CN1297693C - 生产电镀模制产品的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于生产电镀模制产品的方法。通过该方法，能够在由注射或共注射模制而制成的要求有精密外观和较小厚度的产品上形成能抗脱落的镀层。另外，在具有颗粒精整、发纹精整、无光精整或雕刻精整效果的表面上，可以形成能够再现颗粒精整、发纹精整、无光精整或雕刻精整效果的镀层。该方法包括：(a)通过无电镀在模制产品的表面上形成金属镀层；(b)通过电镀在无电镀镀层的表面上形成第一镍镀层；(c)通过电镀在第一镍镀层的表面上形成第二镍镀层；以及(d)通过电镀在第二镍镀层的表面上形成第三镍镀层。

Description

生产电镀模制产品的方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产具有较薄部分的电镀模制产品的方法。更具体地说，本发明涉及一种对电气或电子元器件(如开关和控制个人计算机的键盘按键顶部等)、办公室自动化(OA)设备(如个人计算机和电话等)以及通信设备(如DVD和MD等)的表面进行电镀的方法，尤其是一种用于生产蜂窝电话的操作按钮(按键)的方法。
背景技术
例如，在减小折叠式(翻盖式)蜂窝电话的厚度方面存在着不断增加的需求。对于这种蜂窝电话来说，连于其上的操作按钮(按键)需要尽可能地薄。
一般来说，操作按钮由易于电镀的ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)模制而成。然而，ABS树脂粘结到蜂窝电话主体上的性能较差。另外，为了实现装饰的目的，操作按钮可能有一部分不要被电镀。在这种情况下，可在除ABS树脂之外还使用诸如PC(聚碳酸酯)树脂的树脂来进行共注射模制。另外，为了实现装饰的目的，在操作按钮的电镀表面上可能要设置光亮面(镜面)和褪光面(稍微粗糙的表面)。
传统上说，在通过模制来生产蜂窝电话的操作按钮时，所得的操作按钮呈现出缺乏清晰度和明亮的效果。为了避免这一情况，在上述共注射模制之后对模制产品的表面进行电镀。
另外，在通过共注射模制来生产薄的模制产品时，通常以较高的注射速度将树脂注射到型腔中。如果树脂的注射速度较慢，那么树脂不会进入到型腔中，并且无法得到薄的模制产品。然而，较快的注射速度导致了镀层会从所得模制产品上脱落的问题。这一问题的原因被认为是模制产品的表面缺乏使镀层固定于其上的能力，这取决于树脂在模制中的流动性或定向。
因此，为了防止镀层脱落，提出过在通过无电镀形成金属镀层之后再通过电镀来形成铜镀层。传统的铜镀层具有很强的均匀化效应，导致了下述问题。
在传统技术中，即使在形成了操作按钮的稍微粗糙(如无光光洁度)的表面时，这种粗糙面也会被电镀均匀化而产生光亮性，因而粗糙性丧失。
铜电镀具有可整平膜面的特性(平滑性能)，因此，不可能重现通过用精密模具模制出的产品的表面状态，即无法得到(i)具有镜面部分和机加工部分(喷砂(颗粒精整)、发纹精整等)的产品，例如要求高精度外观的产品(如蜂窝电话的操作按钮、家用电器的操作按钮等)等，以及(ii)要求精密外观和增强的对比度的产品，例如精密加工的产品(如采用电铸模具模制出的在其内表面上具有钻出图案(尖锐裂口)的产品，家用电器如数字视频机等)。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于生产蜂窝电话的电镀操作按钮的方法，其中所述操作按钮的表面要进行电镀，所述方法包括步骤：(a)通过无电镀在所述操作按钮的表面上形成具有镍或铜的金属镀层；(b)在下述条件下通过电镀在所述无电镀镀层的表面上形成具有(1～2)μm厚度的第一镍镀层：第一镍镀液含有120g/L到200g/L的硫酸镍、45g/L到90g/L的氯化镍和25g/L到50g/L的硼酸，并具有3.7到4.6的pH值，所述镀液的温度为46℃到56℃，阴极电流密度为1.0A/dm2到3.5A/dm2；(c)在下述条件下通过电镀在所述第一镍镀层的表面上形成具有(3～7)μm厚度的第二镍镀层：第二镍镀液含有200g/L到280g/L的硫酸镍、45g/L到90g/L的氯化镍和25g/L到50g/L的硼酸，并具有3.7到4.6的pH值，所述镀液的温度为42℃到56℃，阴极电流密度为1.5A/dm2到6.0A/dm2，其中所述第二镍镀液还添加有0.4％到1.2％重量的炔属醇衍生物；和(d)在下述条件下通过电镀在所述第二镍镀层的表面上形成具有(3～7)μm厚度的第三镍镀层：第三镍镀液含有200g/L到280g/L的硫酸镍、45g/L到90g/L的氯化镍和25g/L到50g/L的硼酸，并具有3.7到4.6的pH值，所述镀液的温度为42℃到56℃，阴极电流密度为1.5A/dm2到6.0A/dm2，其中，所述第三镀镍液还添加有0.4％到1.6％重量的丁炔二醇衍生物。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于生产电镀模制产品的方法，其中该模制产品的具有通过共注射模制得到的较薄部分的表面要进行电镀。该方法包括步骤：(a)通过无电镀在模制产品的表面上形成金属镀层；(b)在下述条件下通过电镀在无电镀镀层的表面上形成第一镍镀层：第一镍镀液含有120g/L到200g/L的硫酸镍、45g/L到90g/L的氯化镍和25g/L到50g/L的硼酸，并具有3.7到4.6的pH值，镀液的温度为46℃到56℃，阴极电流密度为1.0A/dm2到3.5A/dm2；(c)在下述条件下通过电镀在第一镍镀层的表面上形成第二镍镀层：第二镍镀液含有200g/L到280g/L的硫酸镍、45g/L到90g/L的氯化镍和25g/L到50g/L的硼酸，并具有3.7到4.6的pH值，镀液的温度为42℃到56℃，阴极电流密度为1.5A/dm2到6.0A/dm2；以及(d)在下述条件下通过电镀在第二镍镀层的表面上形成第三镍镀层：第三镍镀液中含有200g/L到280g/L的硫酸镍、45g/L到90g/L的氯化镍和25g/L到50g/L的硼酸，并具有3.7到4.6的pH值，镀液的温度为42℃到56℃，阴极电流密度为1.5A/dm2到6.0A/dm2。
在本发明的一个实施例中，在第二镀镍液中还添加了0.4％到1.2％重量的炔属醇衍生物。
在本发明的一个实施例中，在第三镀镍液中还添加了0.4％到1.6％重量的丁炔二醇衍生物。
在本发明的一个实施例中，该产品在电流从中流过时从形成第二镍镀层的步骤传送到形成第三镍镀层的步骤。
在本发明的一个实施例中，在模制产品的表面上设有光亮面和粗糙面。
根据本发明的另一方面，提供了一种通过上述方法得到的电镀模制产品。
在本发明的一个实施例中，该模制产品是用于蜂窝电话中的操作按钮。
本发明的功能将在下文中介绍。
镍镀膜的一个特征是，镍沿着下方的形状沉积(适应性)。因此，可以再现通过精密模具模制出的模制产品的表面状态。通过在无电镀镍之后进行薄的非光亮性镍电镀(触发镍电镀(strike nickelplating))，就可以防止无电镀镍膜在供电部位处分解。
另外，当设有双层光亮镍层(半光亮层和光亮层)时，通过在将产品从第二镀镍液传送到第三镀镍液时用特定的技术使电流从产品中流过，就可以防止半光亮层和光亮层相互间脱落(粘附性不足)。
当产品从具有不同镀液组分和处于不同电镀条件下的第二镀镍液传送到第三镀镍液时，如果产品暴露在空气中，那么镍膜就会在空气中被氧化而形成氧化膜。出于此原因，由在第三镀镍液中电镀而形成的镍膜就很可能脱落。根据本发明，在将产品从第二镀镍液传送到第三镀镍液时使电流从用于夹持和传送产品的器具中流过。这样，就可以防止在第二镀镍层的表面上形成氧化膜，并防止第三镀镍层脱落。
之后，通过用电镀在第三镀镍层的表面上形成铬层或铬合金层，就可将金属镀层牢固地粘附在下伏面上，因此即使对具有较薄部分的模制产品而言，该金属镀层也能抵抗脱落。另外，当在其上设有光亮面和无光面的模制产品的表面上进行电镀时，再现性是令人满意的。
在下述条件下测量去除模制产品上的镀层的容易性。
正交粘结性试验：1毫米乘1毫米的交叉切出区域。
热冲击试验：重复进行85℃、1小时和-35℃、1小时的循环。镀层需要在6个或更多个循环之后仍保持完好。传统的镀层在3个循环之后便被破坏。
因此，这里介绍的发明能够提供这样的优点，即提供了一种用于生产电镀模制产品的方法，它可提供能够抵抗脱落且能再现无光下伏面的镀层，即使对通过高速注射模制得到的具有较薄部分的模制产品来说也是如此。
在参考了附图并阅读和理解了下述详细介绍之后，本领域的技术人员可以清楚本发明的这些和其它的优点。
附图说明
图1是显示了通过根据本发明的方法得到的代表性电镀模制产品的剖视图。
具体实施方式
在下文中将参考附图并借助说明性示例来介绍本发明。
如图1所示，根据本发明的薄的模制产品4包括通过共注射模制生产出的较薄部分3。另外，薄的模制产品4包括由ABS树脂形成的第一模制品1和通过共注射模制而模制于第一模制品1的内侧上的第二模制品2。第二模制品2可由透明树脂如PC形成。
这种通过高速注射模制得到的盘形产品4具有较薄部分3(浇口)，其厚度通常为0.35毫米或更小，优选为0.15到0.30毫米。为了提供形状比常规模制构件更复杂且更精致的模制产品，该产品通过共注射模制法来模制，在这一方法中型腔和型芯颠倒过来。由于设有较薄部分，因此注射速度比常规的更快。快速注射模制意味着丁二烯分子的取向在ABS树脂中产生了变化。换句话说，丁二烯分子在常规注射速度下为基本上球形，而当速度超过一定值时其形状变成椭圆形，因此通过传统技术得到的镀层很容易从模制产品的表面上脱落下来。
通过下述步骤对这样得到的具有较薄部分的模制产品进行电镀，以便在模制产品的表面上进行电镀。
(a)在洗净该模制产品后，通过无电式镀镍(化学镀)来在模制产品的表面上形成金属镀层。
无电镀以下述方式进行：
腐蚀步骤：将模制产品浸入到处于预定温度下的含有铬酐和硫酸的水溶液中，之后进行清洗，模制产品的表面被粗糙化。
催化剂(触媒剂)步骤：将模制产品浸入到含有氯化钯、氯化亚锡和盐酸的水溶液中，之后进行清洗，这样钯就被吸附到模制产品的表面上。
加速剂步骤：将模制产品浸入到盐酸水溶液中，之后进行清洗，因此在催化剂步骤中随钯一起吸附的锡被盐酸溶液溶解和分离。在这种情况下，钯留在共注射模制产品的ABS树脂上，同时钯从PC等中去除。为了实现这一目的，在特定条件下使镀槽主体产生气泡，从而防止在PC等上进行电镀。
无电式镀镍或无电式镀铜(化学镀)：将模制产品浸入到镍或铜、福尔马林、罗谢耳盐、氢氧化钠、次磷酸钠、氨、水等的混合物中，之后进行清洗，因此镍或铜就因福尔马林和次磷酸钠的还原反应而沉积在钯上。
(b)接着，以下述方式在无电镀镀层上进行电镀。
在本发明中，镍的电镀步骤包括：(1)硫酸活化步骤，(2)水洗步骤，(3)回收步骤，(4)触发镍的电镀步骤，(5)半光亮镍的电镀步骤，以及(6)光亮镍的电镀步骤。
应当注意的是，在光亮镍的电镀步骤(6)之后，进行二次水洗步骤，之后进行镀铬步骤。
各步骤的目的如下所述。
(1)硫酸活化步骤：除去在预处理步骤(无电镀镀镍)中已经生成的覆盖了产品表面的氧化膜，用酸活化无电镀镀镍表面以在镍的电镀过程中促进镍的沉积。
(2)水洗步骤：洗去因硫酸活化步骤而粘附的硫酸水溶液，以便防止触发镍的pH值增加。
(3)回收步骤：将产品置于空镀槽中一段时间，以使清洗用水从产品上流下来。
(4)触发镍的电镀步骤：在半光亮/光亮镍电镀之前在无电镀镍膜上形成无光亮镍膜(厚度最好为约1微米到约2微米)。
这一步骤的原因是：(i)需要促进后续步骤中的半光亮镍的沉积；以及(ii)当通过施加大电流(4到6伏)来对无电镀镍膜直接进行半光亮镍的电镀时，无电镀镍膜会溶解，这样电接触并不稳固；因此需进行触发镍的电镀。
(5)半光亮镍的电镀步骤：形成具有较高均镀能力的半光亮(低亮度)的镍膜(厚度最好为约3微米到约7微米)。
这一步骤的原因是需要在后续步骤中促进光亮镍的沉积，以便能够容易地得到光亮的效果。
(6)光亮镍的电镀步骤：形成具有光亮效果的光亮(高亮度)镍(厚度最好为约3微米到约7微米)。
这一步骤的原因是需要再现能满足使用者需求的光亮效果。
因此，在本发明中，通过镀镍步骤来形成三层或更多的镀层。由于镍的电镀具有非常好的适应性，因此模制产品的进行过喷砂(颗粒精整、发纹精整、无光精整、雕刻精整)的一部分原始表面按原样形成为喷砂模式(颗粒精整、发纹精整、无光精整、雕刻精整)的隆起和突起。而且，平坦部分(光亮表面)具有与传统上所得到的一样的光亮效果。
之后，通过电镀在镍镀层的表面上形成铬层或铬合金层。
下面将介绍各步骤中的电镀条件。
(1)触发镍的电镀步骤(形成第一镀镍层的步骤)中的电镀条件：
硫酸镍的浓度为120g/L到200g/L，优选为150g/L到190g/L。如果硫酸镍的浓度低于120g/L，那么镀膜的均镀能力下降。如果硫酸镍的浓度高于200g/L，那么镀膜会变得粗糙。
氯化镍的浓度为45g/L到90g/L，优选为50g/L到80g/L。如果氯化镍的浓度低于45g/L，那么镀膜的均镀能力下降。如果氯化镍的浓度高于90g/L，那么镀膜会变得较脆。
硼酸的浓度为25g/L到50g/L，优选为35g/L到45g/L。如果硼酸的浓度低于25g/L，那么pH值将增加。如果硼酸的浓度高于50g/L，那么镀膜会变得粗糙。
镍镀液的pH值为3.7到4.6，优选为3.8到4.3。如果镀液的pH值低于3.7，那么镀膜的均镀能力会变差。如果镀液的pH值高于4.6，那么可能会产生凹点(电解反应所产生的氢气的痕迹)。
镀液的温度为46℃到56℃，优选为48℃到56℃。如果镀液的温度低于46℃，那么镀膜的均镀能力会变差。如果镀液的温度高于56℃，那么在角部区域中会产生很多燃烧沉积(异常沉积)缺陷。
阴极电流密度为1.0A/dm2到3.5A/dm2，优选为2A/dm2到3A/dm2。如果阴极电流密度低于1.0A/dm2，那么镀膜的均镀能力会下降。如果阴极电流密度高于3.5A/dm2，那么在角部区域中会产生很多燃烧沉积(异常沉积)缺陷。
(2)半光亮镍的电镀步骤(形成第二镀镍层的步骤)中的电镀条件：
硫酸镍的浓度为200g/L到280g/L，优选为220g/L到260g/L。如果硫酸镍的浓度处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
氯化镍的浓度为45g/L到90g/L，优选为50g/L到70g/L。如果氯化镍的浓度处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
硼酸的浓度为25g/L到50g/L，优选为35g/L到45g/L。如果硼酸的浓度处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
镍镀液的pH值为3.7到4.6，优选为3.8到4.3。如果该pH值处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
镀液的温度为42℃到56℃，优选为44℃到53℃。如果镀液的温度处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
阴极电流密度为1.5A/dm2到6.0A/dm2，优选为3.5A/dm2到5.5A/dm2。如果阴极电流密度处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
最好在第二镀镍液中添加0.4％到1.2％重量、优选为0.6％到1.0％重量的炔属醇衍生物作为添加剂。如果添加剂的量小于0.4％重量，那么产生均匀的电沉积能力的效果和亮度较低。如果添加剂的量大于1.2％重量，那么亮度过高并且所得的镀膜变脆。炔属醇衍生物的例子包括非均化镀镍光亮剂。
(3)光亮镍的电镀步骤(形成第三镀镍层的步骤)中的电镀条件：
硫酸镍的浓度为200g/L到280g/L，优选为220g/L到260g/L。如果硫酸镍的浓度处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
氯化镍的浓度为45g/L到90g/L，优选为50g/L到70g/L。如果氯化镍的浓度处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
硼酸的浓度为25g/L到50g/L，优选为35g/L到45g/L。如果硼酸的浓度处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
镍镀液的pH值为3.7到4.6，优选为3.8到4.3。如果该pH值处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
镀液的温度为42℃到56℃，优选为44℃到53℃。如果镀液的温度处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
阴极电流密度为1.5A/dm2到6.0A/dm2，优选为3.5A/dm2到5.5A/dm2。如果阴极电流密度处于该范围之外，就会产生与形成第一镀镍层的上述步骤类似的问题。
最好在第三镀镍液中添加0.4％到1.6％重量、优选为0.6％到1.1％重量的丁炔二醇衍生物作为添加剂。如果添加剂的量小于0.4％重量，那么产生均匀的电沉积能力、降低内应力和提高耐腐蚀性能的效果较低。如果添加剂的量大于1.6％重量，则会产生亮度过高，并且因残余添加剂而在后续步骤中会产生缺陷(例如燃烧沉积、斑点等)。丁炔二醇衍生物的例子包括光亮镍镀层光亮剂等。
根据第一发明，即使对具有由高速注射模制得到的较薄部分的模制产品而言，也能够得到能抗脱落的镀层。另外，即使当在经颗粒精整、发纹精整、无光精整或雕刻精整处理的表面上形成镀层时，镀层也能再现经颗粒精整、发纹精整、无光精整或雕刻精整处理的表面。
传统的铜电镀具有很强的整平效果，因而具有下述问题。即使在表面上提供了微小的粗糙度，例如颗粒精整、发纹精整、无光精整或雕刻精整时，该粗糙度也会被电镀整平并提供过高的亮度，因此无法再现经颗粒精整、发纹精整、无光精整或雕刻精整处理的效果。因此，电铸型腔的特征被破坏。
相反，本发明在特定的电镀条件下进行，使得金属镀层能够牢固地粘附在下伏面上并能抵抗脱落，即使在模制产品具有较薄部分时也是如此。另外，这种电镀能够再现模制产品的光亮表面和经颗粒精整、发纹精整、无光精整或雕刻精整处理的表面。
另外，与具有传统下伏铜镀层的产品相比，根据本发明得到的产品没有铜镀层所特有的缺陷(例如不均匀性，粘附异物(凸块))。在本发明中，镍沉积在同类金属上(镍沉积在镍上)而不是沉积在另一种金属上。因此，层之间的相容性和粘附性均是令人满意的，因而可以取消铜的电镀步骤和镍的电镀步骤之间的特殊中和化和清洗步骤。根据这些优点，与具有位于下伏面上的铜镀层的产品相比，具有所需质量的产品的产量平均提高了20％，在一些情况下能够提高30％或更多。
在不脱离本发明的范围和精神的前提下，本领域的技术人员能够清楚并容易地对本发明进行各种其它修改。因此，所附权利要求的范围并不限于这里所提出的说明书，相反，应当在广义上理解权利要求。

Claims (4)

1.一种用于生产蜂窝电话的电镀操作按钮的方法，其中所述操作按钮的表面要进行电镀，所述方法包括步骤：
(a)通过无电镀在所述操作按钮的表面上形成具有镍或铜的金属镀层；
(b)在下述条件下通过电镀在所述无电镀镀层的表面上形成具有1～2μm厚度的第一镍镀层：第一镍镀液含有120g/L到200g/L的硫酸镍、45g/L到90g/L的氯化镍和25g/L到50g/L的硼酸，并具有3.7到4.6的pH值，所述镀液的温度为46℃到56℃，阴极电流密度为1.0A/dm2到3.5A/dm2；
(c)在下述条件下通过电镀在所述第一镍镀层的表面上形成具有3～7μm厚度的第二镍镀层：第二镍镀液含有200g/L到280g/L的硫酸镍、45g/L到90g/L的氯化镍和25g/L到50g/L的硼酸，并具有3.7到4.6的pH值，所述镀液的温度为42℃到56℃，阴极电流密度为1.5A/dm2到6.0A/dm2，其中所述第二镍镀液还添加有0.4％到1.2％重量的炔属醇衍生物；和
(d)在下述条件下通过电镀在所述第二镍镀层的表面上形成具有3～7μm厚度的第三镍镀层：第三镍镀液含有200g/L到280g/L的硫酸镍、45g/L到90g/L的氯化镍和25g/L到50g/L的硼酸，并具有3.7到4.6的pH值，所述镀液的温度为42℃到56℃，阴极电流密度为1.5A/dm2到6.0A/dm2，其中，所述第三镍镀液还添加有0.4％到1.6％重量的丁炔二醇衍生物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作按钮具有厚度为0.15～0.30mm并通过共注射模制得到的较薄的部分。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作按钮在电流从中流过时从所述形成第二镍镀层的步骤传送到所述形成第三镍镀层的步骤。
4.一种通过根据权利要求1所述的方法而得到的用于蜂窝电话中的电镀操作按钮。
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