一種塑料表面局部電鍍方法

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(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于塑料表面處理領(lǐng)域，特別是指一種塑料表面局部電鍍方法，應(yīng)用于衛(wèi)浴、電子、汽車、家電等行業(yè)的局部電鍍配件。
背景技術(shù)：
塑料基材表面實(shí)施金屬化工藝可以達(dá)到抗腐蝕、耐磨且外觀精美的功能，已廣泛應(yīng)用于汽車、電子、家用電器、廚衛(wèi)等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中某些結(jié)構(gòu)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后局部需要透光。早期對(duì)于局部無需電鍍的結(jié)構(gòu)組件，一般采用雙色料注塑或多種配件組合來實(shí)現(xiàn)，操作流程復(fù)雜且成本高，而且傳統(tǒng)的塑料局部電鍍工藝存在三大缺點(diǎn)(1)可以電鍍的塑料僅限于ABS，ABS+PC及少數(shù)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(xué)鍍銅/鎳等工序)不僅采用一些有毒有害物質(zhì)，而且生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量污水，非常不環(huán)保；(3)傳統(tǒng)的塑料局部電鍍一般是采用貼膠帶的方式，此法難應(yīng)用于復(fù)雜工件表面，且膠帶法的精度也不夠。
中國專利CN 101736371A公開采用電鍍前處理(磷化物除油、高鉻酸粗化、貴金屬催化、化學(xué)鍍銅/鎳等工序)鍍上銅/鎳后，再經(jīng)過激光刻蝕去除不需要的鍍層，此法流程復(fù)雜，污染嚴(yán)重，非常不環(huán)保。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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，滿足復(fù)雜塑料產(chǎn)品表面局部精密鍍覆。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)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(duì)塑料基材進(jìn)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(shè)備中，進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到 10-2Pa,對(duì)塑料表面實(shí)施輝光清洗與表面改性，得改性后的塑料基材；步驟3，對(duì)改性后的基材表面物理氣相沉積金屬導(dǎo)電層；此塑料基材表面物理氣相沉積金屬導(dǎo)電層，使材料表面導(dǎo)電；步驟4，對(duì)已鍍金屬導(dǎo)電層的塑料基材進(jìn)行激光刻蝕以定出所需的圖樣；步驟5，對(duì)經(jīng)步驟4處理后的塑料基材進(jìn)行超聲波活化水洗；步驟6，對(duì)經(jīng)步驟5處理后的塑料基材上接水電鍍或水電鍍后再進(jìn)行其它表面處理后即得到塑料表面局的電鍍產(chǎn)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中的除油清洗采用水溶性表面活性劑清洗、酒精擦拭或烷烴類有機(jī)物清洗。
所述步驟I中的除塵處理采用靜電除塵方法。
所述步驟2中的表面改性，是采用低溫等離子體進(jìn)行，其工藝條件為離子源電流0. 3 O. 5A，偏壓80-150V,占空比:50_75%，氬氣流速:10_100SCCM，氧氣或氮?dú)饬魉?50-150 SCCM，爐體內(nèi)真空壓力1.0-2. OPa,活化時(shí)間5_10min。
所述步驟3中導(dǎo)電層從下到上分為三部分a)金屬底層，可采用鈦、鋯、銀、鉻、鎳金屬中的一種；b)合金過渡層，可采用鈦、鋯、銀、鉻、鎳、鋁、銅金屬中至少兩種；c)金屬表層，可采用鎳、銅金屬中至少一種。
所述步驟4中的激光刻蝕采用CO2激光打標(biāo)機(jī)，半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)，YAG激光打標(biāo)機(jī)，端面泵浦激光打標(biāo)機(jī)，光纖激光打標(biāo)機(jī)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(zhuǎn)入水電鍍線進(jìn)行超聲波活化水洗。
所述步驟6中的其它表面處理后是再進(jìn)行噴涂透明或半透明漆外觀處理。
采用上述方案后，本發(fā)明通過物理氣相沉積金屬導(dǎo)電層取代高污染的塑料電鍍前處理工藝，大幅度地減少廢水排放及對(duì)環(huán)境的污染，另外通過激光刻蝕除去部分已鍍好的導(dǎo)電膜層，使該區(qū)域塑料而不導(dǎo)電，達(dá)到選擇性金屬化的目的，滿足了復(fù)雜塑料產(chǎn)品表面局部精密鍍覆。其解決了以下幾個(gè)問題1)解決了過去局部電鍍工件采用雙色料注塑或多種配件組合來實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)；2)解決了局部電鍍材料單一性問題；3)采用物理氣相沉積金屬導(dǎo)電層的方式取代電鍍前處理鍍導(dǎo)電層(磷化物除油、高鉻酸粗化、貴金屬催化、化學(xué)鍍銅/鎳等高污染工序)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(shí)施方式
本發(fā)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(duì)塑料基材進(jìn)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聚酰胺(尼龍6)、PA6聚酰胺(尼龍66)、PP (聚丙烯)、PBT (聚對(duì)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采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(jī)物清洗；另所述的除塵處理可采用靜電除塵方法。
步驟2，將塑料基材放入物理氣相沉積真空設(shè)備中，進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到 10-2Pa,對(duì)塑料表面實(shí)施輝光清洗與表面改性，得改性后的塑料基材；此表面改性，是采用低溫等離子體進(jìn)行，其工藝條件為離子源電流0. 3^0. 5A，偏壓80-150V，占空比50_75%， 氬氣流速10-100SCCM，氧氣或氮?dú)饬魉?0-150 SCCM，爐體內(nèi)真空壓力1. 0-2. OPa,活化時(shí)間:5_10min。
步驟3，對(duì)改性后的基材表面物理氣相沉積金屬導(dǎo)電層；此塑料基材表面物理氣相沉積金屬導(dǎo)電層，使材料表面導(dǎo)電，導(dǎo)電層從下到上分為三部分a)金屬底層，可采用鈦、鋯、銀、鉻、鎳金屬中的一種；b)合金過渡層，可采用鈦、鋯、銀、鉻、鎳、鋁、銅金屬中至少兩種；c)金屬表層，可采用鎳、銅金屬中至少一種。
步驟4，對(duì)已鍍金屬導(dǎo)電層的塑料基材進(jìn)行激光刻蝕以定出所需的圖樣；此處的激光刻蝕可米用CO2激光打標(biāo)機(jī)，半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)，YAG激光打標(biāo)機(jī)，端面泵浦激光打標(biāo)機(jī)，光纖激光打標(biāo)機(jī)中的一種。
步驟5，對(duì)經(jīng)步驟4處理后的塑料基材進(jìn)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(zhuǎn)入水電鍍線進(jìn)行超聲波活化水洗。
步驟6，對(duì)經(jīng)步驟5處理后的塑料基材上接水電鍍或水電鍍后再進(jìn)行其它表面處理；即再進(jìn)行噴涂透明或半透明漆外觀處理。
實(shí)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干凈后，70°C烘干I小時(shí)；2)將烘干好的坯件通過掛桿放入真空設(shè)備中進(jìn)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，占空比50_75%，氬氣流速50-150SCCM，爐體內(nèi)真空壓力1. 0-2. OPa，輝光時(shí)間2_3min ;隨后進(jìn)行的表面改性工藝條件為離子源電流0. 3 O. 5A，偏壓80-150V,占空比:50_75%，氬氣流速10-100SCCM, 氧氣流速50-150SCCM，爐體內(nèi)真空壓力1· 0-2. OPa，改性時(shí)間3_5min ；3)在ABS花灑表面沉積導(dǎo)電層，從下到上分為三部分a)金屬底層，采用電弧離子鍍方式，靶材為鉻靶，靶電流50-80A，偏壓40-60V,占空比:50_75%，氬氣流量:50SCCM，鍍膜真空度O. 1-0. 2Pa，時(shí)間3-5min ；b)合金過渡層，采用鉻銅合金過渡，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， 占空比:50-75%，氬氣流量:120SCCM，鍍膜真空度O. 2-0. 4Pa，時(shí)間5-10min ；c)金屬外層， 采用濺射鍍銅的方式，銅靶電流10A，偏壓40-60V，占空比50-75%，氬氣流量120SCCM，鍍膜真空度 O. 1-0. 2Pa,時(shí)間20-30min ；4)對(duì)已鍍金屬導(dǎo)電層的ABS花灑表面不需要電鍍的位置進(jìn)行激光精密刻蝕，方法為 將零件固定在端面泵浦激光打標(biāo)機(jī)下，調(diào)整好圖形及激光參數(shù)，其中，電流為12-16A，焦聚為40-50cm，激光循環(huán)運(yùn)行次數(shù)1次，然后通過高能激光消除圖形范圍內(nèi)的導(dǎo)電層，裸露出塑料基材，使該區(qū)域電鍍時(shí)不導(dǎo)電；5)將激光鐳射好的產(chǎn)品掛到電鍍掛具上進(jìn)行水電鍍，依次電鍍堿銅、光亮銅、半光鎳、 全光鎳、微孔鎳、光亮鉻，達(dá)到仿銀白色表面外觀效果。
實(shí)例2 : —種透明PC材料洗衣機(jī)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(jī)按鍵注塑成型坯件表面清洗干凈后，100°C烘干I小時(shí)，然后再進(jìn)行靜電除塵；2)將靜電除塵好的坯件通過掛桿放入真空設(shè)備中進(jìn)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,占空比:50-75%, 氬氣流速50-150SCCM，爐體內(nèi)真空壓力1.0-2. OPa，輝光時(shí)間3_5min ;隨后進(jìn)行的表面改性工藝條件為離子源電流0. 3^0. 5A，偏壓80-150V，占空比50_75%，氬氣流速 10-100SCCM，氧氣流速50-150SCCM，爐體內(nèi)真空壓力1· 0-2. OPa，改性時(shí)間3_5min ；3)在洗衣機(jī)按鍵表面沉積導(dǎo)電層，從下到上分為三部分a)金屬底層，采用電弧離子鍍方式，靶材為鉻靶，靶電流50-80A，偏壓40-60V,占空比:50_75%，氬氣流量50SCCM,鍍膜真空度O. 1-0. 2Pa，時(shí)間3-5min;b)合金過渡層，采用鉻銅合金過渡，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,占空比=50-75%,氬氣流量120SCCM,鍍膜真空度 O. 2-0. 4Pa，時(shí)間5-10min ；c) 金屬外層，采用濺射鍍銅的方式，銅靶電流10A，偏壓40-60V，占空比50-75%，氬氣流量 120SCCM，鍍膜真空度 O. 1-0. 2Pa,時(shí)間30-40min ；4)對(duì)已鍍金屬導(dǎo)電層的洗衣機(jī)按鍵表面不需要電鍍的位置進(jìn)行激光精密刻蝕，方法為將零件固定在端面泵浦激光打標(biāo)機(jī)下，調(diào)整好圖形及激光參數(shù)，其中，電流為10-15A， 焦聚為40-50cm，激光循環(huán)運(yùn)行次數(shù)2次，然后通過高能激光的透過性可以消除局部區(qū)域正反兩面的導(dǎo)電層，使該區(qū)域電鍍時(shí)不導(dǎo)電，達(dá)到局部透光效果；5)將激光鐳射好的產(chǎn)品掛到電鍍掛具上進(jìn)行水電鍍，依次電鍍堿銅、光亮銅、半光鎳、 表面拉絲，噴涂透明漆，達(dá)到仿不銹鋼表面外觀效果。
綜上所述，本發(fā)明通過物理氣相沉積金屬導(dǎo)電層取代高污染的塑料電鍍前處理工藝，大幅度地減少廢水排放及對(duì)環(huán)境的污染，另外通過激光刻蝕除去部分已鍍好的導(dǎo)電膜層，使該區(qū)域塑料而不導(dǎo)電，達(dá)到選擇性金屬化的目的，滿足了復(fù)雜塑料產(chǎn)品表面局部精密鍍覆。其解決了以下幾個(gè)問題1)解決了過去局部電鍍工件采用雙色料注塑或多種配件組合來實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)；2)解決了局部電鍍材料單一性問題；3)采用物理氣相沉積金屬導(dǎo)電層的方式取代電鍍前處理鍍導(dǎo)電層(磷化物除油、高鉻酸粗化、貴金屬催化、化學(xué)鍍銅/鎳等高污染工序)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(quán)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(duì)塑料基材進(jìn)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(shè)備中，進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到10-2Pa,對(duì)塑料表面實(shí)施輝光清洗與表面改性，得改性后的塑料基材； 步驟3，對(duì)改性后的基材表面物理氣相沉積金屬導(dǎo)電層；此塑料基材表面物理氣相沉積金屬導(dǎo)電層，使材料表面導(dǎo)電； 步驟4，對(duì)已鍍金屬導(dǎo)電層的塑料基材進(jìn)行激光刻蝕以定出所需的圖樣； 步驟5，對(duì)經(jīng)步驟4處理后的塑料基材進(jìn)行超聲波活化水洗； 步驟6，對(duì)經(jīng)步驟5處理后的塑料基材上接水電鍍或水電鍍后再進(jìn)行其它表面處理后即得到塑料表面局的電鍍產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特征在于所述步驟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(quán)利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特征在于所述步驟I中的除油清洗采用水溶性表面活性劑清洗、酒精擦拭或烷烴類有機(jī)物清洗。
4.如權(quán)利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特征在于所述步驟I中的除塵處理采用靜電除塵方法。
5.如權(quán)利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特征在于所述步驟2中的表面改性，是采用低溫等離子體進(jìn)行，其工藝條件為離子源電流0. 3^0. 5A，偏壓80-150V，占空比50-75%，氬氣流速10-100SCCM，氧氣或氮?dú)饬魉?0-150 SCCM，爐體內(nèi)真空壓力I.0-2. OPa,活化時(shí)間5-10min。
6.如權(quán)利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特征在于所述步驟3中導(dǎo)電層從下到上分為三部分a)金屬底層，可采用鈦、鋯、銀、鉻、鎳金屬中的一種；b)合金過渡層，可采用鈦、鋯、銀、鉻、鎳、鋁、銅金屬中至少兩種；c)金屬表層，可采用鎳、銅金屬中至少一種。
7.如權(quán)利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特征在于所述步驟4中的激光刻蝕米用CO2激光打標(biāo)機(jī)，半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)，YAG激光打標(biāo)機(jī)，端面泵浦激光打標(biāo)機(jī)，光纖激光打標(biāo)機(jī)中的一種。
8.如權(quán)利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特征在于所述步驟5中的超聲波活化水洗是將塑料基材轉(zhuǎn)入水電鍍線進(jìn)行超聲波活化水洗。
9.如權(quán)利要求I所述的一種塑料表面局部電鍍方法，其特征在于所述步驟6中的其它表面處理后是再進(jìn)行噴涂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(yīng)用于衛(wèi)浴、電子、汽車、家電等行業(yè)的局部電鍍配件，是將塑料基材放入物理氣相沉積真空設(shè)備中，進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到10-2Pa時(shí)，對(duì)塑料基材實(shí)施等離子體清洗與活化，對(duì)活化后的塑料基材表面真空沉積金屬導(dǎo)電層，對(duì)已鍍金屬導(dǎo)電層的塑料基材上施以精密激光刻蝕除去局部的導(dǎo)電層，獲得所需的圖樣，對(duì)已激光刻蝕的塑料基材上進(jìn)行電鍍或電鍍后處理。本發(fā)明通過物理氣相沉積金屬導(dǎo)電層取代高污染的塑料電鍍前處理工藝，大幅度地減少廢水排放及對(duì)環(huán)境的污染；另外，通過激光刻蝕除去部分已鍍好的導(dǎo)電膜層，使該區(qū)域塑料而不導(dǎo)電，達(dá)到選擇性金屬化的目的。
文檔編號(hào)C25D5/56GK102978672SQ20121051528
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者林志敏, 余澤峰 申請(qǐng)人:廈門建霖工業(yè)有限公司