通用ABS电镀性能的影响因素研究

摘 要：通过对ABS电镀机理的研究，探讨塑料与金属镀层结合力的影响因素。同时使用不同的ABS粗化配方，选择出最佳的粗化工艺。合理的粗化工艺不但能节省试剂、电力及时间，而且能为产品后续的电镀提供更有利的条件，保证得到合格的产品。

关键词：ABS 电镀 粗化工艺

一、前言

ABS相对于PS在耐冲击强度、抗张力、弹性模量等方面均有明显改善，且无负荷时热变形温度高，线胀系数小，因而加工成型后收缩小、吸水率低，适合制作精密的结构制品，在工业领域特别是电子仪器仪表等产业中得到广泛应用。而使得ABS塑料的应用进一步扩大的最主要原因，就是它最先开发出了能够工业化电镀加工的性能，使得产品的外观具有更丰富的表达，至今仍然是最适合电镀的工程塑料。

小家电、洁具领域的塑料电镀因为考虑成本及实际使用情况多采用通用ABS而非专业电镀级ABS材料，因此向客户提供合适的电镀工艺指导成为提高产品市场占有率的一个重要因素。

二、电镀前处理工艺介绍

塑料制品一般为非导电体材料，在镀前必须进行一系列的预处理，使其表面金属化，成为导体，才能进行电镀。塑料电镀质量优劣的关键是严格掌握镀前处理。同时不同配方ABS对镀层质量的影响也主要在前处理阶段体现。 具体步骤如下：

1.化学除油

清除塑料制品表面油脂的目的是为了下一道粗化处理时能够被溶液所润湿，使其表面得到均匀的粗化层，以提高表面与金属的结合力。

塑料制品进行化学除油，通常采用有机溶剂、热碱溶液或者酸性溶液。ABS塑料制品的化学除油一般多采用热碱溶液，处理过程中应控制温度为50-55℃。温度过高会引起制品变形。许多中小电镀厂均将除油此步骤与后段粗化合并来节约成本。

2.粗化

塑料制品表面粗化的目的，是改善其表面憎水性质。经过粗化处理后的塑料表面，将呈现微观粗糙状态，从而增强了亲水性，这样能保证镀层具有良好的结合力。ABS塑料表面的粗化方法，最常见的是铬酸-硫酸溶液处理。见表2-1

三、 中和处理

中和处理一般是利用碱溶液或酸溶液来清除制品表面残留的粗化液。此外。还要将铬酸进行还原，防止有害残留物质污染敏化溶液和活化溶液。

四、活化处理

现洁具电镀多采用化学镍，一般除了化学镀银可在敏化后直接进行外，其他化学镀都需要进行活化处理。活化处理后的塑料表面将吸附一层有活性的金属微粒，能使化学镀正常进行。现通常使用一步活化法进行化学镀镍。也就是采用胶体钯法一步活化。并且由于表面活性剂技术的进步，在商业化活化剂中，金属钯的含量已经大大降低，0.1g/L的钯盐就可以起到活化作用。

Sn2+（吸附物质） + Pd2+ = Pd +Sn4+（可溶性物质）

5.解胶处理

应用胶体钯活化的塑料表面，因吸附的是胶体钯微粒，其本身没有催化活性，所以还必须用酸溶液或碱溶液进行解胶处理。

三、影响镀层结合力的因素

镀层结合力检测标准主要是划格法测剥离力，评判标准如下：

从表上可知：划格法测剥离力时剥离面积越大则镀层结合力越差。

1.ABS塑料组成结构的影响

ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚得到的聚合塑料。其名称代号ABS正是这三种单体英文名的第一个字母的组合。

在这个共聚体中，A成份和S成份构成骨架，而B成份也就是丁二烯是以极细微的球状分散在这个架构中。这种结构使得ABS塑料具有一定硬度、韧性和强度，且收缩性小。

根据镀层物理结合力理论，镀层与塑件的结合力直接跟粗化后表面形成的微孔数量及孔径有关。通过实验得出粗化后微孔数量除了与粗化工艺有关外，同时与ABS材料中丁二烯含量及丙烯腈含量存在正比关系。见表3-1

表3-1

从试验可知，ABS中丁二烯含量达到21.0%时，丙烯腈含量达到22.62～25.34%时最有利于提高镀层的质量。

2. 成型条件的影响

丁二烯既然是分散在ABS本体中的，那么在成型过程中就会受到成型条件的影响。并将因成型条件的不同而呈现出不同的形状，比如是球形或者扁平状，也可能是流体状等，其每个球形的粒径大小也不可能是完全一致的。

使用电子显微镜可以观察到表面上平均直径在1μm以下的凹孔。根据机械结合力理论，孔部的剖面呈球形最好，这时的结合力是最高的。

材料流动性差异导致熔融塑料在充模过程中其内部橡胶颗粒产生不同的形变。流动性低的产品橡胶颗粒形变大，相应产品冷却后内应力大，镀层结合力会下降。如下图所示。

3.粗化工艺条件的影响

实验采用了不同的粗化对比，寻找达到通用ABS材料最佳粗化效果的工艺条件。

从上述实验结果可以看出提高CrCO3浓度、粗化温度及延长粗化时间均可以提高塑件表面微孔数量，但过度的粗化工艺不但带来经济效率的降低同时也使镀层剥离强度下降；通过实验得出最佳的ABS粗化工艺范围如表3-4所示：

表3-4 最佳粗化工艺

四、结论

合理的粗化工艺不但能节省药剂、电力及时间，而且能为后续电镀创造更有利的条件，得到的制品质量也有保证。通过一系列的实验我们得出了通用ABS较好的粗化工艺，为生产及研究试验提供了一定的参考价值。

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