CN108858974B - 一种汽车车门把手的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车配件技术领域，涉及一种汽车车门把手的制备方法。所述制备方法，包括以下步骤：1)将PC和ABS复合材料注塑到模具型腔中，得到车门把手毛胚；2)将毛胚置于双酚A型环氧树脂溶液中，然后取出放入等离子体反应装置，抽真空，向等离子体反应装置中通入气体，表面改性处理，得表面改性的毛胚；3)将表面改性的毛胚第一次电镀镍，烘烤，再第二次电镀镍，干燥，得汽车车门把手。

Description

一种汽车车门把手的制备方法
技术领域
本发明属于汽车配件技术领域，涉及一种汽车车门把手的制备方法。
背景技术
传统的汽车门把手为五金制品，指铁、钢、铝等金属经过锻造、压延、切割等等物理加工制造而成的把手，但是这种材质的把手成本高、个头偏重。目前，市场上的门把手产品大部分使用塑料材料来替代金属，通过使用具有装饰性的塑料材料如：PC、PMMA、ABS、PA等替代金属材料。但是现有的车门塑料把手的机械强度和抗疲劳性较差，表面硬度不高，耐磨性能有限，而汽车门把手属于汽车使用频率高也容易被刮擦的部件，长时间使用容易被刮擦损坏或者在其它正常使用过程中磨损，因此需要在塑料表面进行镀镍。但是在塑料表面镀镍往往会出现镍层与基材的结合力差等现象，长时间的刮擦使用，外层镍层容易脱落，最终影响车门把手的美观和使用寿命。
在现有技术中，有通过前处理工艺解决电镀结合力的问题，如公开号为CN105951142A的中国专利申请，使用包括除油、粗化、还原、预浸、活化、解胶和化学镀镍七个工序的前处理工艺，尤其采用二次粗化，优化粗化工艺条件，以确保电镀处理时具有良好的附着力；有通过原料成分改善以提高电镀结合力的，如公开号为CN106633776A的中国专利申请，在PC/ABS材料中添加膨胀石墨，膨胀石墨表面的亲水性基团可以提高粗化浸润效果，提高电镀结合力。本发明从另一个角度出发，使用特殊工艺，提高镀镍层与塑料基材的结合力。
发明内容
本发明的目的是针对目前汽车车门把手的塑料基材与镀镍层附着力不足的缺陷，在把手塑料毛胚表面改性接枝双酚A型环氧树脂，并经过二次镀镍，以提高塑料基材与镀镍层的结合力，提高车门把手美观度和使用寿命。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种汽车车门把手的制备方法，包括以下步骤：
1)将PC和ABS复合材料注塑到模具型腔中，得到车门把手毛胚；
2)将毛胚置于双酚A型环氧树脂溶液中，然后取出放入等离子体反应装置，抽真空，向等离子体反应装置中通入气体，表面改性处理，得表面改性的毛胚；
3)将表面改性的毛胚第一次电镀镍，烘烤，再第二次电镀镍，得汽车车门把手。
作为优选，步骤1)中PC和ABS复合材料为德国拜耳T65产品。
作为优选，步骤1)中注塑模具温度为110-125℃。
作为优选，所述双酚A型环氧树脂溶液为质量分数为0.5-5％的双酚A型环氧树脂乙醇溶液。
作为优选，所述等离子体反应装置的功率为300-600W，气体压强为400-1000Pa，表面改性处理时间为10-30min。
作为优选，第一次电镀镍使用包括聚乙烯吡咯烷酮的电镀镍溶液。
作为优选，第一次电镀镍溶液包括20-40g/L氯化镍，10-30g/L氨基磺酸镍，10-15g/L亚磷酸，5-10g/L聚乙烯吡咯烷酮，5-10g/L乙酸钠，pH为7-9。
作为优选，第一次电镀镍和第二次电镀镍的电镀条件为：
温度为40-60℃，电镀时间5-15min，电流密度0.2-1A/dm2。
作为优选，第一次电镀镍形成5-10μm第一镍层，第二次电镀镍形成15-20μm第二镍层。
作为优选，在第一次电镀镍之前，还包括粗化处理，其步骤包括：将表面改性的毛胚置于酸性粗化液中，50-60℃下粗化15-30min。所述酸性粗化液由5-15g/L重铬酸钾、5-15g/L硝酸和水组成。
本发明在把手塑料毛胚表面改性接枝双酚A型环氧树脂，表面接枝上的亲水性环氧基团有利于提高毛胚与镀镍层的结合性，且双酚A型环氧树脂中的苯环结构消除毛胚与镀镍层的表面应力，更利于两者的结合。并在一次镀镍液中加入聚乙烯吡咯烷酮成分，活化第一镀镍层，利于后续第二次电镀镍，提高镀件质量。最终本发明获得的车门把手镀镍层结合性良好，耐磨耐疲劳，提高车门把手美观度和使用寿命。
具体实施方式
本发明的汽车门把手的制备方法，包括以下步骤：
1)将PC和ABS复合材料注塑到模具型腔中，得到车门把手毛胚；
在步骤1)中，PC和ABS复合材料为德国拜耳T65产品，以往的把手都是使用拜耳的T45产品，而本发明使用的T65产品，PC含量高，PC和ABS的复合体系更加均匀。将购买的T65产品在除湿干燥机中进行干燥，提高原料稳定性。之后加入螺杆注塑机中，熔融共混，将熔体注入把手模具型腔中，经过冷却、凝固过程，脱模，获得车门把手毛胚。其中螺杆转速为40-70rmp，注塑机的料筒温度分为四个区：进口温度250-285℃，前区温度260-280℃，中区温度250-270℃，后区温度235-260℃。注塑压力为10,000-20,000psi，保持压力为注塑压力的50-75％，保持时间为1-5min，注塑模具温度为110-125℃。传统的车门把手注塑，模具温度为80℃左右，而本发明提高注塑模具温度至110-125℃，毛胚的表面温度得到提高，其表面应力和内部应力较小，降低塑性材料的疲劳裂纹。
2)将毛胚置于双酚A型环氧树脂溶液中，然后取出放入等离子体反应装置，抽真空，向等离子体反应装置中通入气体，表面改性处理，得表面改性的毛胚；
步骤2)为毛胚的表面改性过程，双酚A型环氧树脂分子结构的首端和末端都有环氧基团，首端的环氧基团在等离子体反应装置中，环氧基团开环与把手毛胚断开的共价键结合，毛胚表面接上双酚A型环氧树脂，末端的环氧基团伸出毛胚表面，有利于后续电镀。将毛胚置于双酚A型环氧树脂溶液中浸没3-5h，以确保毛胚表面的充分浸润。其中双酚A型环氧树脂溶液为0.5-5％的双酚A型环氧树脂乙醇溶液，低浓度的双酚A型环氧树脂粘度太低，很难粘附于毛胚表面，而浓度过高的双酚A型环氧树脂溶液则流动性太差。等离子体反应装置中通入的气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氮气、二氧化碳中的一种或多种，进一步选择二氧化碳和氮气的混合气，二氧化碳和氮气的体积比为1-3：1，最终气体压强为400-1000Pa。设置等离子体反应装置的功率为300-600W，表面改性处理时间为10-30min，之后用去离子水或乙醇溶液洗涤，去除表面未反应的双酚A型环氧树脂，置于40-60℃下干燥得表面改性的毛胚。
3)将表面改性的毛胚第一次电镀镍，烘烤，再第二次电镀镍，干燥，得汽车车门把手。
经过表面改性的毛胚，表面接枝上的亲水性环氧基团有利于提高毛胚与镀镍层的结合性，双酚A型环氧树脂中的苯环结构消除毛胚与镀镍层的表面应力，更利于两者的结合。且第一次电镀镍溶液为普通的电镀镍溶液中加入了聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮能够活化第一镀镍层，利于后续第二次电镀镍，提高镀件质量。第一次电镀镍进一步具体选择包括20-40g/L氯化镍，10-30g/L氨基磺酸镍，10-15g/L亚磷酸，5-10g/L聚乙烯吡咯烷酮，5-10g/L乙酸钠，pH为7-9的电镀镍溶液。第一次镀镍后，在60-90℃下烘烤，释放电镀后镍层的应力，为二次镀镍做准备。第二次电镀镍溶液中不包括聚乙烯吡咯烷酮，其它可以选择与第一次电镀镍相同的成分，但是各成分含量要高于第一次电镀镍。如第二次电镀镍包括40-80g/L氯化镍，30-45g/L氨基磺酸镍，20-25g/L亚磷酸，15-25g/L乙酸钠，pH为7-9的电镀液，且第二次电镀镍中还可以包含光亮剂，如甲硫氨酸、甘氨酸、L-胱氨酸等，使得车门把手具有更亮的外观。
第一次电镀镍和第二次电镀镍的电镀条件为：温度为40-60℃，电镀时间5-15min，电流密度0.2-1A/dm2。因第一次电镀镍形成5-10μm第一镍层，电流密度不易过大，进一步选择0.2-0.3A/dm2，第二次电镀镍形成15-20μm第二镍层，电流密度进一步选择为0.6-1A/dm2。
在第一次电镀镍之前，还进一步包括粗化处理，其步骤包括：将表面改性的毛胚置于酸性粗化液中，50-60℃下粗化15-30min。所述酸性粗化液由5-15g/L重铬酸钾、5-15g/L硝酸和水组成。T65形成的毛胚，浸入粗化液中进行粗化时，ABS塑料中的“B”组份—丁二烯被粗化液溶蚀，生成无数个孔穴，镀镍层能牢固地“投锚”在这无数的孔穴内，使镀层与塑料表面紧密地结合在一起。
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1
本实施例的汽车门把手的制备方法，包括以下步骤：
1)将购买的德国拜耳T65产品干燥后加入螺杆注塑机中，熔融共混，将熔体注入把手模具型腔中，经过冷却、凝固过程，脱模，获得车门把手毛胚。其中螺杆转速为50rmp，注塑机的料筒温度分为四个区：进口温度260℃，前区温度265℃，中区温度270℃，后区温度240℃。注塑压力为15,000psi，保持压力为注塑压力的65％，保持时间为3min，注塑模具温度为120℃。
2)将毛胚置于3％的双酚A型环氧树脂乙醇溶液中浸泡4h，然后取出放入等离子体反应装置，抽真空，向等离子体反应装置中通入二氧化碳，最终气体压强为600Pa，设置等离子体反应装置的功率为500W，表面改性处理20min，之后用去离子水洗涤，置于50℃下干燥得表面改性的毛胚。
3)将表面改性的毛胚第一次电镀镍，第一次电镀镍采用30g/L氯化镍，20g/L氨基磺酸镍，10g/L亚磷酸，10g/L聚乙烯吡咯烷酮，10g/L乙酸钠，pH为9的电镀镍溶液；第一次电镀镍的电镀条件为：温度为50℃，电镀时间7min，电流密度0.2A/dm2；第一次电镀镍形成8μm第一镍层。第一次电镀镍后置于80℃下烘烤，再进行第二次电镀镍，第二次电镀镍采用60g/L氯化镍，40g/L氨基磺酸镍，20g/L亚磷酸，20g/L乙酸钠，5g/L甲硫氨酸，pH为9的电镀液。第二次电镀镍的电镀条件为：温度为50℃，电镀时间10min，电流密度0.8A/dm2；第二次电镀镍形成18μm第二镍层。干燥后得汽车车门把手。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2中的双酚A型环氧树脂乙醇溶液浓度为0.3％，其它与实施例1相同，不在此赘述。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，实施例3中的双酚A型环氧树脂乙醇溶液浓度为7％，其它与实施例1相同，不在此赘述。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，实施例4中的表面改性处理5min，其它与实施例1相同，不在此赘述。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，实施例5中的表面改性处理40min，其它与实施例1相同，不在此赘述。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于，实施例6中的第一次电镀镍溶液中的聚乙烯吡咯烷酮浓度为2g/L，其它与实施例1相同，不在此赘述。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于，实施例7中的第一次电镀镍溶液中的聚乙烯吡咯烷酮浓度为15g/L，其它与实施例1相同，不在此赘述。
实施例8
实施例8与实施例1的区别在于，实施例8中的第一次电镀镍电流密度和第二次电镀镍电流密度均为0.5A/dm2，其它与实施例1相同，不在此赘述。
实施例9
实施例9与实施例1的区别在于，实施例9中的第一电镀镍层厚度和第二电镀镍层厚度均为15μm，其它与实施例1相同，不在此赘述。
实施例10
本实施例的汽车门把手的制备方法，包括以下步骤：
1)将购买的德国拜耳T65产品干燥后加入螺杆注塑机中，熔融共混，将熔体注入把手模具型腔中，经过冷却、凝固过程，脱模，获得车门把手毛胚。其中螺杆转速为50rmp，注塑机的料筒温度分为四个区：进口温度260℃，前区温度265℃，中区温度270℃，后区温度240℃。注塑压力为15,000psi，保持压力为注塑压力的65％，保持时间为3min，注塑模具温度为120℃。
2)将毛胚置于3％的双酚A型环氧树脂乙醇溶液中浸泡4h，然后取出放入等离子体反应装置，抽真空，向等离子体反应装置中通入二氧化碳，最终气体压强为600Pa，设置等离子体反应装置的功率为500W，表面改性处理20min，之后用去离子水洗涤，置于50℃下干燥得表面改性的毛胚。
3)将表面改性的毛胚置于酸性粗化液中，50℃下粗化20min。所述酸性粗化液由10g/L重铬酸钾、10g/L硝酸和水组成。然后第一次电镀镍，采用30g/L氯化镍，20g/L氨基磺酸镍，10g/L亚磷酸，10g/L聚乙烯吡咯烷酮，10g/L乙酸钠，pH为9的电镀镍溶液；第一次电镀镍的电镀条件为：温度为50℃，电镀时间7min，电流密度0.2A/dm2；第一次电镀镍形成8μm第一镍层。第一次电镀镍后置于80℃下烘烤，再进行第二次电镀镍，第二次电镀镍采用60g/L氯化镍，40g/L氨基磺酸镍，20g/L亚磷酸，20g/L乙酸钠，5g/L甲硫氨酸，pH为9的电镀液。第二次电镀镍的电镀条件为：温度为50℃，电镀时间10min，电流密度0.8A/dm2；第二次电镀镍形成18μm第二镍层。干燥后得汽车车门把手。
实施例11
本实施例的汽车门把手的制备方法，包括以下步骤：
1)将购买的德国拜耳T65产品干燥后加入螺杆注塑机中，熔融共混，将熔体注入把手模具型腔中，经过冷却、凝固过程，脱模，获得车门把手毛胚。其中螺杆转速为40rmp，注塑机的料筒温度分为四个区：进口温度250℃，前区温度260℃，中区温度250℃，后区温度240℃。注塑压力为10,000psi，保持压力为注塑压力的50％，保持时间为2min，注塑模具温度为110℃。
2)将毛胚置于3％的双酚A型环氧树脂乙醇溶液中浸泡4h，然后取出放入等离子体反应装置，抽真空，向等离子体反应装置中通入二氧化碳，最终气体压强为600Pa，设置等离子体反应装置的功率为500W，表面改性处理20min，之后用去离子水洗涤，置于50℃下干燥得表面改性的毛胚。
3)将表面改性的毛胚置于酸性粗化液中，50℃下粗化30min。所述酸性粗化液由15g/L重铬酸钾、5g/L硝酸和水组成。然后第一次电镀镍，第一次电镀镍采用20g/L氯化镍，10g/L氨基磺酸镍，10g/L亚磷酸，8g/L聚乙烯吡咯烷酮，10g/L乙酸钠，pH为8的电镀镍溶液；第一次电镀镍的电镀条件为：温度为60℃，电镀时间5min，电流密度0.3A/dm2；第一次电镀镍形成5μm第一镍层。第一次电镀镍后置于80℃下烘烤，再进行第二次电镀镍，第二次电镀镍采用50g/L氯化镍，30g/L氨基磺酸镍，20g/L亚磷酸，15g/L乙酸钠，6g/L甲硫氨酸，pH为8的电镀液。第二次电镀镍的电镀条件为：温度为60℃，电镀时间12min，电流密度0.9A/dm2；第二次电镀镍形成15μm第二镍层。干燥后得汽车车门把手。
实施例12
本实施例的汽车门把手的制备方法，包括以下步骤：
1)将购买的德国拜耳T65产品干燥后加入螺杆注塑机中，熔融共混，将熔体注入把手模具型腔中，经过冷却、凝固过程，脱模，获得车门把手毛胚。其中螺杆转速为70rmp，注塑机的料筒温度分为四个区：进口温度270℃，前区温度280℃，中区温度270℃，后区温度260℃。注塑压力为20,000psi，保持压力为注塑压力的70％，保持时间为4min，注塑模具温度为125℃。
2)将毛胚置于4％的双酚A型环氧树脂乙醇溶液中浸泡3h，然后取出放入等离子体反应装置，抽真空，向等离子体反应装置中通入二氧化碳，最终气体压强为800Pa，设置等离子体反应装置的功率为600W，表面改性处理30min，之后用去离子水洗涤，置于50℃下干燥得表面改性的毛胚。
3)将表面改性的毛胚置于酸性粗化液中，60℃下粗化15min。所述酸性粗化液由5g/L重铬酸钾、5g/L硝酸和水组成。然后第一次电镀镍，第一次电镀镍采用40g/L氯化镍，30g/L氨基磺酸镍，15g/L亚磷酸，10g/L聚乙烯吡咯烷酮，10g/L乙酸钠，pH为9的电镀镍溶液；第一次电镀镍的电镀条件为：温度为40℃，电镀时间10min，电流密度0.3A/dm2；第一次电镀镍形成10μm第一镍层。第一次电镀镍后置于80℃下烘烤，再进行第二次电镀镍，第二次电镀镍采用70g/L氯化镍，40g/L氨基磺酸镍，25g/L亚磷酸，20g/L乙酸钠，8g/L甲硫氨酸，pH为9的电镀液。第二次电镀镍的电镀条件为：温度为40℃，电镀时间15min，电流密度1.0A/dm2；第二次电镀镍形成20μm第二镍层。干燥后得汽车车门把手。
为了突出体现本发明的技术效果，设计了以下对比例。
对比例1
对比例1与实施例10的区别在于，对比例1使用德国拜耳T45产品作为原料，其它与实施例10相同。
对比例2
对比例2与实施例10的区别在于，对比例2使用德国拜耳T85产品作为原料，其它与实施例10相同。
对比例3
对比例3与实施例10的区别在于，对比例3的模具注塑温度为85℃，其它与实施例10相同。
对比例4
对比例4与实施例10的区别在于，对比例4的模具注塑温度为140℃，其它与实施例10相同。
对比例5
对比例5与实施例10的区别在于，对比例5的把手毛胚没有进行表面改性，其它与实施例10相同。
对比例6
对比例6与实施例10的区别在于，对比例6采用一次电镀，电镀液和电镀条件跟实施例10的第一次电镀镍相同，电镀成26μm，其它与实施例10相同。
对比例7
对比例7与实施例10的区别在于，对比例7的第一次电镀镍溶液中，不包含聚乙烯吡咯烷酮，其它与实施例10相同。
将实施例1-12和对比例1-7获得的车门把手进行性能测试，结果详见表1.
表1实施例1-12以及对比例1-7制备的车门把手性能参数
Figure BDA0001680724540000111
如表1所示，车门把手没有进行表面改性的对比例1，其硬度、耐磨和抗剥离强度显著低于本发明实施例，说明塑料基材没有接枝双酚A型环氧树脂，不利于镀层与基材的结合性；而第一次电镀液中含有的聚乙烯吡咯烷酮成分，有利于后续电镀，提高镀层质量，这从对比例7的实验结果得到证明。而车门把手制备过程中的其它参数条件，如注塑温度、表面改性条件、电镀液和电镀条件等都对把手的电镀效果产生影响，需要合理搭配调控，实施例10为搭配出的最优实施例，其制备的把手相对于其它实施例而言具有最佳的镀层结合性。
总体而言，本发明获得的车门把手具有良好的硬度、耐磨性和抗剥离强度，电镀层与基材的粘着力较好，镀层很难脱落，且从制品的表面上看电镀镍层均匀，美观度高。
另外，本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种汽车车门把手的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将PC和ABS复合材料注塑到模具型腔中，得到车门把手毛胚；
2)将毛胚置于双酚A型环氧树脂溶液中，然后取出放入等离子体反应装置，抽真空，向等离子体反应装置中通入气体，表面改性处理，然后洗涤干燥后得表面改性的毛胚；
3)将表面改性的毛胚第一次电镀镍，烘烤，再第二次电镀镍，得汽车车门把手；
所述双酚A型环氧树脂溶液为质量分数为0.5-5％的双酚A型环氧树脂乙醇溶液；
所述等离子体反应装置的功率为300-600W，气体压强为400-1000Pa，表面改性处理时间为10-30min；
第一次电镀镍溶液包括20-40g/L氯化镍，10-30g/L氨基磺酸镍，10-15g/L亚磷酸，5-10g/L聚乙烯吡咯烷酮，5-10g/L乙酸钠，pH为7-9；
第一次电镀镍的电镀条件为：温度为40-60℃，电镀时间5-15min，电流密度0.2-0.3A/dm2；
第二次电镀镍的电镀条件为：温度为40-60℃，电镀时间5-15min，电流密度0.6-1.0A/dm2；
第一次电镀镍形成5-10μm第一镍层，第二次电镀镍形成15-20μm第二镍层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中PC和ABS复合材料为德国拜耳T65产品。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中注塑模具温度为110-125℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第一次电镀镍之前，还包括粗化处理，其步骤包括：将表面改性的毛胚置于酸性粗化液中，50-60℃下粗化15-30min。
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