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電鍍的定義、分類、工藝過程、設計要求等簡要介紹

2010-12-17

電鍍的定義、分類、工藝過程、設計要求等簡要介紹
1．電鍍的定義和分類
1-1．電鍍的定義
隨著工業化生產的不斷細分，新工藝新材料的不斷涌現，在實際產品中得到應用的設計效果也日新月異，電鍍是我們在設計中經常要涉及到的一種工藝，而電鍍效果是我們使用時間較長，工藝也較為成熟的一種效果，對于這種工藝的應用在我們的產品上已經非常多，我們希望通過總結我們已有的經驗作一些設計的參考性文件，可以更好的將電鍍效果應用在我們的設計上，也更合理的應用在我們的設計上，可以為以后的工作帶來一些方便。通過這種工藝的處理我們通常可以得到一些金屬色澤的效果，如高光，亞光等，搭配不同的效果構成產品的效果的差異性，通過這樣的處理為產品的設計增加一個亮點。
1-1-1．電鍍的定義
電鍍就是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結合力良好的金屬層的過程，就叫電鍍。簡單的理解，是物理和化學的變化或結合。
電鍍工藝的應用我們一般作以下幾個用途：
a．防腐蝕
b．防護裝飾
c．抗磨損
d．電性能：根據零件工作要求，提供導電或絕緣性能的鍍層
e．工藝要求1-1-2．常見鍍膜方式的介紹
這里從類同與電鍍的一些工藝作分析介紹，以下的一些工藝都是在與我們電鍍相關的一些工藝過程，通過這樣的介紹給大家對這些工藝有一個感性的認識。
化學鍍（自催化鍍）
autocalytic plating
在經活化處理的基體表面上，鍍液中金屬離子被催化還原形成金屬鍍層的過程。這是在我們的工藝過程中大多都要涉及到的一個工藝工程，通過這樣的過程才能進行后期電鍍等處理，多作為塑件的前處理過程。
電鍍 electroplating
利用電解在制件表面形成均勻、致密、結合良好的金屬或合金沉積層的過程，這種工藝過程比較煩雜，但是其具有很多優點，例如沉積的金屬類型較多，可以得到的顏色多樣，相比類同工藝較而言價格比較低廉。
電鑄 electroforming
通過電解使金屬沉積在鑄模上制造或復制金屬制品（能將鑄模和金屬沉積物分開）的過程。這種處理方式是我們在要求后的制件有特殊表面效果如清晰明顯的拋光與蝕紋分隔線或特殊的銳角等情況下使用，一般采用銅材質作一個部件的形狀后，通過電鍍的工藝手段將合金沉積在其表面上，通常沉積厚度達到幾十毫米，之后將形腔切開，分別鑲拼到模具的形腔中，注射塑件，通過這樣處理的制件在棱角和幾個面的界限上會有特殊的效果，滿足設計的需要，通常我們看到好多電鍍后高光和蝕紋電鍍效果界限分明的塑膠件質量要求較高的通常都采用這樣的手段作設計。如下圖所見的棱角分明的按鍵板在制造上采用電鑄工藝的話，會達到良好的外觀效果。
真空鍍vacuumplating
真空鍍主要包括真空蒸鍍、濺射鍍和離子鍍幾種類型，它們都是采用在真空條件下，通過蒸餾或濺射等方式在塑件表面沉積各種金屬和非金屬薄膜，通過這樣的方式可以得到非常薄的表面鍍層，同時具有速度快附著力好的突出優點，但是價格也較高，可以進行操作的金屬類型較少，一般用來作較高檔產品的功能性鍍層，例如作為內部屏蔽層使用。
1-2．電鍍的常見工藝過程
1-2-1．電鍍工藝過程介紹
就塑膠件而言，我們常見的塑膠包括熱塑性和熱固性的塑料均可以進行電鍍，但需要作不同的活化處理，同時后期的表面質量也有較大差異，我們一般只電鍍ABS材質的塑件，有時也利用不同塑膠料對電鍍活化要求的不同先進行雙色注塑，之后進行電鍍處理，這樣由于一種塑膠料可以活化，另一種無法活化導致局部塑料有電鍍效果，達到設計師的一些設計要求，下面我們主要就ABS材料電鍍的一般工藝過程對電鍍的流程作一些介紹
通過這樣的過程后塑膠電鍍層一般主要由以下幾層構成：
電鍍后常見的鍍層主要為銅、鎳、鉻三種金屬沉積層，在理想條件下，各層常見的厚度如圖所示，總體厚度為0.02mm左右，但在我們的實際生產中，由于基材的原因和表面質量的原因通常厚度會做的比這個值大許多，不過類似與精美這樣的大型電鍍廠可以較好的達到這樣的要求。
1-2-2．電鍍層標識方法
在對鍍層的技術要求的標識上可以參照下面的辦法：
1．金屬鍍層標識時采用下列順序表示：
例如：PL/Ep·Cu10bNi15bCr0.3
塑料，電鍍光亮銅10μm 以上，光亮鎳15μm 以上，普通鉻0.3μm 以上，下面表格是對上面標識方法中一些效果的表達方式。
1）基體材料
材料名稱鐵銅及其合金鋁及其合金鋅及其合金鎂及其合金塑料硅酸鹽材料其它非金屬
符號 Fe Cu Al Zn Mg PL CE NM
2）鍍覆方法
工藝名稱電鍍化學鍍電化學處理化學處理
符號 Ep Ap Et Ct
3）鍍覆層名稱
鍍覆層名稱采用鍍層的化學元素符號表示。
4）鍍覆層厚度
鍍覆層厚度單位為μm，一般標識鍍層厚度的下限，必要時，可以標注鍍層厚度范圍。(可用無損檢測_涂鍍覆層測厚儀檢測)
5）鍍覆層特征
特征名稱光亮半光亮暗緞面普通導電絕緣
符號 b s m st r cd i
6）后處理
處理名稱鈍化磷化氧化著色涂裝
符號 P Ph O Cl Pt
2-1．電鍍效果介紹
2-1-1．高光電鍍
高光電鍍的效果的實現通常要求模具表面良好拋光，注射出的塑件采用光鉻處理后得到的效果。
2-1-2．亞光電鍍
亞光電鍍的效果的實現通常要求模具表面良好拋光，注射出的塑件采用亞鉻處理后得到的效果。
2-1-3．珍珠鉻
珍珠鉻電鍍的效果的實現通常要求模具表面良好拋光，注射出的塑件采用珍珠鉻處理后得到的效果
2-1-4．蝕紋電鍍
蝕紋電鍍的效果的實現通常要求模具表面處理出不同效果的蝕紋方式后，注射出的塑件采用光鉻處理后得到的效果。
2-1-5．混合電鍍
在模具處理上既有拋光的部分又有蝕紋的部分，注射出的塑件電鍍后出項高光和蝕紋電鍍的混合效果，突出某些局部的特征。
2-1-6．局部電鍍
通過采用不同的方式使得成品件的表面局部沒有電鍍的效果，與有電鍍的部分形成反差，形成獨特的設計風格。
2-1-7．彩色電鍍
通過采用不同的電鍍溶液，在電鍍后塑件表面沉積的金屬會反射出不同的光澤，形成獨特的效果。
3-1．電鍍件設計的原理
3-1-1．電鍍件設計的基本原理
電鍍件在設計中有很多特殊的設計要求可以提出，大致為以下幾點：
1．基材更好采用ABS材料，ABS電鍍后覆膜的附著力較好，同時價格也比較低廉。
2．塑件表面質量一定要非常好，電鍍無法掩蓋注射的一些缺陷，而且通常會使得這些缺陷更明顯。
3．在結構設計時有幾點也要關注外形要適合于電鍍處理：
1）表面凸起更好控制在0.1~0.15mm/cm，盡量沒有尖銳的邊緣。
2）如果有盲孔的設計，盲孔的深度更好不超過孔徑的一半，負責不要對孔的底部的色澤作要求。
3）要采用適合的壁厚防止變形，更好在1.5mm以上4mm以下，如果需要作的很薄的話，要在相應的位置作加強的結構來保證電鍍的變形在可控的范圍內。
4）在設計中要考慮到電鍍工藝的需要，由于電鍍的工作條件一般在60度到70度的溫度范圍下，在吊掛的條件下，結構不合理，變形的產生難以避免，所以在塑件的設計中對水口的位置要作關注，同時要有合適的吊掛的位置，防止在吊掛時對有要求的表面帶來傷害，如下圖的設計，中間的方孔專門設計用來吊掛。
5）另外更好不要在塑件中有金屬嵌件存在，由于兩者的膨脹系數不同，在溫度升高時，電鍍液體會滲到縫隙中，對塑件結構造成一定的影響。
4．在塑件的加工時，要關注到幾個問題，其一塑膠料在加工時要充分烘干，否則殘留的水分會對塑件表面造成氣孔、流線紋等缺陷，嚴重影響電鍍的效果，另外盡量避免使用脫模劑，因為脫模劑的使用會對電鍍膜的附著力產生影響
3-2．電鍍件設計時的特殊要求
3-2-1．電鍍件鍍層厚度對配合尺寸的影響
厚度按照理想的條件會控制在0.02mm左右，但是在實際的生產中，可能更多會有0.08mm的厚度，所以在有滑動配合的位置上，單邊的間隙要控制在0.3mm以上，才能達到滿意的效果，這是我們對電鍍件配合時需要作的關注。
3-2-2．電鍍件變形的控制
由于電鍍流程中，幾道工序的工作溫度都在60℃～70℃，在這樣的工作條件下，吊掛的工件極易發生變形，如何控制制件的變形是我們在加工中關注的一個問題，在同電鍍廠工程師的交流后認為關鍵在于要在塑件結構上要充分考慮掛接方式和支撐結構的設計，目的就是增強整個架構的強度，一般的做法都是在注射的流道結構上設計各種結構，即保證了塑流的填充有加強了整體的結構，電鍍的時候，一起進行電鍍，電鍍后剪掉澆道得到后的成品。
3-2-3．局部電鍍要求的實現
在我們的設計中常常要求在制件表面的不同局部實現不同的效果，在電鍍件上也常常出現這樣的需求，我們通常采用以下三個方法來實現這個功用：
1．如果可以分件，建議作成不同的部件，后裝配成一個零件，在形狀不復雜并且組件有
批量的條件下的情況下，開一套小的模具注射的費用會形成比較明顯的價格優勢，
2．如果是在不影響外觀的局部要求不電鍍，通常可以采用加絕緣油墨后進行電鍍的方法進
行加工，這樣噴涂了絕緣油墨的部位就會沒有金屬覆膜，達到要求，其實這是我們在設計中常常涉及到的一個部分，因為電鍍后的制件會變硬變脆，是我們不希望得到的結果，所以尤其在按鍵這類的制件上它的拐臂是我們不希望被電鍍上的部分，因為我們需要它有充分的彈性，局部電鍍在這個時候就非常必要。在另外的情況下也常用到，類似于PDA這類的輕巧的制品，一般電路板直接固定在塑膠殼體上，為了防止對電路的影響，通常在同電路有接觸的部分均進行絕緣處理，這時多采用油墨的方式來進行電鍍前對局部的處理。
電鍍設計中需要局部噴涂絕緣油墨時，遇到如上圖的情況下，要想得到如圖所示的效果（藍紫色表示電鍍的部分），實際是不可能實現的，因為電鍍時電鍍的部分要形成連通的回路才可以對各個局部形成良好的電鍍層，而如圖所示，各個電鍍表面被分割成好多部分，無法實現均勻的電鍍效果。
上面的部件可以采用上圖的方式實現，只有這樣形成良好的回路可以讓電流和液體中的電離子良好的反應，才能實現良好的電鍍效果。
3．另外一種辦法就是采用類似雙色注塑的工藝，一般如果有雙色注射機，可以將ABS和
PC分不同的階段注射，制成塑件后進行電鍍處理，在這樣的條件下，由于兩種塑料對電鍍液的不同附著力導致ABS的部分有電鍍的效果而PC的部分沒有電鍍的效果，達到要求，另外一種辦法就是將制件分成兩個兩個部分，現將一個部分進行注射后進行電鍍處理，將處理后的制品再裝入另外一套模具中進行二次注射得到的樣品。
3-2-3．混合電鍍效果對設計的要求
我們在設計中常常采用高光電鍍和蝕紋電鍍的效果共同作用在一個制品上得到特殊的設計效果，通常在設計中建議采用較小的蝕紋，這樣效果會比較好，但這樣的設計時，為了不會使蝕紋的效果被電鍍所掩蓋，有時會電鍍兩層后就不進行電鍍，這樣的后果是電鍍第二層的鎳會比較容易氧化變色，影響設計的效果。
3-2-4．電鍍效果對設計的影響
這里主要指如果作有顏色的電鍍效果時，要提交色差表，因為電鍍后的顏色無法做到均勻一致，不同的制件會有較大的差距，所以要提供可以接受的顏色差距值。