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摘要
一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方 法，涉及一種塑膠電鍍方法。提供一種町實現(xiàn)塑膠 材料的表面金屬化，簡化電鍍工藝，大幅度減少廢 水排放量，減少對環(huán)境的污染，并擴(kuò)展可電鍍的塑 膠基材范圍的在塑膠基材表面實施半干法電鍍的 方法。對塑膠基材進(jìn)行無水清洗與除塵;對塑膠 基材表面進(jìn)行第1次活化處理;將活化處理后的 塑膠基材表面依次實施PVD鍍金屬底層、合金過 渡層及金屬導(dǎo)電層處理;將處理后的塑膠基材進(jìn) 行超聲波水洗及第2次活化處理;將處理后的塑 膠基材直接電鍍酸銅或移入鍍鎳槽實施鍍鎳;將 處理后的塑膠基材移入鍍鉻槽進(jìn)行最后的電鍍鉻 或轉(zhuǎn)掛入PVD爐進(jìn)行鉻層的沉積。
1. 一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法，其特征在于包括以下步驟：
1)對塑膠基材進(jìn)行無水清洗與除塵;
2)對塑膠基材表面進(jìn)行第1次活化處理;
3)將活化處理后的塑膠基材表面依次實施PVD鍍金屬底層、合金過渡層及金屬導(dǎo)電層;
4)將經(jīng)步驟3)處理后的塑膠基材進(jìn)行超聲波水洗及第2次活化處理;
5)將經(jīng)步驟4)處理后的塑膠基材直接電鍍酸銅或移入鍍鎳槽實施鍍鎳;
6)將經(jīng)步驟5)處理后的塑膠基材移入鍍鉻槽進(jìn)行最后的電鍍鉻或轉(zhuǎn)掛入PVD爐進(jìn)行 鉻層的沉積。
2.如權(quán)利要求1所述的一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法，其特征在于在步 驟1)中，所述塑膠基材采用注塑或擠出法制造的塑膠基材;所述塑膠基材采用工程塑膠、 玻璃纖維或礦粉增強塑膠，所述工程塑膠選自ABS，PC, PC/ABS，PA6，PETG，PBT，PA66，TPU， TPU/ABS中的一種;所述玻璃纖維選自PA6+玻纖、PBT+玻纖，PC+玻纖，PA66+玻纖，PP+玻 纖中的一種，所述礦粉增強塑膠選自PA6+礦粉，PP+礦粉中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法，其特征在于在步 驟1)中，所述無水清洗，是采用以下方法：(1)靜電除塵，⑵無水酒精擦拭，(3)在PVD爐 內(nèi)采用離子源輝光清洗或偏壓輝光清洗，(4)電暈處理，(5)若產(chǎn)品表面油污嚴(yán)重，則需先 進(jìn)行水洗除油后，再烘干。
4.如權(quán)利要求1所述的一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法，其特征在于在步 驟2)中，所述第1次活化處理采用以下方法：(1)等離子輝光改性，采用離子源輝光或偏壓 輝光模式進(jìn)行塑膠基材活化處理，(2)電暈活化處理。
5.如權(quán)利要求1所述的一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法，其特征在于在步 驟3)中，所述金屬底層采用鉻、鈦、鋁、鎳、鐵、鋯金屬底層或合金底層。
6.如權(quán)利要求1或5所述的一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法，其特征在于 在步驟3)中，所述金屬底層采用電弧離子鍍膜方式或磁控濺射鍍膜制備PVD底層;所述合 金過渡層采用鉻、鈦、鋁、鎳、鐵、鋯、銅金屬中的至少兩種金屬合金層，通過電弧離子鍍膜方 式或磁控濺射鍍膜方式制備。
7.如權(quán)利要求1所述的一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法，其特征在于在步 驟3)中，所述金屬導(dǎo)電層為銅、鎳金屬導(dǎo)電層，所述金屬導(dǎo)電層采用電弧離子鍍膜方式或 磁控濺射鍍膜方式制備PVD金屬導(dǎo)電層。
8.如權(quán)利要求1所述的一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法，其特征在于在步 驟4)中，所述超聲波水洗是將經(jīng)步驟3)處理后的塑膠基材轉(zhuǎn)入水電鍍線進(jìn)行超聲波水洗。
9.如權(quán)利要求1所述的一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法，其特征在于在步 驟4)中，所述第2次活化處理的活化液采用硫酸溶液。
10.如權(quán)利要求1所述的一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法，其特征在于在 步驟5)中，若塑膠基材表面不平整，則從電鍍酸銅開始接鍍，所述鍍鎳，是采用半光鎳、全 光鎳、微孔鎳中的至少一種;若塑膠基材表面平整，則直接從電鍍半光鎳層開始接鍍，再電 鍍?nèi)怄嚮蛭⒖祖嚒?/p>
一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種塑膠電鍍方法，尤其是涉及一種在塑膠基材表面實施半干法電鍍 的方法。
背景技術(shù)
[0002] 由于在塑膠基材表面實施金屬化電鍍工藝可以達(dá)到防腐蝕、耐磨、抗刮且外觀美 麗的裝飾功能，因此開拓了塑膠基材的應(yīng)用范圍。但這種傳統(tǒng)的塑膠電鍍工藝存在兩大缺 點：(1)可以電鍍的塑膠基材僅限于ABS，PC/ABS及極少數(shù)的尼龍等;(2)電鍍工藝的前處 理(含化學(xué)除油清洗、粗化、中和、敏化、化學(xué)鍍鎳等各工序)造成大量的污水排放，非常不 環(huán)保。因此很需要開發(fā)一種綠色減排的新電鍍工藝，同時更渴望能研發(fā)一種新電鍍工藝，使 各種塑膠都可以實施金屬化電鍍。如此便可獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，而且減少環(huán)境的污染。
[0003] 為了擴(kuò)大可電鍍塑膠的使用范圍，現(xiàn)有采用的方法主要有：
[0004] 1)中國專利CN03104647公開的一種在塑料元件噴敷的導(dǎo)電介質(zhì)的方式，并結(jié)合 電解電鍍來進(jìn)行塑料表面的電鍍制作。
[0005] 2)中國專利CN02127419采用的高鉻酸粗化及貴金屬活化方法，來對不同的塑料
進(jìn)行金屬化處理。
[0006] 3)中國專利CN200410018367. 2采用的真空濺鍍方式，于非金屬材料表面濺鍍一
層薄的基礎(chǔ)金屬鍍膜來進(jìn)行金屬化處理。
[0007] 上述第1)和2)兩種方法的不足之處在于，采用高鉻酸或噴導(dǎo)電漆會帶來嚴(yán)重的 環(huán)境污染問題，而且生產(chǎn)成本較高。在塑料基材上采用的真空鍍膜的金屬化技術(shù)，相對上述 第1)和2)兩種方法而言更為環(huán)保，但這種簡單的真空鍍膜方式，塑料基材與PVD金屬層的 結(jié)合力不佳，接電鍍后可能出現(xiàn)塑料基材與金屬層離層、起泡等現(xiàn)象或最終電鍍產(chǎn)品經(jīng)冷 熱循環(huán)實驗失效等問題。
發(fā)明內(nèi)容
[0008] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的塑膠電鍍工藝存在的缺點與不足，提供一種可實現(xiàn) 塑膠材料的表面金屬化，簡化電鍍工藝，大幅度減少廢水排放量，減少對環(huán)境的污染，并擴(kuò) 展可電鍍的塑膠基材范圍的在塑膠基材表面實施半干法電鍍的方法。
[0009] 本發(fā)明包括以下步驟：
[0010] 1)對塑膠基材進(jìn)行無水清洗與除塵;
[0011 ] 2)對塑膠基材表面進(jìn)行第1次活化處理;
[0012] 3)將活化處理后的塑膠基材表面依次實施PVD鍍金屬底層、合金過渡層及金屬導(dǎo) 電層;
[0013] 4)將經(jīng)步驟3)處理后的塑膠基材進(jìn)行超聲波水洗及第2次活化處理;
[0014] 5)將經(jīng)步驟4)處理后的塑膠基材直接電鍍酸銅或移入鍍鎳槽實施鍍鎳;
[0015] 6)將經(jīng)步驟5)處理后的塑膠基材移入鍍鉻槽進(jìn)行最后的電鍍鉻或轉(zhuǎn)掛入PVD爐進(jìn)行鉻層的沉積。
[0016] 在步驟1)中，所述塑膠基材可采用注塑或擠出法制造的塑膠基材;所述塑膠基材 可采用工程塑膠、玻璃纖維或礦粉增強塑膠等，所述工程塑膠可選自ABS，PC, PC/ABS, PA6， PETG, PBT, PA66, TPU, TPU/ABS等中的一種;所述玻璃纖維可選自PA6+玻纖、PBT+玻纖，PC+ 玻纖，PA66+玻纖，PP+玻纖等中的一種，所述礦粉增強塑膠可選自PA6+礦粉，PP+礦粉等中 的一種;所述無水清洗，可采用以下方法：(1)靜電除塵，(2)無水酒精擦拭，(3)在PVD爐內(nèi) 采用離子源輝光清洗或偏壓輝光清洗，(4)電暈處理，(5)若產(chǎn)品表面油污嚴(yán)重，則需先進(jìn) 行水洗除油后，再烘干。
[0017] 2)對塑膠基材表面進(jìn)行第1次活化處理;
[0018] 在步驟2)中，所述第1次活化處理可采用以下方法：(1)等離子輝光改性，采用離 子源輝光或偏壓輝光模式進(jìn)行塑膠基材活化處理，(2)電暈活化處理。
[0019] 在步驟3)中，所述金屬底層可采用鉻、鈦、鋁、鎳、鐵、鋯等金屬底層或合金底層; 所述金屬底層可采用電弧離子鍍膜方式或磁控濺射鍍膜制備PVD底層;所述合金過渡層可 采用鉻、鈦、鋁、鎳、鐵、鋯、銅等金屬中的至少兩種金屬合金層，可通過電弧離子鍍膜方式或 磁控濺射鍍膜方式制備;所述金屬導(dǎo)電層可為銅、鎳等金屬導(dǎo)電層，所述金屬導(dǎo)電層可采用 電弧離子鍍膜方式或磁控濺射鍍膜方式制備PVD金屬導(dǎo)電層。
[0020] 在步驟4)中，所述超聲波水洗可將經(jīng)步驟3)處理后的塑膠基材轉(zhuǎn)入水電鍍線進(jìn) 行超聲波水洗;所述第2次活化處理的活化液可采用硫酸溶液等。
[0021] 在步驟5)中，若塑膠基材表面不平整，則從電鍍酸銅開始接鍍，所述鍍鎳，可采用 半光鎳、全光鎳、微孔鎳等中的至少一種;若塑膠基材表面平整，則可直接從電鍍半光鎳層 開始接鍍，再電鍍?nèi)怄嚮蛭⒖祖嚨取?/p>
[0022] 由于現(xiàn)有的電鍍工藝所適用的塑膠僅限于ABS，PC/ABS及極少數(shù)的PA6，玻纖增強 PBT，或玻纖增強PC等，因此塑膠表面電鍍受到很大的限制;而本發(fā)明采用改良的PVD表面 鍍膜技術(shù)，對基材表面進(jìn)行無水清洗、活化處理并采用PVD多層膜技術(shù)，利用PVD物理氣相 沉積在塑膠基材表面先鍍上導(dǎo)電層，再將塑膠基材轉(zhuǎn)入傳統(tǒng)電鍍工藝的流程，實現(xiàn)塑膠材 料的表面金屬化，并結(jié)合簡化的電解電鍍的方式來制備高品質(zhì)的半干法鍍膜產(chǎn)品，簡化電 鍍工藝，減少對環(huán)境的污染，并擴(kuò)展可電鍍的塑膠基材范圍，無需經(jīng)過電鍍前處理過程，省 去了傳統(tǒng)的化學(xué)除油、粗化、中和、敏化和化學(xué)鍍鎳等工藝程序，直接進(jìn)行電鍍銅層、電鍍鎳 層與電鍍鉻層的工序，亦可轉(zhuǎn)回PVD爐內(nèi)鍍鉻，結(jié)果可以制出高品質(zhì)的半干法電鍍產(chǎn)品。另 外，本發(fā)明的廢水排放量僅約為傳統(tǒng)電鍍的一半。
附圖說明
[0023] 圖1為采用本發(fā)明實施例1制備的產(chǎn)品的截面圖。在圖1中，從下至上分別為塑 膠基材，真空氣相沉積層(PVD Cr/CrCu/Cu)，電鍍酸銅層，電鍍半光鎳層，電鍍?nèi)怄噷樱?鍍微孔鎳層和電鍍光亮鉻層。
具體實施方式
[0024] 以下實施例將對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0025] 實施例1膠件表面平整情況的半干法電鍍工藝流程
0026] 在PC+ABS塑膠基材的汽車門把手表面實施半干法電鍍的具體步驟如下：
[0027] 步驟1 (注塑成形):將PC+ABS工程塑料樹脂在80°C下干燥4h，然后通過注塑成 型為汽車門把手之膠件，膠件表面平整。
[0028] 步驟2 (膠件清洗與等離子表面改性)：鍍膜前的清潔(干法清洗)工藝為無水酒 精擦拭表面，并在PVD爐內(nèi)的等離子輝光清洗，等離子輝光清洗參數(shù)為：Ar流量65SCCm，輝 光淸洗時間5min，偏壓70V，偏壓真空比70%，離子源電流0. 3A。
[0029] 將清洗后的膠件放入真空爐中進(jìn)行等離子表面改性，等離子輝光表面改性參數(shù) 為：02100sccm，離子源電流0. 3A，輝光表面改性時間lOmin，偏壓70V，偏壓真空比70%。
[0030] 步驟3 (PVD金屬底層及合金過渡層):PVD金屬底層使用靶材_金屬Cr靶，采用 電弧離子鍍方式鍍膜，Ar流量50sccm，Cr靶電流50A，偏壓60V，偏壓真空比75%，鍍膜時 間5min，鍍膜真空0. 13Pa。合金過渡層采用CrCu合金過渡，使用電弧Cr靶及濺射Cu靶鍍 CrCu合金膜，電弧Cr靶電流50A，磁控濺射銅靶電流由2A逐漸升到8A，偏壓60V，偏壓真空 比75%，鍍膜時間8min，Ar流量130sccm，鍍膜真空0. 3Pa。
[0031 ] 步驟4 (PVD導(dǎo)電層):采用磁控濺射銅靶鍍膜，銅靶電流8A，偏壓70V，偏壓真空比 70%，鍍膜時間40min，Ar氣流量130sccm，鍍膜真空0. 3Pa。
[0032] 步驟5 (水電鍍):將產(chǎn)品轉(zhuǎn)掛至電鍍掛具，從酸銅前水洗活化開始接鍍，接鍍電鍍 層依次為酸銅、半光鎳、全光鎳、微孔鎳、光亮鉻。
[0033] 實施例2膠件表面粗糙不平整情況的半干法電鍍工藝流程
[0034] 在聚酰胺改性工程塑料的水龍頭把手塑膠基材表面實施半干法電鍍的具體步驟 如下：
[0035] 步驟1 (注塑成形)：將聚酰胺改性膠粒在120°C下干燥4h，然后通過注塑成型為 水龍頭把手之膠件，由于改性配方中使用玻纖，所注塑膠件產(chǎn)品表面有微小橘皮紋路。
[0036] 步驟2 (膠件清洗與等離子表面改性)：鍍膜前之清潔(干法清洗)工藝為無水酒 精擦拭，并在PVD爐內(nèi)的等離子輝光清洗，等離子輝光清洗參數(shù)為:kr氣流量65Sccm，輝光 清洗時間5min，離子源電流0. 3A，偏壓70V，偏壓真空比70 %，離子源電流0. 3A，如果產(chǎn)品表 面油污嚴(yán)重則需進(jìn)行水洗除油，除油水洗時間5min，并在120°C溫度下烘干。
[0037] 將清洗后的膠件放入真空爐中進(jìn)行等離子表面改性，等離子輝光表面改性參數(shù) 為：02氣流量lOOsccm，輝光表面改性時間lOmin，偏壓70V，偏壓真空比70%。
[0038] 步驟3 (PVD金屬底層及合金過渡層):PVD金屬底層使用靶材-鉻靶，采用物理濺 射鍍膜的方式鍍膜，Ar流量130SCCm，Cr靶電流8A，偏壓60V，偏壓真空比75%，鍍膜時間 5min,鍍膜真空0. 29Pa。合金過渡層采用CrCu合金過渡，采用中頻磁控濺射Cr靶及磁控濺 射Cu靶鍍CrCu合金膜，中頻磁控濺射Cr靶電流8A逐漸降到0A，磁控濺射銅靶電流由2A 逐漸升到8A，偏壓60V，偏壓真空比75%，鍍膜時間8min，Arl30sccm，鍍膜真空0. 3Pa。
[0039] 步驟4 (PVD導(dǎo)電層):使用靶材_銅祀，采用磁控濺射方式鍍膜，銅靶電流8A，偏壓 60V，偏壓真空比75%，鍍膜時間40min，Arl30sccm，鍍膜真空0. 3Pa。
[0040] 步驟5 (水電鍍):將產(chǎn)品轉(zhuǎn)掛至電鍍掛具，從酸銅前水洗活化開始接鍍，接鍍電鍍 層依次為酸銅、半光鎳、全光鎳、微孔鎳、光亮鉻。
[0041] 實施例3
[0042] 在聚酰胺改性工程塑料的大密度球頭塑膠基材表面實施半干法電鍍技術(shù)。
0043] 步驟1 (注塑成形):將聚酰胺改性膠粒在120°C下干燥4h，然后通過注塑成型為 大密度球頭之膠件，膠件表面平整。
[0044] 步驟2 (膠件清洗與表面改性)：將烘干后的膠件放入真空爐中進(jìn)行等離子輝光清 洗和等離子表面改性，等離子輝光清洗參數(shù)為：Ar氣流量65sCCm，輝光清洗時間5min，離子 源電流0. 3A，偏壓70V，偏壓真空比70%，離子源電流0. 3A等離子輝光表面改性參數(shù)為：02 氣流量lOOsccm，輝光表面改性時間lOmin，偏壓70V，偏壓真空比70%。
[0045] 步驟3 (PVD金屬底層及合金過渡層):PVD金屬底層使用靶材-鉻靶，采用電弧離 子鍍方式鍍膜，Ar流量50sccm，Cr靶電流50A，偏壓60V，偏壓真空比75%，鍍膜時間5min， 鍍膜真空0. 13Pa。合金過渡層采用CrCu合金過渡，使用電弧Cr靶及濺射Cu靶鍍CrCu合 金膜，電弧Cr靶電流50A，磁控濺射銅靶電流由2A逐漸升到8A，偏壓60V，偏壓真空比75 %， 鍍膜時間8min，Ar流量130sccm，鍍膜真空0. 3Pa。
[0046] 步驟4 (PVD導(dǎo)電層):使用靶材_銅祀，采用磁控濺射方式鍍膜，銅靶電流8A，偏壓 60V，偏壓真空比75%，鍍膜時間40min，Arl30sccm，鍍膜真空0. 3Pa。
[0047] 步驟5 (水電鍍):將產(chǎn)品轉(zhuǎn)掛至電鍍掛具，從半光鎳前活化開始接鍍，接鍍電鍍層 依次為半光鎳、全光鎳、微孔鎳、光亮鉻。
[0048] 實施例1?3的比較參見表1。
[0049]表 1
