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汽车塑料内外饰装饰性电镀加工技术

来源:电镀人时间:2019-01-02

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,与一般五金电镀加工,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,作为最低价的高整平镀层,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。

 电镀加工

 

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。

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