*,长安福特马自达,Changan Ford Mazda,1,/46,塑料电镀工艺,应用于汽车行业的高耐腐蚀性,ABS/ABS+PC,塑料电镀工艺。,2,/46,塑料电镀,1,、塑料电镀在汽车行业的应用,2,、塑料电镀的相关概念,3,、电镀线介绍,4,、塑料（,ABS/ABS+PC,）电镀的工艺流程,5,、提高零件耐腐蚀性能的控制方法,6,、塑料电镀常见的不良缺陷及控制,3,/46,一、塑料电镀在汽车行业,的应用,4,/46,塑料电镀在汽车行业的应用,散热器格栅,保险杆饰条,字标,汽车标牌,防擦饰条,防擦饰条,车轮盖,挡位面板,内门把手,塑料电镀件被大量用于汽车内外装饰性零件上,5,/46,二、塑料电镀的相关概念,6,/46,塑料电镀的相关概念,电镀：以直流电进行电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。,塑料电镀：采用一定的加工方法（通常为化学镀），先在塑料表面获得导电膜，然后用电镀的方法加厚的过程。,金属腐蚀：金属和周围环境中的电解质接触就会发生化学或电化学作用，导致金属被破坏（例如钢铁在环境中生锈）。,阳极性镀层：在一定条件下，镀层的电位负于基体金属电位的一种镀层（常常被用于牺牲该镀层来保护基体）。,阳极牺牲性腐蚀：通过牺牲电位较负的金属，从而延缓电位较正金属的腐蚀。,7,/46,相关概念,电镀过程,电 镀,阳极,阴极,+,以镀铜为例（其它金属电镀过程类似）：,硫酸铜溶液,铜球，阳极：,Cu,2e Cu,2+,（氧化反应，铜阳极被溶解）,产品，阴极：,Cu,2+,+2e Cu,（还原反应，铜在阴极析出）,+,零件在溶液中为阴极，铜在其表面沉积,光亮铜镀槽,先决条件：,1,、直流电源,2,、电解质溶液,3,、阳极,4,、阴极,5,、闭合回路,8,/46,三、参观电镀线,9,/46,四维尔的电镀线,全景,3M,电镀线全景,由许多电镀槽组成,10,/46,四维尔的电镀线,四个区,上挂区,电镀区,下挂检验区,控制区,11,/46,四、塑料（,ABS/ABS+PC,）,电镀的工艺流程,12,/46,工艺流程,1,、上挂,2,、除油,3,、粗化,4,、中和,5,、催化,6,、解胶,7,、化学镍,8,、闪镀镍,9,、光亮铜,11,、光亮镍,10,、半光,亮镍,11,、珍珠镍,12,、镍封,13,、光亮铬,13,、三价铬,13,、黑铬,14,、下挂,塑料电镀的主要流程如下,:,注：,17,属于化学镀范畴，,814,和普通金属电镀类似。,13,/46,工艺流程,1,、上挂,作用,将零件固定在导电工装（挂具）上，使其能够和电源相连形成闭合回路，让电镀能顺利进行。,将产品挂在挂具的导电钩上,铜棒与电源,相连可形成闭合回路,产品上挂完成准备进入电镀线,14,/46,工艺流程,2,、除油,作用,清洁零件表面，除去注塑件表面的油脂、灰尘、汗渍等物质。这些物质将直接影响后工序处理效果，以及零件表面的电镀外观。,A=,丙烯晴,B=,丁二烯,S=,苯乙烯,ABS,塑料,15,/46,工艺流程,3,、粗化,作用,1,、使零件表面形成微观粗糙增加电镀面与注塑件的接触面积。,2,、使零件表面呈亲水性有利于后工序的顺利进行。,最终目的：增加镀层与零件表面的结合力。,粗化前产品表面光滑 发生镜面反射,粗化后产品表面粗糙 发生漫反射,16,/46,工艺流程,3,、粗化,原理,利用粗化液的强酸性溶解,ABS,塑料中的,B,（丁二烯）成分，使零件表面形成微观粗糙的“燕尾状”小孔增加了电镀面与零件的接触面积。并且在零件表面产生一些,-OH,，,-SO,3,H,，,C=0,等极性亲水基团，使零件表面具有亲水性。,ABS,塑料的,B,成分在粗化液中被溶解形成“燕尾状”小孔,显微镜下观察粗化过后的零件表面,17,/46,工艺流程,4,、中和,作用,利用溶液的还原性，将零件表面藏留的铬酸还原祛除，这些藏留铬酸对后面的工序均产生不利影响必须中和干净。,如果铬酸藏留在零件表面被带入后面工序后,将会使零件发生局部镀不上,（露塑）的不良情况,!,!,18,/46,工艺流程,5,、催化,作用,溶液中的催化物质,胶体钯（,Pd,）被均匀吸附在零件表面燕尾状的小孔中，为后面化学,镍反应的发生提供了催化中心。,胶体钯核的组成示意图,0.181nm,0.128nm,0.093nm,胶体钯被吸附在粗化过后的零件表面小孔中,钯锡胶体,19,/46,工艺流程,6,、解胶,作用,零件表面在催化液中所吸附的胶体钯并不具有催化活性因为其周围被二价锡离子（,Sn,2+,）所包裹着，需要通过解胶工序溶解钯周围的二价锡使其裸露并真正具有催化活性。,钯锡胶体,通过解胶,胶体钯变成了具有真正活性的钯催化剂,钯,20,/46,工艺流程,7,、化学镍,作用,此工序前面的所有工序都是在为此工序的顺利进行作准备，经过化学反应后，零件表面被覆盖了一层能够导电的镍,/,磷合金层（约,0.2um,），使原先并不导电的塑料零件变成了导体，使其在后面一系列的电镀（铜、镍、铬）过程都成为了现实。,零件表面被覆盖了一层黑色的化学镍具有了导电性能,21,/46,工艺流程,7,、化学镍,原理,对于化学镍的机理,目前尚无统一的认识,按照”原子氢态学说”来解释,在有催化剂存在的情况下发生如下一系列的氧化还原反应,:,H,2,PO,2,+H,2,OH,+,+HPO,3,2,+2H,Ni,2,+2H Ni+2H,H,2,PO,2,+H P+H,2,O+OH,H,2,PO,2,+H,2,O H+HPO,3,2,+H,2,反应的过程中主要生成,Ni-P,合金和氢气。,产品在化学镍中发生化学反应析出氢气,通过反应零件表面被覆盖 一层化学镍（,Ni-P,合金）,22,/46,工艺流程,8,、预镀镍,作用,化学镍层比较薄（,0.2um,左右）导电性能不佳，在化学镍表面增加一层预镀镍可增加零件的导电性能。,23,/46,工艺流程,9,、光亮铜,作用,铜具有良好的延展性、柔韧性、较其它镀层的热膨胀系数更接近于塑料，在零件表面镀上一层厚约,1525um,平滑而柔韧的铜层，有利于增加零件与整个镀层的结合力、耐温变能力以及耐腐蚀性，在零件受到外界环境温度变化或冲击时能够起到一个缓冲作用，减小零件受损程度。,镀好铜的,VW,标牌,24,/46,电镀流程,10,、半光亮镍,作用,零件外观呈半光亮状所以称为半光亮镍，该镀层具有良好的延展性及整平性，半光亮镍层基本上不含硫,（,0.005%,），,电位较光亮镍镀层高，零件在铜层上继续镀上一层半光镍和光亮镍组合，使零件同时具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。,镀好半光亮镍的,VW,标牌,25,/46,电镀流程,11,、光亮镍,作用,使零件外观具有镜面光亮效果，颜色白中偏黄，在零件遭受腐蚀介质产生腐蚀时，由于光亮镍镀层中含硫（,0.06%0.08%,）电位较半光亮镍低，作为阳极性镀层优先腐蚀，并且腐蚀方向由纵向变成横向，避免了大而纵深的腐蚀结果，从而大大延缓了零件腐蚀的速率。,镀好光亮镍的,VW,标牌,26,/46,电镀流程,12,、镍封（微孔镍）,作用,/,原理,在光亮镍溶液的基础上在电镀溶液中添加一些不导电的细小微粒（一般直径约在,0.5um,）左右，在电镀过程中镍不断在零件上沉积，同时这些微粒也被带入了镀层，这些微粒由于不导电所以在微粒上是镀不上其它镀层的,因此镀完铬层以后在零件上形成了贯穿至镍层的不连续的小孔（俗称微孔），在零件遭受腐蚀的时候，正是这些微孔的存在增大了镍层的暴露面积，很好的分散了腐蚀电流，使单位面积镍表面积上的腐蚀电流大为降低,腐蚀速度也因此而降低,从而避免了集中纵深的强烈腐蚀，起到了非常好的耐腐蚀性效果。,硫酸铜,半光亮,Ni,光亮,Ni,Cr,MP-Ni,（微孔镍）,微孔,powder,镀层构成示意图,显微镜观察微孔,27,/46,电镀流程,13,、光亮铬（,6,+,）,作用,镀层呈耀眼的银白色，使零件达到最佳的装饰效果。,镀好光亮铬的,VW,标牌,28,/46,电镀流程,14,、下挂,作用,将零件从挂具上摘下，进行检验、包装。,员工正在进行下挂作业,29,/46,电镀流程,11,、珍珠镍（根据需要）,外观具有珍珠光亮效果使零件看起来幽雅、色泽柔和。,BORA A5,拉手珍珠镍效果,30,/46,电镀流程,11,、珍珠镍（根据需要）,原理,珍,珠,镍,不导电乳化小液滴,小液滴脱附后形成小凹坑,半光沢,Ni,漫反射,半光亮镍,珍珠,镍,镀 铬,无数小凹坑重叠使产品表面被凹凸化，通过光的漫反射，可见珍珠光亮表面。,31,/46,电镀流程,13,、三价铬（,3,+,）（根据需要）,特点,1,、环保、毒性低（只有六价铬的,1%,）废水处理简单。,2,、电流效率高覆盖性能、分散性能高于六价铬。,缺点,1,、镀层色泽较六价铬稍暗。,2,、耐腐蚀性能及硬度没有六价铬好。,目前，在欧洲、美国、日本等发达国家开始应用，在国内汽车行业上的应用很少见。,32,/46,电镀流程,13,、黑铬（根据需要）,作用,镀层外观呈光亮黑色（略偏黄），使零件更显高档、华贵。,原理,黑铬并不是纯铬而是铬和三氧化二铬的水合物组成，晶粒呈树枝状结构，其特殊的物理性质能够完全吸收光波而发黑。,镀好黑铬的,SGM710,格栅,33,/46,五、提高零件耐腐蚀性能,的控制方法,34,/46,零件性能,-,抗腐蚀机理,Cu,SBr-Ni,MP-Ni,（微孔镍）,抗腐蚀机理,第一步：,在零件表面有腐蚀介质时，微孔处暴露在外的镍层作为阳极性镀层先遭受腐蚀，腐蚀电流的大小由铬层的表面积决定，在,大量不连续微孔,的作用下，遭受腐蚀的镍层面积将大大增多且不连续，在腐蚀电流一定的情况下，这些“微孔”极大的分散了腐蚀电流，降低了腐蚀速率,延缓的腐蚀速度。,Cr,预镀,Ni,化学镍,第二步：,当腐蚀到达光亮镍层时，由于微孔镍电位较光亮镍电位高（,大约,20mv,），此时光亮镍被作为阳极性镀层优先腐蚀，微孔镍中的腐蚀被终止。,第三步：,腐蚀在光亮镍中进一步向下延伸直到半光镍时，由于半光镍的电位同样比亮镍高（,大约,100mv,），光亮镍同样被当做了阳极性镀层，此时向下延伸的腐蚀在半光镍被终止，腐蚀方向在光亮镍中横向进行，这样又进一步延缓了腐蚀至底材的时间,大大降底了腐蚀的速度。,-,Br-Ni,+,-,+,腐蚀在光亮镍中横向腐蚀,腐蚀介质,35,/46,零件性能,-,控制方法,项目,控制点,一般控制范围,(,客户标准各异,),福特标准,耐腐蚀性,膜厚,Cr,0.150.5um,0.18um,MP-Ni,2.5um,TOTAL:,20um,左右,21um,Br-Ni,7um,SBr-Ni,12um,Cu,1525um,18um,微孔数,微孔数少耐蚀性差,1000020000PCS/CM,2,10000PCS/CM,2,电位差,MP-Ni&Br-Ni,2040 mv,/,SBr-Ni&Br-Ni,100mv,100mv,36,/46,零件性能,-,控制方法,SBr-Ni,Br-Ni,Mp-Ni,电位差曲线图 （电位差良好）,微孔数测量图,(,12000PCS/CM,2,),CASS test,结果,横截面图,比较好的试验结果,Cr,层被很好的保护，腐蚀在光亮镍层内部横向进行延缓了腐蚀速度。,28mv,150mv,37,/46,6,、塑料电镀常见的不良,缺陷及控制,38,/46,塑料电镀的不良缺陷,1,、麻点,2,、针孔,3,、露塑（没镀上）,4,、发黄,5,、烧焦,6,、起泡,7,、生锈,电镀后会将产品缺陷,放大,1.5,倍,，,塑料电镀件的不良缺陷主要有以下七种：,39,/46,缺陷及控制,1,、麻点,麻点,零件表面的小凸点或小亮点，由固体杂质的小颗粒沉积在零件表面所至。,产生原因,对策,1,、电镀用水有杂质不干净,建议电镀过程使用,DI,水,2,、电镀槽有固体杂质,加强过滤效果,40,/46,缺陷及控制,针孔,针孔,零件表面的小凹点，主要由电镀过程中零件表面所吸附的氢气没有及时脱离而形成。,产生原因,对策,电镀槽中空气搅