CN102978672A - 一种塑料表面局部电镀方法 - Google Patents
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Abstract
一种塑料表面局部电镀方法，应用于卫浴、电子、汽车、家电等行业的局部电镀配件，是将塑料基材放入物理气相沉积真空设备中，进行抽真空，当真空度达到10-2Pa时，对塑料基材实施等离子体清洗与活化，对活化后的塑料基材表面真空沉积金属导电层，对已镀金属导电层的塑料基材上施以精密激光刻蚀除去局部的导电层，获得所需的图样，对已激光刻蚀的塑料基材上进行电镀或电镀后处理。本发明通过物理气相沉积金属导电层取代高污染的塑料电镀前处理工艺，大幅度地减少废水排放及对环境的污染；另外，通过激光刻蚀除去部分已镀好的导电膜层，使该区域塑料而不导电，达到选择性金属化的目的。
Description
技术领域
本发明属于塑料表面处理领域，特别是指一种塑料表面局部电镀方法，应用于卫浴、电子、汽车、家电等行业的局部电镀配件。
背景技术
塑料基材表面实施金属化工艺可以达到抗腐蚀、耐磨且外观精美的功能，已广泛应用于汽车、电子、家用电器、厨卫等领域。在这些领域中某些结构组件，有一些配件某些部位需要镀层，某些部位不需要镀层，或者某些透明材料表面处理后局部需要透光。早期对于局部无需电镀的结构组件，一般采用双色料注塑或多种配件组合来实现，操作流程复杂且成本高，而且传统的塑料局部电镀工艺存在三大缺点：
（1）可以电镀的塑料仅限于ABS，ABS+PC及少数尼龙材料；
（2）电镀前处理（磷化物除油、高铬酸粗化、贵金属催化、化学镀铜/镍等工序）不仅采用一些有毒有害物质，而且生产过程产生大量污水，非常不环保；
（3）传统的塑料局部电镀一般是采用贴胶带的方式，此法难应用于复杂工件表面，且胶带法的精度也不够。
中国专利 CN 101736371A 公开采用电镀前处理（磷化物除油、高铬酸粗化、贵金属催化、化学镀铜/镍等工序）镀上铜/镍后，再经过激光刻蚀去除不需要的镀层，此法流程复杂，污染严重，非常不环保。
发明内容
本发明的目的是提供一种塑料表面局部电镀方法，其可以解决目前塑料局部电镀存在的问题，满足复杂塑料产品表面局部精密镀覆。
为实现上述目的，本发明的解决方案是：
一种塑料表面局部电镀方法，其具体步骤为：
步骤1，对塑料基材进行除油清洗和除尘处理；
步骤2，将塑料基材放入物理气相沉积真空设备中，进行抽真空，当真空度达到10-2Pa，对塑料表面实施辉光清洗与表面改性，得改性后的塑料基材；
步骤3，对改性后的基材表面物理气相沉积金属导电层；此塑料基材表面物理气相沉积金属导电层，使材料表面导电；
步骤4，对已镀金属导电层的塑料基材进行激光刻蚀以定出所需的图样；
步骤5，对经步骤4处理后的塑料基材进行超声波活化水洗；
步骤6，对经步骤5处理后的塑料基材上接水电镀或水电镀后再进行其它表面处理后即得到塑料表面局的电镀产品。
所述步骤1中的塑料基材是由PC、ABS、PC+ABS、PA6、PA66、PP、PBT、HDPE等材料中任选一种。
所述步骤1中的除油清洗采用水溶性表面活性剂清洗、酒精擦拭或烷烃类有机物清洗。
所述步骤1中的除尘处理采用静电除尘方法。
所述步骤2中的表面改性，是采用低温等离子体进行，其工艺条件为离子源电流：0.3~0.5A，偏压：80-150V，占空比：50-75%，氩气流速：10-100SCCM，氧气或氮气流速：50-150 SCCM，炉体内真空压力：1.0-2.0Pa, 活化时间：5-10min。
所述步骤3中导电层从下到上分为三部分：a) 金属底层，可采用钛、锆、银、铬、镍金属中的一种；b) 合金过渡层，可采用钛、锆、银、铬、镍、铝、铜金属中至少两种；c) 金属表层，可采用镍、铜金属中至少一种。
所述步骤4中的激光刻蚀采用CO2激光打标机，半导体激光打标机，YAG激光打标机，端面泵浦激光打标机，光纤激光打标机中的一种。
所述步骤5中的超声波活化水洗是将塑料基材转入水电镀线进行超声波活化水洗。
所述步骤6中的其它表面处理后是再进行喷涂透明或半透明漆外观处理。
采用上述方案后，本发明通过物理气相沉积金属导电层取代高污染的塑料电镀前处理工艺，大幅度地减少废水排放及对环境的污染，另外通过激光刻蚀除去部分已镀好的导电膜层，使该区域塑料而不导电，达到选择性金属化的目的，满足了复杂塑料产品表面局部精密镀覆。其解决了以下几个问题：
1）解决了过去局部电镀工件采用双色料注塑或多种配件组合来实现的难点；
2）解决了局部电镀材料单一性问题；
3）采用物理气相沉积金属导电层的方式取代电镀前处理镀导电层（磷化物除油、高铬酸粗化、贵金属催化、化学镀铜/镍等高污染工序）的方式，可减少40-50% 电镀废水排放；
4）解决透光材料局部电镀的问题。
具体实施方式
本发明揭示了一种塑料表面局部的电镀方法，其具体步骤为：
步骤1，对塑料基材进行除油清洗和除尘处理，该塑料基材是由PC（聚碳酸酯）、ABS（丙烯晴-丁二烯-苯乙烯塑料）、PC+ABS（丙烯晴-丁二烯-苯乙烯塑料+聚碳酸酯混合物）、PA6【聚酰胺（尼龙6）】、PA66【聚酰胺（尼龙66）】、PP（聚丙烯）、PBT（聚对苯二甲酸丁二酯）、HDPE（高密度聚乙烯）等材料中任选一种；而此处的除油清洗可采用以下方法水溶性表面活性剂清洗、酒精擦拭或烷烃类有机物清洗；另所述的除尘处理可采用静电除尘方法。
步骤2，将塑料基材放入物理气相沉积真空设备中，进行抽真空，当真空度达到10-2Pa，对塑料表面实施辉光清洗与表面改性，得改性后的塑料基材；此表面改性，是采用低温等离子体进行，其工艺条件为离子源电流：0.3~0.5A，偏压：80-150V，占空比：50-75%，氩气流速：10-100SCCM，氧气或氮气流速：50-150 SCCM，炉体内真空压力：1.0-2.0Pa, 活化时间：5-10min。
步骤3，对改性后的基材表面物理气相沉积金属导电层；此塑料基材表面物理气相沉积金属导电层，使材料表面导电，导电层从下到上分为三部分：a) 金属底层，可采用钛、锆、银、铬、镍金属中的一种；b) 合金过渡层，可采用钛、锆、银、铬、镍、铝、铜金属中至少两种；c) 金属表层，可采用镍、铜金属中至少一种。
步骤4，对已镀金属导电层的塑料基材进行激光刻蚀以定出所需的图样；此处的激光刻蚀可采用CO2激光打标机，半导体激光打标机，YAG激光打标机，端面泵浦激光打标机，光纤激光打标机中的一种。
步骤5，对经步骤4处理后的塑料基材进行超声波活化水洗；此处的超声波活化水洗可将塑料基材转入水电镀线进行超声波活化水洗。
步骤6，对经步骤5处理后的塑料基材上接水电镀或水电镀后再进行其它表面处理；即再进行喷涂透明或半透明漆外观处理。
实例1：一种ABS花洒表面表面局部电镀方法
具体步骤如下：
1）将ABS花洒注塑成型坯件表面清洗干净后，70℃烘干1小时；
2) 将烘干好的坯件通过挂杆放入真空设备中进行低温等离子体辉光清洗及表面改性，辉光清洗工艺条件为离子源电流：0.3~0.5A，偏压：100-200V，占空比：50-75%，氩气流速：50-150SCCM，炉体内真空压力：1.0-2.0Pa，辉光时间：2-3min；随后进行的表面改性工艺条件为离子源电流：0.3~0.5A，偏压：80-150V，占空比：50-75%，氩气流速：10-100SCCM，氧气流速：50-150SCCM，炉体内真空压力：1.0-2.0Pa，改性时间：3-5min；
3) 在ABS花洒表面沉积导电层，从下到上分为三部分：a) 金属底层，采用电弧离子镀方式，靶材为：铬靶，靶电流：50-80A，偏压：40-60V，占空比：50-75%，氩气流量：50SCCM，镀膜真空度0.1-0.2Pa，时间：3-5min；b) 合金过渡层，采用铬铜合金过渡，使用电弧铬靶和溅射铜靶镀铬铜合金膜，铬靶电流：50-80A，溅射铜靶电流由2A慢慢升至10A，偏压40-60V，占空比：50-75%，氩气流量：120SCCM，镀膜真空度0.2-0.4Pa，时间：5-10min；c) 金属外层，采用溅射镀铜的方式，铜靶电流：10A，偏压40-60V，占空比：50-75%，氩气流量：120SCCM，镀膜真空度0.1-0.2Pa，时间：20-30min；
4) 对已镀金属导电层的ABS花洒表面不需要电镀的位置进行激光精密刻蚀，方法为：将零件固定在端面泵浦激光打标机下，调整好图形及激光参数，其中，电流为：12-16A，焦聚为：40-50cm，激光循环运行次数：1次，然后通过高能激光消除图形范围内的导电层，裸露出塑料基材，使该区域电镀时不导电；
5) 将激光镭射好的产品挂到电镀挂具上进行水电镀，依次电镀碱铜、光亮铜、半光镍、全光镍、微孔镍、光亮铬，达到仿银白色表面外观效果。
实例2：一种透明PC材料洗衣机按键表面局部电镀方法
具体步骤如下：
1）将透明PC材料洗衣机按键注塑成型坯件表面清洗干净后，100℃烘干1小时，然后再进行静电除尘；
2) 将静电除尘好的坯件通过挂杆放入真空设备中进行低温等离子体辉光清洗及表面改性，辉光清洗工艺条件为离子源电流：0.3~0.5A，偏压：200-300V，占空比：50-75%，氩气流速：50-150SCCM，炉体内真空压力：1.0-2.0Pa，辉光时间：3-5min；随后进行的表面改性工艺条件为离子源电流：0.3~0.5A，偏压：80-150V，占空比：50-75%，氩气流速：10-100SCCM，氧气流速：50-150SCCM，炉体内真空压力：1.0-2.0Pa，改性时间：3-5min；
3) 在洗衣机按键表面沉积导电层，从下到上分为三部分：a) 金属底层，采用电弧离子镀方式，靶材为：铬靶，靶电流：50-80A，偏压：40-60V，占空比：50-75%，氩气流量：50SCCM，镀膜真空度0.1-0.2Pa，时间：3-5min；b) 合金过渡层，采用铬铜合金过渡，使用电弧铬靶和溅射铜靶镀铬铜合金膜，铬靶电流：50-80A，溅射铜靶电流由2A慢慢升至10A，偏压40-60V，占空比：50-75%，氩气流量：120SCCM，镀膜真空度0.2-0.4Pa，时间：5-10min；c) 金属外层，采用溅射镀铜的方式，铜靶电流：10A，偏压40-60V，占空比：50-75%，氩气流量：120SCCM，镀膜真空度0.1-0.2Pa，时间：30-40min；
4) 对已镀金属导电层的洗衣机按键表面不需要电镀的位置进行激光精密刻蚀，方法为：将零件固定在端面泵浦激光打标机下，调整好图形及激光参数，其中，电流为：10-15A，焦聚为：40-50cm，激光循环运行次数：2次，然后通过高能激光的透过性可以消除局部区域正反两面的导电层，使该区域电镀时不导电，达到局部透光效果；
5) 将激光镭射好的产品挂到电镀挂具上进行水电镀，依次电镀碱铜、光亮铜、半光镍、表面拉丝，喷涂透明漆，达到仿不锈钢表面外观效果。
综上所述，本发明通过物理气相沉积金属导电层取代高污染的塑料电镀前处理工艺，大幅度地减少废水排放及对环境的污染，另外通过激光刻蚀除去部分已镀好的导电膜层，使该区域塑料而不导电，达到选择性金属化的目的，满足了复杂塑料产品表面局部精密镀覆。其解决了以下几个问题：
1）解决了过去局部电镀工件采用双色料注塑或多种配件组合来实现的难点；
2）解决了局部电镀材料单一性问题；
3）采用物理气相沉积金属导电层的方式取代电镀前处理镀导电层（磷化物除油、高铬酸粗化、贵金属催化、化学镀铜/镍等高污染工序）的方式，可减少40-50% 电镀废水排放；
4）解决透光材料局部电镀的问题。
Claims (9)
1.一种塑料表面局部电镀方法，其具体步骤为：
步骤1，对塑料基材进行除油清洗和除尘处理；
步骤2，将塑料基材放入物理气相沉积真空设备中，进行抽真空，当真空度达到10-2Pa，对塑料表面实施辉光清洗与表面改性，得改性后的塑料基材；
步骤3，对改性后的基材表面物理气相沉积金属导电层；此塑料基材表面物理气相沉积金属导电层，使材料表面导电；
步骤4，对已镀金属导电层的塑料基材进行激光刻蚀以定出所需的图样；
步骤5，对经步骤4处理后的塑料基材进行超声波活化水洗；
步骤6，对经步骤5处理后的塑料基材上接水电镀或水电镀后再进行其它表面处理后即得到塑料表面局的电镀产品。
2.如权利要求1所述的一种塑料表面局部电镀方法，其特征在于：所述步骤1中的塑料基材是由PC、ABS、PC+ABS、PA6、PA66、PP、PBT、HDPE等材料中任选一种。
3.如权利要求1所述的一种塑料表面局部电镀方法，其特征在于：所述步骤1中的除油清洗采用水溶性表面活性剂清洗、酒精擦拭或烷烃类有机物清洗。
4.如权利要求1所述的一种塑料表面局部电镀方法，其特征在于：所述步骤1中的除尘处理采用静电除尘方法。
5.如权利要求1所述的一种塑料表面局部电镀方法，其特征在于：所述步骤2中的表面改性，是采用低温等离子体进行，其工艺条件为离子源电流：0.3~0.5A，偏压：80-150V，占空比：50-75%，氩气流速：10-100SCCM，氧气或氮气流速：50-150 SCCM，炉体内真空压力：1.0-2.0Pa, 活化时间：5-10min。
6.如权利要求1所述的一种塑料表面局部电镀方法，其特征在于：所述步骤3中导电层从下到上分为三部分：a) 金属底层，可采用钛、锆、银、铬、镍金属中的一种；b) 合金过渡层，可采用钛、锆、银、铬、镍、铝、铜金属中至少两种；c) 金属表层，可采用镍、铜金属中至少一种。
7.如权利要求1所述的一种塑料表面局部电镀方法，其特征在于：所述步骤4中的激光刻蚀采用CO2激光打标机，半导体激光打标机，YAG激光打标机，端面泵浦激光打标机，光纤激光打标机中的一种。
8.如权利要求1所述的一种塑料表面局部电镀方法，其特征在于：所述步骤5中的超声波活化水洗是将塑料基材转入水电镀线进行超声波活化水洗。
9.如权利要求1所述的一种塑料表面局部电镀方法，其特征在于：所述步骤6中的其它表面处理后是再进行喷涂透明或半透明漆外观处理。
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