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影响塑料电镀的塑料工艺因素分析

时间: 2011-07-14 06:07 来源: 作者: 点击:

塑料电镀是随着塑料的广泛应用发展起来的一种电镀工艺。它不仅能节省大量的金属材料,减少繁杂的加工工序,减轻设备重量,还能有效地改善塑件的外观及电、热等性能,提高其表面机械强度等。因此在电子工业、国防科研、家用电器乃至日用品上获得了日益广泛的应用[1]。塑料电镀质量的好坏,不仅与电镀工艺及操作密切相关,与塑件设计、选材、模具设计、塑件成型工艺、塑件后处理等因素也有很大的关系。本文主要论述了影响塑料电镀质量的塑料工艺因素。影响塑料电镀质量的塑料工艺因素很多,如塑件选材不当、造型设计不合理、模具设计不合理、注射机选用不当、成型工艺条件不正确等。各种因素还有可能交织在一起对塑料电镀产生影响。影响塑料电镀质量的主要因素见图1。



1 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 塑件造型设计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1.5mm),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0.3mm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[2]。
(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。


3 模具设计与制造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0.2μm,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。4 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。

5 塑件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[3],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。

5.1 原材料干燥用于电镀制件的原材料应充分干燥,以免在注射成型时制件表面产生气丝、气泡等,影响镀层的外观与结合力。干燥方法以真空干燥最好。

5.2 模具温度模具温度视具体情况而定。模具温度高,树脂流动性好,制件残余应力小,有利于提高镀层结合力,但模具温度过高时不利于生产。模具温度过低,易形成两夹层,以致电镀时金属沉积不上。

5.3 加工温度提高加工温度可降低取向应力,但同时会使因收缩不均而产生的体积温度应力增加,同时也使封口压力升高,需延长冷却时间才能顺利脱模。因此加工温度既不能太低,也不能过高。喷嘴温度要比料筒的最高温度低一些,以防塑料流延。要防止冷料进入模腔,以免制件产生包块、结石之类疵病而造成镀层结合不牢。

5.4 注射速度、注射时间和注射压力注射速度宜慢,注射压力不宜过大,注射时间也宜短一些,目的是减少残余应力。

5.5 保压压力和保压时间冷却过程中的熔体在外压作用下产生的总变形中,有相当一部分是弹性的,故使熔体在高压下冷凝会在制件中产生较大内应力和大分子取向。压实后立即降压或补料过程中分步降压有利于大分子解取向。所以适当降低保压压力和缩短保压时间有利于内应力的降低,从而有利于提高塑件镀层的结合力。

5.6 冷却时间冷却时间的控制应使启模前模腔内的残余应力降到很低或接近于零。冷却时间过短,强制脱模,会使制件产生很大的内应力。但冷却时间也不宜过长,否则不但生产效率低,还会由于冷却收缩使制件内外层之间产生拉应力。这两种极端情况都会使塑件的镀层结合力降低。

5.7 脱模剂的影响对于电镀塑件最好不用脱模剂。不允许用油类脱模剂,以免引起塑件表层发生化学变化而改变其化学性能,从而导致镀层结合不良。在必须使用脱模剂的情况下,只能用滑石粉或肥皂水脱模。

6 塑件后处理对电镀的影响由于注塑条件、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%[4]。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。

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