塑料电镀在汽车外饰的应用及其工艺研究

摘 要：概述了塑料电镀工艺在汽车外饰的应用，以及丰田汽车外饰对塑料电镀外饰的性能要求。同时介绍了在日常生产管理过程中需要管理的品质项目，为塑料电镀工艺在汽车外饰行业的日常应用和后续发展提供参考。

关键词：塑料电镀; 外饰; 耐腐蚀; 品质管理

近年来，随着汽车市场的不断发展，国内私人汽车的保有量也不断增长，人们对汽车的功能需求也越来越多元化。由于，人们对汽车颜值需求不断增高，带来了汽车外饰的快速发展。汽车外饰作为车身系统的重要组成部分，是最受顾客关注的部位之一，是各大车企也越来越重视外饰的个性化设计。但是由于外饰长期经受暴晒和严寒，甚至飞沙走石等各种环境的考验。因此，汽车外饰不仅要求耐腐蚀性、耐高低温等性能，还需要保证在承压、冲击等机械方面的要求[1]。

塑料电镀，是先在塑料基体上沉积一层金属导电层，然后再在导电层上进行电镀加工的方法。得到的产物，兼具塑料地质轻、造型容易、成本低，以及具有金属的光泽外观、耐腐蚀、耐热等优点，可以满足汽车外饰的使用要求。因此在汽车外饰得到了广泛的应用，包括格栅、门把手、后视镜、车标等。研究汽车外饰的塑料电镀工艺，可以为外饰的性能优化、制造过程的工艺验证和日常管理提供理论支持。

1、 工艺简介

1.1 塑料基体

在塑料电镀所用的塑料中，ABS占主导地位，比如在日本占比为90%。因此，在丰田汽车外饰中，常用的塑料基体也是ABS或PC/ABS。ABS是丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）的三元共聚物，其中丁二烯直接影响电镀前的表面处理结果，对电镀的效果影响比较大，因此塑料电镀所需要的电镀级ABS，丁二烯的含量至关重要，一般控制在18～23% 。

1.2 金属镀层

在目前丰田外饰零部件上，运用的金属镀层体系均为Cu+Ni+Cr。同时，根据电镀零部件颜色不同，又分为光亮电镀、哑光电镀、镀黑铬等不同的电镀工艺。光亮电镀是由于镀层中的六价铬而使镀层呈现耀眼的银白色。哑光电镀是由于珍珠镍的添加、以及三价铬，使镀层颜色变暗。镀黑铬是由于镀层中除了含有铬外，还含有铬的氧化物，主要以三氧化二铬的水合物的形式存在[2]。

1.3 工艺流程

汽车外饰电镀的主要工艺流程，主要包括上挂、除油、粗化等共14个工序。在工艺流程中，化学镍之前属于化学镀的范畴，是ABS基材的预处理，目的是在基材表面附着金属层，使其具有导电能力。而从闪镀镍到镀铬为电镀工序，与普通金属电镀类似。

2 、性能要求

针对汽车外饰电镀要求，丰田的品质管理要求主要包含耐腐蚀性能要求、电镀膜厚和外观等要求。经常采用的耐腐蚀性能试验共4种，盐雾试验、腐蚀膏试验、铜盐加速醋酸盐雾试验（CASS）和冷热循环试验。

2.1 盐雾试验

鹽雾试验是在特定的试验装置中进行，由喷雾塔、盐水槽、试验片保持器、带有喷雾液采集容器的恒温恒湿试验槽、盐水补给槽、空气饱和器、压缩空气供给器、排气装置等构成。按照试验条件进行试验，一般经过72H或200H盐雾试验后，不允许出现表面生锈、变色等腐蚀现象。

2.2 腐蚀膏试验

腐蚀膏试验，是在外饰表面涂抹腐蚀膏，在20±5℃，相对湿度50%以下的环境里干燥1H后，放置在湿气槽内进行评价，16H或48H。试验装置由湿气槽、试验片保持器、槽加热装置、湿气发生装置及调节装置组成。腐蚀膏，是由7mL硝酸铜溶液、33mL氯化铁水合物和10mL氯化铵溶液混合，加入30g白陶土搅拌混合制成。试验结果判断标准为，在0.5m距离观察样品，无任何可见生锈及变色现象。

2.3 CASS试验

CASS试验，是使用CASS试验装置，在醋酸酸性的NaCl和CuCl2混合溶液喷雾状态下进行腐蚀性试验评价。试验装置同盐雾试验，一般试验时长30H、60H或200H。试验结果判断标准，同腐蚀试验，均为在0.5m距离观察样品，无任何可见生锈及变色现象。

2.4冷热循环试验

冷热循环试验，是在样品通过CASS试验之后，再进行试验评价。评价方法为，-30℃×1H→70℃×1H，共计20个循环，再对样品进行评价。试验结果判断标准，同以上试验，均为在0.5m距离观察样品，无任何可见生锈及变色现象。

此外，经过CASS试验30H后，通过电解褪铬，再在100倍显微镜下观察腐蚀点的数目，也是常用的评价项目，一般要求至少2000个/cm2微孔数。

3、 日常品质管理

汽车外饰的耐腐蚀性能要求，评价较为严苛，而且需要花费较多的时间。丰田只在新项目开发时，才对产品进行上面的性能评价。如果日常工艺不发生变更，相应的性能也不会发生变化，因此一般在量产阶段不进行相应的性能评价。但是为了量产阶段的品质得到保证，除了要求供应商进行生产工艺的管理外，还会有针对产品的日常管理要求。一般包含：镀层厚度、剥离力等。

镀层由Cu层、Ni层、Cr层共同组成，由于铬的化学稳定性强、耐磨、硬度高等特性，故Cr在电镀的最外层。中间层的Ni层具有很强的钝化能力，为镀层提供了耐腐蚀强度。底层采用Cu层主要是利用铜的导电性和延展性。因此三种镀层的膜厚，对外饰的产品性能起着重要作用。研究表明，产品的抗腐蚀性能与电镀膜厚之间变现为正相关关系。

丰田外饰电镀膜厚一般常用的两个等级分别为：（1）Ni层≥25μm、Cr层≥0.2μm、Cu层≥Ni层;（2）Ni层≥10μm、Cr层≥0.15μm、Cu层≥Ni层。电镀膜厚，常用的测量方法有金相法、库伦法，以及如果只分析Cr层，可以采用X-ray法。在日常生产管理中，一般采用每生产批次测量3件，首中末各1件进行日常管理。

以上电镀膜厚要求均是针对最小膜厚要求，因此为了明确测量位置，一般在新项目阶段，供应商需要明确最小膜厚的位置，以方便量产阶段的日常管理。对于一个挂具多个零件的产品，测量零件的选择，一般分别在挂具的高电流和低电流区域选择零件。对于大型零件，一个挂具单个零件，需要每隔一定距离，取一个测量位置，对零件进行全面测量评价，找出最小膜厚位置，作为量产阶段的日常管理位置。

结语

随着汽车工业的发展，汽车外饰行业也逐渐壮大，塑料电镀工艺也得到了长足的发展，已逐渐成为一项成熟的汽车工艺技术。但是随着汽车设计愈发个性化的发展，汽车外饰结构也愈发复杂，以及电镀颜色外观愈发多元化。同时，由于环保和成本的压力，对塑料电镀在汽车外饰的发展应用，又带来了诸多挑战。随着研究的不断深入，相信塑料电镀工艺，会越来越经济环保，从而在汽车外饰行业得到更好的应用。

参考文献：

[1] Tang X J， Bi C L， Han C X， et al. A new palladium-free surface activation process for Ni electroless plating on ABS plastic [J]. Materials Letters， 2009（63）： 840-842.

[2] 高耸. 汽车塑料电镀工艺对塑料耐腐蚀性能的影响及研究. 长春： 吉林大学， 2017： 2-7.

作者简介：

张玉坤（1988.3-），男，汉族，河南确山人，学历：研究生，职称：中级工程师，研究方向：汽车内外饰加工技术研究。