隨著汽車及相關(guān)裝飾工業(yè)的發(fā)展,汽車行業(yè)中采用塑料電鍍件作為裝飾性和功能性的需求也明顯提高。近年來,塑料電鍍件被大量用于汽車內(nèi)外裝飾零件上，例如內(nèi)門把手﹑換檔面板﹑防擦飾條﹑散熱器格柵﹑汽車標牌﹑保險杠飾條等。在汽車塑料零件上電鍍可以達到裝飾﹑耐腐蝕和耐磨作用,同時塑料電鍍件在一定程度上不僅能夠節(jié)約機械加工工時, 簡化加工工藝,改善零件的外觀。

1.   汽車塑料飾件電鍍工藝

1.1 汽車塑料飾件電鍍的工藝流程 

目前廣泛應用于汽車電鍍的塑料有ABS﹑PC+ABS和PA,下面主要談談塑料電鍍的工藝流程。塑料電鍍就是采用一定的加工方法，先在塑料表面獲得導電膜，然后用電鍍的方法加厚的過程。因此塑料電鍍工藝也可以簡單的分成兩大步,第一步為塑料電鍍的前處理：除油→粗化→中和→催化→解膠→化學鎳；第二步為塑料電鍍：預鍍鎳→光亮銅→半光亮鎳→光亮鎳→鎳封→光亮鉻。

1.2 工藝流程的闡述

1.2.1  塑料電鍍的前處理工藝流程闡述

1.2.1.1  除油：清潔塑料零件表面，除去塑件表面的油脂、灰塵、汗?jié)n等物質(zhì)。除油不僅關(guān)系到電鍍層和塑料基體之間的附著力,還關(guān)系到鍍層的外觀以及鍍層的各種性能。

1.2.1.2  粗化：在塑料表面形成直徑為0.2μm到1μm的凹陷，使零件表面形成微觀粗糙,增加電鍍面與注塑件的接觸面積。粗化提高了塑料表面親水性和形成適當?shù)拇植诙?可以保證鍍層與塑料表面有良好的結(jié)合力。

目前常采用的是化學粗化, 化學粗化法是利用粗化液的強酸性,在零件表面形成凹陷。化學粗化后的表面微觀圖見圖1和圖2。粗化的溫度、時間和化學濃度決定活性點的化學特性,粗化過少或過多都會影響鍍層的附著力。

1. 1.2.1.3       中和：利用溶液的還原性，將零件表面藏留的鉻酸還原去除，這些藏留鉻酸對后面的工序均產(chǎn)生不利影響必須中和干凈。

1.2.1.4  催化：由于化學鎳的沉積需要催化，因此應在塑料表面沉積催化劑。溶液中的催化物質(zhì)被均勻吸附在零件表面燕尾狀的小孔中，為后面化學鎳反應的發(fā)生提供了催化中心。

下列金屬可作為化學鎳沉積的催化劑:鈀﹑鉑﹑釕﹑鈷﹑鎳，綜合考慮功效和成本，鈀最為合適。膠體鈀在氯化亞錫鰲合下吸附到塑膠表面,提供了催化中心。                 

1.2.1.5  解膠：塑料零件表面在催化液中所吸附的膠體鈀并不具有催化活性,因為其周圍被二價錫離子（Sn²⁺）所包裹著，需要通過解膠工序溶解鈀周圍的二價錫,使其裸露并真正具有催化活性。解膠一般是在35°～40°下, 于80～120mL/L的鹽酸溶液中浸泡1～3min。

1.2.1.6 化學鎳：前面所有工序都是在為此工序的順利進行作準備，經(jīng)過化學反應后，零件表面被覆蓋了一層能夠?qū)щ姷逆?磷合金層（約0.2μm），使原先并不導電的塑料變成了導體，使其在后面一系列的電鍍（銅、鎳、鉻）過程都成為了現(xiàn)實。

1.2.2 塑料電鍍的工藝流程闡述

1.2.2.1  預鍍鎳：化學鎳層比較薄（0.2μm左右）,導電性能不佳。在化學鎳表面增加一層預鍍鎳可增加零件的導電性能。

1.2.2.2 光亮銅：銅具有良好的延展性、柔韌性、較其它鍍層的熱膨脹系數(shù)更接近于塑料。在塑料零件表面鍍上一層厚約15～25μm平滑而柔韌的銅層，有利于增加零件與整個鍍層的結(jié)合力、耐溫變能力以及耐腐蝕性，在零件受到外界環(huán)境溫度變化或沖擊時能夠起到一個緩沖作用，減小零件受損程度。

1.2.2.3 半光亮鎳：零件外觀呈半光亮狀所以稱為半光亮鎳，該鍍層具有良好的延展性及整平性，半光亮鎳層基本上不含硫（＜0.005%），電位較光亮鎳鍍層高，零件在銅層上繼續(xù)鍍上一層半光鎳和光亮鎳組合，使零件同時具有良好的機械性能和耐腐蝕性能。

1.2.2.4 光亮鎳：使零件外觀具有鏡面光亮效果，顏色白中偏黃，在零件遭受腐蝕介質(zhì)產(chǎn)生腐蝕時，由于光亮鎳鍍層中含硫（0.06%～0.08%）電位較半光亮鎳低，作為陽極性鍍層優(yōu)先腐蝕，并且腐蝕方向由縱向變成橫向，避免了大而縱深的腐蝕結(jié)果，從而大大延緩了零件腐蝕的速率。

在鍍光亮鎳時，有時根據(jù)需要改為鍍珍珠鎳。珍珠鎳外觀具有珍珠光亮效果,使零件看起來幽雅、色澤柔和。珍珠鎳鍍層結(jié)構(gòu)細致﹑孔隙少﹑內(nèi)應力低和耐腐蝕性好, 而且耐觸摸及耐刻痕能力極佳, 目前已經(jīng)成為歐美國家一種重要的防護裝飾性鍍層。圖3和圖4分別為鍍層中采用光亮鎳和珍珠鎳的效果圖。

1.2.2.5 鎳封：在光亮鎳溶液的基礎(chǔ)上在電鍍?nèi)芤褐刑砑右恍┎粚щ姷募毿∥⒘＃ㄒ话阒睆郊s在0.5μm）左右，在電鍍過程中鎳不斷在零件上沉積，同時這些微粒也被帶入了鍍層，這些微粒由于不導電所以在微粒上是鍍不上其它鍍層的,因此鍍完鉻層以后在零件上形成了貫穿至鎳層的不連續(xù)的小孔（俗稱微孔）。在零件遭受腐蝕的時候，正是這些微孔的存在增大了鎳層的暴露面積，很好的分散了腐蝕電流，使單位面積鎳表面積上的腐蝕電流大為降低, 腐蝕速度也因此降低,從而避免了集中縱深的強烈腐蝕，起到了非常好的耐腐蝕性效果。

1.2.2.6 光亮鉻：鍍層呈耀眼的銀白色，使零件達到最佳的裝飾效果。在環(huán)保和市場需求下, 三價鉻和電鍍黑鉻應用也多了起來。

目前由于環(huán)保要求，三價鉻的應用越來越廣泛，其特點是環(huán)保、毒性低（只有六價鉻的1%）,廢水處理簡單；同時電流效率高覆蓋性能、分散性能高于六價鉻。但是也有不足之處，鍍層色澤較六價鉻稍暗，耐腐蝕性能及硬度沒有六價鉻好。

電鍍黑鉻的應用也越來越多,黑鉻并不是純鉻而是鉻和三氧化二鉻的水合物組成，晶粒呈樹枝狀結(jié)構(gòu)，其特殊的物理性質(zhì)能夠完全吸收光波而發(fā)黑。

2.汽車塑料飾件電鍍工藝常見的不良缺陷及控制

汽車塑料電鍍件的不良缺陷主要有以下七種：麻點、針孔、露塑、發(fā)黃、燒焦、起泡和生銹。如何來避免上面這些缺陷，在電鍍過程中我們必須要注意以下方面的工作。

麻點：零件表面的小凸點或小亮點，由固體雜質(zhì)小顆粒沉積在零件表面所至。通常是由于電鍍用水有雜質(zhì)不干凈或電鍍槽有固體雜質(zhì)造成的。建議電鍍過程使用去離子水，加強電鍍液過濾效果。

針孔：零件表面的小凹點，主要由電鍍過程中零件表面所吸附的氫氣沒有及時脫離而形成。一般是由于電鍍槽中空氣攪拌不均勻，通過改善空氣攪動，趕走零件表面吸附的氫氣。             

露塑：零件表面沒有鍍上，主要由前面化學鎳沒有沉積上，造成后面電鍍不成功。主要可能是電鍍槽被粗化液污染、化學鎳反應不夠快和局部沒有沉積上。處理方法是禁止粗化液被帶入后面鍍槽，提高槽液濃度。

發(fā)黃：零件表面局部顏色呈黃色,主要由于零件鉻層（銀白色）沒有鍍上而露出了鎳的顏色（白中偏黃色）。主要是鍍鉻電流太小，增加鍍鉻電流即可。

燒焦：零件尖角處突起或粗糙,主要由于電鍍過程中零件局部的電流過大，鍍層結(jié)晶粗糙引起。處理方法是在電鍍中降低電鍍電流。

起泡：零件表面鼓出氣泡，主要由電鍍層與塑料層結(jié)合力不佳產(chǎn)生分離。可能原因是零件的注塑材料性能不佳，零件粗化不到位或過頭。建議選用客戶認可的電鍍級材料，適當增強或降低粗化水平（提高粗化濃度、溫度、時間等）。

生銹：零件表面被腐蝕、變色失去光澤，主要是零件耐腐蝕性能不佳遭受腐蝕引起。造成這種情況的可能是電鍍掛具導電不良造成電鍍膜厚及微孔數(shù)不足或環(huán)境中含有強腐蝕介質(zhì)（如：含Cl、S等物質(zhì)）。制作新掛具和改善工藝保證電鍍層膜厚及微孔數(shù),避免酸雨和經(jīng)常清洗車輛。

3.汽車塑料電鍍飾件的性能檢測

3.1 鍍層厚度、電位差、微孔數(shù)和微裂紋的檢測                                    

3.1.1  對于鍍層厚度的檢測，目前主要采用的有顯微法、庫侖法和X–Ray法。目前國際上知名汽車公司對塑料電鍍件鍍層厚度采用的方法見表1。根據(jù)標準提出的鍍層厚度要求,判斷鍍層是否合格。
 

表1  知名汽車公司塑料電鍍飾件鍍層測試方法

3.1.2  多層鎳電位差的檢測

主要汽車公司多層鎳電位差測試都采用Step test來測微孔鎳和光亮鎳之間的電位差、光亮鎳和半光亮鎳之間的電位差、高硫鎳和光亮鎳之間的電位差。圖5^[7]顯示各鎳層之間的電位差以及各層鎳的厚度。目前汽車公司的要求幾乎都差不多,以美系車企1電位差要求為例:微孔鎳～光亮鎳:10～40mv,光亮鎳～半光亮鎳:100～200mv,高硫鎳～光亮鎳:15～40mv。

3.1.3  微孔數(shù)和微裂紋的檢測

微孔數(shù)測試方法通常兩種，銅沉積測量法(Dubpermell)和活性腐蝕點測定評估法(Determination of Active Corrosion Sites afterCorrosion Test)。主要汽車公司銅沉積測量法微孔數(shù)要求大于10000孔/cm²,活性腐蝕點測定評估法要求大于2000孔/cm²。微裂紋數(shù)至少有250-800條/cm,且在各方向呈網(wǎng)格狀均勻分布。微孔數(shù)和微裂紋太少，會降低鍍層的防腐蝕效果。

3.2 汽車塑料電鍍件附著力的檢測

塑料鍍層附著力的檢測常見有三種方法，劃格法、鋸磨法和剝離法。劃格法和鋸磨法是根據(jù)試驗結(jié)果來目視評判,而剝離法則是根據(jù)試驗測得的剝離強度來判斷鍍層附著力是否合格。美系車企1目前采用的是90°剝離法來測試鍍層的剝離強度，而歐系車企1則是采用浮輥法來測試鍍層和基材的剝離強度。

3.3 汽車塑料電鍍件相關(guān)的溫度試驗檢測

全球主要汽車公司塑料電鍍件檢測標準通常包含3類溫度測試：溫度存儲、快速溫度變化以及溫度循環(huán)測試，用三種不同的溫度類型來檢查試驗后塑料鍍件的外觀、尺寸穩(wěn)定性和鍍層附著力。

3.4 鍍層的耐腐蝕檢測

目前各大汽車公司對于塑料鍍層的腐蝕檢測,一般都是采用CASS測試,具體的測試時間可能各大公司稍有差異,內(nèi)飾件和外飾件測試的時間也各不相同。

總之, 汽車塑料電鍍飾件測試方法是越來越完善。除了上述檢測要求外,比如美系車企1要求塑料電鍍的外飾件還要進行碎石沖擊實驗,日系車企3則要求根據(jù)ASTM B490進行延展性測試等。

4.結(jié)語

汽車塑料電鍍飾件工藝經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)相當成熟,現(xiàn)在汽車塑料電鍍正在向無鉻粗化體系、低鈀濃度工藝、三價鉻產(chǎn)品和不含氰的產(chǎn)品發(fā)展。汽車廠商應以環(huán)保和產(chǎn)品質(zhì)量保證為己任，引導供應商及其工藝商提升塑料電鍍技術(shù)，盡可能的應用少污染，低濃度，易處理的工藝，為消費者提供工藝先進、質(zhì)量可靠的放心產(chǎn)品。