可电镀的塑料介绍:历史与应用
01.应用情况
金属覆盖的塑料件几乎无处不在。
浴室的淋浴头是金属镀层的塑料件。它们的许多配件和其他浴室设备就像一个坚固的门,但内部其实是塑料。厨房的用具和家具零件很多也是电镀的塑料件。
汽车工业使用塑料上电镀已经很长时间了,不管外饰件和内饰件、保险杠、标牌、手柄等等:它都是由塑料通过电镀制成的。
电镀能够产生众所周知的非常漂亮的外观。
电镀行业在非导电有机材料上面发展广泛,比如手机的外表面或笔记本电脑都有应用。但是,在电子应用领域,塑料电镀的最大的应用是印刷电路板行业,电子元件如电阻器、电容器、晶体管和晶片等。这些用来连接到个人电脑、收音机、CD播放机、手机等。
因此,我们可以将塑料电镀的应用分为两类:装饰性镀层和功能性镀层。
装饰性镀层注重美观和光泽,例如,香水瓶盖上的应用,是在塑料材料上选择产生金属的外观。
功能性镀层主要用于显示良好的电性能--导热系数,用于产生连接或者在电子部件之间或屏蔽某些盒子的内部或保护电子设备免受外部电磁场的影响,电磁辐射对环境的影响等。
02.塑料的优点
塑料运用的越来越广泛,主要由于以下的优点:
塑料质轻! 塑料的密度: 0.8 - 2.2 克/立方厘米,钢铁为 7.8 克/立方厘米,铝为 2.7 克/立方厘米,作为工件运用到汽车行业时,重量进一步减轻汽车的重量。
硬度和韧度兼备
耐化学腐蚀
良好的绝缘特性
可塑性
较低的操作温度
低成本 - 高产量
可电镀的塑料包括有ABS或ABS/PC、PP、PA和LCP等,以下对这几种塑料展开讨论。
03.ABS塑料
相当多的不同种类的塑料被认为是可电镀的。首先,非常便宜和容易电镀的是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料,应用的相当广泛。
ABS塑料多应用于淋浴头和其他浴室配件。但因为它很容易成型,但也有一个缺点:它在在70℃以上,机械稳定性差,尺寸稳定性会差。很早开始,ABS塑料就与较硬的塑料-聚碳酸酯(PC)搭配。
选择PC是有历史原因的。
ABS的最大供应商是当时也是PC的最大供应商。这种混合物通常含PC 50%的比例,但PC的比例也可能高达85%。
越高的PC含量会导致金属层的结合力变差。因此,最终用户必须找到适合一定的高温和结合力之间平衡的PC比例。
04.聚丙烯(PP)
对于一些特殊的应用,特殊种类的塑料也有在应用。
例如,在化妆品行业,使用聚丙烯(PP)。它们填充有矿物如碳酸钙来改善结合力。因为PP塑料表面的矿物层被粗化掉,形成非常小的孔,这样金属层便有锚点,从而增加其结合力。矿物材料可以使用不同的填充比例,因此重量也会同比例的增加。
这种通过对塑料的填充对电镀是非常好的。使用PP的主要原因是因为其化学稳定性,耐溶剂溶解性。如酒精和油类会从香水盖冒出来,如果是ABS塑料,会被溶解,而使用PP塑料却不会。
今天,研究人员正在寻找特殊的各种PP材料,给人“当帽子被掀开时,有战斗的感觉”。
这个行业曾试图引进一种填充有硫酸钡的聚酯材料,但失败了。这是因为这种比重约为3克/立方厘米的材料,被事实证明,这种塑料的价格很高。
05.聚酰胺尼龙(PA)
聚酰胺尼龙材料(PA)的机械强度非常高,是可以满足很多方面的需求。直至今天,最大的应用可能是汽车的内门把手,原因是为了减轻汽车的重量。
如果门把手使用锌合金压铸件会增加车身的重量,因此其重量会翻倍。四个尼龙PA手柄可节省数百克的重量,在当今汽车轻量化的趋势下,所有大型汽车制造商都会使用PA的电镀。
实际上只有少部分的PA材料适合电镀,一般来说,只有PA家族的PA6,PA 66以及聚亚胺PAA可考虑电镀。这些材料的物性很大程度取决于注塑成型时的温度。
对于PA的电镀,需要使用与ABS不同的电镀工艺。其最大的区别是PA电镀时,需要赶走大量的水(大约占到其重量的5%),即电镀前需要烘烤。
06. LCP
对于一些特殊应用,一种非常稳定的,在不同温度下形变很小,尺寸稳定性高的材料叫液晶聚合物LCP。
它是一种新型的高分子材料,在熔融态时一般呈现液晶性。电子电气是LCP的主要市场:电子电气的表面装配焊接技术对材料的尺寸稳定性和耐热性有很高的要求(能经受表面装配技术中使用的气相焊接和红外焊接)。印刷线路板、人造卫星电子部件、喷气发动机零件、汽车机械零件、医疗方面。
经常,塑料的特性一般不来自于聚合物本身,而很大程度上其物理和化学特性是被一些特殊的填料所影响。甚至传统塑料如ABS也不仅包含丁二烯,大量的其它添加剂决定了塑料在环境中的特性。
如果有人考虑在塑料上镀金属,仔细研究发现并没有坏处。它的高温分解和变形等热特性如何?电镀过程中的吸水性如何?所有这些数据都可以由塑料制造商提供。
07.写在最后
如何选择合适的塑料类型,ABS还是ABS/PC,或者PA,PP,LCP等,需根据塑料件在具体的使用环境和测试要求而定。
同时,塑料的使用成本也至关重要。