ABS塑料电镀的主要工艺流程依次为：除油、粗化、敏化、活化、化学镀、电镀、镀镍、镀铬、成品。以上操作中电镀操作前的五步为化学镀工艺,从电镀操作开始,为常规电镀工艺。
1.1除油
除油的主要目的是脱脂去油,同时降低其表面张力,赋予其表面亲水性。制件在加工或者运输过程中,难免沾到油污、脱模剂和一些杂物,这些影响后续操作的因素必须通过除油操作去除。除油操作对促使粗化均匀、提高镀层结合力、延长粗化液的使用寿命均有一定的作用[4]。
目前多数使用碱性或酸性去油剂进行除油,属于化学除油,前者含有苛性钠、磷酸三钠、碳酸钠和其它一些助剂,操作温度70℃左右,去油效率较高[5-7];后者含有铬酸盐,其去油后不必洗涤制品就可以直接放置于酸性的粗化液中。碱性和酸性去油剂作用时间约为3～5min.
有时除油后,还需用硫酸溶液来浸泡,进行表面调整。这是由于除油过程中的高温浸泡会使制品表皮部分含有的空气因膨胀而形成气泡,这样就会使粗化处理不够完全;同时由于去油剂的作用,会在制品表面生成硅酸、盐酸皮膜,或者由于表面活性剂与树脂的亲和力过强等,影响粗化处理的效果。表1为ABS制件碱性去油剂参考配方。
1.2粗化
粗化的目的是提高表面粗糙度,增大表面积,以增大金属镀层和塑料的结合力;使塑料表面由憎水变为亲水,各部分被水均匀润湿,以便均匀吸附金属离子[3-4]。粗化的方法有：机械粗化、溶剂溶胀粗化和化学粗化。
化学粗化是目前广泛应用的一种方法。它是用化学浸蚀剂使塑料表面粗糙,增加表面积和生成某些极性基团,使表面由憎水性变为亲水性[8]。
化学浸蚀液是一种强氧化剂溶液,如铬酸、硫酸、磷酸、硝酸、重铬酸钾等混合液。进行化学粗化处理时,浸蚀条件很重要。浸蚀时间短,孔洞不能完全形成,制件表面过于光滑,亲水性差,不利于吸附敏化剂和活化剂,会使化学镀失败;浸蚀时间长,化学粗化对制件表面有较强的破坏作用,有可能破坏基体,影响镀后外观,还会导致镀层剥离强度不足。一般浸蚀时间根据制品情况从几分钟到1h不等,浸蚀温度一般60℃左右。粗化后的工件应是无光亮、润湿(否则易露塑、结合力不良),并无白色霜状[9]。到目前为止ABS制品广泛采用的化学粗化配方有2种：一种是CrO3—H2SO4—H2O浸蚀体系;一种是CrO3—H2SO4—H3PO4浸蚀体系,其中都含有六价铬成分,另外还可以加入一些助剂,以保证浸蚀的均匀性。ABS制件粗化处理条件见表2.
为了将在化学粗化过程中残存的六价铬清洗干净,需要使用中和剂对制件进行中和处理,否则无法使化学镀的引发顺利进行。中和剂的选用、用量和处理时间都对制件电镀性能有影响。也可将制件放入盐酸浴槽中浸渍[8],使其六价铬还原为三价铬,然后用去离子水将制件冲洗干净。1.3敏化
敏化的目的是在制件表面吸附一层容易氧化的物质,以便在活化处理时可发生氧化还原反应,并在制件表面形成具有催化作用的贵金属薄膜[9-11]。
敏化剂是化学镀的引发剂,并能够促使镀层均匀沉积,提高沉积速度,增加覆盖能力,增大镀层与基体的结合强度。敏化剂是一种还原剂,当其附着在制件表面上时,能在活化液中把金属离子还原为金属原子。这些金属原子及其集合,在化学镀中起着十分重要的活化中心的作用,没有这些活化中心,化学镀很难进行。制件浸入化学镀溶液中,直到在镀层表面能观察到一层连续沉积层的这段时间,称为化学镀的诱导期。敏化剂的根本作用就在于缩短诱导期,保证化学镀的正常进行[4]。ABS制件敏化条件见表3.
最常用和最有效的敏化剂是氯化亚锡(SnCl2)溶液[12-13],此外,钛、锆、钍的化合物也可作敏化剂材料。在用氯化亚锡配制敏化剂时,通常要加入盐酸和金属锡于溶液中,加盐酸的目的是防止SnCl2水解生成碱式氯化亚锡而使溶液浑浊,污染制件表面;加金属锡的目的是防止空气中的氧逐渐把溶液的二价锡氧化成为四价锡而使溶液失去敏化作用[14]。
1.4活化
活化的目的是在制件表面先生成一层金属膜(将具有催化性物质如金、铜吸附于敏感化的制件表面),以此作为下一步化学沉积时的催化剂,利于化学镀[9,15]。
所谓活化处理,就是将吸附有还原剂的制件浸入含有氧化剂的溶液中。一般是浸入贵金属盐类水溶液,于是贵金属离子就被还原剂还原为贵金属,从而在制件表面上形成贵金属膜。这层贵金属可以起到活性催化的作用,也称催化膜,它可以加速化学镀的还原反应[4,16]。实践证明,金、银、铜、钯等金属都具有这种催化能力。
常用的活化剂是硝酸银溶液,氯化金、氯化钯也是极好的活化剂,但其成本较高。在硝酸银溶液中,制件表面的氯化亚锡与硝酸银发生氧化—还原反应使银呈一膜层被还原于制件表面上,这层对下一步导电层的沉积起引发、催化的作用。
实际应用的活化剂是将2g硝酸银(化学纯)溶于1000mg蒸馏水中,再滴入氢氧化氨使溶液成透明为止。活化处理温度为15～30℃,处理时间为1～3min.
需要注意的是,用胶体钯活化液活化后的工件,要清洗,而后解胶。解胶是为洗去包围着金属钯颗粒的四价锡,让金属钯裸露,以触发化学镀,也为防止残留锡浸入化学镀溶液[9,17-19]。ABS电镀电源
1.5化学镀
经过活化处理后的制件表面,已有一层银或其它金属膜,但因很薄,此时若浸入酸性溶液,银膜会剥落,故需先进行碱性化学镀铜,通过氧化还原反应,在工件表面镀上一层铜,以加强导电层,而后,可以在酸性介质中电镀[9]。化学镀是一种低温下的自动催化还原反应[20]。
常用的化学镀方法有化学镀铜、化学镀镍、化学镀银、化学镀铬。但最常用的是化学镀铜。ABS制件碱性化学镀铜条件见表4.
化学镀完成后,进入常规电镀工艺,制件就可以像金属件一样进行电镀了。
