一種塑料表面局部電鍍方法
2023-06-06 22:16:56
專利名稱：一種塑料表面局部電鍍方法
一種塑料表面局部電鍍方法技術領域
本發明屬於塑料表面處理領域，特別是指一種塑料表面局部電鍍方法，應用於衛浴、電子、汽車、家電等行業的局部電鍍配件。
背景技術：
塑料基材表面實施金屬化工藝可以達到抗腐蝕、耐磨且外觀精美的功能，已廣泛應用於汽車、電子、家用電器、廚衛等領域。在這些領域中某些結構組件，有一些配件某些部位需要鍍層，某些部位不需要鍍層，或者某些透明材料表面處理後局部需要透光。早期對於局部無需電鍍的結構組件，一般採用雙色料注塑或多種配件組合來實現，操作流程複雜且成本高，而且傳統的塑料局部電鍍工藝存在三大缺點(1)可以電鍍的塑料僅限於ABS，ABS+PC及少數尼龍材料；(2)電鍍前處理(磷化物除油、高鉻酸粗化、貴金屬催化、化學鍍銅/鎳等工序)不僅採用一些有毒有害物質，而且生產過程產生大量汙水，非常不環保；(3)傳統的塑料局部電鍍一般是採用貼膠帶的方式，此法難應用於複雜工件表面，且膠帶法的精度也不夠。
中國專利CN 101736371A公開採用電鍍前處理(磷化物除油、高鉻酸粗化、貴金屬催化、化學鍍銅/鎳等工序)鍍上銅/鎳後，再經過雷射刻蝕去除不需要的鍍層，此法流程複雜，汙染嚴重，非常不環保。發明內容
本發明的目的是提供一種塑料表面局部電鍍方法，其可以解決目前塑料局部電鍍存在的問題，滿足複雜塑料產品表面局部精密鍍覆。
為實現上述目的，本發明的解決方案是一種塑料表面局部電鍍方法，其具體步驟為步驟1，對塑料基材進行除油清洗和除塵處理；步驟2，將塑料基材放入物理氣相沉積真空設備中，進行抽真空，當真空度達到 10-2Pa,對塑料表面實施輝光清洗與表面改性，得改性後的塑料基材；步驟3，對改性後的基材表面物理氣相沉積金屬導電層；此塑料基材表面物理氣相沉積金屬導電層，使材料表面導電；步驟4，對已鍍金屬導電層的塑料基材進行雷射刻蝕以定出所需的圖樣；步驟5，對經步驟4處理後的塑料基材進行超聲波活化水洗；步驟6，對經步驟5處理後的塑料基材上接水電鍍或水電鍍後再進行其它表面處理後即得到塑料表面局的電鍍產品。
所述步驟I中的塑料基材是由PC、ABS、PC+ABS、PA6、PA66、PP、PBT, HDPE等材料中任選一種。
所述步驟I中的除油清洗採用水溶性表面活性劑清洗、酒精擦拭或烷烴類有機物清洗。
所述步驟I中的除塵處理採用靜電除塵方法。
所述步驟2中的表面改性，是採用低溫等離子體進行，其工藝條件為離子源電流0. 3 O. 5A，偏壓80-150V,佔空比:50_75%，氬氣流速:10_100SCCM，氧氣或氮氣流速 50-150 SCCM，爐體內真空壓力1.0-2. OPa,活化時間5_10min。
所述步驟3中導電層從下到上分為三部分a)金屬底層，可採用鈦、鋯、銀、鉻、鎳金屬中的一種；b)合金過渡層，可採用鈦、鋯、銀、鉻、鎳、鋁、銅金屬中至少兩種；c)金屬表層，可採用鎳、銅金屬中至少一種。
所述步驟4中的雷射刻蝕採用CO2雷射打標機，半導體雷射打標機，YAG雷射打標機，端面泵浦雷射打標機，光纖雷射打標機中的一種。
所述步驟5中的超聲波活化水洗是將塑料基材轉入水電鍍線進行超聲波活化水洗。
所述步驟6中的其它表面處理後是再進行噴塗透明或半透明漆外觀處理。
採用上述方案後，本發明通過物理氣相沉積金屬導電層取代高汙染的塑料電鍍前處理工藝，大幅度地減少廢水排放及對環境的汙染，另外通過雷射刻蝕除去部分已鍍好的導電膜層，使該區域塑料而不導電，達到選擇性金屬化的目的，滿足了複雜塑料產品表面局部精密鍍覆。其解決了以下幾個問題1)解決了過去局部電鍍工件採用雙色料注塑或多種配件組合來實現的難點；2)解決了局部電鍍材料單一性問題；3)採用物理氣相沉積金屬導電層的方式取代電鍍前處理鍍導電層(磷化物除油、高鉻酸粗化、貴金屬催化、化學鍍銅/鎳等高汙染工序)的方式，可減少40-50%電鍍廢水排放；4)解決透光材料局部電鍍的問題。
具體實施方式
本發明揭示了一種塑料表面局部的電鍍方法，其具體步驟為步驟1，對塑料基材進行除油清洗和除塵處理，該塑料基材是由PC (聚碳酸酯)、ABS (丙烯晴-丁二烯-苯乙烯塑料)、PC+ABS (丙烯晴-丁二烯-苯乙烯塑料+聚碳酸酯混合物)、 PA聚醯胺(尼龍6)、PA6聚醯胺(尼龍66)、PP (聚丙烯)、PBT (聚對苯二甲酸丁二酯)、HDPE (高密度聚乙烯)等材料中任選一種；而此處的除油清洗可採用以下方法水溶性表面活性劑清洗、酒精擦拭或烷烴類有機物清洗；另所述的除塵處理可採用靜電除塵方法。
步驟2，將塑料基材放入物理氣相沉積真空設備中，進行抽真空，當真空度達到 10-2Pa,對塑料表面實施輝光清洗與表面改性，得改性後的塑料基材；此表面改性，是採用低溫等離子體進行，其工藝條件為離子源電流0. 3^0. 5A，偏壓80-150V，佔空比50_75%， 氬氣流速10-100SCCM，氧氣或氮氣流速50-150 SCCM，爐體內真空壓力1. 0-2. OPa,活化時間:5_10min。
步驟3，對改性後的基材表面物理氣相沉積金屬導電層；此塑料基材表面物理氣相沉積金屬導電層，使材料表面導電，導電層從下到上分為三部分a)金屬底層，可採用鈦、鋯、銀、鉻、鎳金屬中的一種；b)合金過渡層，可採用鈦、鋯、銀、鉻、鎳、鋁、銅金屬中至少兩種；c)金屬表層，可採用鎳、銅金屬中至少一種。
步驟4，對已鍍金屬導電層的塑料基材進行雷射刻蝕以定出所需的圖樣；此處的雷射刻蝕可米用CO2雷射打標機，半導體雷射打標機，YAG雷射打標機，端面泵浦雷射打標機，光纖雷射打標機中的一種。
步驟5，對經步驟4處理後的塑料基材進行超聲波活化水洗；此處的超聲波活化水洗可將塑料基材轉入水電鍍線進行超聲波活化水洗。
步驟6，對經步驟5處理後的塑料基材上接水電鍍或水電鍍後再進行其它表面處理；即再進行噴塗透明或半透明漆外觀處理。
實例I :一種ABS花灑表面表面局部電鍍方法具體步驟如下1)將ABS花灑注塑成型坯件表面清洗乾淨後，70°C烘乾I小時；2)將烘乾好的坯件通過掛杆放入真空設備中進行低溫等離子體輝光清洗及表面改性，輝光清洗工藝條件為離子源電流0. 3^0. 5A，偏壓100-200V，佔空比50_75%，氬氣流速50-150SCCM，爐體內真空壓力1. 0-2. OPa，輝光時間2_3min ;隨後進行的表面改性工藝條件為離子源電流0. 3 O. 5A，偏壓80-150V,佔空比:50_75%，氬氣流速10-100SCCM, 氧氣流速50-150SCCM，爐體內真空壓力1· 0-2. OPa，改性時間3_5min ；3)在ABS花灑表面沉積導電層，從下到上分為三部分a)金屬底層，採用電弧離子鍍方式，靶材為鉻靶，靶電流50-80A，偏壓40-60V,佔空比:50_75%，氬氣流量:50SCCM，鍍膜真空度O. 1-0. 2Pa，時間3-5min ；b)合金過渡層，採用鉻銅合金過渡，使用電弧鉻靶和濺射銅靶鍍鉻銅合金膜，鉻靶電流50-80A，濺射銅靶電流由2A慢慢升至10A，偏壓40-60V， 佔空比:50-75%，氬氣流量:120SCCM，鍍膜真空度O. 2-0. 4Pa，時間5-10min ；c)金屬外層， 採用濺射鍍銅的方式，銅靶電流10A，偏壓40-60V，佔空比50-75%，氬氣流量120SCCM，鍍膜真空度 O. 1-0. 2Pa,時間20-30min ；4)對已鍍金屬導電層的ABS花灑表面不需要電鍍的位置進行雷射精密刻蝕，方法為 將零件固定在端面泵浦雷射打標機下，調整好圖形及雷射參數，其中，電流為12-16A，焦聚為40-50cm，雷射循環運行次數1次，然後通過高能雷射消除圖形範圍內的導電層，裸露出塑料基材，使該區域電鍍時不導電；5)將雷射鐳射好的產品掛到電鍍掛具上進行水電鍍，依次電鍍鹼銅、光亮銅、半光鎳、 全光鎳、微孔鎳、光亮鉻，達到仿銀白色表面外觀效果。
實例2 : —種透明PC材料洗衣機按鍵表面局部電鍍方法具體步驟如下1)將透明PC材料洗衣機按鍵注塑成型坯件表面清洗乾淨後，100°C烘乾I小時，然後再進行靜電除塵；2)將靜電除塵好的坯件通過掛杆放入真空設備中進行低溫等離子體輝光清洗及表面改性，輝光清洗工藝條件為離子源電流0. 3 O. 5A，偏壓200-300V,佔空比:50-75%, 氬氣流速50-150SCCM，爐體內真空壓力1.0-2. OPa，輝光時間3_5min ;隨後進行的表面改性工藝條件為離子源電流0. 3^0. 5A，偏壓80-150V，佔空比50_75%，氬氣流速 10-100SCCM，氧氣流速50-150SCCM，爐體內真空壓力1· 0-2. OPa，改性時間3_5min ；3)在洗衣機按鍵表面沉積導電層，從下到上分為三部分a)金屬底層，採用電弧離子鍍方式，靶材為鉻靶，靶電流50-80A，偏壓40-60V,佔空比:50_75%，氬氣流量50SCCM,鍍膜真空度O. 1-0. 2Pa，時間3-5min;b)合金過渡層，採用鉻銅合金過渡，使用電弧鉻靶和濺射銅靶鍍鉻銅合金膜，鉻靶電流50-80A，濺射銅靶電流由2A慢慢升至10A，偏壓 40-60V,佔空比=50-75%,氬氣流量120SCCM,鍍膜真空度 O. 2-0. 4Pa，時間5-10min ；c) 金屬外層，採用濺射鍍銅的方式，銅靶電流10A，偏壓40-60V，佔空比50-75%，氬氣流量 120SCCM，鍍膜真空度 O. 1-0. 2Pa,時間30-40min ；4)對已鍍金屬導電層的洗衣機按鍵表面不需要電鍍的位置進行雷射精密刻蝕，方法為將零件固定在端面泵浦雷射打標機下，調整好圖形及雷射參數，其中，電流為10-15A， 焦聚為40-50cm，雷射循環運行次數2次，然後通過高能雷射的透過性可以消除局部區域正反兩面的導電層，使該區域電鍍時不導電，達到局部透光效果；5)將雷射鐳射好的產品掛到電鍍掛具上進行水電鍍，依次電鍍鹼銅、光亮銅、半光鎳、 表面拉絲，噴塗透明漆，達到仿不鏽鋼表面外觀效果。
綜上所述，本發明通過物理氣相沉積金屬導電層取代高汙染的塑料電鍍前處理工藝，大幅度地減少廢水排放及對環境的汙染，另外通過雷射刻蝕除去部分已鍍好的導電膜層，使該區域塑料而不導電，達到選擇性金屬化的目的，滿足了複雜塑料產品表面局部精密鍍覆。其解決了以下幾個問題1)解決了過去局部電鍍工件採用雙色料注塑或多種配件組合來實現的難點；2)解決了局部電鍍材料單一性問題；3)採用物理氣相沉積金屬導電層的方式取代電鍍前處理鍍導電層(磷化物除油、高鉻酸粗化、貴金屬催化、化學鍍銅/鎳等高汙染工序)的方式，可減少40-50%電鍍廢水排放；4)解決透光材料局部電鍍的問題。
權利要求
1.一種塑料表面局部電鍍方法，其具體步驟為 步驟1，對塑料基材進行除油清洗和除塵處理； 步驟2，將塑料基材放入物理氣相沉積真空設備中，進行抽真空，當真空度達到10-2Pa,對塑料表面實施輝光清洗與表面改性，得改性後的塑料基材； 步驟3，對改性後的基材表面物理氣相沉積金屬導電層；此塑料基材表面物理氣相沉積金屬導電層，使材料表面導電； 步驟4，對已鍍金屬導電層的塑料基材進行雷射刻蝕以定出所需的圖樣； 步驟5，對經步驟4處理後的塑料基材進行超聲波活化水洗； 步驟6，對經步驟5處理後的塑料基材上接水電鍍或水電鍍後再進行其它表面處理後即得到塑料表面局的電鍍產品。
2.如權利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特徵在於所述步驟I中的塑料基材是由PC、ABS、PC+ABS、PA6、PA66、PP、PBT、HDPE等材料中任選一種。
3.如權利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特徵在於所述步驟I中的除油清洗採用水溶性表面活性劑清洗、酒精擦拭或烷烴類有機物清洗。
4.如權利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特徵在於所述步驟I中的除塵處理採用靜電除塵方法。
5.如權利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特徵在於所述步驟2中的表面改性，是採用低溫等離子體進行，其工藝條件為離子源電流0. 3^0. 5A，偏壓80-150V，佔空比50-75%，氬氣流速10-100SCCM，氧氣或氮氣流速50-150 SCCM，爐體內真空壓力I.0-2. OPa,活化時間5-10min。
6.如權利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特徵在於所述步驟3中導電層從下到上分為三部分a)金屬底層，可採用鈦、鋯、銀、鉻、鎳金屬中的一種；b)合金過渡層，可採用鈦、鋯、銀、鉻、鎳、鋁、銅金屬中至少兩種；c)金屬表層，可採用鎳、銅金屬中至少一種。
7.如權利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特徵在於所述步驟4中的雷射刻蝕米用CO2雷射打標機，半導體雷射打標機，YAG雷射打標機，端面泵浦雷射打標機，光纖雷射打標機中的一種。
8.如權利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特徵在於所述步驟5中的超聲波活化水洗是將塑料基材轉入水電鍍線進行超聲波活化水洗。
9.如權利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特徵在於所述步驟6中的其它表面處理後是再進行噴塗透明或半透明漆外觀處理。
全文摘要
一種塑料表面局部電鍍方法，應用於衛浴、電子、汽車、家電等行業的局部電鍍配件，是將塑料基材放入物理氣相沉積真空設備中，進行抽真空，當真空度達到10-2Pa時，對塑料基材實施等離子體清洗與活化，對活化後的塑料基材表面真空沉積金屬導電層，對已鍍金屬導電層的塑料基材上施以精密雷射刻蝕除去局部的導電層，獲得所需的圖樣，對已雷射刻蝕的塑料基材上進行電鍍或電鍍後處理。本發明通過物理氣相沉積金屬導電層取代高汙染的塑料電鍍前處理工藝，大幅度地減少廢水排放及對環境的汙染；另外，通過雷射刻蝕除去部分已鍍好的導電膜層，使該區域塑料而不導電，達到選擇性金屬化的目的。
文檔編號C25D5/56GK102978672SQ20121051528
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月5日 優先權日2012年12月5日
發明者林志敏, 餘澤峰 申請人:廈門建霖工業有限公司