塑料无氰仿金电镀工艺的研究
1前言
仿金电镀优良的装饰性受到人们的普遍喜爱。但国内普遍采用的仿金电镀含氰化物多,毒性大,不仅危害到工人的身体健康,而且污染环境严重,因此,无氰化物的仿金电镀颇受青睐。氰化物由于有剧毒,废水处理困难,电镀工艺过程难控制等原因,在塑料仿金电镀上的应用受到了限制。本文针对仿金电镀存在的不足,开展无氰仿金电镀工艺研究。采用焦磷酸盐作络合剂,柠檬酸盐、氨三乙酸等作辅助络合剂研究出一种无氰仿金电镀工艺,所得仿金镀层为18-22Ｋ,且色泽均匀,结合力良好,达到了预期效果。
2工艺流程
塑料除应力→水洗→除油→热水洗→冷水洗→粗化→水洗→除铬膜→水洗→敏化→漂洗→活化→漂洗→化学镀铜→水洗→光亮镀铜→水洗→光亮镀镍→水洗→镀仿金→水洗→钝化→水洗→干燥→封闭→干燥→检验镀前处理、化学镀铜、光亮镀铜、光亮镀镍都采用传统工艺,本文不再叙述。
3实验结果与讨论
3.1无氰仿金电镀工艺规范经过优化筛选,确定无氰仿金电镀工艺配方如下:
3.2镀液中金属离子浓度对镀层性能影响
由表1可知:当铜的含量偏低时,仿金层中锌含量高,镀层偏白;而当铜的含量偏高时,仿金层铜的颜色较深。锡的含量不可太高,否则仿金层发雾,可能是锡的氢氧化物沉淀。
3.3添加剂对仿金电镀层外观的影响由表2可知,添加剂的微量加入导致仿金镀层外观的变化。在正确的添加范围内,仿金层色泽为18-22Ｋ。由实验结果确定添加剂的范围为:0.002～0.006ｇ/Ｌ。
3.4ｐＨ值对仿金镀层外观的影响
由表3可知,酸值对仿金镀层的影响较大,合适的ｐＨ值范围可得到性能优良的仿金镀层。ｐＨ值低时,焦磷酸盐水解成磷酸盐,使溶液浑浊,阳极发生钝化,镀层沉积不上铜和锌,镀层偏红,发灰。ｐＨ值稍高时,铜易析出,而锡的析出受到影响,使得镀层中锡含量偏低,镀层发黄且不光亮。ｐＨ继续升高,锡易析出,镀层色泽黄且光亮。当ｐＨ值高达9.2以上,铜生成碱式盐夹杂在镀层中,导致镀层附着力差、发雾。ｐＨ值最佳范围为8.5～9.0之间。
3.5温度对仿金层的影响
从表4可知,温度低于25℃时,镀层不发黄;而高于35℃时,镀层烧焦。最佳温度范围28～35℃。
3.6阴极电流密度对仿金镀层外观的影响
由表5可知,阴极电流密度最佳范围在0 9～1 8Ａ/ｄｍ2。而一般文献所述的阴极电流密度为1 1～1 4Ａ/ｄｍ2,本实验阴极电流密度范围较宽。
3.7电镀时间对仿金镀层色泽的影响由表6可知,电镀时间对镀层色泽影响较大,主要受Ｃｕ-Ｚｎ-Ｓｎ三种金属沉积速度和比例的影响。时间过短,金属离子来不及沉积,形成仿金效果不好;而时间过长,金属离子沉积的比例失调,造成合金成分不同而影响仿金层的颜色变化。由表6可知,最佳时间在35～50ｓ。
3.8搅拌对仿金镀层的影响搅拌可以增大离子的传质速度,金属离子分布均匀,减少浓差极化,使得仿金镀层结晶细致,附着力提高,同时也可得到外观良好的镀层。在生产过程中通常采用机械搅拌或空气搅拌等。
3.9钝化工艺仿金电镀后必须经过钝化处理。目前采用较多的是:苯骈三氮唑钝化和重铬酸钾钝化。实验发现重铬酸钾钝化的效果不太好,镀层偏红。苯骈三氮唑钝化效果较理想,工艺规范如下:ＢＴＡ3ｇ/Ｌ十二烷基硫酸钠0.5ｇ/ＬＴ20～25℃ｔ10ｍｉｎ
3.10仿金镀层的变色及防止仿金层大多为铜锌、铜锌锡、铜锌锡钴等不同配比组成。按中间镀层不同可分为铜—亮镍—黄铜、铜—半亮镍—亮镍—黄铜、铜—亮铜—亮镍—黄铜等多种形式的组合。如果其中某一道工序的某一个环节处理不当,就会造成仿金层变色。仿金层变色有以下原因:①前处理不良。如除油不彻底,造成镍层结合力差,镀层发花等现象;②电镀工艺的选择不合理;③后处理不当。后处理包括以下两方面,钝化和封闭。以苯骈三氮唑为钝化液,得到的仿金层更为逼真。十二烷基苯磺酸钠的加入使钝化膜色泽均匀,加入太多,清洗困难。仿金层如果不经有机膜封闭,在空中极易氧化变色。本工艺采用聚氨酯清漆、丙烯酸清漆进行封闭。④清洗不彻底。清洗水质的好坏、清洗效果都直接影响到镀层质量,采用苯骈三氮唑钝化后一定要充分水洗,最后一道清洗采用去离子水洗,能提高仿金层的抗变色能力。
4性能检测
4.1结合力测定刀刮实验和砂磨实验证明,镀层与底层之间的结合力良好。
4.2耐蚀性能测试
4.2.1室内外暴露试验将仿金电镀件分别放在实验室内和窗外15天,镀件表面无锈点,不变色。
4.2.2耐盐雾试验将镀件用3%(质量分数)的中性盐雾喷8ｈ,停16ｈ后,镀件符合要求。
4.2.3紫外光照老化性能试验将镀件放置在距离紫外光灯管8.4ｃｍ处,波长365ｎｍ,照射点温度140℃,连续照射48ｈ,镀层无明显变化。
4.3镀层孔隙率测定
由表7可知,仿金镀层的孔隙率为1个/ｃｍ2,而三层仿金层为0。
5结论
经过大量实验,优选出在塑料基体上获得优良的仿金镀层的镀液配方及工艺条件。镀得的仿金层光泽度好、硬度高、耐磨性好、镀液稳定、易于维护,是一种较为理想的仿金镀工艺。
