CN102127764A - 一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法，涉及一种塑胶电镀方法。提供一种可实现塑胶材料的表面金属化，简化电镀工艺，大幅度减少废水排放量，减少对环境的污染，并扩展可电镀的塑胶基材范围的在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法。对塑胶基材进行无水清洗与除尘；对塑胶基材表面进行第1次活化处理；将活化处理后的塑胶基材表面依次实施PVD镀金属底层、合金过渡层及金属导电层处理；将处理后的塑胶基材进行超声波水洗及第2次活化处理；将处理后的塑胶基材直接电镀酸铜或移入镀镍槽实施镀镍；将处理后的塑胶基材移入镀铬槽进行最后的电镀铬或转挂入PVD炉进行铬层的沉积。

Description

一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法
技术领域
本发明涉及一种塑胶电镀方法，尤其是涉及一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法。
背景技术
由于在塑胶基材表面实施金属化电镀工艺可以达到防腐蚀、耐磨、抗刮且外观美丽的装饰功能，因此开拓了塑胶基材的应用范围。但这种传统的塑胶电镀工艺存在两大缺点：(1)可以电镀的塑胶基材仅限于ABS，PC/ABS及极少数的尼龙等；(2)电镀工艺的前处理(含化学除油清洗、粗化、中和、敏化、化学镀镍等各工序)造成大量的污水排放，非常不环保。因此很需要开发一种绿色减排的新电镀工艺，同时更渴望能研发一种新电镀工艺，使各种塑胶都可以实施金属化电镀。如此便可获得更大的经济效益，而且减少环境的污染。
为了扩大可电镀塑胶的使用范围，现有采用的方法主要有：
1)中国专利CN03104647公开的一种在塑料元件喷敷的导电介质的方式，并结合电解电镀来进行塑料表面的电镀制作。
2)中国专利CN02127419采用的高铬酸粗化及贵金属活化方法，来对不同的塑料进行金属化处理。
3)中国专利CN200410018367.2采用的真空溅镀方式，于非金属材料表面溅镀一层薄的基础金属镀膜来进行金属化处理。
上述第1)和2)两种方法的不足之处在于，采用高铬酸或喷导电漆会带来严重的环境污染问题，而且生产成本较高。在塑料基材上采用的真空镀膜的金属化技术，相对上述第1)和2)两种方法而言更为环保，但这种简单的真空镀膜方式，塑料基材与PVD金属层的结合力不佳，接电镀后可能出现塑料基材与金属层离层、起泡等现象或最终电镀产品经冷热循环实验失效等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的塑胶电镀工艺存在的缺点与不足，提供一种可实现塑胶材料的表面金属化，简化电镀工艺，大幅度减少废水排放量，减少对环境的污染，并扩展可电镀的塑胶基材范围的在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法。
本发明包括以下步骤：
1)对塑胶基材进行无水清洗与除尘；
2)对塑胶基材表面进行第1次活化处理；
3)将活化处理后的塑胶基材表面依次实施PVD镀金属底层、合金过渡层及金属导电层；
4)将经步骤3)处理后的塑胶基材进行超声波水洗及第2次活化处理；
5)将经步骤4)处理后的塑胶基材直接电镀酸铜或移入镀镍槽实施镀镍；
6)将经步骤5)处理后的塑胶基材移入镀铬槽进行最后的电镀铬或转挂入PVD炉进行铬层的沉积。
在步骤1)中，所述塑胶基材可采用注塑或挤出法制造的塑胶基材；所述塑胶基材可采用工程塑胶、玻璃纤维或矿粉增强塑胶等，所述工程塑胶可选自ABS，PC，PC/ABS，PA6，PETG，PBT，PA66，TPU，TPU/ABS等中的一种；所述玻璃纤维可选自PA6+玻纤、PBT+玻纤，PC+玻纤，PA66+玻纤，PP+玻纤等中的一种，所述矿粉增强塑胶可选自PA6+矿粉，PP+矿粉等中的一种；所述无水清洗，可采用以下方法：(1)静电除尘，(2)无水酒精擦拭，(3)在PVD炉内采用离子源辉光清洗或偏压辉光清洗，(4)电晕处理，(5)若产品表面油污严重，则需先进行水洗除油后，再烘干。
2)对塑胶基材表面进行第1次活化处理；
在步骤2)中，所述第1次活化处理可采用以下方法：(1)等离子辉光改性，采用离子源辉光或偏压辉光模式进行塑胶基材活化处理，(2)电晕活化处理。
在步骤3)中，所述金属底层可采用铬、钛、铝、镍、铁、锆等金属底层或合金底层；所述金属底层可采用电弧离子镀膜方式或磁控溅射镀膜制备PVD底层；所述合金过渡层可采用铬、钛、铝、镍、铁、锆、铜等金属中的至少两种金属合金层，可通过电弧离子镀膜方式或磁控溅射镀膜方式制备；所述金属导电层可为铜、镍等金属导电层，所述金属导电层可采用电弧离子镀膜方式或磁控溅射镀膜方式制备PVD金属导电层。
在步骤4)中，所述超声波水洗可将经步骤3)处理后的塑胶基材转入水电镀线进行超声波水洗；所述第2次活化处理的活化液可采用硫酸溶液等。
在步骤5)中，若塑胶基材表面不平整，则从电镀酸铜开始接镀，所述镀镍，可采用半光镍、全光镍、微孔镍等中的至少一种；若塑胶基材表面平整，则可直接从电镀半光镍层开始接镀，再电镀全光镍或微孔镍等。
由于现有的电镀工艺所适用的塑胶仅限于ABS，PC/ABS及极少数的PA6，玻纤增强PBT，或玻纤增强PC等，因此塑胶表面电镀受到很大的限制；而本发明采用改良的PVD表面镀膜技术，对基材表面进行无水清洗、活化处理并采用PVD多层膜技术，利用PVD物理气相沉积在塑胶基材表面先镀上导电层，再将塑胶基材转入传统电镀工艺的流程，实现塑胶材料的表面金属化，并结合简化的电解电镀的方式来制备高品质的半干法镀膜产品，简化电镀工艺，减少对环境的污染，并扩展可电镀的塑胶基材范围，无需经过电镀前处理过程，省去了传统的化学除油、粗化、中和、敏化和化学镀镍等工艺程序，直接进行电镀铜层、电镀镍层与电镀铬层的工序，亦可转回PVD炉内镀铬，结果可以制出高品质的半干法电镀产品。另外，本发明的废水排放量仅约为传统电镀的一半。
附图说明
图1为采用本发明实施例1制备的产品的截面图。在图1中，从下至上分别为塑胶基材，真空气相沉积层(PVD Cr/CrCu/Cu)，电镀酸铜层，电镀半光镍层，电镀全光镍层，电镀微孔镍层和电镀光亮铬层。
具体实施方式
以下实施例将对本发明作进一步的说明。
实施例1胶件表面平整情况的半干法电镀工艺流程
在PC+ABS塑胶基材的汽车门把手表面实施半干法电镀的具体步骤如下：
步骤1(注塑成形)：将PC+ABS工程塑料树脂在80℃下干燥4h，然后通过注塑成型为汽车门把手之胶件，胶件表面平整。
步骤2(胶件清洗与等离子表面改性)：镀膜前的清洁(干法清洗)工艺为无水酒精擦拭表面，并在PVD炉内的等离子辉光清洗，等离子辉光清洗参数为：Ar流量65sccm，辉光清洗时间5min，偏压70V，偏压真空比70％，离子源电流0.3A。
将清洗后的胶件放入真空炉中进行等离子表面改性，等离子辉光表面改性参数为：O2100sccm，离子源电流0.3A，辉光表面改性时间10min，偏压70V，偏压真空比70％。
步骤3(PVD金属底层及合金过渡层)：PVD金属底层使用靶材-金属Cr靶，采用电弧离子镀方式镀膜，Ar流量50sccm，Cr靶电流50A，偏压60V，偏压真空比75％，镀膜时间5min，镀膜真空0.13Pa。合金过渡层采用CrCu合金过渡，使用电弧Cr靶及溅射Cu靶镀CrCu合金膜，电弧Cr靶电流50A，磁控溅射铜靶电流由2A逐渐升到8A，偏压60V，偏压真空比75％，镀膜时间8min，Ar流量130sccm，镀膜真空0.3Pa。
步骤4(PVD导电层)：采用磁控溅射铜靶镀膜，铜靶电流8A，偏压70V，偏压真空比70％，镀膜时间40min，Ar气流量130sccm，镀膜真空0.3Pa。
步骤5(水电镀)：将产品转挂至电镀挂具，从酸铜前水洗活化开始接镀，接镀电镀层依次为酸铜、半光镍、全光镍、微孔镍、光亮铬。
实施例2胶件表面粗糙不平整情况的半干法电镀工艺流程
在聚酰胺改性工程塑料的水龙头把手塑胶基材表面实施半干法电镀的具体步骤如下：
步骤1(注塑成形)：将聚酰胺改性胶粒在120℃下干燥4h，然后通过注塑成型为水龙头把手之胶件，由于改性配方中使用玻纤，所注塑胶件产品表面有微小橘皮纹路。
步骤2(胶件清洗与等离子表面改性)：镀膜前之清洁(干法清洗)工艺为无水酒精擦拭，并在PVD炉内的等离子辉光清洗，等离子辉光清洗参数为：Ar气流量65sccm，辉光清洗时间5min，离子源电流0.3A，偏压70V，偏压真空比70％，离子源电流0.3A，如果产品表面油污严重则需进行水洗除油，除油水洗时间5min，并在120℃温度下烘干。
将清洗后的胶件放入真空炉中进行等离子表面改性，等离子辉光表面改性参数为：O2气流量100sccm，辉光表面改性时间10min，偏压70V，偏压真空比70％。
步骤3(PVD金属底层及合金过渡层)：PVD金属底层使用靶材-铬靶，采用物理溅射镀膜的方式镀膜，Ar流量130sccm，Cr靶电流8A，偏压60V，偏压真空比75％，镀膜时间5min，镀膜真空0.29Pa。合金过渡层采用CrCu合金过渡，采用中频磁控溅射Cr靶及磁控溅射Cu靶镀CrCu合金膜，中频磁控溅射Cr靶电流8A逐渐降到0A，磁控溅射铜靶电流由2A逐渐升到8A，偏压60V，偏压真空比75％，镀膜时间8min，Ar130sccm，镀膜真空0.3Pa。
步骤4(PVD导电层)：使用靶材-铜靶，采用磁控溅射方式镀膜，铜靶电流8A，偏压60V，偏压真空比75％，镀膜时间40min，Ar130sccm，镀膜真空0.3Pa。
步骤5(水电镀)：将产品转挂至电镀挂具，从酸铜前水洗活化开始接镀，接镀电镀层依次为酸铜、半光镍、全光镍、微孔镍、光亮铬。
实施例3
在聚酰胺改性工程塑料的大密度球头塑胶基材表面实施半干法电镀技术
步骤1(注塑成形)：将聚酰胺改性胶粒在120℃下干燥4h，然后通过注塑成型为大密度球头之胶件，胶件表面平整。
步骤2(胶件清洗与表面改性)：将烘干后的胶件放入真空炉中进行等离子辉光清洗和等离子表面改性，等离子辉光清洗参数为：Ar气流量65sccm，辉光清洗时间5min，离子源电流0.3A，偏压70V，偏压真空比70％，离子源电流0.3A等离子辉光表面改性参数为：O2气流量100sccm，辉光表面改性时间10min，偏压70V，偏压真空比70％。
步骤3(PVD金属底层及合金过渡层)：PVD金属底层使用靶材-铬靶，采用电弧离子镀方式镀膜，Ar流量50sccm，Cr靶电流50A，偏压60V，偏压真空比75％，镀膜时间5min，镀膜真空0.13Pa。合金过渡层采用CrCu合金过渡，使用电弧Cr靶及溅射Cu靶镀CrCu合金膜，电弧Cr靶电流50A，磁控溅射铜靶电流由2A逐渐升到8A，偏压60V，偏压真空比75％，镀膜时间8min，Ar流量130sccm，镀膜真空0.3Pa。
步骤4(PVD导电层)：使用靶材-铜靶，采用磁控溅射方式镀膜，铜靶电流8A，偏压60V，偏压真空比75％，镀膜时间40min，Ar130sccm，镀膜真空0.3Pa。
步骤5(水电镀)：将产品转挂至电镀挂具，从半光镍前活化开始接镀，接镀电镀层依次为半光镍、全光镍、微孔镍、光亮铬。
实施例1～3的比较参见表1。
表1
Figure BDA0000045834180000051

Claims (10)

1.一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)对塑胶基材进行无水清洗与除尘；
2)对塑胶基材表面进行第1次活化处理；
3)将活化处理后的塑胶基材表面依次实施PVD镀金属底层、合金过渡层及金属导电层；
4)将经步骤3)处理后的塑胶基材进行超声波水洗及第2次活化处理；
5)将经步骤4)处理后的塑胶基材直接电镀酸铜或移入镀镍槽实施镀镍；
6)将经步骤5)处理后的塑胶基材移入镀铬槽进行最后的电镀铬或转挂入PVD炉进行铬层的沉积。
2.如权利要求1所述的一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法，其特征在于在步骤1)中，所述塑胶基材采用注塑或挤出法制造的塑胶基材；所述塑胶基材采用工程塑胶、玻璃纤维或矿粉增强塑胶，所述工程塑胶选自ABS，PC，PC/ABS，PA6，PETG，PBT，PA66，TPU，TPU/ABS中的一种；所述玻璃纤维选自PA6+玻纤、PBT+玻纤，PC+玻纤，PA66+玻纤，PP+玻纤中的一种，所述矿粉增强塑胶选自PA6+矿粉，PP+矿粉中的一种。
3.如权利要求1所述的一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法，其特征在于在步骤1)中，所述无水清洗，是采用以下方法：(1)静电除尘，(2)无水酒精擦拭，(3)在PVD炉内采用离子源辉光清洗或偏压辉光清洗，(4)电晕处理，(5)若产品表面油污严重，则需先进行水洗除油后，再烘干。
4.如权利要求1所述的一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法，其特征在于在步骤2)中，所述第1次活化处理采用以下方法：(1)等离子辉光改性，采用离子源辉光或偏压辉光模式进行塑胶基材活化处理，(2)电晕活化处理。
5.如权利要求1所述的一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法，其特征在于在步骤3)中，所述金属底层采用铬、钛、铝、镍、铁、锆金属底层或合金底层。
6.如权利要求1或5所述的一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法，其特征在于在步骤3)中，所述金属底层采用电弧离子镀膜方式或磁控溅射镀膜制备PVD底层；所述合金过渡层采用铬、钛、铝、镍、铁、锆、铜金属中的至少两种金属合金层，通过电弧离子镀膜方式或磁控溅射镀膜方式制备。
7.如权利要求1所述的一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法，其特征在于在步骤3)中，所述金属导电层为铜、镍金属导电层，所述金属导电层采用电弧离子镀膜方式或磁控溅射镀膜方式制备PVD金属导电层。
8.如权利要求1所述的一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法，其特征在于在步骤4)中，所述超声波水洗是将经步骤3)处理后的塑胶基材转入水电镀线进行超声波水洗。
9.如权利要求1所述的一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法，其特征在于在步骤4)中，所述第2次活化处理的活化液采用硫酸溶液。
10.如权利要求1所述的一种在塑胶基材表面实施半干法电镀的方法，其特征在于在步骤5)中，若塑胶基材表面不平整，则从电镀酸铜开始接镀，所述镀镍，是采用半光镍、全光镍、微孔镍中的至少一种；若塑胶基材表面平整，则直接从电镀半光镍层开始接镀，再电镀全光镍或微孔镍。
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