??
ABS塑料電鍍Ni–W合金
舒暢，謝光榮，朱有蘭
(廣東工業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院，廣東廣州510006)
摘要：介紹了ABS塑料上電鍍Ni–W合金的工藝流程，主要包括：去應(yīng)力，除油，酸洗，粗化，中和，一次還原，浸酸，敏化，活化，二次還原，化學(xué)鍍銅，弱浸蝕，加厚鍍酸銅，電鍍Ni–W合金和干燥。Ni–W合金電鍍液的組成為：六水合硫酸鎳，二水合鎢酸鈉，檸檬酸和氨水(pH調(diào)整劑)。在六水合硫酸鎳和二水合鎢酸鈉總質(zhì)量濃度為210g/L，檸檬酸用量等于硫酸鎳與鎢酸鈉的總物質(zhì)的量的條件下，采用正交試驗討論了六水合硫酸鎳與二水合鎢酸鈉的質(zhì)量濃度之比、鍍液溫度、pH和電流密度對鍍層顯微硬度、耐磨性、結(jié)合力和表面形貌的影響。得出最佳工藝條件為：六水合硫酸鎳60g/L，二水合鎢酸鈉150g/L，檸檬酸130g/L，鍍液溫度65°C，pH5，電流密度20A/dm2，施鍍時間45min，以鎳板為陽極，采用磁力攪拌。該工藝所得鍍層表面細(xì)致平整、較有光澤，具有較高的顯微硬度、良好的結(jié)合力和優(yōu)異的耐磨性能。
關(guān)鍵詞：ABS塑料;鎳–鎢合金;電鍍;顯微硬度;結(jié)合力;耐磨性
中圖分類號：TQ153.2文獻標(biāo)志碼：A
文章編號：1004–227X(2010)07–0005–04
1·前言
ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，是目前用量最大的工程塑料之一，廣泛應(yīng)用于機械、汽車、電器、通訊設(shè)備、化工、建筑等領(lǐng)域[1-4]。
在ABS塑料表面上電鍍Ni–W合金，能將塑料質(zhì)輕、無毒、抗沖擊、易加工與Ni–W合金鍍層的高硬度、高耐磨、強抗蝕的性能結(jié)合起來，進一步拓寬其應(yīng)用范圍[5]。
2·實驗
2.1ABS塑料樣品的準(zhǔn)備
ABS塑料基體試樣的規(guī)格為20mm×10mm×3mm，對成型后的成品進行鉆孔(用于掛裝)，接著先后經(jīng)過300#砂紙粗磨、600#砂紙打磨、1000#砂紙水磨和1500#砂紙水磨?？紤]到長方體型基體的邊角在電鍍時可能因電荷集中而出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象，且邊角位置的內(nèi)應(yīng)力較大，對鍍層結(jié)合力影響不好，故將塑料基體的直角、銳邊改為圓弧過渡。
2.2工藝流程及鍍液組成
在ABS塑料表面電鍍Ni–W合金的工藝流程為：去應(yīng)力─冷水清洗─除油─熱水清洗─冷水清洗─酸洗─冷水清洗─粗化─冷水充分清洗─中和─冷水清洗─一次還原─冷水清洗─浸酸─冷水清洗─敏化─冷水清洗─去離子水清洗─活化─冷水清洗─二次還原─冷水清洗─化學(xué)鍍銅─冷水清洗─上掛具─弱浸蝕─加厚電鍍銅─電鍍Ni–W合金─卸掛具─干燥─質(zhì)量檢測。
通過查閱相關(guān)的文獻[6-8]，制定出如下化學(xué)鍍銅工藝：硫酸銅16g/L，37%甲醛25mL/L，酒石酸氫鈉25g/L，氫氧化鈉5g/L，氯化銨2g/L，溫度50°C，pH12，時間30min，采用90-2恒溫磁力攪拌器加熱至規(guī)定的溫度并攪拌。
考慮到化學(xué)鍍銅后塑料上的金屬化表層極薄，電鍍Ni–W合金之前還要先加厚電鍍一層銅或鎳，以防止化學(xué)鍍銅層局部溶解。另外，由于ABS塑料的熱膨脹系數(shù)(8×10-5/°C)與Ni–W合金差別甚大(W為4.5×10-6/°C，Ni為1.3×10-5/°C)，而銅的熱膨脹系數(shù)(1.7×10-5/°C)與ABS較接近，若在化學(xué)鍍銅層上直接進行合金電鍍就會在溫度變化時產(chǎn)生開裂、起皮等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響結(jié)合力，故在電鍍之前加鍍一層銅可以起到緩沖作用。加厚電鍍銅采用常規(guī)酸銅工藝，條件如下：硫酸銅200~250g/L，硫酸60~80g/L，室溫，電流密度2.0~2.5A/dm2，時間20~30min，陽極為紫銅板，采用90-2恒溫磁力攪拌器加熱至規(guī)定的溫度并攪拌。綜合文獻資料和一些研究結(jié)果[9-10]，確定采用由硫酸鎳、鎢酸鈉、檸檬酸和氨水組成的鍍液進行Ni–W合金電鍍。在事先做了一定量的實驗以后，初步確定以六水合硫酸鎳與二水合鎢酸鈉的質(zhì)量濃度之比(兩者的總量保持在210g/L)、鍍液溫度、pH及電流密度作為考察因素，每個因素設(shè)定5個水平，采用L25(56)正交表(見表1)進行正交試驗。試驗中，檸檬酸的添加量等于硫酸鎳與鎢酸鈉的總物質(zhì)的量，氨水用作調(diào)節(jié)鍍液至規(guī)定的pH，陽極為鎳板，電鍍時間均為45min，采用90-2恒溫磁力攪拌器加熱至規(guī)定的溫度并攪拌。
