杜丽那

塑胶电镀件材料选择及结构设计

杜丽那

(厦门松霖科技股份有限公司，福建 厦门 361026)

针对塑胶电镀件材料选择原则以及结构设计，从提高电镀表面附着性、电镀件强度、耐热性的角度分析了塑胶电镀件的材质选择原则，对排液孔、脱模斜度、加强筋、电镀件模具等结构设计以及电镀流程开发进行了研究并提出了相应的建议，以提升塑胶电镀件的电镀作业质量和效率。

塑胶电镀件；材料选择；结构设计

电镀是一种金属的电沉积过程，是利用电解作用使金属附着在物体表面上，以达到改变物体表面的特性或尺寸的目的。电镀工艺的应用，能提高表面的抗腐蚀性(镀层金属多为耐腐蚀的金属)、硬度、耐磨性、导电性、润滑性、耐热性并能使表面更美观。虽然许多塑胶生活用品都是电镀件，但并不是所有的塑胶件都适宜采用电镀工艺，只有材料和结构符合电镀要求的塑胶件才适宜采用电镀工艺。研究并梳理塑胶电镀件的材料选择和结构设计要点，对于提升塑胶电镀件的设计加工质量有着积极的意义[1]。

1　塑胶电镀件材料选择原则

塑胶的种类很多，但并非所有的塑胶件都可以适用于电镀。有的塑胶材料与金属层的结合力很差，将其制作成电镀件没有实用价值；有些塑胶材料与金属镀层的某些物理性质(如膨胀系数)相差过大，若用这些材料制作在大温差环境中使用的电镀件则难以保证产品性能。目前选用最多的塑胶电镀件材料是ABS，其次是PP。虽然也有企业选用PSF、PC、PTFE等材料作为塑胶电镀件的材料，但电镀难度较大。

1.1　高熔点材料的选择

塑胶材料的熔点对金属在塑胶材料表面的附着力有很大的影响。为了得到适合电镀的低压力的塑胶制品表面，通常要求塑胶原料熔点足够高以便材料可以以较低的注射速度较容易地充满模具。熔点低，则不可避免地需要较高的注射速度和压力。

1.2　镀层附着性较好的材料的选择

ABS塑料是目前最适于电镀的材质种类。电镀时，在ABS塑料上容易获得镜面光泽和结合力好的镀层。只要镀层组合得当，在室外使用的零件可用数年不坏。使用此类材料，虽然相对经济实惠，但在生产中经常会遇到镀层附着性差的问题。除了通过改进结构的方式改善附着性，还需要从材质本身入手，合理选择镀层附着性较好的材料。例如，如果常规的ABS727/757满足不了附着性要求，则可以将其更换为ABS777D，以提高镀层的附着性。由于这种材料的耐热性更好，因此可使电镀件更能适应外界温度变化。

1.3　高强度材料的选择

电镀目的除了能起到装饰作用外，更重要的是为了增强电镀件的硬度以及强度。在电镀件不承受高压作用的情况下，选用普通的ABS材料即可满足要求。如果要求电镀件具备较高的刚度、强度，就可以考虑选用例如ABS CV88B等可以很大程度上提升强度但相对成本较高的材料。

1.4　阻燃材料的选择

在现实生活中，有许多的电器件外壳都是塑胶电镀件。这类产品通常应具有较好的耐热、阻燃性能。由于选用常用的ABS材料无法满足耐热、阻燃要求，因此需要选用专用的阻燃材料，例如ABS-D690、ABS-777B等。在实际生产中，需要综合考量塑胶电镀件的阻燃要求和材料的阻燃级别来选择阻燃材料。

2　塑胶电镀件结构设计要点

2.1　尽量减少锐边、尖角

在设计塑胶电镀件结构的过程中，需要遵循减少锐边和尖角的原则，具体体现有以下2个方面。

(1)防止电镀时锐边和尖角处因电流过大而被烧焦。在电镀过程中，相较于普通的圆角结构，由于锐边和尖角处的电流数值更高，易形成镀层堆积，导致局部镀层厚度偏厚，因此适当减少电镀件的锐边或者尖角，有利于保持电流稳定，避免镀层被烧焦。

(2)防止锐边和尖角处的镀层因碰撞而脱落。减少锐边和尖角结构，可以避免锐边和尖角因碰撞而发生形变，降低了该处镀层脱落的风险，提升了结构的稳定性。

2.2　不宜有盲孔

在电镀件的结构中不宜有盲孔，具体原因有以下2点。

(1)如果电镀件结构中存在盲孔，那么在电镀过程中，容易出现溶液被带走的现象，还会造成溶液被污染，从而影响电镀的质量。

(2)在电镀过程中，盲孔结构所涉及的相关参数很难合理控制，会影响到镀层结构的稳定性。

2.3　减少深凹、突出部位

(1)减少深凹、突出的部位，可防止因结构出现形状突变而导致在电镀过程中产生内应力。如镀层结构存在残余应力，则将使该结构无法保持比较稳定的形状，进而降低镀层的结构稳定性。

(2)减少深凹、突出的部位，可防止因结构出现形状突变而导致在电镀过程中电流发生变化。出现深凹、突出部位，将导致镀层厚度增加，干扰到电流的稳定性。

(3)尽量减少深凹、突出的部位，可避免这些部位因碰撞而发生结构形变，影响镀层工作的可靠性。

2.4　合理控制塑胶电镀件厚度

在设计结构时，要对塑胶电镀件的厚度进行合理控制。在实际设计中，要注意以下2点。

(1)在对塑胶电镀件的厚度进行合理设计的过程中，要在满足产品结构和功能要求的前提下，避免将塑胶电镀件的厚度设计得过厚。一般情况下，应将塑胶电镀件的最大厚度控制在3.8mm以下，既可以节省原材料，又能避免出现镀层脱落的问题。

(2)在设计塑胶电镀件的过程中，要确保结构的强度。一般情况下，应将塑胶电镀件的厚度控制在3mm以上，在最薄处也应控制在1.9mm以上，以确保结构的强度。在结构设计中，应尽量使塑胶电镀件的厚度均匀，以有效避免注塑成型时因结构问题出现收缩现象，确保结构的稳定性。

2.5　减少大面积的平直表面

除了上述提到的相关内容外，在设计塑胶电镀件结构的过程中，还应该适当减少平直表面，以提升电镀质量。在实际生产中，需注意以下2点。

(1)在塑胶电镀件的表面中，如果存在大面积的平直表面，那么在电镀过程中，会因为电流密度分布不均匀而导致镀层厚度不均匀。在设计中，应将平直表面的面积控制在10cm2以内，以满足电镀的工艺要求。

(2)在设计塑胶电镀件的结构时，如果无法避免大面积的平直表面，那么要对该表面的中间部位进行隆起处理，并将隆起度控制在0.1～2 mm之间，以确保平直表面设计的合理性。

2.6　优化设计脱模斜度

在塑胶电镀件结构设计过程中，应注重脱模斜度的优化设计，以确保注塑成型的效果。在具体生产实践中，要注意以下2点。

(1)在设计塑胶电镀件结构的过程中，可以借助相应的软件来完成脱模斜度的设计工作。在结构设计时，可通过计算机辅助设计对脱模斜度进行优化，以确保脱模斜度设计的合理性。

(2)在设计塑胶电镀件结构的过程中，应充分考虑注塑成型后便于脱模。如果结构设计不合理且强行进行脱模处理，则很容易损伤塑胶电镀件的结构。在结构设计时，可通过仿真实验对脱模斜度进行优化，以确保脱模斜度设计的合理性[2]。

2.7　合理设计加强筋

在设计塑胶电镀件的结构时，一般不采用加强筋结构。在增加某些产品的壁厚仍达不到结构的强度要求时，为防止结构变形，可适当采用加强筋以提高结构的强度。在设计加强筋时应注意以下2点。

(1)不宜采用长方体加强筋，且加强筋的厚度应比塑胶电镀件的壁厚小，一般只为壁厚的 1/2 到 2/3。

(2)为了防止应力集中而影响镀层附着力，在加强筋与附着面之间应采用圆弧连接，且将加强筋的边角设计成圆角。加强筋的圆角半径R取值约为壁厚的1/8，其中底部圆角半径一般为0.5～1.0mm[3]。

2.8　科学制定电镀工艺流程

塑胶电镀件的电镀工艺流程一般包括以下几个过程。

(1)电镀前的预处理过程。在电镀前，应按要求先对塑胶材料进行除油处理，然后对塑胶材料进行粗化处理，再对塑胶材料进行中和处理和敏化处理，最后还应对半成品进行活化处理。

(2)电镀过程。在正式进行电镀前，一般会对待电镀件进行预镀处理。在待电镀件满足相关要求之后，再结合实际生产需求进行电镀，如镀铜、镀铬等。镀层成型后，应对其进行干燥处理，以便实施下一个流程。

(3)电镀结束后的质检过程。电镀结束后，应对电镀质量进行检查，确认达到要求后方可进入到下一个加工环节。

2.9　塑胶电镀件的模具设计

塑胶电镀件模具的设计要求一般比普通的注塑模具高。在设计塑胶电镀件模具时，一般选择NAK80 或者 718H为模具的型腔材料，并对材料进行35℃左右的热处理。模具浇口应光滑，以防止注塑时残留在浇口的冷料进入模具型腔，造成产品表面缺陷甚至使产品报废。为了确保塑胶电镀件与挂具之间有较大的接触面，防止接触不良或烧焦接触点，要求塑胶电镀件与挂具的接触面比金属电镀件与挂具的接触面大2～3 倍[4]。在产品设计过程中，需要对产品的电镀过程进行考量，尤其是工艺夹片的安装。如果对工艺夹片的安装过程不清楚，应及时与电镀公司取得联系，确定导电点的有关情况，避免出现形变。

3　结语

综上所述，在选择塑胶电镀件材料的过程中，需要严格遵循相应的原则，以确保电镀质量；在设计塑胶电镀件结构的过程中，需要严格遵循相应的设计原则并满足相应的规范要求，以确保所设计结构的合理性，提升塑胶电镀件的产品质量。

[1] 冯竞祥,罗瑜清.汽车ABS电镀件金属回收技术分析[J].电镀与环保,2020,40(4):60-61.

[2] 梁睿,王景伟,熊维,等.废弃ABS电镀件表面金属退镀技术研究进展[J].上海第二工业大学学报,2019,36(4): 284-287.

[3] 张洪铭. 基于机器视觉的卫浴电镀件表面缺陷检测系统开发[D].厦门:厦门理工学院,2019.

[4] 卢颖颖,孙育.基于机器视觉的电镀件表面缺陷检测系统[J].电镀与环保,2019,39(2):59-61.

Material selection and structure design of plastic electroplating parts

DU Lina

(Xiamen Songlin Technology Co., LTD, Xiamen, Fujian 361026, China)

In view of the material selection principle and structural design of plastic electroplating parts, the material selection principle was analyzed from the increased strength of surface adhesion, chrome plating, and heat resistance. The structure design including the drainage hole, the draft, the stiffener, and the chrome die and the development of electroplating processes are studied and proposed the corresponding suggestion, To improve the electroplating quality and efficiency of plastic electroplating parts.

plastic electroplating parts; material selection; structure design

TQ320

A

2096–8736(2021)05–0037–03

杜丽那(1986—)，女，福建泉州人，大学本科，工程师，主要研究方向为机械结构设计。

责任编辑：张亦弛

英文编辑：吴志立