KR101493658B1

KR101493658B1 - 플라스틱 기재의 전기 도금 방법

Info

Publication number: KR101493658B1
Application number: KR20140148964A
Authority: KR
Inventors: 드 티엔 챠오
Original assignee: 드 티엔 챠오
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-02-13
Also published as: US20160083859A1

Abstract

본 발명이 공개한 플라스틱 기재의 전기 도금 방법은, 조대화, 구리도금, 니켈도금 등 공정의 처리시간을 감소시키고, 종래의 전기 도금 공정의 반광택 니켈 공정(반광택 니켈도금)을 바로 취소시켰으며, 대폭적으로 생산 능력을 향상시키고, 도금 비용과 크롬의 사용량을 감소하여 자연환경에 대한 오염을 감소시켰으며, 종래 공정의 작업시간과 구리와 니켈의 도금층 두께를 감소시켰고, PVD증착 방식으로 최종 처리한 플라스틱 기재의 도금 표면은 종래의 도금 방식보다 더 환경친화적이고, 내열, 내부식성, 긁힘 방지, 항산화가 더 강해졌으며, 또한 PVD증착 기술을 통해 온도 및 기체 함량을 조절하는 방식으로 PVD증착 층에 대해 선명하고 금속감과 입체감이 강한 다양한 색상을 띤 증착층을 구현할 수 있고, 종래의 플라스틱 기재의 전기 도금 공정에서 도금 가능한 색상의 단조로운 결함을 보완하였다.

Description

플라스틱 기재의 전기 도금 방법{METHOD FOR PLATING ON PLASTIC MEMBER}

본 발명은 플라스틱 기재의 표면 처리 방법에 관한 기술 영역에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱 기재의 전기 도금 방법에 관련된 것이다.

본 출원은 중국에 2014년 9월 19일에 출원된 중국 특허출원 제201410479814.8호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된다.

종래의 플라스틱 기재의 전기 도금 공정은 비교적 복잡하고 에너지와 시간을 많이 소비하곤 한다. 이러한 종래의 플라스틱 기재의 전기 도금 공정은 무려 3~4 시간을 소비해야만 플라스틱 기재 표면에 도금을 완성할 수 있는 것이다.

또한, 종래의 플라스틱 기재의 전기 도금 공정이 구현 가능한 색상은 매우 한정적이고, 그 색상도 비교적 단조로와서 현대인의 물품에 대한 미관적 욕구를 충족시킬 수 없다.

그리고, 종래의 플라스틱 기재의 전기 도금 공정은 중독성이 강한 유해한 화학물질인 6가 크롬, 3가 크롬, 황산 등을 포함하고 있어, 자연 환경 및 인체에 대하여 심각한 피해를 발생시킬 수 있다.

하지만, 현재 플라스틱 기재의 전기 도금 공정에 의하면, 유해한 화학물질의 사용은 불가피하다.

이와 같이 종래의 전기 도금 공정에 사용하는 화학물질 중에서 특히 6가 크롬은 환경오염에 미치는 영향이 매우 심각하고, 많은 굴지의 대기업은 모두 6가 크롬의 사용을 금지하고 있으며, 3가 크롬의 방식으로 변경하여 환경에 대한 오염을 감소시키고는 있으나, 3가 크롬도 단지 6가 크롬에 비하여 유해성이 좀 더 적을 뿐 환경친화적인 화학물질은 아닌 것이다.

일반적인 크롬 화합물로써 6가의 무수 크롬산, 중크롬산 칼륨, 중크롬산 나트륨 등이 있고, 3가의 Cr₂O₃, 2가의 산화제일크롬이 있다. 이러한 크롬 화합물 중에서 6가 크롬은 독성이 제일 강하고 그 다음은 3가 크롬이다.

지금까지의 연구에 의하면, 크롬은 포유동물이 필요로 원소 중 미량으로 요구되는 원소 중의 하나이다. 다만, 크롬 화합물은 다량으로 섭취하지 말아야 하고, 이러한 크롬 화합물이 인체의 피부에 직접 접촉할 경우 피부가 자극을 받거나 화상을 입는다.

그리고, 종래의 전기 도금 공정의 생산 과정에서 다량의 오염수가 발생하고, 많은 전력과 물을 소비하며, 하나의 전자동 순환 생산라인은 한 달에 약 2만 평방미터의 도금 표면적을 처리하고, 약 2,000톤의 폐수를 배출한다.

이와 같이, 많은 폐수의 배출로 수자원이 낭비되고, 인류의 생태환경을 심각하게 오염시키므로, 이러한 종래의 전기 도금 공정을 개선하거나 이를 대체할 방법을 강구할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 종래의 플라스틱 기재의 전기 도금 방법의 공정 시간 대비 생산량이 적은 결점에 대하여, 플라스틱 기재 표면의 금속화를 구현할 수 있고, 종래의 전기 도금 공정에 비하여 공정 소요 시간을 감소시키며, 생산능력을 대폭 향상시키고, 인류와 환경에 대한 오염을 감소시키며, ABS, PP 등 도금 가능한 플라스틱 표면 조건에 적합하고 개선된 플라스틱 기재의 전기 도금 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 플라스틱 기재의 전기 도금 방법에 있어서, (1) 플라스틱 기재를 설정하고, 상기 플라스틱 기재의 표면에 대한 탈지 및 친수성 에칭을 한 후, 표면 조대화 처리를 진행하며, 상기 플라스틱 기재의 표면의 부타디엔 성분을 산화시켜 이탈되게 하여 상기 플라스틱 기재의 표면에 구형의 구멍을 형성함으로써 상기 플라스틱 기재의 표면이 무전해 니켈 도금의 부착조건을 충족시키도록 하는 단계; (2) 상기 플라스틱 기재에 대한 중화처리를 진행하여 상기 플라스틱 기재의 표면의 크롬산을 제거한 후, 첨가된 팔라듐 콜로이드 용액을 통하여 활성화 처리를 진행하여 고활성의 금속 팔라듐 콜로이드 입자가 상기 플라스틱 기재의 표면에 효과적으로 흡착되게 하여 활성화 표면을 형성하고, 무전해 니켈 도금의 작용 하에 균일한 니켈 합금을 형성하는 단계; (3) 상기 플라스틱 기재에 대한 해교 처리를 진행하여, 팔라듐 콜로이드 핵에 흡착되어 있는 외부층의 성분을 용해시켜 팔라듐을 노출시키고, 무전해 니켈 도금을 촉진시켜 증착 반응을 진행한 후, 무전해 니켈 도금액 중 황산니켈과 차아인산나트륨은 팔라듐 촉매의 작용하에 반응하여 0.3㎛ 두께의 무전해 니켈 도금층을 형성하여, 상기 플라스틱 기재의 표면이 전도성을 지니게 되어 전기 도금을 진행할 수 있게 하고, 동시에 피로인산 구리 도금액 처리를 실시하여 무전해 니켈 도금층에 구리층을 도금하여 전류 적재능력을 향상시키는 단계; (4) 상기 플라스틱 기재에 대해 광택 구리를 통하여 구리 전기 도금을 진행하고, 광택 구리의 높은 밝기와 우수한 채움 능력을 이용하여 상기 플라스틱 기재의 표면에 얇은 몰드 마크가 형성되고, 상기 플라스틱 기재에 대해 광택 니켈을 통하여 니켈 도금을 진행하여 표면에 니켈 도금을 형성함으로써 저층을 보호하는 동시에 제품의 내부식성을 향상시키는 단계; 및 (5) 상기 플라스틱 기재에 대해 크롬 전기 도금 또는 PVD 증착을 진행하고, 상기 플라스틱 기재에 대해 표면에 PVD 증착을 진행하거나 또는 크롬 전기 도금을 한 후 PVD 증착을 진행하는 단계;를 포함하는 플라스틱 기재의 전기 도금 방법을 제공한다.

게다가, 상기 단계(2)는, 중화처리의 주요 성분은 염산이고, 염산의 함량은 30ml/L, 침지시간은 45~50초이며, 전기 도금액 온도는 상온이고, 팔라듐 콜로이드 용액 처리의 주요 성분은 팔라듐 콜로이드 용액과 염산이며, 함량은 각각 팔라듐 콜로이드 용액 35~50ppm，염산 200~300g/L로 온도 20~30℃의 조건에서 2~2.5분 동안 침지하며, 면 필터 또는 섬유 필터 펌프로 순환처리하고, 장시간 사용하지 않을 경우 순환펌프를 끄고 사전에 5~10리터의 염산을 첨가하고, 염화주석을 범위값의 상한치로 제어한 후, 도금조의 뚜껑을 덮는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 단계(3)은, 상기 해교 처리의 과정의 주요 성분은 황산이고, 황산의 함량은 100g/L이며, 온도 45~52℃의 조건하에서 1~2분 침지하고, 면 필터 또는 섬유심 필터 펌프를 사용하여 순환 처리를 하며, 상기 무전해 니켈 도금의 처리의 주요 성분은 황산니켈, 차아인산나트륨, 구연산나트륨, 염화암모늄이고, 함량은 황산니켈 27~31g/L，차아인산나트륨 12~18g/L，구연산나트륨 30~50g/L，염화암모늄 30~40g/L이며, 온도 36~40℃의 조건에서 4~5분간 침지하고 면 필터 또는 섬유 필터 펌프를 사용하여 순환처리를 하며, 무전해 니켈 도금액에서 직접 반응하는 성분은 니켈 이온과 차아인산 이온이고, 구연산나트륨은 니켈 이온의 착화제이며, 염화암모늄의 암모니아 수는 pH값 완충 시스템이고, 상기 무전해 니켈 도금액 중에서 해리된 니켈 이온의 농도는 비교적 낮고 대부분의 니켈 이온은 구연산 이온에 의해 착화되어 착화된 상태로 존재하며, 해리 상태의 니켈 이온만이 차아인산 이온과 촉매 작용으로 산화환원 반응을 일으킬 수 있고, 화학 반응의 진행에 따라 니켈 이온이 소모되고 착화된 니켈 이온이 다시 해리 상태로 되어 니켈 이온이 일정한 농도로 유지되어 무전해 니켈의 안정적인 반응속도를 유지하며, 상기 피로인산 구리 도금 처리의 주요 성분은 피로인산 구리 및 피로인산 칼륨이고, 함량은 피로인산 구리 도금액 중의 피로인산 구리 30~36g/L, 피로인산 칼륨 200~240g/L이고, 온도 45~55℃의 조건에서 음극 전류밀도 0.5~1.0A/dm2이며, 2~4분간 전기도금하고, 매 7일마다 면 필터를 세척하고, 도금욕을 세척할 때에 면 필터를 교체해 주는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 단계(4)는 상기 광택 구리의 처리 과정의 주요 성분의 배합은 황산구리 CuSO₄·5H₂O, 황산 H₂SO₄, 염화 이온 Cl-, 광택제 A.A-MU, 광택제 A.A-A, 광택제 A.A-B이고, 함량은 각각 황산구리 CuSO₄·5H₂O 160-240g/L，황산 H₂SO₄ 40~90g/L，염화 이온 Cl- 30~120ppm，광택제 A.A-MU 3~10ml/L，광택제 A.A-A 0.3~0.6ml/L，광택제 A.A-B 0.3~0.6ml/L이며, 도금액 온도는 18~35℃, 음극 전류밀도는 1~8A/dm2, 전기 도금 시간은 7.5~8.5분이고, 상기 광택 니켈 처리 과정의 주요 성분의 배합은 황산니켈 NiSO₄·6H₂O 270~290g/L，염화 니켈 NiCl₂·6H₂O 45~55g/L, 붕산 H₃BO₃ 37~45g/L, 광택제 TD-100 0.3~0.5ml/L, 유연제 TD-100 8~10ml/L, 습윤제 TD-100 0.5~2.0ml/L이고, 도금액 온도 50~65℃, 음극 전류 밀도 2~8A/dm2, 전기 도금 시간 5~6분이며, 상기 플라스틱 기재의 전기 도금 공정에서 구리 도금과 니켈 도금을 한 후에 2회의 물세척을 하고, 각각 이온교환수지 방식으로 진행하여 구리 이온, 니켈 이온의 생산라인회수 재활용을 진행하며, 물 세척에 사용한 물에 대하여 순환 이용을 진행하는 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 단계(5)는, 2가지 방식을 갖되, 첫번째 방식은 상기 니켈 도금 공정을 완료한 후 크롬 도금을 진행한 다음, 크롬 도금층 위에 PVD 증착 기술로 PVD 증착을 진행하는 것이고, 두번째 방식은 상기 니켈 도금 공정을 완룟한 후 크롬 도금없이 바로 PVD 증착 기술로 PVD 증착을 진행하는 것이며, 첫번째 방식에서 언급한 크롬 도금의 주요 성분의 배합은 TRI-COM M 일차염140~160g/L，TRI-COM CA 착화제 70~100ml/L，TRI-COM T 전도염 225~275g/L，TRI-COM WA 습윤제 0.5~2.0ml/L이고, 공정 온도는 30~38℃, 음극전류밀도는 8~15A/dm2, 전기 도금 시간은 2~6분인 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 조대화, 구리 도금, 니켈 도금 등 공정의 처리 시간을 감소시키고, 종래의 전기 도금 공정의 반광택 니켈 도금 공정(반광택 니켈도금층)을 바로 취소시키는 효과가 있다.

또한, 종래의 플라스틱 전기 도금 공정의 전자동 생산설비의 가동시간은 일반적으로 60~80초이나, 본 발명의 전자동 생산설비의 가동시간은 45~55초만으로 도금을 완성할 수 있으므로, 대폭적으로 생산능력을 향상시키고, 그 밖에 도금 원가를 감소시키고 ,크롬의 사용량을 줄여 자연환경의 오염을 감소시키는 효과가 있다.

그리고, 종래의 전기 도금 방식과 비교하여 공정의 작업시간과 구리와 니켈의 도금층의 두께를 감소시켰고, 종래에는 도금된 부품의 도금층의 경도, 내부식성 등 공정 표준에 미달되었으나 각종 실험을 통해 최종적으로 PVD 증착 방식을 선택하여 종래의 도금 공정의 결함을 개선하였으며, 실험을 통하여 PVD 증착 방식으로 최종 처리한 플라스틱 기재의 전기 도금 표면은 종래보다 친환경적이고 내열, 내부식성, 기스 방지, 산화 방지 등의 성능이 우수하며, PVD 증착 기술을 통해 온도 조절 및 기체 함량을 조절하는 방식으로 PVD 증착층에 대해 선명하면서도 금속감과 입체감이 강한 다양한 색상을 띤 증착층을 구현할 수 있고, 종래의 플라스틱 전기 도금 공정에서 도금 가능한 색상의 단조로운 결함을 보완하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에서 언급하는 플라스틱 기재의 전기 도금 방법의 공정 흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 공개한 플라스틱 기재의 전기 도금 방법의 구체적인 실시는 다음과 같다.

1). 플라스틱 기재에 대해 탈지 처리를 진행함으로써 플라스틱 기재의 표면의 지문, 이물질 등의 오염을 제거하고, 또한 플라스틱 기재에 대한 팽창작용도 있다.

2). 1)의 처리를 거친 플라스틱 기재에 대해 친수성 처리를 진행한다. 우선 플라스틱 기재에 대해 에칭을 한다.

3). 2)의 처리를 거친 플라스틱 기재에 대해 조대화 처리를 진행한다. 플라스틱 기재의 표면의 부타디엔 성분을 산화시켜 이탈되게 하여 플라스틱 기재의 표면에 구형의 작은 구멍을 형성함으로써, 플라스틱 기재의 표면을 거칠게 하여 무전해 니켈 도금이 부착될 수 있게 형성하며, 이러한 공정은 도금층과 플라스틱 기재 표면의 결합력에 영향을 주는 핵심 공정 중의 하나이고, 앞서 언급한 조대화 처리의 주요 성분은 크롬산과 황산이다. 이들의 함량의 정상 여부가 도금 제품의 품질에 대한 막대한 영향을 준다. 조대화액 중 무수 크롬산의 함량은 390~440g/L, 황산의 함량은 390~420g/L이며, 도금액의 온도는 63~70℃로 유지하고, 침지 시간은 3.5~4.5분이다. 3가 크롬의 함량은 10~20g/L로 제어하고, 조대화욕에는 반드시 3가 크롬 제거기를 장착해야 한다. 일반적인 조대화액의 사용 수명은 3개월이고, 플라스틱 기재 중 부틸렌 성분이 많이 용출되어 제품의 색상이 짙은 갈색으로 변하고 점도가 높아지며 비중이 커지기 때문에 3~5 개월마다 욕액의 절반을 바꾸어 줘야 한다.

4). 3)의 처리를 거친 플라스틱 기재에 대해 중화처리를 진행한다. 플라스틱 기재의 표면의 크롬산을 제거하여 다음 몇몇 공정에 대해 영향을 끼치는 크롬산 오염을 감소시키고, 중화처리의 주요 성분은 염산이며, 그 함량은 30ml/L, 침지 시간은 45~50초이며, 도금액 온도는 상온이다.

5). 4)의 처리를 거친 플라스틱 기재에 대해 활성화 처리(팔라듐 콜로이드 용액)을 진행한다. 고활성을 갖는 금속 팔라듐 콜로이드 입자는 상기 4)의 처리를 거친 플라스틱 기재의 표면에 쉽게 흡착되어 활성화된 표면을 형성하고, 무전해 니켈 도금 공정에서 비교적 균일한 니켈 도금층을 생성할 수 있으며, 팔라듐 콜로이드 용액 처리의 주요 성분은 팔라듐 콜로이드 용액과 염산이고, 함량은 팔라듐 콜로이드 용액은 35~50ppm, 염산은 200~300g/L이며, 온도 20~30℃의 조건하에서 2~2.5분간 침지하고, 면 필터 또는 섬유 필터 펌프를 사용하여 순환처리를 할 수 있고, 3일 마다 면 필터를 세척하고, 매달 깨끗한 새로운 면 필터로 바꾸어 주며, 장시간 사용하지 않을 경우 순환펌프를 멈추고, 욕의 체적에 따라 장비를 멈출 때 미리 5~10리터의 염산을 첨가하고, 염화주석을 범위 값의 상한으로 제어하여 도금조의 뚜껑을 덮는다.

6). 5)의 처리를 거친 플라스틱 기재에 대해 해교 처리를 진행한다. 팔라듐 콜로이드 핵에 흡착되어 있는 외부층 성분을 용해하여 팔라듐을 노출시키고, 무전해 니켈 도금을 촉진시켜 증착 반응을 진행한다. 해교 처리의 주요 성분은 황산이고, 그 함량은 100g/L이며, 온도 45~52℃의 조건하에서 1~2분간 침지하고, 면 필터 또는 섬유 필터 펌프를 사용하여 순환처리를 할 수 있으며, 펌프의 유량은 4회/hr이상으로 요구되고, 매주 한번씩 면 필터를 세척하고, 매달 깨끗한 새로운 면 필터로 바꾸어 주며, 15~20일마다 도금액을 전부 바꾸어 준다.

7). 6)의 처리를 거친 플라스틱 기재에 대하여 무전해 니켈 도금 처리를 진행한다. 무전해 니켈 도금액 중의 황산니켈과 차아인산나트륨은 팔라듐 촉매의 작용하에 반응하여 무전해 니켈 도금층을 형성하고, 플라스틱 기재 표면이 전도성을 지니게 되어 통상적인 전기도금을 진행할 수 있게 된다. 무전해 니켈 도금 처리의 주요 성분은 황산니켈, 차아인산나트륨, 구연산나트륨, 염화암모늄이다. 이들의 함량은 황산니켈 27~31g/L，차아인산나트륨 12~18g/L，구연산나트륨 30~50g/L，염화암모늄 30~40g/L이며, 온도 36~40℃의 조건에서 4~5분간 침지하고 면 필터 또는 섬유 필터 펌프를 사용하여 순환처리를 하며, 매일 한번씩 면 필터를 세척하고, 매주 깨끗한 새로운 필터로 바꾸어 준다. 무전해 니켈 도금액에서 직접 반응하는 성분은 니켈 이온과 차아인산 이온이고, 구연산나트륨은 니켈 이온의 착화제이며, 염화암모늄의 암모니아 수는 pH값 완충 시스템이고, 상기 무전해 니켈 도금액 중에서 해리된 니켈 이온의 농도는 비교적 낮고 대부분의 니켈 이온은 구연산 이온에 착화되어 착화된 상태로 존재하고, 해리된 니켈 이온만이 차아인산 이온과 촉매작용하에서 산화환원 반응을 진행할 수 있으며, 화학 반응의 진행에 따라 니켈 이온이 소진되고 착화된 니켈 이온이 다시 해리 상태로 되어 니켈 이온이 일정한 농도로 유지되어 무전해 니켈의 안정적인 반응속도를 유지하며, 각 구성 성분의 비율이 균형을 잃으면 무전해 니켈의 분해를 야기할 수 있고, 피도금 부품 표면의 화학반응 이외에 욕액과 욕중에 함유된 기타 불순물에 의해, 촉매 반응 중심을 형성하여 화학반응을 일으킬 수 있으므로, 순환펌프의 회전수를 유지하고, 구성 성분의 함량, 작동조건, 정기적인 욕 세척을 엄격하게 제어해야만 바람직한 반응속도를 유지할 수 있으며, 차아인산나트륨은 화학반응의 부산물로서 그 함량이 높으면 화학반응을 억제하여 도금 누락을 발생시킨다. 따라서, 용액의 청결을 유지하고, 최대한 부반응과 자가 반응을 감소시켜, 차아인산나트륨의 상승 속도를 감소하여 용액의 사용 수명을 연장할 수 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위하여 욕을 세척할 때에도 조심스럽게 다루어야 하고, 욕 내부를 긁어 파손하거나 거칠게 하지 않고 니켈 증착이 있는 지 욕체(특히 가장자리, 각진 곳) 및 여과펌프를 검사하고, 일단 금속 증착이 있으면 반드시 제거하여야 한다.

8). 7)의 처리를 거친 플라스틱 기재에 대해 피로인산 구리 도금 처리를 진행한다. 7)에서 처리한 무전해 니켈 도금층의 두께는 0.3㎛로 얇아서 구리층을 더 도금하여 전류 적재능력을 향상시켜 다음 공정을 편리하게 한다. 피로인산 구리도금 처리의 주요 성분은 피로인산 구리 및 피로인산 칼륨이다. 그리고, 이들의 함량은 피로인산 구리 도금액 중의 피로인산 구리 30~36g/L, 피로인산 칼륨 200~240g/L이고, 온도 45~55℃의 조건에서 음극 전류밀도 0.5~1.0A/dm2이며, 2~4분간 전기도금하고, 매 7일마다 면 필터를 세척하고,도금욕을 세척할 때에 면 필터를 교체해 준다.

9). 8)의 처리를 거친 플라스틱 기재에 대해 구리 도금(광택 구리)을 진행한다. 광택 구리는 높은 밝기와 우수한 채움 능력을 이용하여 플라스틱 기재의 표면에 얇은 몰드 마크가 형성되고, 도금층 내부 응력이 작다. 상기 광택 구리의 처리의 주요 성분은 DEYUANBAO 화학회사가 제공한 광택 구리의 배합으로서 다음과 같다. 황산구리 CuSO₄·5H₂O, 황산 H₂SO₄, 염화 이온 Cl-, 광택제 A.A-MU, 광택제 A.A-A, 광택제 A.A-B이다. 이들의 함량은 각각 황산구리 CuSO₄·5H₂O 160-240g/L，황산 H₂SO₄ 40~90g/L，염화 이온 Cl- 30~120ppm，광택제 A.A-MU 3~10ml/L，광택제 A.A-A 0.3~0.6ml/L，광택제 A.A-B 0.3~0.6ml/L이며, 도금액 온도는 18~35℃, 음극 전류 밀도는 1~8A/dm2, 전기 도금 시간은 7.5~8.5분이다.

10). 9)의 처리를 거친 플라스틱 기재에 대해 니켈 도금(광택 니켈)을 진행한다. 표면에 니켈 도금을 진행하여 저층을 보호하는 동시에 제품의 내부식성 작용을 향상시킨다. 이러한 광택 니켈의 처리의 주요 성분은 TUODONG 과학기술회사에서 제공한 배합이며, 황산니켈 NiSO₄·6H₂O 270~290g/L，염화 니켈 NiCl₂·6H₂O 45~55g/L, 붕산 H₃BO₃ 37~45g/L, 광택제 TD-100 0.3~0.5ml/L, 유연제 TD-100 8~10ml/L, 습윤제 TD-100 0.5~2.0ml/L이고, 도금액 온도 50~65℃, 음극 전류 밀도 2~8A/dm2, 전기 도금 시간 5~6분이다. 본 플라스틱 기재의 전기 도금 공정에서 구리 도금과 니켈 도금을 한 후에 2회의 물세척을 하고, 각각 이온교환수지 방식으로 진행하여 구리 이온, 니켈 이온의 생산라인회수 재활용을 진행하며, 물 세척에 사용한 물에 대하여 순환 이용을 진행한다.

11). 10)의 처리를 거친 플라스틱 기재에 대하여 크롬 도금 또는 PVD 증착을 진행한다. 본 공정에서 10)의 처리를 거친 기재 표면에 대하여 PVD 증착을 진행하여 보다 좋은 경도, 내부식성과 항산화 등의 효과를 얻도록 선택할 수 있으며, 또한 10)의 처리를 거친 기재 표면에 대하여 크롬 도금(니켈층 산화를 방지하고, 경도와 내부식성을 향상시킴)을 진행한 후 PVD 증착을 진행하는 것을 선택할 수 있다. 이러한 2가지 방식 중 첫번째 방식은 앞 공정(10, 니켈 도금 공정)을 완료한 후 크롬 도금을 진행한 후 크롬 도금층 위에 PVD 증착 기술을 사용하여 PVD 증착을 진행하는 것이고, 두번째 방식은 앞 공정(10. 니켈 도금 공정)을 완료한 후 크롬 도금없이 바로 PVD 증착 기술을 사용하여 PVD 증착을 진행하는 것이다.

첫번째 방식에서 크롬 도금의 주요 성분은 MENGXIANG에서 제공한 배합으로서, TRI-COM M 일차염 140~160g/L，TRI-COM CA 착화제 70~100ml/L，TRI-COM T 전도염 225~275g/L，TRI-COM WA 습윤제 0.5~2.0ml/L이고, 공정 온도는 30~38℃, 음극 전류 밀도는 8~15A/dm2, 전기 도금 시간은 2~6분이다. 3가 크롬 도금 공정은 중오염 6가 크롬 도금 기술을 대체하고, 환경 보호 성능이 높으며, 도금층의 색상과 광택이 밝고, 본 제품은 매우 낮은 금속 농도에서 작동할 수 있어, 크롬 금속 폐수 처리의 비용을 절감할 수 있다.

마지막의 PVD 증착 기술에서 사용한 소비재는 시장 수요에 따라 지르코늄 금속 소비재, 티탄 금속 소비재, 크롬 금속 소비재, 주석 금속 소비재 등 환경친화 금속 소비재를 선택할 수 있고, PVD 기술에서 PVD챔버의 아르콘, 질소함량과 온도시간을 조정하는 기술을 이용하여 PVD증착 층에 색상을 제공하여 시장수요를 충족할 수도 있다. 여기에서, PVD증착 방식을 선택한 주요 원인은 티탄, 지르코늄 등 금속은 환경친화 금속으로서 인체에 무해하고, 그리고 비교적 강한 내부식성, 항산화, 내열, 긁힘 방지 등의 장점이 있다(PVD증착 방식은 중간 주파수 이온 증착, 멀티 아크 마크네트론 증착, 마크네트론 중간 주파수 증착 등 방식을 선택할 수 있다). 본 공정에서 니켈 도금층 또는 크롬 도금층에 줄무늬 처리를 진행하는 PVD증착의 한 가지 방식으로 제품의 미관성을 향상시킨다.

본 출원인은 본 기술영역에 속하는 기술자가 상기 실시예의 기초 위에서, 상기 실시예의 어느 하나의 단계를 발명내용의 기술방안과 조합함으로써, 새로운 방법이 발생해도, 본 발명의 기재된 범위에 속한다고 성명하며, 본 출원의 설명을 간략화 하기 위해, 이들 단계의 다른 실시방식을 더 나열하지 않는다.

결국, 본 발명에 따른 플라스틱 기재의 전기 도금 방법은, 첫째로 조대화, 구리 도금, 니켈 도금 등 공정의 처리 시간을 감소시키고, 종래의 전기 도금 공정의 반광택 니켈 도금 공정(반광택 니켈도금층)을 바로 취소시킨다.

둘째로, 종래의 플라스틱 전기 도금 공정의 전자동 생산설비의 가동시간은 일반적으로 60~80초이나, 본 발명의 전자동 생산설비의 가동시간은 45~55초만으로 도금을 완성할 수 있으므로, 대폭적으로 생산능력을 향상시키고, 그 밖에 도금 원가를 감소시키고 ,크롬의 사용량을 줄여 자연환경의 오염을 감소시킨다.

셋째로, 종래의 전기 도금 방식과 비교하여 공정의 작업시간과 구리와 니켈의 도금층의 두께를 감소시켰고, 종래에는 도금된 부품의 도금층의 경도, 내부식성 등 공정 표준에 미달되었으나 각종 실험을 통해 최종적으로 PVD 증착 방식을 선택하여 종래의 도금 공정의 결함을 개선하였으며, 실험을 통하여 PVD 증착 방식으로 최종 처리한 플라스틱 기재의 전기 도금 표면은 종래보다 친환경적이고 내열, 내부식성, 기스 방지, 산화 방지 등의 성능이 우수하며, PVD 증착 기술을 통해 온도 조절 및 기체 함량을 조절하는 방식으로 PVD 증착층에 대해 선명하면서도 금속감과 입체감이 강한 다양한 색상을 띤 증착층을 구현할 수 있고, 종래의 플라스틱 전기 도금 공정에서 도금 가능한 색상의 단조로운 결함을 보완하는 효과가 있다.

본 실시예의 기술방안과 기술효과가 종래의 기술과 구분되는 것은 다음과 같다: 플라스틱 표면의 금속화를 구현할 수 있어, 종래 공정 과정에서 필요한 시간을 감소시키고, 생산 능력을 대폭적으로 제고시키고, 인류와 환경에 대한 오염을 감소시켰으며, ABS, PP등 도금 가능한 플라스틱 표면 조건에 적합하다.

출원인은 또한, 본 발명은 상기 실시예를 통해 본 발명의 구현방법 및 장치구조를 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시방식에 제한되지 않으며, 즉 본 발명은 필히 상기 방법 및 구조를 의존해야만 구현될 수 있음을 의미하지 않음을 성명한다. 본 기술영역에 속하는 기술자는, 본 발명에 대한 어느 개량, 본 발명이 선택한 구현방법에 대해 균등한 대체 및 단계의 첨가, 구체적인 방식의 선택 등은 모두 본 발명의 보호범위와 공개범위에 귀속됨을 이해하여야 한다.

본 발명은 상기 실시방식에 제한되지 않으며, 본 발명과 유사한 구조 및 그 방법을 사용하여 본 발명의 목적을 구현한 모든 실시방식은 모두 본 발명의 보호범위에 포함된다.

Claims

플라스틱 기재의 전기 도금 방법에 있어서,
플라스틱 기재의 표면에 대한 탈지 처리를 하는 탈지 처리 공정과, 친수성 에칭을 하는 친수성 처리 공정과, 에칭된 표면에 대한 조대화 처리를 진행하여 상기 에칭 후 상기 플라스틱 기재의 표면상에 존재하게 된 부타디엔 성분을 산화시켜 이탈되게 하여 상기 플라스틱 기재의 표면에 구형의 구멍을 형성함으로써 상기 플라스틱 기재의 표면이 무전해 니켈 도금의 부착조건을 충족시키도록 하는 조대화 처리 공정을 포함하는 제 1 단계;
(2) 상기 조대화 처리 후 상기 플라스틱 기재의 표면에 존재하게 된 크롬산을 제거하여 상기 플라스틱 기재에 대한 중화처리를 진행하는 중화 처리 공정과, 첨가된 팔라듐 콜로이드 용액을 통하여 활성화 처리를 진행하여 고활성의 금속 팔라듐 콜로이드 입자가 상기 플라스틱 기재의 표면에 흡착되게 하여 활성화 표면을 형성하고 무전해 니켈 도금의 작용 하에 균일한 니켈 도금층을 형성하는 활성화 처리 공정을 포함하는 제 2 단계;
(3) 상기 니켈 도금층이 형성된 플라스틱 기재에 대한 해교 처리를 진행하여 팔라듐 콜로이드 핵에 흡착되어 있는 외부의 니켈 도금층을 용해시켜 팔라듐을 노출시키는 해교 처리 공정과, 증착 반응을 진행한 후 무전해 니켈 도금액 중 황산니켈과 차아인산나트륨은 팔라듐 촉매의 작용하에 반응하여 0.3㎛ 두께의 무전해 니켈 도금층을 형성하여 상기 플라스틱 기재의 표면이 전도성을 지니게 되어 전기 도금을 진행할 수 있게 하는 무전해 니켈 도금 처리 공정과, 피로인산 구리 도금액 처리를 실시하여 무전해 니켈 도금층에 구리층을 도금하여 전류 적재능력을 향상시키는 피로인산 구리 도금 처리 공정을 포함하는 제 3 단계;
(4) 상기 플라스틱 기재에 대해 구리 전기 도금을 진행하는 구리 도금 공정과, 니켈 도금을 진행하여 표면에 니켈 도금을 형성함으로써 저층을 보호하는 동시에 제품의 내부식성을 향상시키는 니켈 도금 공정을 포함하는 제 4 단계; 및
(5) 상기 플라스틱 기재에 대해 크롬 전기 도금 또는 PVD 증착을 진행하고, 상기 플라스틱 기재에 대해 표면에 PVD 증착을 진행하거나 또는 크롬 전기 도금을 한 후 PVD 증착을 진행하는 제 5 단계;를 포함하는 플라스틱 기재의 전기 도금 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 단계는, 중화처리의 성분은 염산이고, 염산의 함량은 30ml/L, 침지시간은 45~50초이며, 상기 활성화 처리시 팔라듐 콜로이드 용액과 염산을 사용하며, 함량은 각각 팔라듐 콜로이드 용액 35~50ppm，염산 200~300g/L로 온도 20~30℃의 조건에서 2~2.5분 동안 침지하며, 면 필터 또는 섬유 필터 펌프로 순환처리하고, 장시간 사용하지 않을 경우 순환펌프를 끄고 사전에 5~10리터의 염산을 첨가하고, 도금조의 뚜껑을 덮는 플라스틱 기재의 전기 도금 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제 3 단계는, 상기 해교 처리의 과정의 성분은 황산이고, 황산의 함량은 100g/L이며, 온도 45~52℃의 조건하에서 1~2분 침지하고, 면 필터 또는 섬유심 필터 펌프를 사용하여 순환 처리를 하며, 상기 무전해 니켈 도금의 처리의 성분은 황산니켈, 차아인산나트륨, 구연산나트륨, 염화암모늄이고, 함량은 황산니켈 27~31g/L，차아인산나트륨 12~18g/L，구연산나트륨 30~50g/L，염화암모늄 30~40g/L이며, 온도 36~40℃의 조건에서 4~5분간 침지하고 면 필터 또는 섬유 필터 펌프를 사용하여 순환처리를 하며, 무전해 니켈 도금액에서 직접 반응하는 성분은 니켈 이온과 차아인산 이온이고, 구연산나트륨은 니켈 이온의 착화제이며, 염화암모늄의 암모니아 수는 pH값 완충 시스템이고, 해리 상태의 니켈 이온만이 차아인산 이온과 촉매 작용으로 산화환원 반응을 일으킬 수 있고, 화학 반응의 진행에 따라 니켈 이온이 소모되고 착화된 니켈 이온이 다시 해리 상태로 되어 니켈 이온이 일정한 농도로 유지되어 무전해 니켈의 안정적인 반응속도를 유지하며,
상기 피로인산 구리 도금 처리의 성분은 피로인산 구리 및 피로인산 칼륨이고, 함량은 피로인산 구리 도금액 중의 피로인산 구리 30~36g/L, 피로인산 칼륨 200~240g/L이고, 온도 45~55℃의 조건에서 음극 전류밀도 0.5~1.0A/dm2이며, 2~4분간 전기도금하고, 7일마다 면 필터를 세척하고,도금욕을 세척할 때에 면 필터를 교체해 주는 플라스틱 기재의 전기 도금 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제 4단계는 상기 구리 전기 도금의 처리 과정의 성분의 배합은 황산구리 CuSO₄·5H₂O, 황산 H₂SO₄, 염화 이온 Cl-이고, 함량은 각각 황산구리 CuSO₄·5H₂O 160-240g/L，황산 H₂SO₄ 40~90g/L，염화 이온 Cl- 30~120ppm이며, 도금액 온도는 18~35℃, 음극 전류밀도는 1~8A/dm2, 전기 도금 시간은 7.5~8.5분이고,
상기 니켈 도금의 처리 과정의 성분의 배합은 황산니켈 NiSO₄·6H₂O 270~290g/L，염화 니켈 NiCl₂·6H₂O 45~55g/L, 붕산 H₃BO₃ 37~45g/L, 광택제 0.3~0.5ml/L, 유연제 8~10ml/L, 습윤제 0.5~2.0ml/L이고, 도금액 온도 50~65℃, 음극 전류 밀도 2~8A/dm2, 전기 도금 시간 5~6분이며, 상기 플라스틱 기재의 전기 도금 공정에서 구리 도금과 니켈 도금을 한 후에 2회의 물세척을 하고, 각각 이온교환수지 방식으로 진행하여 구리 이온, 니켈 이온의 생산라인회수 재활용을 진행하며, 물 세척에 사용한 물에 대하여 순환 이용을 진행하는 플라스틱 기재의 전기 도금 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제 5 단계는, 2가지 방식을 갖되,
첫번째 방식은 상기 니켈 도금 공정을 완료한 후 크롬 전기 도금을 진행한 다음, 크롬 도금층 위에 PVD 증착 기술로 PVD 증착을 진행하는 것이고,
두번째 방식은 상기 니켈 도금 공정을 완료한 후 크롬 전기 도금없이 바로 PVD 증착 기술로 PVD 증착을 진행하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 기재의 전기 도금 방법.