塑膠電鍍知識 前言 電鍍是我們在設計中經常要涉及到的一種工藝 而電鍍效果是我們使用時間較長 工藝也較為成熟的一種效果 對于這種工藝的應用在我們的產品上已經非常多 我們希望通過總結我們已有的經驗作一些設計的參考性文件 可以更好的將電鍍效果應用在我們的設計上 也更合理的應用在我們的設計上 可以為以后的工作帶來一些方便 通過這種工藝的處理我們通常可以得到一些金屬色澤的效果 如高光 亞光等 搭配不同的效果構成產品的效果的差異性 通過這樣的處理為產品的設計增加一個亮點 電鍍 electroplating利用電解在制件表面形成均勻 致密 結合良好的金屬或合金沉積層的過程 這種工藝過程比較煩雜 但是其具有很多優點 例如沉積的金屬類型較多 可以得到的顏色多樣 相比類同工藝較而言價格比較低廉 電鍍工藝的應用我們一般作以下幾個用途 a 防腐蝕b 防護裝飾c 抗磨損d 電性能 根據零件工作要求 提供導電或絕緣性能的鍍層e 工藝要求 按鍵電鍍效果 塑膠電鍍的常見工藝過程 就塑膠件而言 我們常見的塑膠包括熱塑性和熱固性的塑料均可以進行電鍍 但需要作不同的活化處理 同時后期的表面質量也有較大差異 我們一般只電鍍ABS材質的塑件 有時也利用不同塑膠料對電鍍活化要求的不同先進行雙色注塑 之后進行電鍍處理 這樣由于一種塑膠料可以活化 另一種無法活化導致局部塑料有電鍍效果 達到設計師的一些設計要求 下面我們主要就ABS材料電鍍的一般工藝過程對電鍍的流程作一些介紹 完全粗化處理之后的ABS表面 SEM X5000 橫截面示意圖 核心直徑3 4nm 活化用膠體鈀結構示意圖 cluste10 Cl Pd Sn2 0 181nm 0 128nm 0 093nm Sn eless00 活性塑膠表面 化學鍍銅 鎳開始出現金屬沉淀物 金屬化完成 所有活性劑顆粒均結合在一起具導電性 金屬化過程 活化鈀 自催化反應 Abs aet30 金屬與塑膠基體結合的情況 金屬鍍層 塑膠基體 通過這樣的過程后塑膠電鍍層一般主要由以下幾層構成 如圖所示 電鍍后常見的鍍層主要為銅 鎳 鉻三種金屬沉積層 在理想條件下 各層常見的厚度如圖所示 總體厚度為0 02mm左右 但在我們的實際生產中 由于基材的原因和表面質量的原因通常厚度會做的比這個值大許多 不過經過采取一定輔助的可以較好的達到這樣的要求 高光電鍍 高光電鍍的效果的實現通常要求模具表面良好拋光 注射出的塑件采用光鉻處理后得到的效果 亞光電鍍 亞光電鍍的效果的實現通常要求模具表面良好拋光 注射出的塑件采用亞鉻處理后得到的效果 珍珠鎳 珍珠鎳電鍍的效果的實現通常要求模具表面良好拋光 注射出的塑件采用珍珠鎳處理后得到的效果 蝕紋電鍍 蝕紋電鍍的效果的實現通常要求模具表面處理出不同效果的蝕紋方式后 注射出的塑件采用光鉻處理后得到的效果 混合電鍍 在模具處理上既有拋光的部分又有蝕紋的部分 注射出的塑件電鍍后出項高光和蝕紋電鍍的混合效果 突出某些局部的特征 局部電鍍 通過采用不同的方式使得成品件的表面局部沒有電鍍的效果 與有電鍍的部分形成反差 形成獨特的設計風格 電鍍件設計的基本原則 電鍍件在設計中有很多特殊的設計要求可以提出 大致為以下幾點 1 基材最好采用電鍍級ABS材料 其丁二烯含量15 16 附著強度最好 同時價格也比較低廉 0 5 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 1 0 14 19 15 16 17 18 附著強度Kgf cm 丁二烯 t 各材質丁二烯的含量 2 塑件表面質量一定要非常好 電鍍無法掩蓋注射的一些缺陷 而且通常會使得這些缺陷更明顯 如果能夠采用皮紋 滾花等裝飾效果要盡量采用 因為降低電鍍件的反光率有助于掩蓋可能產生的外觀缺陷 3 在結構 模具設計時有幾點也要關注外形要適合于電鍍處理模具設計時要考慮 射出點不可太細以防入水斷裂脫落 預防尖端放電 加框 注意脫模斜度 預留排氣孔 注意頂針粗細影響外觀 進膠口位置產生的結合線等要避免采用大面的平面塑料件在電鍍之后反光率提高 平面上的凹坑 局部的輕微凹凸不平都變得很敏感 最終影響產品效果 這種零件可采用略帶弧形的造型 提到造型 所有的造型設計時都應注意 不要總是一味地抱怨結構設計師的設計能力和加工單位的工藝水平 工業設計作為一門邊緣性的學科 需要掌握的知識很多 各種相關知識都應有所了解 孔洞盡量設計導通 預防殘留藥水不易清洗 如果有盲孔的設計 盲孔的深度最好不超過孔徑的一半 并且不要對孔的底部的色澤作要求 像旋鈕和按鈕不可避免的盲孔 應從中間留縫 要采用適合的壁厚防止變形 最好在1 5mm以上4mm以下 如果需要作的很薄的話 要在相應的位置作加強的結構來保證電鍍的變形在可控的范圍內 需預留電鍍后的膜厚及組裝間隙 在設計字符 圖案時不要形成太深窄的間隙 字符圖案清楚就可以了 不然間隙處很容易漏鍍 標記和符號要采用流暢的字體 如 圓體 琥珀 彩云等 因多棱多角不適于電鍍 流暢的字體容易成形 電鍍后外觀好 文字凸起的高度以0 3 0 5為宜 斜度65度 塑膠電鍍模具必須預留電鍍夾具掛架點 以防產品變形及生產便利 在設計中要考慮到電鍍工藝的需要 由于電鍍的工作條件一般在60度到70度的溫度范圍下 在吊掛的條件下 結構不合理 變形的產生難以避免 所以在塑件的設計中對水口的位置要作關注 同時要有合適的吊掛的位置 防止在吊掛時對有要求的表面帶來傷害 如下圖的設計 中間的圓孔專門設計用來吊掛 沒有裝掛水口位 產品易變形 4 另外最好不要在塑件中有金屬嵌件存在 由于兩者的膨脹系數不同 在溫度升高時 電鍍液體會滲到縫隙中 對塑件結構造成一定的影響 5 小件或中空零件 在模具上要盡量設計成一模多件 以節省加工時間和電鍍時間 同時也便于電鍍時裝掛 在塑件的加工時 要關注到幾個問題 塑膠料在加工時應在80 90 充分烘干4h 否則殘留的水分會對塑件表面造成氣孔 流線紋等缺陷 嚴重影響電鍍的效果 盡量避免使用脫模劑 因為脫模劑的使用會對電鍍膜的附著力產生影響 射出參數在不頂模 不起毛邊狀況下 盡可能拉高樹脂溶解溫度及模具溫度 降低射出壓力及射出速度 以減少應力產生 成形表面要求 不可有結合線 刮痕 頂凸 拉模 縮水 起皮 及異色點 浮出表面上 等等 成型品包裝 用吸塑盤 紙箱 以防碰刮傷 成型射出注意事項 五 電鍍件設計時的特殊要求 電鍍件鍍層厚度對配合尺寸的影響電鍍件的厚度按照理想的條件會控制在0 02mm左右 但是在實際的生產中 可能最多會有0 08mm的厚度 所以在有滑動配合的位置上 單邊的間隙要控制在0 3mm以上 才能達到滿意的效果 這是我們對電鍍件配合時需要作的關注 電鍍件變形的控制由于電鍍流程中 幾道工序的工作溫度都在60 70 在這樣的工作條件下 吊掛的工件極易發生變形 如何控制制件的變形是我們在加工中關注的一個問題 在同其它電鍍廠工程師的交流后認為關鍵在于要在塑件結構上要充分考慮掛接方式和支撐結構的設計 目的就是增強整個架構的強度 一般的做法都是在注射的流道結構上設計各種結構 即保證了塑流的填充有加強了整體的結構 電鍍的時候 一起進行電鍍 電鍍后剪掉澆道得到最后的成品 局部電鍍要求的實現在我們的設計中常常要求在制件表面的不同局部實現不同的效果 在電鍍件上也常常出現這樣的需求 我們通常采用以下三個方法來實現這個功用 如果可以分件 建議作成不同的部件 最后裝配成一個零件 在形狀不復雜并且組件有批量的條件下的情況下 開一套小的模具注射的費用會形成比較明顯的價格優勢 如果是在不影響外觀的局部要求不電鍍 通?？梢圆捎眉咏^緣油墨后進行電鍍的方法進行加工 這樣噴涂了絕緣油墨的部位就會沒有金屬覆膜 達到要求 其實這是我們在設計中常常涉及到的一個部分 因為電鍍后的制件會變硬變脆 是我們不希望得到的結果 所以尤其在按鍵這類的制件上它的拐臂是我們不希望被電鍍上的部分 因為我們需要它有充分的彈性 局部電鍍在這個時候就非常必要 在另外的情況下也常用到 類似于PDA這類的輕巧的制品 一般電路板直接固定在塑膠殼體上 為了防止對電路的影響 通常在同電路有接觸的部分均進行絕緣處理 這時多采用油墨的方式來進行電鍍前對局部的處理 電鍍設計中需要局部噴涂絕緣油墨時 要注意鍍的部分要形成連通的回路才可以對各個局部形成良好的電鍍層 各個電鍍表面被分割成好多部分 無法實現均勻的電鍍效果 從以下數據可看出手涂較噴涂波動要大 絕緣油厚度一般在0 03 0 04mm之間 另外一種辦法就是采用類似雙色注塑的工藝 一般如果有雙色注射機 可以將ABS和PC分不同的階段注射 制成塑件后進行電鍍處理 在這樣的條件下 由于兩種塑料對電鍍液的不同附著力導致ABS的部分有電鍍的效果而PC的部分沒有電鍍的效果 達到要求 另外一種辦法就是將制件分成兩個兩個部分 現將一個部分進行注射后進行電鍍處理 將處理后的制品再裝入另外一套模具中進行二次注射得到最終的樣品 混合電鍍效果對設計的要求我們在設計中常常采用高光電鍍和蝕紋電鍍的效果共同作用在一個制品上得到特殊的設計效果 通常在設計中建議采用較小的蝕紋 這樣效果會比較好 但這樣的設計時 為了不會使蝕紋的效果被電鍍所掩蓋 有時會適當減薄電鍍層 這樣的后果是電鍍鎳會較薄比較容易氧化變色 影響設計的效果 電鍍效果對設計的影響這里主要指如果作有顏色的電鍍效果時 要提交色差表 因為電鍍后的顏色無法做到均勻一致 不同的制件會有較大的差距 所以要提供可以接受的顏色差距值 電鍍成本的大致數據 電鍍件在加工成本的考慮上主要參考其加工工藝過程的復雜性和表面積的大小 一般的制件其成本主要是工藝流程帶來的成本 下面就一些已知的工藝過程作一些說明 以一個普通高光電鍍