塑料是無法與金屬形成金屬鍵，單靠原子與分子間的相互作用力，結(jié)合力很差，加之塑料不親水，直接金屬化幾乎不可能。所以，只能通過電鍍的方式，使塑料與金屬能形成比較強(qiáng)的結(jié)合力。塑料電鍍的結(jié)合力，需要通過良好的鍍前粗化處理，一方面使塑料表面親水，另一方面更重要的是形成凹坑，借機(jī)械撳鈕、鑲嵌作用來獲得結(jié)合力。因此，粗化是獲得良好結(jié)合力的關(guān)鍵工序。
塑料的種類很多,但并非所有的塑料都可以電鍍。有的塑料與金屬層的結(jié)合力很差,沒有實(shí)用價(jià)值;有些塑料與金屬鍍層的某些物理性質(zhì)如膨脹系數(shù)相差過大,在高溫差環(huán)境中難以保證其使用性能。
目前用于電鍍最多的是ABS,其次是PP。另外PSF、PC、PTFE/PA10T等也有成功電鍍的方法，但難度較大，ABS是最常見的可電鍍塑料，且一般都是規(guī)定的電鍍級(jí)牌號(hào)。
ABS塑料由3種物質(zhì)組成：A為丙烯腈、B為丁二烯、S為苯乙烯。其中丙烯腈與苯乙烯共聚形成樹脂相，丙烯腈與丁二烯形成彈性體相(也稱橡膠體相)。樹脂相與橡膠體相再混合形成ABS塑料。
通用級(jí)的ABS塑料電鍍后的結(jié)合強(qiáng)度為12~90kPa，而電鍍級(jí)的可達(dá)140~540kPa。電鍍級(jí)的ABS塑料至少要滿足兩條要求：
a）：丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在18%~23%，過多或過少都會(huì)降低結(jié)合力；
b）：必須是接枝共聚物。不同的進(jìn)口品牌，其電鍍效果也有差異。
ABS塑料在進(jìn)行粗化處理時(shí)，以細(xì)粒狀彌散于樹脂相中的丁二烯被氧化溶解，而樹脂相不易被氧化破壞溶解。橡膠相被溶解后，塑料表面產(chǎn)生大量均勻而微細(xì)的空穴，其密度可達(dá)6×104個(gè)/cm2。隨后經(jīng)過敏化、活化(或膠態(tài)鈀活化)、化學(xué)鍍和電沉積，空穴內(nèi)部沉積的金屬層與外表金屬層連成一體，機(jī)械撳鈕、鑲嵌作用使鍍層與塑料獲得一定強(qiáng)度的結(jié)合力。
當(dāng)ABS塑料中丁二烯含量不足時(shí)，形成的凹坑過少、過稀；若丁二烯含量過多，微小坑點(diǎn)又會(huì)連成大片，形成大坑，結(jié)合力也不好。這就是電鍍級(jí)ABS塑料對(duì)丁二烯的含量范圍和均勻分布有較嚴(yán)格要求的原因。
注：ABS塑料因粗化等其他鍍前處理工序后，若ABS塑料是接枝共聚物，表面也會(huì)引入極性基團(tuán)，這些極性基團(tuán)可能與化學(xué)鍍時(shí)還原的金屬銅或鎳之間產(chǎn)生鍵合作用而增強(qiáng)結(jié)合力。但鍵合僅起次要作用，主要的結(jié)合作用仍為粗化后形成的機(jī)械結(jié)合。
圖：ABS塑料粗化過程（黑點(diǎn)丁二烯）
粗化的要求：一是均勻，二是適度。粗化不足或過度，結(jié)合力都不好。生產(chǎn)中可用如下方法判斷：
a）取粗化后的塑料件進(jìn)行水洗，本不親水的塑料件應(yīng)完全親水，若有不親水現(xiàn)象，則說明粗化不足。
b）用工具夾住工件，在電爐上慢慢烤干，干后塑料件發(fā)白、不反光，則粗化較好；若起絨毛狀、色過暗，則說明粗化過度。
圖 ABS塑料電鍍工藝粗化效果
除了ABS塑料本身材質(zhì)要良好外，不同用戶提供的塑料件及同一廠家不同批次產(chǎn)品間也存在質(zhì)量差異，應(yīng)先作小樣試驗(yàn)，確認(rèn)粗化效果好后再生產(chǎn)。還有其他一些因素影響粗化效果。比如：
1.設(shè)計(jì)與工藝
注塑模具的設(shè)計(jì)是否合理，注塑條件是否控制得當(dāng)。
2.粗化前是否作了消除應(yīng)力處理
ABS塑料在注塑時(shí)，總會(huì)在制件不同部位產(chǎn)生不同的應(yīng)力(模具設(shè)計(jì)不當(dāng)及注塑條件控制不良時(shí)尤為突出)。應(yīng)力大的部分不易粗化，而應(yīng)力小的部分粗化速度快。待應(yīng)力大的部分粗化達(dá)到要求時(shí)，應(yīng)力小的部分已粗化過度。因此，除非擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，能做到即使不消除應(yīng)力也有高的產(chǎn)品合格率，否則，應(yīng)在粗化前先作去除應(yīng)力處理。
3.粗化液配方
ABS塑料的粗化方法有三類，即高硫酸型、高鉻酸型和磷酸型，從環(huán)境保護(hù)的角度看，現(xiàn)在宜采用高硫酸型。高硫酸低鉻酐型配方的粗化速度慢、操作范圍窄，易損害AS樹脂相；低硫酸高鉻酐型配方則正好相反，一般應(yīng)用較多。當(dāng)容易粗化過度時(shí)，在粗化液中加入適量的磷酸，能緩和粗化作用，防止粗化過度，但會(huì)降低粗化速度。
4.粗化液溫度
液溫低于60°C時(shí)粗化很慢，液溫越高，粗化越快。為節(jié)能及穩(wěn)定粗化速度，粗化槽應(yīng)加保溫層。一般采用鈦質(zhì)電加熱器進(jìn)行電加熱，并配備恒溫控制設(shè)施。
5.自動(dòng)化程控的主要問題
因時(shí)間是自動(dòng)化程控的，故對(duì)粗化工藝的掌握比手工粗化時(shí)要求高。但由于都是上掛具粗化，因此工件不易重疊，粗化有可能更均勻(手工作業(yè)時(shí)，工件在粗化液中呈上浮狀)。另外，當(dāng)粗化液中三價(jià)鉻及橡膠相溶出物過多時(shí)，粗化效果變差，應(yīng)更新。自動(dòng)線生產(chǎn)時(shí)，粗化液的更新頻率較大。廢舊的粗化液濃度很高，含鉻量大。若直接倒入廢水中處理，則廢水處理成本會(huì)大增，故應(yīng)單獨(dú)處理。
圖：PC/ABS電鍍門把手（圖源于錦湖日麗）
文章內(nèi)容來源于表面處理網(wǎng)，艾邦高分子整理編輯
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