镀件表面粗化及中和

    塑料制品表面光滑，虽然经过前面的除油工序表面已经无油污，但光滑的表面是无法得到结合力良好的镀层的。所以必须进行粗化处理，使表面失去原来的光泽变成均匀细致的毛面。粗化是塑料电镀的关键步骤，它决定着镀层结合力的好坏。

    粗化的目的是使塑料表面呈现微观粗糙，增大镀层与基体的接触面积，并使塑料由憎水体变为亲水体，从而增强镀层与基体的结合力。

    粗化方法有机械粗化法、化学粗化法和有机溶剂粗化法。从提高镀层结合力的角度来看，化学粗化优于有机溶剂粗化，有机溶剂粗化优于机械粗化。

    1.机械粗化

    机械粗化是用物理的方法使表面形成微观粗糙面，以增加镀层与基体材料间的接触面积，提高结合的强度。机械粗化的方法主要有喷砂、砂纸打磨和滚磨，其中较常用的还是前两种方法。

    机械粗化的特点是操作简单，易于掌握，成本低，适合于几何形状简单和对尺寸要求不严格的制件。单独的机械粗化只能够获得一定限度的结合力，不能确保镀层与基体有良好的结合力，它通常作为化学粗化的辅助手段。塑料镀件实际上很少采用机械粗化的方法。

    2.化学粗化

    化学粗化处理后的镀层比经机械粗化处理的镀层的结合力强。这是因为机械粗化后的表面呈现碗状的小型凹坑，即是小于半圆的坑状。而化学粗化原理是一种蚀刻作用，由于强酸、强碱、强氧化剂作用使其表面呈冠状的凹坑，即大于半圆的气孔形凹坑。仅从几何形状上看，化学粗化的表面积大于机械粗化获得的表面积，如图5-1所示。

    关于化学粗化提高塑料表面镀层结合力的机理，目前有两种解释。一种解释认为是镀层生长之后形成锁扣效应(也称燕尾槽效应),即所谓嵌扭作用的机械结合力，镀层被锚合到塑料表面的微孔内，将镀层与基体连接起来。另一种解释是塑料表面经过化学粗化后形成了极性基团，极性化学键的键能作用加强了结合力。如塑料表面经过氧化、氮化、重氮化以及羟基碳化等化学变性处理后，镀层结合力能提高若干倍。

    通常采用的化学粗化溶液是铬酐-硫酸型溶液，具有强氧化性。这种强氧化性的酸溶液粗化速度快，效果好，且溶液成分简单，配制容易，维护方便。粗化后的制品表面呈显微粗糙，粗化层均匀细致，对制件表面的粗糙度和尺寸精度影响很小。化学粗化对不同几何形状的塑料制件均可使用。

    为了提高粗化后的亲水性，可在溶液中加入润湿剂。润湿剂要选用耐氧化和强酸性的化合物。

    化学粗化溶液同时还具有较强的去污能力，对制品表面上任何残存的污垢，都能迅速、彻底地除去。目前塑料电镀绝大多数采用化学粗化。

    除此之外，还可以在上述溶液中加入磷酸，它的加入能缓和其粗化作用，防止过度粗化。在粗化溶液中必须严格控制硫酸、铬酐和水的含量。

    塑料镀件常用的化学粗化液的配方及工艺条件见表5-5。

    3.有机溶剂粗化

    对于不适宜用机械粗化和酸液粗化的塑料镀件，可用有机溶剂粗化，它是利用有机洗涤剂对塑料制品的溶解、溶胀作用使其表面失去原来光泽，呈现出无光的粗糙表面。使用该法时应特别注意不要溶胀过度，以免工件变形。热固性塑料可在下列配方的溶液中于室温下处理3～5min。配方如下：

        氢醌    400mL    邻苯二酚    100mL

        丙酮    400mL

    如果将有机溶剂粗化与其他粗化方法结合使用，则可以获得更好的效果。例如，据资料介绍，将聚丙烯塑料用化学粗化方法处理，镀层的结合力仅有10～60kPa,若先用10%的松节油乳化液处理，再用化学粗化，镀层的结合力可以提高到360kPa。

本文转载自《电镀前处理与后处理》编著    李异
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