ABS 塑胶真空镀金色氮化锆工艺

雷大法*

（广东美的生活电器制造有限公司，广东 佛山 528000）

塑胶制品电镀金属镀层一般呈银白色，较为单调，随着人们对塑胶制品的装饰性要求越来越高，单一的银白金属色泽已无法满足市场需求，金黄色金属光泽因具有镜面光亮和雍容华贵的外观而越来越受青睐。目前塑胶制品镀金黄色镀层一般使用镀真金或镀铜锡仿金工艺，但真金价格高昂而无法广泛应用，铜锡仿金又存在极易氧化变色的缺点而难以满足需求。氮化锆镀层具有金黄色金属色泽，为难熔硬质化合物，化学稳定性好，不仅能满足人们喜欢金黄色泽的需求，还能提供更优异的镀层性能。本文先对ABS 塑胶制品进行电镀处理，再真空溅射锆靶材，得到金黄色氮化锆镀层。

1 电镀处理

电镀处理的工艺流程、配方和工艺条件由某药水供应商提供，具体工艺流程为：除油─亲水─水洗─粗化─中和─预浸─沉靶─解胶─水洗─碱性镀镍─水洗─焦磷酸盐镀铜─硫酸盐镀铜─水洗─镀镍─水洗─镀铬。

1.1 除油

除去ABS 制品沾附的油污，一般使用碱性除油液：Na3PO430～55 g/L，Na2CO320～30 g/L，NaOH 15～20 g/L。

1.2 亲水

充分润湿制品表面，溶液组成和工艺为：化学纯H2SO450～130 g/L，脂肪酸钠0.2～0.5 g/L，常温，1～3 min。

1.3 粗化

粗化的目的是提高ABS 制品的表面亲水性和形成适当的粗糙度，以保证其镀层有良好的附着力。工艺参数为：Cr2O3200～450 g/L，化学纯H2SO4200～400 g/L，60～70°C，7～16 min。

1.4 中和

采用80～120 mL/L盐酸将残留在制品表面的六价铬清洗干净，以免污染活化剂。

1.5 预浸

预浸可增强活化剂的稳定性，防止活化剂被水稀释及水解，预浸液由50～100 mL/L 盐酸和220 g/L 预浸盐组成。

1.6 沉钯

利用胶体钯活化法将钯离子吸附于工件表面并还原成活性钯金属，对后续化学镀镍起催化作用。工艺参数为：钯活化剂1.5%(质量分数)，预浸盐220 g/L，化学纯盐酸50 mL/L，3～8 min，35～45°C。

1.7 解胶

钯活化后，制品表面吸附的胶态钯微粒并不起催化作用，因钯微粒周围吸附了具有稳定胶态作用的锡水解胶层。要使钯微粒发挥催化活性中心的作用，必须对产品表面进行解胶处理，具体工艺参数为：化学纯盐酸100 mL/L，40～55°C，1～4 min。

1.8 碱性镀镍

ABS 塑胶不能耐高温，故选用碱性低温化学镀镍工艺[1]，具体为：NiSO425～30 g/L，NaH2PO2·H2O 25～30 g/L，NH4Cl 20～30 g/L，柠檬酸钠10～15 g/L，40～60°C，3～6 min。

1.9 焦磷酸盐镀铜

化学镀镍层易钝化，在直接对其进行光亮酸性镀铜的初始阶段往往难以完全覆盖，焦磷酸盐镀铜液的分散能力和覆盖能力较好，采用焦磷酸盐体系先镀一薄层铜有利于解决这一问题，具体工艺参数为：Cu2P2O7·3H2O 60 g/L，K4P2O7·3H2O 330 g/L，柠檬酸铵22 g/L，40～50°C，2～3 min。

1.10 硫酸盐镀铜

CuSO4200～220 g/L，化学纯H2SO460～80 g/L，化学纯盐酸70～80 mg/L，20～35°C，8～20 min。

1.11 镀镍

镀铜后再镀镍层可增强镀层的耐腐蚀性，工艺参数为：NiSO4220～280 g/L，NiCl235～65 g/L，H3BO340～45 g/L，50～60°C，5～10 min。

1.12 镀铬

镀铬可增强整体镀层的硬度和耐磨性，并为真空镀氮化锆提供良好的基体，其工艺参数为：Cr2O3200～270 g/L，化学纯H2SO42.0～2.7 g/L，40～45°C，2 min。

2 真空镀氮化锆

工艺流程为：清洗─烘干─真空镀─性能检测。

2.1 清洗

基材表面清洁度是成膜的关键，表面必须无污渍和斑点，因此采用超声波清洗。添加5%(质量分数)超声波专用清洗剂JZ-300A(钜正科技)，温度控制在50～60°C 之间，清洗时间为10 min。

2.2 烘干

残留于制品表面的水分会影响镀层质量，如镀膜易脱落或产生绿霉等。因此需采用强制烘干工艺，温度为65°C，时间为40 min。

2.3 真空镀氮化锆

镀铬基材经清洗、烘干后，进行真空镀氮化锆。具体工艺参数为：总压强0.3～0.5 Pa，氮气流量15%～20%，靶材为99.99%锆靶，靶材直流功率250～300 W，偏压−50 V，温度130°C，时间20 min[2]。

3 产品性能

3.1 颜色和光泽

本工艺已成功应用于刮胡刀外壳和电饭煲装饰件的实际生产中，图1 为具有金色外观的电饭煲手把装饰片和刮胡刀外壳。样品的具体颜色和光泽为：颜色明度值L*=81.36，红绿变化值a*=0.31，黄蓝变化值b*=34.45，20°角光泽度为91。可知，采用本工艺处理所得产品为较浅的金色，具有高光泽度。

图1 刮胡刀外壳和电饭煲手把装饰片金色外观实物Figure 1 Razor casing and rice cooker handle with golden appearance

3.2 其他性能

对镀氮化锆样品进行附着力、硬度、耐蚀性等性能表征，结果见表1。

表1 氮化锆样品性能测试结果Table 1 Performance test results of ZrN sample

从表1 可知，采用本工艺制备的产品各项性能可满足不同温湿度环境的正常使用要求。

4 结论

ABS 塑胶制品经电镀铜、镍、铬处理后可为真空镀氮化锆提供良好基体，最终经真空镀后可获得装饰性和综合性能较佳的镀层。此工艺可改变ABS 电镀外观颜色单一的现状，有效提高塑胶制品的综合性能。

[1]程沪生.也谈“ABS 塑料化学镀镍工艺”[J].电镀与涂饰,2007,26 (7):19-20,25.

[2]牛建钢,孙维连,李新领.氮化锆薄膜色度特性与工艺参数研究[J].真空,2006,43 (1):36-38.