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汽车塑料内外饰装饰性电镀技术的现状和趋势(二)

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汽车塑料内外饰装饰性电镀技术的现状和趋势(二)

发布日期:2019-01-30 作者: 点击:

3.装饰性电镀

装饰性电镀是指在塑料基材经金属化后的后续电镀流程。原则上,与一般五金电镀工艺,比如卫具,没什么太大的区别。然而,由于汽车装饰性电镀对外观和抗腐蚀性的要求比一般五金电镀的要求都要高,所以,尽管工艺已经比较成熟,但要用在汽车电镀上,就要求从事电镀加工的企业拥有更丰富的经验,更严格的质量管控体系,和主机厂更多的监控。

铜层,作为最廉价的高整平镀层,用于装饰性镀层打底层。它比镍拥有更高的延展性和致密性,在同等厚度下,比镍的孔隙要少。能提高整个装饰性镀层的热稳定性。因此,铜层在汽车装饰性电镀中是不可缺少的,各主机厂对零部件的中铜层厚度有明确的要求。同时,实验表明,铜层还能够提高镍层的耐蚀性。比如,同样厚度镍层,直接电镀在钢基材上和镀在有铜打底的钢基材上,经折弯后,有铜层打底具有更好的耐蚀性能。

多层镍工艺:

多层镍工艺是在长期实践中得出一种“经济”的镀镍工艺。它通过改变电镀添加剂来调节镀镍层的“化学势”,从而控制镍层的腐蚀方式。在电镀件的生命周期中,腐蚀一直在进行,多层镍的设计是让腐蚀往横向发展,而不至于发生可见的点饰,即使得腐蚀“不可见”。这样,即使发生腐蚀,也不会产生“视觉冲击”。对于装饰性电镀而言,腐蚀的“视觉冲击”是一个很重要的指标。

多层镍一般是指超过两层镍镀层的体系,可以是2,3甚至4 层。但在汽车装饰性电镀中,三层最为普遍,也是大多数主机厂的通用要求。以下是多层镍的基本结构:

a)双层镍:半光镍+光亮镍/珍珠镍;

b)三层镍:半光镍+高硫镍+光亮镍/珍珠镍或半光镍+光亮镍/珍珠镍+镍封/微裂纹镍;

c)四层镍:半光镍+高硫镍+光亮镍/珍珠镍+镍封/微裂纹镍

以双层镍(半光镍/光亮镍)为例,看双层镍如何比单层镍更“耐”腐蚀。所谓双层镍,即先镀一层半光镍,然后镀一层光亮镍。

由于双层镍中存在化学势的差别,使得半光镍相对光亮镍层表现为惰性。因此,在腐蚀过程中,腐蚀被“引导”至向水平方向发展,而不至于发生直接穿透整个镍层的腐蚀,从而保护了基材。这种“引导”的能力由两层之间的化学势差来决定。

镍层的化学势φx的绝对值不可以直接测定,但之间的化学势差可以间接测定并以电位差的形式来表达,这就是所谓双层镍之间的电位差,STEP。

STEP(mV)=Δφ=φ1-φ2

(严格上化学势差需要乘以电子电量e,Δφ=e*STEP,单位为能量单位:电子伏特)

镍层的化学势差可以通过改变电镀添加剂来调节。

在同一总镍厚度情况下,电位差越大,耐腐蚀性越好。另一方面,如果电位差相同,要达到同样的防腐效果,电位差越大,所需的总镍层越少,因此,多层镍是一种照顾了外观和防腐的最经济的解决方案。所以,为了达到符合成本效益的最佳防腐效果,主机厂对双层镍的电位差有明确的要求,并把它当成一个关键的控制指标。

由于四层镍的工艺比较复杂,目前常用的,特别在汽车装饰性电镀中常用三层镍。一般为:半光镍+光亮镍/珍珠镍+镍封/微裂纹镍。

在三层镍体系中,第三层镍,多为镍封层,又称微孔镍(MicroPoresNickel,MPS)。至于微裂纹镍,某些主机厂(主要为德系车)用来对应俄罗斯泥腐蚀的一个选择,市场比MPS(微孔镍)要小很多。

MPS镍层,实际上是在镍层中共沉积一些微米尺度的不导电颗粒,比如氧化硅颗粒。当在MPS镍层上沉积铬层时,铬层并不能完全覆盖这些颗粒,使得铬层实际上是一个不连续层。

要达到较好的防腐效果,且不影响外观,除了对单位面积上的颗粒数有要求,而且还要求镍封层相对于光镍层/珍珠镍层有一定的电位差。

微孔镍的作用是分散腐蚀电流,使得腐蚀点均匀分布。

镍铬体系的腐蚀方式

以铜/多层镍/铬层为装饰性镀层,铬层很薄, 一般要求小于0.5微米。铬层在最外层,比镍更惰性。在腐蚀环境中,腐蚀总在进行。

首先铬层在微孔镍处受到腐蚀,由于微孔颗粒比较多,所以腐蚀是均匀发生,并且腐蚀电流得到很好的分散。

由于微孔镍(MPS-Ni)的电位比在它下层的光亮镍(B-Ni) 珍珠镍要更惰性(化学势更低),具有更高的电位,腐蚀被有意导向处于下层的光亮镍或珍珠镍层。即在这个腐蚀微电池中,微孔镍为阴极,光亮镍或珍珠镍为阳极。虽然腐蚀在进行中,但由于微孔镍层的遮掩,这些腐蚀并不可见。因而达到了转移腐蚀,不影响外观的目的。随着腐蚀的持续进行,再发生首先是处于外层的光亮镍被腐蚀,而在光亮镍被腐蚀的过程中,始终有完整半光亮镍存在,因为这时,在这对腐蚀对中, 半光亮镍是做为阴极。

为了达到这一效果,对微孔镍层的厚度和电位差都有一定的要求:

a) 最佳厚度范围1.0~2.5μm:厚度太薄-铬层不稳定,容易塌陷;厚度太厚-腐蚀不能导入到)。电位差过光亮镍中;

b) 合适的电位差可以引导腐蚀发生在光亮镍:MPS镍封层应该比光亮镍层电位正20~50毫伏,低或甚至是负值-MPS镍封将被腐蚀且铬层将塌陷,电位差过大-导致光亮镍层加速腐蚀。

因此,在多层镍中,严格和仔细控制多层镍的各种参数,如厚度,电位差,微孔点等,对于装饰性电镀的外观和抗腐蚀性性能,都非常重要。也是汽车主机厂应该大力关注的。

珍珠镍(哑光)工艺:

传统的装饰性光亮镍/铬已经存在于市场很久了。然而,由于人们消费观念的改变和对新颖外观的青睐甚至追求,越来越多的装饰和外观设计人员把目光投向哑光电镀。珍珠镍(哑镍)就是应这个要求而开发的一个流程。改变电镀添加剂可以形成不同微观表面形态。从而使得外观和颜色可以调节。

珍珠(哑光)镍给汽车内外饰装饰设计带来了很多新的可能,调节电镀添加剂和工艺,可产生不同的“哑光”效果,为内外饰设计提供了一种手段。不同车厂,不同车型可以具有自己独特的颜色和外观;同时,珍珠镍有良好的抗腐蚀能力,并可在多种基材上电镀;珍珠镍后可以加不同的镀层,如镀三价铬、镀六价铬、镀银、黄铜、镀金等。

三价铬电镀

三价铬电镀,顾名思义,即电镀过程中不再用到含六价铬的铬酐,符合最严格的环保要求,比如REACH等。是消除六价铬污染的一个重要措施。然而,经过大量实践发现,除了环保上的意义以外,三价铬在外观和反腐性方面有更多的优点和特点:颜色的可调性和优异的抗俄罗斯泥测试表现。

三价铬电镀工艺结合光亮镍或珍珠镍一起使用,在颜色和外观设计方面有更多的选择性。抗腐蚀性能优良,较高的电镀速度, 和优良的耐CaCl2(即俄罗斯泥)腐蚀表现。

三价铬电镀还可以在较大范围内调节镀层的颜色,从清亮到深色,从光亮到哑光镀层。枪色三价铬可电镀出暖色的淡黑色镀层,工作窗口宽。黑悦色三价铬可电镀出深黑色镀层,能很好的运用到汽车和电子行业,工作窗口宽,且工艺稳定;通过赫尔槽实验和颜色来控制。

镇江新区海润镀饰成熟的生产工艺、先进的生产设备及标准的检测方法,为电子行业提供专业的电镀金、镀银、镀镍、镀三元合金等镀层。公司严格以5S现场管理模式作为行动基准,从销售、生产、服务等各个环节入手,严格按照标准执行。公司始终把领先的技术、卓越的管理和完善的客户服务体系融为一体,长期为客户提供优质的产品和完善的服务。


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关键词:镀镍,镀银,镀三元合金

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