塑料電鍍是隨著塑料的廣泛應用發展起來的一種電鍍工藝。它不僅能節省大量的金屬材料,減少繁雜的加工工序,減輕設備重量,還能有效地改善塑件的外觀及電、熱等性能,提高其表面機械強度等。因此在電子工業、國防科研、家用電器乃至日用品上獲得了日益廣泛的應用。塑料電鍍質量的好壞,不僅與電鍍工藝及操作密切相關,與塑件設計、選材、模具設計、塑件成型工藝、塑件后處理等因素也有很大的關系。本文主要論述了影響塑料電鍍質量的塑料工藝因素。影響塑料電鍍質量的塑料工藝因素很多,如塑件選材不當、造型設計不合理、模具設計不合理、注射機選用不當、成型工藝條件不正確等。各種因素還有可能交織在一起對塑料電鍍產生影響。

1、塑件選材塑料的種類很多,但并非所有的塑料都可以電鍍。有的塑料與金屬層的結合力很差,沒有實用價值;有些塑料與金屬鍍層的某些物理性質如膨脹系數相差過大,在高溫差環境中難以保證其使用性能。目前用于電鍍最多的是ＡＢＳ,其次是ＰＰ。另外ＰＳＦ、ＰＣ、ＰＴＦＥ等也有成功電鍍的方法,但難度較大。

2、塑件造型設計在不影響外觀和使用的前提下,塑件造型設計時應盡量滿足如下要求。

(1)金屬光澤會使原有的縮癟變得更明顯,因此要避免制品的壁厚不均勻狀況,以免出現縮癟,而且壁厚要適中,以免壁太薄(小于1.5ｍｍ),否則會造成剛性差,在電鍍時易變形,鍍層結合力差,使用過程中也易發生變形而使鍍層脫落。

(2)避免盲孔,否則殘留在盲孔內的處理液不易清洗干凈,會造成下道工序污染,從而影響電鍍質量。

(3)電鍍工藝有銳邊變厚的現象。電鍍中的銳邊會引起尖端放電,造成邊角鍍層隆起。因此應盡量采用圓角過渡,圓角半徑至少0.3ｍｍ以上。平板形塑件難電鍍,鍍件的中心部分鍍層薄,越靠邊緣鍍層越厚,整個鍍層呈不均勻狀態,應將平面形改為略帶圓弧面或用桔皮紋制成亞光面。電鍍的表面積越大,中心部位與邊緣的光澤差別也越大,略帶拋物面能改善鍍面光澤的均勻性。

(4)塑件上盡量減少凹槽和突出部位。因為在電鍍時深凹部位易露塑,而突出部位易鍍焦。凹槽深度不宜超過槽寬的1/3,底部應呈圓弧。有格柵時,孔寬應等于梁寬,并小于厚度的1/2。

(5)鍍件上應設計有足夠的裝掛位置,與掛具的接觸面應比金屬件大2～3倍。

(6)塑件的設計要使制件在沉陷時易于脫模,否則強行脫模時會拉傷或扭傷鍍件表面,或造成塑件內應力而影響鍍層結合力。

(7)當需要滾花時,滾花方向應與脫模方向一致且成直線式.滾花條紋與條紋的距離應盡量大一些。

(8)塑件盡量不要用金屬鑲嵌件,否則在鍍前處理時嵌件易被腐蝕。

(9)塑件表面應保證有一定的表面粗糙度。

3、模具設計與制造為了確保塑料鍍件表面無缺陷、無明顯的定向組織結構與內應力,在設計與制造模具時應滿足下面要求。

(1)模具材料不要用鈹青銅合金,宜用高質量真空鑄鋼制造,型腔表面應沿出模方向拋光到鏡面光亮,不平度小于0.2μｍ,表面最好鍍硬鉻。

(2)塑件表面如實反映模腔表面,因此電鍍塑件的模腔應十分光潔,模腔表面粗糙度應比制件表面表面粗糙度高1～2級。

(3)分型面、熔接線和型芯鑲嵌線不能設計在電鍍面上。

(4)澆口應設計在制件最厚的部位。為防止熔料充填模腔時冷卻過快,澆口應盡量大(約比普通注射模大10%),最好采用圓形截面的澆口和澆道,澆道長度宜短一些。

(5)應留有排氣孔,以免在制件表面產生氣絲、氣泡等疵病。

(6)選擇頂出機構時應確保制件順利脫模。

4、注射機選用注射機選用不當,有時會因為壓力過高、噴嘴結構不合適或混料使制件產生較大的內應力,從而影響鍍層的結合力。

5、塑件成型工藝注塑制件由于成型工藝特點不可避免地存在內應力,但工藝條件控制得當就會使塑件內應力降低到最小程度,能夠保證制件的正常使用。相反,如工藝控制不當,就會使制件存在很大的內應力,不僅使制件強度性能下降,而且在儲存和使用過程中出現翹曲變形甚至開裂,從而造成鍍層的開裂,甚至脫落。所以工藝參數的控制應使制件內應力盡可能小。要控制的工藝條件有原材料干燥、模具溫度、加工溫度、注射速度、注射時間、注射壓力、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間等。

(1)原材料干燥用于電鍍制件的原材料應充分干燥,以免在注射成型時制件表面產生氣絲、氣泡等,影響鍍層的外觀與結合力。干燥方法以真空干燥最好。

(2)模具溫度模具溫度視具體情況而定。模具溫度高,樹脂流動性好,制件殘余應力小,有利于提高鍍層結合力,但模具溫度過高時不利于生產。模具溫度過低,易形成兩夾層,以致電鍍時金屬沉積不上。

(3)加工溫度提高加工溫度可降低取向應力,但同時會使因收縮不均而產生的體積溫度應力增加,同時也使封口壓力升高,需延長冷卻時間才能順利脫模。因此加工溫度既不能太低,也不能過高。噴嘴溫度要比料筒的最高溫度低一些,以防塑料流延。要防止冷料進入模腔,以免制件產生包塊、結石之類疵病而造成鍍層結合不牢。

(4)注射速度、注射時間和注射壓力注射速度宜慢,注射壓力不宜過大,注射時間也宜短一些,目的是減少殘余應力。

(5)保壓壓力和保壓時間冷卻過程中的熔體在外壓作用下產生的總變形中,有相當一部分是彈性的,故使熔體在高壓下冷凝會在制件中產生較大內應力和大分子取向。壓實后立即降壓或補料過程中分步降壓有利于大分子解取向。所以適當降低保壓壓力和縮短保壓時間有利于內應力的降低,從而有利于提高塑件鍍層的結合力。

(6)冷卻時間冷卻時間的控制應使啟模前模腔內的殘余應力降到很低或接近于零。冷卻時間過短,強制脫模,會使制件產生很大的內應力。但冷卻時間也不宜過長,否則不但生產效率低,還會由于冷卻收縮使制件內外層之間產生拉應力。這兩種極端情況都會使塑件的鍍層結合力降低。

(7)脫模劑的影響對于電鍍塑件最好不用脫模劑。不允許用油類脫模劑,以免引起塑件表層發生化學變化而改變其化學性能,從而導致鍍層結合不良。在必須使用脫模劑的情況下,只能用滑石粉或肥皂水脫模。

6、塑件后處理對電鍍的影響由于注塑條件、注射機選擇、制件造型設計及模具設計的原因,都會使塑件在不同部位不同程度地存在內應力,它會造成局部粗化不足,使活化和金屬化困難,最終造成金屬化層不耐碰撞和結合力下降。

試驗表明,熱處理和用整面劑處理都可有效地降低和消除塑件內應力,使鍍層結合力提高20%～60%。此外,成型后的塑件應專門包裝、隔離,嚴禁碰傷、劃傷表面,以免影響電鍍外觀。檢驗時檢驗員應戴脫脂手套,防止污染鍍件表面,影響鍍層結合力。