汽车塑料电镀工艺对塑料耐腐蚀性能的影响分析

汽车塑料电镀工艺对塑料耐腐蚀性能的影响分析

赵建平

赵建平

四维尔丸井(广州)汽车零部件有限公司510530

摘要：塑料电镀是指在材料表面上镀上一层其他的金属或合金，起到材料防腐蚀的作用，并且提高耐磨性，增强材料的美观，是一种常见的材料表面处理工艺。在汽车上使用塑料电镀零件，除了保证美观的需求，还提高了材料的抗冲击能力和耐腐蚀性能，本文就主要对汽车塑料电镀工艺对塑料耐腐蚀性能的影响进了分析。

关键词：汽车；塑料电镀工艺；塑料材料；耐腐蚀性能

塑料电镀工艺具有比重小，耐腐蚀性好，成型简单等特点，同时还具有导电性和导磁性，可以有效地减少金属材料的使用，减少机械加工的工序，同时又能够提高材料的强度、延长材料的使用时间，汽车上使用塑料电镀工艺的零件，将金属镀层镀在塑料的表面上，可以有效地提高塑料的耐腐蚀性，延缓老化进程，提高塑料材料的使用寿命。塑料电镀工艺作为一种新型的电镀工艺技术，正在不断地实现工业化的发展，在现代科学技术的发展推动下，电镀塑料工艺将会应用到更为广泛的领域当中，尤其是在汽车配件的使用当中，在汽车内外装饰、车标、车顶行李架等部分都有着出色的表现，不仅提供了精美的外观，也提高了材料的耐磨性、抗冲击性和防腐蚀性等性能。

一、汽车塑料电镀工艺

丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元聚合物来进行塑料电镀，是在汽车零部件行业中使用最广泛的一种技术，其中对丁二烯的含量对电镀的影响最大，在汽车塑料电镀主要工艺流程中，首先要使塑料表面金属化，通常采用粗糙，还原，催化和加速等工艺完成该过程，以促进足够的钯金属在塑料表面上的吸附，然后镀镍金属，通过自催化在塑料表面上形成0.5微米的镍层，将塑料材料的表面与金属层粘合以具有一定的导电性，然后通过预先镀镍至2-3微米的镍金属层，然后电镀铜，多层镍，电镀铬，使塑料材料更具有抗腐蚀性，抗冲击性等。

其中，铜镀层主要是起到防护和装饰的作用，一般塑料电镀工艺选择多层电镀方式，铜镀层可以提高材料基体与镀层之间的结合性，并且由于铜的热膨胀系数与塑料是相近的，所以一般将铜度在底层，先使其产生较强的导电性和延展性，便于其他镀层的良好结合，为接下来的电镀提供基础；金属镍层主要是提高材料的钝化能力，在材料表面镀镍会迅速形成一层钝化膜，来抵抗酸的腐蚀，在空气中的稳定性很高，具有抛光性能，在大气环境下可以产生镜面板的光泽，同时又能够抵抗大气的腐蚀，一般金属链是作为镀层的中间层，不用于保护性组成；金属铬具有较高的硬度，可以抵抗较高温度的影响，所以相对于其他金属来说，金属铬具有更好的耐磨性，并且可以在复杂的环境中保持原有的光泽和良好的化学稳定性，而且在可见光范围内，其反射性较强，不易受到光线的影响，不易变色，在长期使用后仍能保持良好的反射能力，所以在塑料电镀工艺当中，金属铬常常作为镀层的最外层。

二、电镀腐蚀的分类和影响因素

1、电化学腐蚀

电化学腐蚀主要表现为电解液与金属接触时受到电解作用的影响，电化学腐蚀出现的频率较高，在大气环境和土壤环境下都有较高的发生频率，空气中的氧气水汽极易导致发生电化学腐蚀，所以金属在大气中的腐蚀过程与电化学作用有着密切的联系，一般金属材料在干燥的情况下不宜发生腐蚀现象，在没有氧气的情况下，也不易发生腐蚀的现象。

2、化学腐蚀

化学腐蚀主要是金属在周围介质的化学作用下发生腐蚀现象，比如气体腐蚀，钢铁材料在含硫石油中的腐蚀等，化学腐蚀是在金属表面生成一些化合物，例如氧化物和硫化物等，会破坏材料的性能。

3、腐蚀类型

腐蚀的类型有很多，常见的有：均匀腐蚀，即在大气环境下金属材料发生生锈的现象，这种腐蚀现象出现频率较高；间隙腐蚀，由于金属间隙的氧气不足，会出现有浓度差电池，在盐渗入的情况下容易发生腐蚀；选择性腐蚀，例如在普通溶液环境下，锌铜合金中的锌容易因为选择性腐蚀而析出等等。所以塑料电镀工艺为材料覆盖的电镀层能够很好的增加材料的抗腐蚀性能，主要因为镀层的化学性质、镀层的厚度、孔隙度和镀层所在的环境等因素，材料的底层和镀层有着明显的性能差异，一般情况下镀层本身容易受到腐蚀，也就减少了材料底层受到腐蚀的可能，镀层的厚度越厚，其抗腐蚀性就越强，镀层表面越密致，其抗腐蚀性越强，然而镀层若在恶劣的环境下，再厚再均匀的镀层也会出现腐蚀的现象。

三、塑料电镀工艺对塑料耐腐蚀性的影响

1、镀层对塑料腐蚀性的影响

镀层的厚度是衡量电镀工艺品质的重要指标，直接影响着镀件的耐腐蚀性和产品的可靠性。对于铜层来说，他是镀层的最底层，主要作用就是延缓镀件腐蚀速度，一般情况下腐蚀都是由外自内发生的，所以镀层的厚度直接关系着产品耐腐蚀的强度；对于镍层来说，他一般处于镀层的中间层，具有很强的防腐蚀能力，可以保护基材和铜层不受到腐蚀的作用，镍层的厚度直接影响着腐蚀进入铜层的时间；对于各层来说一般作为镀层最外层，起到装饰和耐磨擦的作用，镀层的铬层的厚度直接对产品的耐腐蚀强度起着重要的作用。

2、电位差对塑料腐蚀性的影响

电化学腐蚀是金属腐蚀中最为广泛的一种，将金属处于潮湿的大气中会在其表面形成一种微电池，其主要原因就是金属表面吸收了空气中的水分，将空气中的二氧化碳，二氧化氮等物质溶解到金属表面形成的水膜当中，形成电解质溶溶液，导致金属层被氧化，破坏镀件表面的金属镀层，在电化学腐蚀当中，电位越低，金属活性越大，容易被氧化，电位越高，金属活性越低，越不容易被腐蚀，所以，当发生金属腐蚀时，需要通过不同电位的引导，来尽可能延缓腐蚀的速度。

通过对每个镍涂层使用不同电动势的多层镍涂层，我们可以实现所需的外观装饰，并且还形成保护活性的基底作为牺牲涂层（例如锌或铜）的涂层系统。

在双层镍系统中，光亮镍（较高硫含量）牺牲了半光泽镍（较低的硫含量），这会导致光亮镍发生腐蚀，避免了基板发生腐蚀。

通过改变镍涂层的硫含量，我们能够改变镍涂层的活性（腐蚀速率）。在镍涂层中加入一定量的硫后，使用一系列牺牲涂层的方法来延长寿命（基材未被腐蚀），同时这些涂层还改善了装饰贴面的电镀件腐蚀后的外观。

3、微孔对塑料抗腐蚀性的影响

在传统的镍/铬电镀工艺中，铬层会在应力下有略微破裂，并且当在腐蚀性环境条件下应用部件时，这些表面开裂缺陷会引起快速的局部电化学腐蚀，如果可以用不连续的微孔代替镀铬，则可以大大提高镍/铬镀层的耐腐蚀性。

最理想的方法是在镍层中共析含有非导电粒子，然后在铬层中形成一层含有许多微小并且分散颗粒的铬镀层，一旦发生腐蚀，该涂层上的腐蚀电流在大面积上横向扩散，从而避免孔在纵向上的深度腐蚀，并且由于表面上的大量均匀分散和微小颗粒的保护，外观不会改变并且基板不受影响。

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