改性聚苯乙烯塑料件的電鍍仿金工藝介紹
1前言
某塑料製品廠就地取材,採用改性聚苯乙烯HIPS(也稱抗衝擊聚苯乙烯,礦用安全帽用材料)注塑了一大批工藝品和紀念品,按廠方要求需電鍍18~22K仿金層,為此,我們在總結塑料電鍍成功經驗的基礎上,開發了改性聚苯乙烯塑料件電鍍仿金工藝,所得仿金層色澤均勻,成色在18~22K之間,且鍍層結合力好,抗變色能力強,達到了預期效果。
2 工藝流程
聚苯乙烯塑料件→丙酮整面→水洗→粗化→水洗→中和(5%~8%)NaOH溶液,室溫浸漬5~8s)→水洗→去離子水洗→活化→水洗→解膠→水洗→預浸處理→化學鍍鎳→水洗→鍍光亮銅→水洗→去膜→水洗→活化→水洗→鍍快光亮鎳→水洗→鍍仿金→水洗→鈍化處理→去離子水洗→乾燥→檢驗→塗清漆→烘乾→成品檢驗→包裝
3 工藝操作與維護
3.1 粗化處理
由於改性聚苯乙烯的「橡膠」粒子間的間隔較大,且聚苯乙烯母體化學活性較低,用一般粗化液浸蝕處理沒有多大作用[1],必須採用溶劑開裂法和粗化處理相結合的工藝方法。溶劑開裂處理工藝規範如下:丙酮∶水(體積比)2∶1溫度15~40℃浸漬時間3~5min經過溶劑開裂後,再浸入重鉻酸鉀和濃硫酸混配的粗化液中進行浸蝕處理,使聚苯乙烯的微裂紋進一步張開,聚合物表面呈親水性,為後續處理奠定良好的基礎。粗化處理工藝規範如下:重鉻酸鉀 K2Cr2O7180gL濃硫酸H2SO4300mLL溫度30~40℃浸漬時間10~20min
3.2 活化與解膠
本工藝採用了膠體鈀活化工藝(亦稱直接活化,將傳統的敏化和活化兩道工序合在一起進行)[2],該活化液溶液穩定,使用壽命長,催化性能好。其工藝規範如下:氯化鈀1gL氯化亞錫77.5gL濃鹽酸300mLL錫酸鈉7gL溫度15~40℃時間3~6min操作中必須注意以下幾點:①膠體鈀活化液的配製對活化液的使用壽命和活化效果影響很大,正確的配製方法:將75gSnCl2在攪拌下溶於200mL化學純鹽酸和約50mL去離子水中,再加入7gNa2SnO3,攪拌得到白色乳濁液A備用:再在另一容器中將1gPdCl2加入100mL化學純鹽酸和約200mL去離子水中,加熱溶解後,在30℃左右加入2.5gSnCl2,攪拌15min後即得B液;然後在攪拌下將B液倒入A液中,用去離子水稀釋至1L,得到棕色的膠體鈀活化液,最後在60±2℃溫度下保溫4~8h,以提高溶液的活性和使用壽命。②保持膠體鈀溶液中亞錫離子濃度和足夠的酸度,要定期添加亞錫鹽和鹽酸;溶液分層時,證明亞錫離子不足,應及時補加10~20gLSnCl2。③切不可帶入六價鉻、硝酸銀等氧化性雜質,也不得採用空氣攪拌,否則會導致活化液分解而失效。④零件在進入活化液前,如果先用含SnCl240gL和HCl100mlL的溶液進行預處理,不清洗直接入槽活化,可大大提高活化效果,延長活化液使用壽命。⑤避免帶入自來水,因此進入活化槽之前必須用去離子水清洗乾淨,另外溶液不使用時必須加蓋保護。膠體鈀活化後的工件,其表面吸附的是以原子鈀為核心的膠團[2],為使鈀能起催化作用,需將附在鈀周圍的二價錫膠體層去除,即進行解膠處理,根據後續化學鍍鎳工藝,選用了30gL次磷酸鈉溶液浸漬處理1~3min解膠,不清洗直接入化學鍍鎳槽。注意解膠後的工件表面呈均勻的淺褐色,否則應予返修。
3.3 化學鍍鎳
本工藝採用高穩定性鹼性化學鍍鎳工藝,其工藝規範如下[3]:硫酸鎳40gL次磷酸鈉30gL檸檬酸三鈉50gL三乙醇胺10gL乳酸16mlL穩定劑(自配)20mLL光亮劑(自配)40mLLpH值9.0~10.0溫度35~45℃時間15~20min該化學鍍鎳液穩定性好,使用壽命長,所得化學鍍鎳層結晶細緻,結合力好,在本工藝溫度下施鍍,鍍層呈半光亮。操作時主要應控制鍍液的pH值和施鍍溫度,鍍速較慢時,適量補加新配化學鍍鎳濃縮液,調整pH值後繼續施鍍。
3.5 電鍍
根據用戶要求設計了仿金電鍍工藝流程,其大致工藝過程概述如下:化學鍍鎳工件經流水清洗乾淨後,立即電鍍酸性光亮銅(鍍至鏡面光亮,15~20min),再鍍快光亮鎳(3~5min),然後按下述工藝鍍仿金[4]:硫酸銅60gL硫酸鋅12gL氯化亞錫4gL焦磷酸鉀300gL磷酸二氫鈉35gL氫氧化鈉20gL檸檬酸三鈉20gL添加劑A(自製)30gL添加劑B(自製)10mLLpH值8.5~9.2溫度25~40℃電流密度1.0~1.5Adm2電鍍時間30~120s該仿金鍍液屬於無毒型,鍍液穩定,易於維護管理,所得鍍層結晶細緻,光亮度好,成色為18~22K金色,色澤均勻。
3.6 後處理
因仿金鍍層較薄,化學穩定性較差,容易氧化變色,在工藝上採用鈍化與塗清漆相結合的防變色處理,首先將電鍍仿金的工件按下述工藝規範進行鈍化處理:苯駢三氮唑3gL十二烷基硫酸鈉0.5gL添加劑(自配)10mLL溫度40~50℃浸漬時間3~5min經過鈍化處理乾燥的工件,採用浸或噴塗透明保護漆(如聚氨酯清漆、聚酯清漆、丙烯酸類清漆等),以提高其耐蝕性,增強其裝飾效果。
4 結論
改性聚苯乙烯塑料件電鍍仿金工藝,工藝組合合理,操作簡便,生產成本低,產品合格率高。所得仿金鍍層色澤均勻、結合力好,成色為18~22K金色,抗變色能力強,適合批量生產。
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