第1節(jié) 塑膠電鍍流程說明,For : PC+ABS製程 責(zé)任單位 流 程 品管方法 生產(chǎn)課 | 脫脂清洗 溫度 濃度 時(shí)間 | 4065 1525波美 310分 生產(chǎn)課 | 水洗 市水連續(xù)循環(huán) | 生產(chǎn)課 | 澎潤(rùn) 溫度 濃度 時(shí)間 | 2540 1525波美 30100秒 生產(chǎn)課 | 水洗 市水連續(xù)循環(huán) | ,生產(chǎn)課 粗化 溫度 濃度 時(shí)間 6075 4050波美 310分 生產(chǎn)課 水洗 市水連續(xù)循環(huán) 生產(chǎn)課 中和 溫度 濃度 時(shí)間 2540 1020波美 28分 生產(chǎn)課 水洗 純水連續(xù)循環(huán) 生產(chǎn)課 活化 溫度 濃度 時(shí)間 2035 815波美 26分 生產(chǎn)課 水洗 純水連續(xù)循環(huán) 生產(chǎn)課 速化 溫度 濃度 時(shí)間 4055 815波美 26分 生產(chǎn)課 水洗 市水連續(xù)循環(huán) 生產(chǎn)課 化學(xué)鎳 溫度 濃度 時(shí)間 3045 1520波美 38分,生產(chǎn)課 | 水洗 市水連續(xù)循環(huán) | 生產(chǎn)課 | 鍍銅 溫度 濃度 時(shí)間 電流密度 | 1730 2035波美 1025分 37ASD 生產(chǎn)課 | 水洗 市水連續(xù)循環(huán) | 生產(chǎn)課 | 鍍鎳 溫度 濃度 時(shí)間 電流密度 | 4565 2040波美 38分 38ASD 生產(chǎn)課 | 水洗 市水連續(xù)循環(huán) | 生產(chǎn)課 | 鍍鉻 溫度 濃度 時(shí)間 電流密度 | 1540 14分 620ASD 生產(chǎn)課 | 水洗 市水連續(xù)循環(huán) | 生產(chǎn)課 | 下架 放入烤箱承盤 生產(chǎn)課 烘乾 溫度 濃度 時(shí)間 3550 4060分 QC IPQC 根據(jù)各類產(chǎn)品相關(guān)檢驗(yàn)規(guī)範(fàn)目視外觀 出貨,第2節(jié) 塑膠上電鍍的原理,上圖流程是典型的作業(yè)工程,不過省略各工程間的水洗作業(yè)。,2-1 脫脂,當(dāng)塑膠表面污染油脂時(shí),必須脫脂。通常處理的方法是將塑膠鍍品浸在稀釋 之中性非離子清潔劑中以除油。稀釋的比例為清潔劑1份,水30份到50份即可。若使 用奧野會(huì)社 所製造的清潔劑(Top clean E),則可配成5%的溶液,加熱到400C500C之 間,浸漬5分到10分鐘後,立即用水洗乾淨(jìng)即 可。假使塑膠鍍品表面分常乾淨(jìng)沒有上油脂,則此項(xiàng)手續(xù)可以省略,而直接從化學(xué)溶蝕開始。,2-2 化學(xué)溶蝕,在進(jìn)入此工程之前,有時(shí)對(duì)塑膠成形品常做退火處理或脫脂。前者是為除去成形加工時(shí)發(fā)生的內(nèi)部應(yīng)力.用低於材料變形的溫度以熱風(fēng)或熱水處理,對(duì)電鍍後的破裂或反翹雖然有效,但對(duì)密接強(qiáng)度的影響較小 。後者是用鹼性的脫脂劑,除去成形加工及以後附著的油類灰塵為目的。這些工程也可省略。 所謂溶蝕(etching)是成形後立即,或做完上述處理後,以溶蝕液對(duì)素材表面做化學(xué)性的處理,是左右密接強(qiáng)度最重要工程。 溶蝕液的主要成分是硫酸。鉻酸或加入磷酸的混合液。,由於塑膠是疏水性(hydrophobic),為了使有 親水性(hydrophilic) 需使用強(qiáng)氧化劑,如鉻 酸來破壞高分子化合物。 H2SO4的作用是溶,H3PO4有助溶的作用將 PC+ABS塑膠放入溶蝕劑中,其與塑膠中有關(guān)作 用基即產(chǎn)生置換,其變化為:-CH=CH- (butadiene部份)雙鍵被切斷而形成親水性-COOH基 -CH=CH-+4O2-COOH-C=N- (acrylonitryl部分nitryl基)處理後形成更親水性 - C-NH2基,在高溫度硫酸溶液中作用形成親水性,(styrene部分phenol),SO3H基,經(jīng)過此化學(xué)溶蝕後可使塑膠表面形成穴狀的凹洞,如同經(jīng)過海水溶蝕過的巖石一樣,顯微鏡下所觀察到的實(shí)際形狀,如圖1所示。,2-3 中和,化學(xué)溶蝕後中和溶液十分重要,因在表面活化與加速劑(ancelerator)之前 , 必須將在塑膠表面低凹處所殘留酸除去。若殘留酸未除去,將會(huì)影響活化液及加速溶液之r安定性與使用壽命期,使用中和 溶液可使試片表面殘留的C+6還原成C+3,於水洗時(shí)C+3可被沖掉。若中和不足則會(huì)使活化液分解,且化學(xué)鍍金密著性差,因此在做塑膠鍍金時(shí),須掌握中和時(shí)間。中和劑的選用十分重要,如採(cǎi)用不適當(dāng)?shù)闹泻蛣o法使化學(xué)沈積鍍膜的引發(fā)順利進(jìn)行。,2-4 活化處理,活化工程(active treatment)包括敏化(sensitizing)及 活性化(activating)之處理。 (1)敏化作用 敏化的處理是在塑膠表面產(chǎn)生許多毛細(xì)孔使之接受一連續(xù)和黏著的金屬薄膜,使其能勝任電鍍時(shí)載荷電流的許多工作流程中最重要的一環(huán)。 塑膠的化學(xué)沈積作用對(duì)敏化處理來講是十分重要的,亦是關(guān)鍵性的步驟,因此有理由把這種處理的反應(yīng)機(jī)構(gòu) 認(rèn)為是引發(fā)金屬開始沈積於塑 膠表面上的一種微粒核心的吸附。 有人把敏化劑的作用認(rèn)為是沈積反應(yīng)的引發(fā),並可以促進(jìn)鍍膜的均勻作用,亦有人認(rèn)為敏化劑可大大的促進(jìn)沈積物形成的速度,並且增加沈機(jī)能力,同時(shí)還可增大金屬鍍膜對(duì)塑膠的結(jié)合力。,當(dāng)加入鹽酸HCI於溶液中之後,則溶液中的氫氧根(OH-)之濃度就會(huì)降低,於是就減少Sn(OH)C1生成的機(jī)會(huì)。另一方面為了保持錫離子在溶液中為Sn+2的狀態(tài),應(yīng)在溶液中加入錫陽(yáng)極來處理之。 敏化液係由SnC12,與HCI配合而成 , SnC12的濃度可在1克/升200毫克/升之間,HCI的濃度可在1毫升/升200毫升/升之間。 例如表(二)SnC1 2 具有很強(qiáng)的還原性質(zhì) , 但難溶於水,因此必須先將SnC12放入HCI中加熱 , 使之完全溶解,而後加水稀釋到1升。 經(jīng)化學(xué)溶時(shí)後的塑膠再放入敏化溶液中則溶液內(nèi)SnC14-2之離子形成還原性S+2被吸著在ABS塑膠上,而產(chǎn)生如下式之反應(yīng):,Sn+2+2R-COOH 在溶液中加入適量的添加劑,據(jù)說其效果可以改善化學(xué)鍍膜的均勻性。 脂肪族(aliphatic)的醇類亦可添加到溶液中。在生產(chǎn)上敏化劑的壽命,如果能夠機(jī)巧的調(diào)整約為兩個(gè)星期左右。 此種溶液需要間歇性的過濾,如果隔夜之後溶液的表面上將出現(xiàn)一層白色的膜層,為了防止污染塑膠的表面要立即將其除去。 大氣中的氧會(huì)逐漸地把溶液中的二價(jià)錫 Sn-2 氧化為四價(jià)錫Sn+4, 這種反應(yīng)甚至在溶液不工作時(shí)亦在進(jìn)行著,具體的防止方法是加入錫陽(yáng)極來局部阻止這種化學(xué)作用,這樣基本上就將溶液的工作壽命提高到50%。,Sn+2H+,R-COO R-COO,(2)活化作用,此項(xiàng)處理,在給予非導(dǎo)體的塑膠表面一層很薄而具催化性的金屬膜。因?yàn)榻?jīng)敏化後的塑膠零件 ,為了要加快在化學(xué)鍍金時(shí)將其相對(duì)應(yīng)的金屬鹽類還原,即是說為了保證還原作用的快速和均勻 ,必須使塑膠經(jīng)敏化後的表面再吸附一層催化層的金屬微粒,所以活化處理的過程是 播晶種之意,即英文稱為“Seeding”。由於敏化後的塑膠表面已附著一層二氯化錫的還原劑,當(dāng)洗滌後將之浸入活化溶液之中 ,此時(shí)的二氯化錫將活化劑中的催化鹽的催化金屬離子還原而使其緊緊的吸附在塑膠的表面上,而形成一單分子活化的催化金屬膜。,例如在化學(xué)鍍銅時(shí),必須加活化劑來加強(qiáng)氧化還原的推動(dòng)力,活化劑的種類有許多種,其溶液中的酸成份十分重要,因其影響到鍍膜的黏著力,這也許是由於同離子效應(yīng)之故。活化劑可以使用很長(zhǎng)的時(shí)間,甚至達(dá)到一個(gè)月以上,但必須經(jīng)常分析和調(diào)整酸的成分。所使用的原料應(yīng)為純的化學(xué)劑,溶液中最重要的成份為催化金屬鹽和氯離子的濃度。,活化液主要成分為PdCI2及HCI(配法如前)其成份組成如表(三)。PdCI2及HCI(aq)中形成PdCI4-2離子,敏感化處理後的塑膠 ,再浸入活化性化溶液內(nèi),則產(chǎn)生不均等化學(xué)反應(yīng),在ABS塑膠之凹洞內(nèi),出現(xiàn)了金屬鈀(Pd0)微粒子,反應(yīng)式如下: Pd+2+Sn+2 Pd0+Sn+4 觸煤活性極強(qiáng)的金屬粒子(在此止Pd0)均勻分佈在塑膠表面上。此鈀(Pd0)微粒即為化學(xué)銅或化學(xué)鎳液中開始產(chǎn)生還原作用時(shí)之良好觸煤,也是促進(jìn)產(chǎn)生均勻銅、鎳皮膜之最佳觸煤。,目前之活化處理是將敏感性及活化性併為一個(gè)步驟處理 , 一般稱之為Morbon處理方法 , 不僅可以節(jié)省時(shí)間,而且有可以應(yīng)用自動(dòng)化之設(shè)備上 , 原理與上述相同,溶液組成如表(四)。 做為觸煤化的新方法已開發(fā)錫鹽 - 鈀鹽的混合液與使用弱酸或鹼未促進(jìn)劑的方法。也就是使用對(duì)錫或鈀膠凝體層發(fā)生保護(hù)膠凝作用的錫鹽、鈀鹽混合溶液。這種膠凝體在塑膠表面容易吸著 , 可防止化學(xué)鍍金後發(fā)生粗糙。,觸煤活化處理相當(dāng)重要,活化過度在塑膠表面有太多Pd0金屬微粒則易形成粉狀之鎳或銅皮膜。活化不足,鍍膜吸附不強(qiáng)易生麻點(diǎn)。活化液管理亦非常重要,不可有C+6混入及灰塵的沾污。 NaOH(aq)中和或HCI(aq)中和 觸煤活化處理後使二價(jià)錫環(huán)繞著鈀而呈凝膠(Collioiid)狀態(tài)懸浮於溶液中,如下圖。 此種方法的優(yōu)點(diǎn)使敏化與活化一次完成,但過量的Sn2+將殘留在塑膠上需以稀鹽酸或aOH(aq)來中和,將塑膠表面之錫鹽及Pd週圍的Sn+2消除,以獲得十分光滑的外觀鍍膜。,2-5加速化作用,加速化劑(accelerator)目的使附著於塑膠表面的Pd變?yōu)榛钚缘慕饘貾d，充份達(dá)到催化化學(xué)鍍金的金屬快速均勻附著於塑膠表面之效果 。 （1）化學(xué)銅鍍金 化學(xué)銅.英文.名稱是“Chemical copper plating ” 或 “electroless deposition of copper”。在目前仍然有許多塑膠電鍍工廠使用這種技術(shù)來沈積導(dǎo)電薄膜。特別是電子工業(yè)迅速,在印刷線路技術(shù)的需求下,促使銅的化學(xué)沈積受到重視，化學(xué)銅由於是在低溫之下,促使銅的化學(xué)沈積受到重視,化學(xué)銅由於是在低溫之下的一種自動(dòng)催化的還原過程， 所以 比較其他化學(xué)法使塑膠表面金屬化的技術(shù)具有不少的優(yōu)點(diǎn)。,例如對(duì)於銀來講，其不僅成本高，而且具有遷移的現(xiàn)象。而對(duì)於鎳的化學(xué)沈漬物來講，亦存在某些不夠理想的缺點(diǎn)，例如具有較差的烙銲性(solderability)和導(dǎo)電性，很高的接觸電阻，和在較高的溫度下才可沈積等現(xiàn)象。所以除了某些工業(yè)發(fā)展的國(guó)家外，特別是在. 亞洲 .地區(qū)，目前仍然多數(shù)採(cǎi)用沈積化學(xué)銅的方法打底，因?yàn)檫@種溶液如果善於調(diào)整和補(bǔ)充其成份，可以將其壽命延長(zhǎng)到數(shù)個(gè)月。有關(guān)化學(xué)銅的操作必須注意到其工作的循環(huán)次數(shù)，沈積層的光滑性、導(dǎo)電性以及穩(wěn)定性，單位體積所處理的表面積等。,隨著塑膠電鍍技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)鎳應(yīng)是一種發(fā)展的新方向，不過這種技術(shù)需要價(jià)錢頗貴的觸媒化(catatlyst)處理來輔助，加上化學(xué)鎳的成本亦貴過化學(xué)銅，對(duì)於競(jìng)爭(zhēng)商場(chǎng)來講，這種技術(shù)目前仍受條件的限制。但對(duì)於化學(xué)銅來講，如果配方不當(dāng)，一次工作之後就會(huì)馬上分解。以上的論述是針對(duì)自配的溶液而言，因?yàn)橄蚧瘜W(xué)公司購(gòu)買成品溶液中，多數(shù)加午許多添加劑，所以難於產(chǎn)生分解的現(xiàn)象。,對(duì)於任何化學(xué)鍍金的溶液，其中必須存在有金屬離子。如果為了把這種金屬離子還原為其相對(duì)應(yīng)的金屬，則必須助於還原劑的加入。由於銅還原劑的還原電位(reducing potential ) 不足夠還原銅的金屬離子，這就要求藉助於催化劑的輔助。而這種催化劑的催化作用是將工作物表面進(jìn)行活化。 對(duì)於化學(xué)銅溶液必須小心控制，平常半天就要依經(jīng)驗(yàn)調(diào)整一次，而每天亦要做一次分析工作，這樣才可保持其成分正常，穩(wěn)定性高和壽命長(zhǎng)。工作時(shí)要求對(duì)溶液進(jìn)行連續(xù)或間歇性的過濾，通常是使用2毫厘(micron)的濾布，這樣才可以把溶液中的雜質(zhì)微粒(特別是銅微粒和灰塵)充份除去，如果銅微粒存在於溶液中的會(huì)形成為結(jié)晶中心，因而促使溶液很快的分解。,所使用的化學(xué)銅溶液其還原劑的濃度應(yīng)該盡量將之降低，雖然其濃度增大時(shí)可以略為增高其沈積速度，但缺陷在於其自發(fā)分解(spontaneous decomposition)的可能性增大。還原劑的數(shù)量必須不斷補(bǔ)充之。 對(duì)於化學(xué)銅沈積的機(jī)構(gòu)，以下面的化學(xué)方程式來表示之: Cu+2+2e Cu。 HCHO+3OH - HCOO-+2H2O+2e Cu+2+HCHO+3OH- Cu。+HCOO-+2H2O,為了進(jìn)一步把此反應(yīng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的表示出來將以四種步驟來表示: (1)Sn+2+催化金屬離子 Sn+4+催化金屬 (2)HCHO+OH - 催化金屬 H2+HCOO- (3)Cu+2+H2+2OH - Cu。+2H2O (4)HCHO+OH - 銅膜 H2+HCOO-,(1)式為僑化處理時(shí)的具體反應(yīng)機(jī)構(gòu)。 (2)式中是以貴金屬 來作為催化劑。 (3)式為銅離子在鹼性溶液中被還原的反應(yīng)。 (4)式中則以銅來代替貴金屬的催化劑，因此(4)式仍然是自動(dòng)催化的反應(yīng)過程。但是銅離子在鹼性溶液中會(huì)產(chǎn)生氫氧化銅之沈澱，為防止沈澱發(fā)生，特地添加酒石酸鉀鈉，在此種場(chǎng)合，銅離子與酒石酸鉀鈉形成了A-C的結(jié)構(gòu)為安定之青色錯(cuò)離子。,故在強(qiáng)鹼性化學(xué)銅溶液中，不致產(chǎn)生沈澱，同時(shí)有觸媒存在(pd金屬微粒子)之狀況下， 銅離子之中心氧化數(shù)為2 ， 受甲醛之還原作用開始反應(yīng)，如Cu+ 2e Cu。 而產(chǎn)生銅，漸漸的形成銅之金屬膜，均勻覆蓋在塑膠表面上，這種化學(xué)銅溶液,可參照表五。 A、B或C+NaOH+2HCHO K Cu+2HCOONa+H2 + Na-酒石酸鹽 此反應(yīng)速率K隨溶液溫度，Ph及觸媒種類之改變而變化。,在工作中，當(dāng)將工作物浸入溶液中之後約2分鐘 ， 將會(huì)觀察到極為微細(xì)的氣泡從工作物的表面上溢出， 而這些釋出的氣泡是氫氣。 銅 一開始沈澱時(shí)將使象牙色或灰色的ABS塑膠呈現(xiàn)為淺灰黑色，而後逐漸變?yōu)榘导t色的外觀表面。 化學(xué)銅沈積的時(shí)間在 5 分到20分鐘之間就可以取得銅色的鍍膜，具體的時(shí)間決定在於溶液的組成和工作時(shí)的溫度。為了取得可做為電鍍的化學(xué)鍍膜，其厚度約在0.251.0um之間。,化學(xué)銅液當(dāng)新配製後一般是暗藍(lán)色的，但有時(shí)則是藍(lán)色略帶綠色的溶液，當(dāng)置入工作零件後，銅層就開始沈積，並開始有氫氣泡析出，這就證明溶開始活液已性化，輕微的把工作籃搖動(dòng)，可免除氣泡在工作物上的停留，其他的攪拌切勿劇烈的進(jìn)行。工作時(shí)如果沈積太快，那就要調(diào)整溶液的酸度，否則就極易於分解。 化學(xué)銅中銅離子的成份如用去一半後沈積就會(huì)開始緩慢，此時(shí)最好用分析方法來調(diào)整各種成份。有時(shí)亦可將那些化學(xué)銅的舊配液進(jìn)行再生的調(diào)整處理，在生產(chǎn)中廢物利用，不過其沈積的速度無法和新配製者相比擬。,化學(xué)銅今後的研究方向應(yīng)是如何改進(jìn)沈積速度，保證表面無缺點(diǎn)產(chǎn)生，以及改進(jìn)其穩(wěn)定性。如果這些問題解決後，那就可以得到技術(shù)復(fù)興，並可和Catalyst-accelerator法之常溫化學(xué)鎳的技術(shù)並駕齊驅(qū)。,(2)化學(xué)鎳鍍金,近年來低溫的化學(xué)鎳的沈積技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用於塑膠電鍍的領(lǐng)域中，那是由於採(cǎi)用了Cata-lyst-accelerator來做為引發(fā)的,現(xiàn)列舉幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)以供參考: 1.沈積時(shí)快而且具效率，對(duì)比化學(xué)銅沈積來講 可將處理時(shí)間減短1015分鐘。 2.化學(xué)鎳工作時(shí)最佳的溫度是在7585。F。(C) 具有很大的穩(wěn)定性，溶液工作壽命可達(dá)到八 個(gè)月之久。 3.化學(xué)鎳有較大的抗鈍化(passivation )性能，因 而可保證金屬之間的黏結(jié)十分緊密。 4.結(jié)晶粒十分細(xì)，沒有缺點(diǎn)或粗晶現(xiàn)象。,由於以上的原因，而導(dǎo)致化學(xué)鎳的發(fā)展超過化學(xué)銅。尤其在全自動(dòng)之操作中更為盛行，但是化學(xué)鎳成本高，價(jià)格貴。故兩者在工業(yè)上皆有被採(cǎi)用，然而以化學(xué)鎳鍍之產(chǎn)品，因產(chǎn)生Cu2O粒子之關(guān)係，以致塑膠表面附著銅膜較為粗糙，所以工業(yè)上採(cǎi)用者較少，在工業(yè)先進(jìn)國(guó)家，用化學(xué)鎳的佔(zhàn)80%，而用化學(xué)銅的只佔(zhàn)20%，不過各有優(yōu)點(diǎn)，故成兩者皆有人使用。,現(xiàn)代最理想的化學(xué)鎳溶液有鹼性法和酸性法。鹼性溶液的pH=8.59.0，其在操 作上成本較低，並且易於控制，同時(shí)沈積膜亦較為光滑。某些電鍍業(yè)亦有很 多採(cǎi)用酸性溶液來進(jìn)行大量的化學(xué)鎳沉積，其依不同的化學(xué)組成pH值在56或57之間,酸性法的優(yōu)點(diǎn)是沈積速度很快,但Ph值的控制則十分重要， 其影響到沈積速度和光澤，所以控制時(shí)必須十分小心。,化學(xué)鎳早期多數(shù)使用者著名的 Breunev 溶液，那是一種鹼性的溶液，操作溫度是98。C，沈 積的速度為0.3mil/hr，當(dāng)時(shí)由於高溫操作，並不適合於塑膠的化學(xué)鎳，加上溶液中的氨氣很快發(fā)揮。所以當(dāng)時(shí)這種沈積鎳-磷合金的化學(xué)鎳膜只用在金屬工作物化學(xué)鍍空心內(nèi)部表面的處理上， 而近來由於預(yù)處理採(cǎi)用了活力很大的 catalyst-accelerator方法，加上採(cǎi)用了新發(fā)明的鎳混合還原劑，因而促使化學(xué)鎳沈積時(shí)可在低溫下被還原，並且鍍膜的均勻素十分良好。,對(duì)於化學(xué)鎳沈積激構(gòu)，即是溶液中的鎳離子被次磷酸鹽所還原，而還原必須藉助表面觸媒劑的催化甲發(fā)，其反應(yīng)式如下:表面Ni+2+(H2PO2)- 觸媒作用 Nio+2H+H(HPO3)- 表面(H2PO2)-+HOH 觸媒作用 H(HPO3)-+H2,表面,表面,藉助於還原劑的作用就可把鎳鹽離子還原為金屬態(tài)，而次磷酸鹽(hypophosphite)則被氧化為磷酸鹽(phosphite)。隨著化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行而溶液的pH值就會(huì)逐漸降低，而由於溶液的酸度不斷的增加，則還原劑的還原效率亦隨之降低，因而沈積速度就減小了。進(jìn)一步由於酸度再逐漸的增大而使沈積停止，這時(shí)酸的濃度就足夠來溶解已沈積出鎳化學(xué)膜，其反應(yīng): Ni+2HCl NiCl2+H2,為了解決和防止式反應(yīng)的進(jìn)行就必 須加入緩衝劑。 化學(xué)鎳中含有硫酸鎳，以供給鎳離子，由於在鹼性液中易產(chǎn)生氫氧化鎳之沈澱，故常添加各種銨鹽做為錯(cuò)合劑，以抑制鎳產(chǎn)生沈澱而形成可溶之錯(cuò)離子，此外該液中還含有次磷酸二氫鈉，作為還原劑，以還原鎳離子使產(chǎn)生鎳，促進(jìn)劑以促進(jìn)