一种塑料表面电镀工艺的制作方法

1.本技术涉及塑料电镀技术领域，更具体地说，它涉及一种塑料表面电镀工艺。


背景技术：

2.随着近代科学技术和工业生产的不断发展，塑料在越来越多的领域里得到广泛的应用。由于塑料可以使形状复杂的零件一次成型，还具有重量轻、强度高等优点，所以采用其加工的制品，可节省大量金属材料和减少机械加工工序或减轻制品重量，降低生产成本和提高生产效率等。特别是在汽车工业，塑料被应用于制备汽车的车门护板。
3.由于塑料材质的车门护板存在不耐磨、不导电、不宜焊接和易变形等缺陷，不能满足某些产品的特殊要求。因此往往要对其进行某种表面加工处理，来赋予它某种特殊理化性能。目前对塑料材质的车门护板表面进行电镀，使其表面覆盖一层金属镀层，就是最常见的一种表面加工处理方法。
4.但是，塑料材质的车门护板为非金属材料，塑料材质的车门护板和金属镀层是机械结合，受热时，两者膨胀系数相差较大。因此，非金属电镀结合力较金属电镀结合力差，存在金属镀层容易剥落，车门护板使用年限减少的情况。


技术实现要素：

5.为了提高金属镀层和塑料材质的车门护板的结合强度，延长车门护板的使用寿命，本技术提供一种塑料表面电镀工艺。
6.第一方面，本技术提供一种塑料表面电镀工艺，采用如下的技术方案：一种塑料电镀表面工艺，包括如下步骤：s1：将石墨烯、二氧化硅溶胶、环氧树脂、固化剂和水搅拌混合后，调节ph为5-6，得到混合浆料；s2：镀件除油，第一次水洗，第一次烘干后，将混合浆料喷涂到第一次烘干的镀件表面，进行第二次烘干后，再进行化学镀，第二次水洗，干燥，电镀，即得电镀后的塑料成品。
7.通过采用上述技术方案，一方面，二氧化硅溶胶在弱酸性条件下水解，提高其羟基含量；另一方面，采用环氧树脂吸附石墨烯后，还能与水解后的二氧化硅溶胶发生化学键及氢键作用而结合在一起。因此，所得的混合浆料，具有良好的导电性和附着力。将所得的混合浆料喷涂在镀件表面，混合浆料中的大量羟基与镀件表面的羟基进行化学键连接，提高混合浆料与镀件结合的强度。同时，镀件的强导电性有利于后续化学预镀、电镍的进行，使镀液中的金属离子在镀件表面还原，形成金层镀层。因此，本技术由于将混合浆料喷涂在镀件表面，然后再对镀件进行电镀处理，不仅提高了镀层与镀件的结合强度，使得镀层不易产生起泡、剥落等情况，还简化了镀件的镀镍工艺，提高了镀镍工艺的环保性能。
8.优选的，所述混合浆料由石墨烯、二氧化硅溶胶、环氧树脂、固化剂和水按重量比1:(1.2-1.6):(0.8-1.2):(0.2-0.3):(3-5)混合组成。
9.通过采用上述技术方案，混合浆料由上述配比的原料进行复配，所得塑料成品的
附着力为0级，抗冲击强度高达600j/m，经600h盐雾测试后，其表面没有出现明显的腐蚀现象。
10.优选的，所述石墨烯还经过改性处理，具体改性步骤为：将石墨烯进行氧化处理后，浸泡在金属盐溶液中，过滤，干燥，即得改性石墨烯。
11.通过采用上述技术方案，由于氧化的石墨烯可与金属盐溶液中的金属离子聚合。因此，所得改性石墨烯表面具有金属颗粒，可进一步提高石墨烯的导电性能，使镀件表面的电阻更低，有利于对镀件进行后续的化学镀、电镀的操作。
12.优选的，所述混合浆料喷涂的压力为0.15-0.3mpa。
13.通过采用上述技术方案，上述喷涂压力有利于混合浆料均匀的附着在镀件表面，提高混合浆料涂覆的均匀性，以及提高混合浆料与镀件表面羟基结合的能力，从而提高最终镀层与镀件的结合强度。
14.优选的，第一次烘干后，所述混合浆料在镀件表面的厚度为10-20μm。
15.通过采用上述技术方案，该厚度的混合浆料与镀件的结合能力强，且对镀件后续的化学镀、电镀操作促进效果较为明显，有利于提高最终镀层与镀件的结合强度。
16.优选的，所述第一次烘干的温度为90-110℃，时间为10-15min。
17.优选的，所述第一次烘干的温度为100-110℃，时间为12-15min。
18.通过采用上述技术方案，由于镀件在上述条件进行第一次烘干后，表面保持有热量，有利于混合浆料均匀喷涂在镀件表面，从而提高镀层与镀件的结合强度。
19.优选的，所述第二次烘干温度为150℃-200℃，时间为30-40min。
20.通过采用上述技术方案，在上述条件下，促进混合浆料在镀件表面进行固化成膜，有利于提高混合浆料与镀件结合的强度。
21.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用混合浆料喷涂在镀件表面，由于采用石墨烯、二氧化硅溶胶、环氧树脂配制混合浆料，石墨烯、二氧化硅溶胶、环氧树脂相互协同并相互键合，提高了混合浆料与镀件结合的强度，有利于促进电镀步骤中，镀层与镀件的结合强度，减少镀层起泡、剥落的情况发生，延长了所得塑料成品的使用年限；2、本技术的方法，简化了镀件的镀镍工艺，且减少了化学品试剂的使用量，提高了电镀工艺的环保性能。
具体实施方式
22.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
23.本技术实施例和对比例中采用的原料除以下特殊说明外，其他均为市售。
24.石墨烯，型号为fq-1430，采购自上海富畦工贸有限公司；二氧化硅溶胶，型号为hn-s01z，采购自杭州恒格纳米科技有限公司；环氧树脂，牌号为cy-hr5，采购自山东昌耀新材料有限公司；固化剂，型号为dn5444，采购自山东登诺新材料科技有限公司；炭黑，型号为n330，采购自临沂鑫磊颜料有限公司；二氧化钛溶胶，型号为tirs，采购自博华斯纳米科技(宁波)有限公司；水性聚氨酯树脂，型号为01-58，采购自温州国仕邦高分子材料有限公司。
25.对实施例和对比例所得的塑料成品进行附着力、抗冲击强度和盐雾试验检测，检测方法如下：附着力检测，参照gb9286-88，记录各塑料成品的表面镀层与镀件的结合力级别。级别0-3级，其中，0级结合力最佳，一般超过2级则认为结合力达不到要求。具体地，0级表示切割边缘完全平滑，无一格脱落；1级表示在切口交叉处镀层有少许薄片分离，但划格区受影响明显不超过5％；2级表示切口边缘或交叉处镀层脱落明显大于5％，但受影响不大于15％；3级表示镀层边缘部分或全部大碎片脱落，在15％-35％之间。
26.抗冲击强度检测：参照astm-d256对塑料成品进行悬臂梁式缺口冲击强度测试。
27.盐雾试验检测，参照gb/t10125规定进行铜加速乙酸盐雾实验。实施例
28.实施例1一种塑料表面电镀工艺，包括如下制备步骤：s1混合浆料：将3.23kg石墨烯、1.94kg环氧树脂和9.68kg水混合后，在800r/min搅拌混合20min，再加入3.23kg二氧化硅溶胶得到混合溶液，调节混合溶液的ph为5-6，在600r/min，搅拌混合10min后,再加入0.65kg固化剂，搅拌混合3min，即得混合浆料。
29.混合浆料由石墨烯、二氧化硅溶胶、环氧树脂、固化剂和水按重量比1:1:0.6:0.2:3混合组成。
30.本技术各实施例中，混合溶液的ph为5-6对最终所得塑料成品的各项性能影响均相同。
31.s2：s21镀件除油：将镀件加入80℃的除油剂中，除油15min，得到除油后的镀件，其中，除油剂由70g/l naoh，30g/l na2co3，80g/l na2sio3，35g/l na3po4混合组成。
32.s22第一次水洗，将除油后的镀件水洗，得到第一次水洗后的镀件。
33.s23第一次烘：将第一次水洗后的镀件在温度为90℃，烘干8min，得到第一次烘干的镀件。
34.s24喷涂：将混合浆料喷涂到第一次烘干的镀件表面，得到喷涂混合浆料的镀件，其中，混合浆料喷涂的压力为0.4mpa，混合浆料喷涂的厚度为22-25μm。
35.s25第二次烘干，将喷涂混合浆料的镀件在140℃烘干40min,得到第二次烘干的镀件。
36.s26化学镀镍：将第二次烘干的镀件在化学镀镍液中进行化学镀镍，得到预镀镍的镀件，其中，化学镀镍液包括：50g/l niso4·
6h2o，25g/l nah2po2·
h2o，13g/l ch3coona，10g/l nh4cl，ph值为5，时间为5min。
37.s27第二次水洗：将预镀镍的镀件水洗，然后再120℃干燥50min,得到第二次水洗后的镀件。
38.s26电镀镍：将第二次水洗后的镀件自然冷却到25℃后，将第二次水洗后的镀件放入电镀液中，以镍为阳极，第二次水洗后的镀件为阴极进行电镀，在第二次水洗后的镀件表面镀上镍层，即得电镀后的塑料成品。
39.其中，电镀液由10g/l nicl2·
6h2o、30g/l nh4cl和300g/l ni(nh2so3)2·
4h2o混合组成。
40.电镀液ph值为3.8，电镀电流3.5a，电镀时间为30min。
41.镀件采用聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物制成的塑料车门护板。
42.实施例2-5一种塑料表面电镀工艺，与实施例1的不同之处在于，混合浆料中，石墨烯、二氧化硅溶胶、环氧树脂、固化剂和水的重量不同。
43.石墨烯、二氧化硅溶胶、环氧树脂、固化剂和水的重量如下表所示。石墨烯、二氧化硅溶胶、环氧树脂、固化剂和水的重量如下表所示。
44.对实施例1-5所得塑料成品，进行附着力、抗冲击强度和盐雾试验检测，检测结果如下表所示。
45.对上表进行数据分析可知，实施例1-5塑料表面电镀工艺所得的塑料成品，附着力高达0级，抗冲击强度高达590-600j/m，在盐雾测试中进行600小时测试之后，外表面没有出现明显的腐蚀现象。由此表明，采用本技术电镀工艺所得的塑料成品，镀层和镀件附着力高，且镀层不易产生起泡、剥落，提高了塑料成品的使用寿命。
46.依据实施例2-4塑料表面电镀工艺所得的塑料成品，抗冲击强度高达600j/m，明显高于实施例1和实施例5塑料表面电镀工艺所得塑料成品的抗冲击强度。由此表明，石墨烯、二氧化硅溶胶、环氧树脂、固化剂和水按重量比1:(1.2-1.6):(0.8-1.2):(0.2-0.3):(3-5)混合组成，可提高最终所得塑料成品的抗冲击强度。
47.实施例7一种塑料表面电镀工艺，与实施例2的不同之处在于，s24喷涂中，混合浆料喷涂的压力为0.15mpa。
48.实施例8
一种塑料表面电镀工艺，与实施例2的不同之处在于，s24喷涂中，混合浆料喷涂的压力为0.22mpa。
49.实施例9一种塑料表面电镀工艺，与实施例2的不同之处在于，s24喷涂中，混合浆料喷涂的压力为0.3mpa。
50.对实施例7-9所得塑料成品，进行附着力、抗冲击强度和盐雾试验检测，检测结果如下表所示。
51.对上表进行数据分析可知，实施例7-9塑料表面电镀工艺所得的塑料成品，附着力高达0级，抗冲击强度高达620-625j/m，在盐雾测试中进行650小时测试之后，外表面没有出现明显的腐蚀现象。
52.依据实施例7-9塑料表面电镀工艺所得的塑料成品与实施例2塑料表面电镀工艺所得的塑料成品相比，抗冲击强度和耐盐雾时间明显提高。由此表明，在塑料表面电镀工艺中，控制混合浆料的喷涂的压力为0.15-0.3mpa，可提高塑料成品的抗冲击强度和耐盐雾性能，分析其原因可能是在于，在上述喷涂压力下，混合浆料与镀件不仅结合能力较强，还能均匀的附着在镀件表面，可较好的保护镀件，并提高了破坏镀层和镀件时所需的力。因此提高了塑料成品的抗冲击强度和耐盐雾性能。
53.实施例10一种塑料表面电镀工艺，与实施例8的不同之处在于，混合浆料喷涂的厚度为10-20μm。
54.对实施例10所得塑料成品，进行附着力、抗冲击强度和盐雾试验检测，检测结果如下表所示。
55.实施例11-14一种塑料表面电镀工艺，与实施例10的不同之处在于，第一次烘干的温度和时间
不同。
56.第一次烘干的温度如下表所示。
57.对实施例11-14所得塑料成品，进行附着力、抗冲击强度和盐雾试验检测，检测结果如下表所示。
58.对上表进行数据分析可知，实施例11-14塑料表面电镀工艺所得的塑料成品，附着力高达0级，抗冲击强度高达630-635j/m，在盐雾测试中进行680小时测试之后，外表面没有出现明显的腐蚀现象。
59.依据实施例11-14塑料表面电镀工艺所得的塑料成品与实施例10塑料表面电镀工艺所得的塑料成品相比，抗冲击强度和耐盐雾时间明显提高。由此表明，在塑料表面电镀工艺中，控制第一次烘干的温度为90-110℃，时间为10-15min，有利于提高塑料成品的抗冲击强度和耐盐雾性能。
60.其中，依据实施例12-14塑料表面电镀工艺所得的塑料成品与实施例11塑料表面电镀工艺所得的塑料成品相比，抗冲击强度较高。
61.实施例15-18一种塑料表面电镀工艺，与实施例13的不同之处在于，第二次烘干的温度和时间不同。
62.第二次烘干的温度和时间如下表所示。第二次烘干的温度和时间如下表所示。
63.对实施例15-18所得塑料成品，进行附着力、抗冲击强度和盐雾试验检测，检测结
果如下表所示。
64.对上表进行数据分析可知，实施例15-17塑料表面电镀工艺所得的塑料成品，附着力高达0级，抗冲击强度高达640-644j/m，在盐雾测试中进行700小时测试之后，外表面没有出现明显的腐蚀现象。
65.依据实施例15-17塑料表面电镀工艺所得的塑料成品与实施例13、18塑料表面电镀工艺所得的塑料成品相比，抗冲击强度和耐盐雾时间明显提高。由此表明，在塑料表面电镀工艺中，控制第二次烘干温度为150℃-200℃，时间为30-40min，有利于提高塑料成品的抗冲击强度和耐盐雾性能。分析其原因可能是，该温度对混合浆料具有较好的固化成膜效果，使得混合浆料在镀件表面均匀固化，提高了破坏镀层和镀件时所需的力。因此可得到镀层和镀件附着力高，抗冲击强度高和耐盐雾时间长的塑料成品。
66.实施例19一种塑料表面电镀工艺，与实施例16的不同之处在于，s1混合浆料中，石墨烯还经过改性处理。
67.具体的改性步骤为：将石墨烯采用气相法进行氧化处理后，浸泡在金属盐溶液中，过滤，收集滤渣，将滤渣在120℃下干燥10min，即得改性后的石墨烯。
68.本技术实施例中，仅以金属盐为氯化钴，金属盐溶液为金属盐水溶液，金属盐水溶液中金属盐的质量百分比浓度为35％，氧化处理后的石墨烯和金属盐水溶液的体积比为1:10举例，但并不影响其他种类的金属盐以及石墨烯和金属盐的其他体积比在本技术中的应用。
69.对实施例19所得塑料成品，进行附着力、抗冲击强度和盐雾试验检测，检测结果如下表所示。
70.对比例对比例1一种塑料表面电镀工艺，与实施例19的不同之处在于，采用等量的炭黑替代石墨烯。
71.对比例2一种塑料表面电镀工艺，与实施例19的不同之处在于，采用等量的二氧化钛溶胶替代二氧化硅溶胶。
72.对比例3一种塑料表面电镀工艺，与实施例19的不同之处在于，采用等量的水性聚氨酯树脂替代环氧树脂。
73.对比例4一种塑料表面电镀工艺，具体制备工艺如下：s1去应力：将试样置于80℃下，保温处理8h。
74.s2化学除油：将镀件加入80℃的除油剂中，除油15min，得到除油后的镀件，其中，除油剂由70g/l naoh，30g/l na2co3，80g/l na2sio3，35g/l na3po4混合组成。
75.s3粗化:将除油后的镀件在75℃粗化液中，粗化25min，得到粗化后的镀件；其中，粗化液由400g/l铬酐和400g/l浓硫酸混合组成。
76.s4第一次还原：将粗化后的镀件在25℃的50/l氢氧化钠溶液中，还原5min，得到第一还原后的镀件。
77.s5敏化：将还原后的镀件在25℃的敏化液中，敏化3min，即得敏化后的镀件，其中，敏化液由10g/l氯化亚锡和70ml/l浓盐酸混合组成。
78.s6活化：将敏化后的镀件在25℃的活化液中活化5min，得到活化后的镀件，其中，活化液由2/l硝酸银和150ml/l氨水组成。
79.s7第二次还原：将活化后的镀件在25℃的1g/l氢氧化钠和1g/l硼氢化钾的混合溶液中，还原2min，得到第二还原后的镀件。
80.s8化学镀镍：将第二还原后的镀件在化学镀镍液中进行化学镀镍，得到化学镀镍的镀件，其中，化学镀镍液包括：50g/l niso4·
6h2o，25g/l nah2po2·
h2o，13g/l ch3coona，10g/l nh4cl，ph值为5，时间为5min。
81.s9电镀镍：将化学镀镍的镀件放入电镀液中，以镍为阳极，第二次水洗后的镀件为
阴极进行电镀，在第二次水洗后的镀件表面镀上镍层，即得电镀后的塑料。
82.其中，电镀液由10g/l nicl2·
6h2o、30g/l nh4cl和300g/l ni(nh2so3)2·
4h2o混合组成。
83.电镀液ph值为3.8，电镀电流3.5a，电镀时间为30min。
84.对对比例1-7所得塑料成品，进行附着力、抗冲击强度和盐雾试验检测，检测结果如下表所示。
85.对上表进行数据分析可知，对比例1-3塑料表面电镀工艺所得的塑料成品，附着力为3级，抗冲击强度为470-475j/m，在盐雾测试中进行600小时测试之后，外表面出现明显的腐蚀现象。
86.依据实施例1塑料表面电镀工艺所得的塑料成品与对比例1-3塑料表面电镀工艺所得的塑料成品相比，附着力、抗冲击强度和耐盐雾时间明显提高。由此表明，本技术的塑料表面电镀工艺中，混合浆料中的石墨烯、二氧化硅溶胶和环氧树脂具有协同作用，提高了塑料成品的附着力、抗冲击强度和耐盐雾时间，延长了塑料成品的使用年限。
87.对比例4塑料表面电镀工艺所得的塑料成品，附着力为2级，抗冲击强度为530j/m，在盐雾测试中进行600小时测试之后，外表面出现明显的腐蚀现象。由此表明，本技术的塑料表面电镀工艺，采用自制的混合浆料喷涂在镀件表面，然后再对镀件进行电镀处理，不仅提高了镀层与镀件的结合强度，使得镀层不易产生起泡、剥落等情况，还简化了镀件的镀镍工艺，提高了镀镍工艺的环保性能。
88.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。