提高塑料电镀质量的要素

奚 兵

（常州市荆川里小区12丙201，江苏 常州213015）

0 前言

塑料电镀与金属电镀的不同之处在于：塑料制件需要金属化处理这一步骤。现将提高塑料电镀质量的要素介绍如下。

1 塑料制件准备

用作电镀的塑料制件必须具备以下条件。

（1）塑料制件应是ABS工程塑料或聚丙烯塑料，最好是电镀级ABS型塑料制件，其表面易于浸蚀，可以获得结合力好的镀层。

（2）塑料制件表面平滑，里面不作镜面的地方，尽可能做到梨点状或压花纹，以利于粗化，提高镀层的结合力，并掩盖小的缺陷和划痕。

（3）塑料制件不能有盲孔，若必要时，它的深度应为直径的1／3～1／2，深孔也应浅一些，并且直径大一些，槽与孔之间的距离也不要太近，其边缘都应倒圆。

（4）塑料制件应具有足够的强度，壁不能太薄，最好大于3mm，至少为1.5mm，且壁不要有突变。

（5）塑料制件不能有锐边、尖角和锯齿形，若必要时，其边缘应尽量倒圆。

（6）塑料制件尽量不用镶件，若必要时，材料壁厚要大，且边缘一定要倒圆。

（7）塑料制件尽量避免有大面积的平面，因为大面积的平面不易得到均匀的光泽。

（8）塑料制件的颜色应均匀一致，无划痕、毛刺、飞边以及各种气丝、气泡等缺陷，内应力低。

（9）塑料制件应留出装挂的工艺位置，以便获得良好的均匀镀层。

2 粗化

塑料制件表面的粗化方法有机械粗化和化学粗化两种。由于机械粗化存在一定的局限性，故很少使用，通常采用化学粗化的方法。

2.1 ABS塑料的粗化

对于ABS塑料的化学粗化处理，一般用硫酸和铬酸的混合液浸蚀，使ABS塑料表面的丁二烯球状微粒溶解而形成微观粗糙，表面积增加，从而增强镀层与基体的结合力。典型的粗化工艺配方有两种：（1）高铬酸低硫酸型（铬酐400g／L，硫酸250g／L，60～70℃，30min）；（2）低铬酸高硫酸型（硫酸600 g／L，铬酐20g／L，60～70℃，30min）。一般来说，生产中遇到难以粗化的ABS塑料多选用高铬酸低硫酸型，易于粗化的多选用低铬酸高硫酸型。操作时溶液温度和浸蚀时间也要作适当的控制。温度高，浸蚀速率快；温度低，浸蚀速率慢，时间要长一些。但溶液温度不宜高于70℃，否则会使ABS塑料发生变形。新老溶液的粗化效果也不一样，老溶液的效果差，浸蚀时间要长一些。粗化时的正常现象应是液面均匀冒出微小气泡，如果无气泡冒出，表明粗化溶液的效果不好。此时，可以适当加入硫酸调整或更换新液。

每当粗化一批塑料制件时，应先做初样检查，宁可先粗化不足再粗化，不可粗化过分。因为粗化过分，会使塑料制件表面丙烯腈和苯乙烯形成的“骨架”遭到破坏，成为粉状物，使镀层的结合力严重下降，无法挽救，造成废品。

2.2 聚丙烯塑料的粗化

与ABS塑料相比较，用作电镀的聚丙烯塑料不仅耐热性好，而且价格便宜。但是，由于聚丙烯塑料是结晶性高聚物，成型收缩率大，易于产生缩孔。另外，聚丙烯塑料的成型精度比ABS塑料的低，所以不适用于精度要求高的产品。

结晶性高聚物的结晶度对其后进行的化学粗化有很大的影响。聚丙烯塑料在成型过程中表面结晶度变大，使在其上进行的化学粗化的氧化反应困难，所以解决好聚丙烯塑料表面的浸蚀处理效果是电镀的关键。

鉴于此，聚丙烯塑料的镀前处理应增加溶剂处理（预浸蚀）工序，其目的是将塑料表层膨润或低分子量化，以利于其后化学粗化工序的进行。溶剂可用二甲苯、甲苯以及四氯化萘等。溶剂处理后，塑料表面稍有白化，如果处理温度、时间或溶剂组成不合适，塑料表面将会全部白化或产生裂纹，造成电镀时镀不上或气泡。另外，成型脱模剂应使用硬脂酸类为宜。其他工序与ABS塑料的无太大差异。

3 活化

塑料制件表面的活化处理，是化学镀金属的前提。活化的目的是在经过粗化处理的塑料制件表面，吸附上一层具有催化活性的贵金属（如金、银、钯等），使化学反应容易在制件表面进行。常用的活化方法如下。

（1）敏化、活化法

敏化工艺配方为：氯化亚锡10g／L，盐酸40 mL／L，锡条1根，室温，5～15min。

活化工艺配方为：硫酸银1.5～2.0g／L，氢氧化铵 适量（滴加至透明），室温，3～5min。

操作方法为：先将粗化处理过的塑料制件浸入敏化液中，取出后经清洗，再浸入活化液中活化。敏化是使制件表面吸附一层二价锡离子作为还原剂。当吸附有还原剂的制件浸入活化液中时，二价锡离子将活化液中的银离子还原成金属银，金属银留在塑料表面的微孔内作催化剂，从而达到活化的目的。

（2）胶态钯活化法

胶态钯活化工艺配方为：氯化钯1g／L，盐酸30 mL／L，氯化亚锡33g／L，室温，3～5min。

解胶工艺配方为：盐酸80～120mL／L，室温，2～3min。

该方法是先利用氯化亚锡将钯离子还原成金属钯，然后以过量的氯化亚锡将金属钯包围起来，形成胶粒，即胶态钯。当塑料制件浸入活化液中时，胶态钯吸附在制件表面，再经过解胶，盐酸溶解掉胶粒外围的锡离子，金属钯裸露出来，留在塑料表面的微孔中作为催化剂，从而达到活化的目的。

在生产中，无论采用上述哪种方法，都可能会遇到活化不好的现象。其原因除了粗化不够外，大多数则是由于配制溶液的方法不当，或者在生产过程中操作不仔细，溶液维护不好造成的。

4 化学镀

（1）化学镀铜

硫酸铜7g／L，酒石酸钾钠20g／L，碳酸钠2g／L，氢氧化钠5g／L，甲醛25mL／L。

（2）化学镀镍

氯化镍45g／L，次磷酸钠11g／L，柠檬酸钠100g／L，氯化铵50g／L，pH值8.5～9.0（用氨水调节）。

无论采用哪种工艺，都可能出现化学沉积不上或覆盖不全的现象。一般情况下，若将经过活化处理的塑料制件浸入化学镀液中，其表面不发生化学反应，则表明活化不良，需仔细检查敏化、活化的工艺配方是否恰当。对于用胶态钯活化的制品，还需考虑解胶是否完全，可以将工件在解胶液中反复一次加以证实。若反应只在工件表面局部进行，同时化学沉积的镀层很光亮，但覆盖不全，说明工件表面粗化不够，应进一步加强粗化处理。如果工件浸入化学镀液后，其表面比较均匀地沉积金属，但反应速率很慢，有少数地方金属层不连续，表明化学镀液不好。此时，应先检查镀液的pH值是否偏低，再加入适量的金属盐和还原剂加以调整。

当化学镀后进行电镀时，出现电镀不上的现象，可能是因为化学镀层太薄或疏松影响导电。因为塑料本身不导电，全靠金属镀层导电，当镀层厚度小于0.1μm或镀层不致密时，电流的通过使塑料熔化，附近的镀层被溶液腐蚀溶解。特别是酸性电镀液更为明显。结果电流无法通过，电镀不上镀层。

化学镀后存放时间过长，无论存放在空气中还是浸放于水中，化学镀层都会发生氧化，影响导电。对于化学镀铜层氧化膜，可以在稀硫酸中进行活化处理，不过要损失少量的镀层，增加了后续电镀的困难。但对化学镀镍层就不容易活化了，因镍的氧化膜顽固而不易去掉。在这种情况下，可将塑料制件在稀硫酸或盐酸中活化30s，然后带酸入槽电镀5min的暗镍，再镀光亮铜，则可获得结合力好的电镀层。

5 结语

塑料制件经过金属化处理后，一般都采用多层电镀，即：可按常规电镀铜、镍和铬的工艺进行。塑料上电镀层的质量指标主要是结合力和热稳定性。