塑膠電鍍件材料選擇及結構設計

杜麗那

塑膠電鍍件材料選擇及結構設計

杜麗那

(廈門松霖科技股份有限公司，福建 廈門 361026)

針對塑膠電鍍件材料選擇原則以及結構設計，從提高電鍍表面附著性、電鍍件強度、耐熱性的角度分析了塑膠電鍍件的材質選擇原則，對排液孔、脫模斜度、加強筋、電鍍件模具等結構設計以及電鍍流程開發進行了研究并提出了相應的建議，以提升塑膠電鍍件的電鍍作業質量和效率。

塑膠電鍍件；材料選擇；結構設計

電鍍是一種金屬的電沉積過程，是利用電解作用使金屬附著在物體表面上，以達到改變物體表面的特性或尺寸的目的。電鍍工藝的應用，能提高表面的抗腐蝕性(鍍層金屬多為耐腐蝕的金屬)、硬度、耐磨性、導電性、潤滑性、耐熱性并能使表面更美觀。雖然許多塑膠生活用品都是電鍍件，但并不是所有的塑膠件都適宜采用電鍍工藝，只有材料和結構符合電鍍要求的塑膠件才適宜采用電鍍工藝。研究并梳理塑膠電鍍件的材料選擇和結構設計要點，對于提升塑膠電鍍件的設計加工質量有著積極的意義[1]。

1　塑膠電鍍件材料選擇原則

塑膠的種類很多，但并非所有的塑膠件都可以適用于電鍍。有的塑膠材料與金屬層的結合力很差，將其制作成電鍍件沒有實用價值；有些塑膠材料與金屬鍍層的某些物理性質(如膨脹系數)相差過大，若用這些材料制作在大溫差環境中使用的電鍍件則難以保證產品性能。目前選用最多的塑膠電鍍件材料是ABS，其次是PP。雖然也有企業選用PSF、PC、PTFE等材料作為塑膠電鍍件的材料，但電鍍難度較大。

1.1　高熔點材料的選擇

塑膠材料的熔點對金屬在塑膠材料表面的附著力有很大的影響。為了得到適合電鍍的低壓力的塑膠制品表面，通常要求塑膠原料熔點足夠高以便材料可以以較低的注射速度較容易地充滿模具。熔點低，則不可避免地需要較高的注射速度和壓力。

1.2　鍍層附著性較好的材料的選擇

ABS塑料是目前最適于電鍍的材質種類。電鍍時，在ABS塑料上容易獲得鏡面光澤和結合力好的鍍層。只要鍍層組合得當，在室外使用的零件可用數年不壞。使用此類材料，雖然相對經濟實惠，但在生產中經常會遇到鍍層附著性差的問題。除了通過改進結構的方式改善附著性，還需要從材質本身入手，合理選擇鍍層附著性較好的材料。例如，如果常規的ABS727/757滿足不了附著性要求，則可以將其更換為ABS777D，以提高鍍層的附著性。由于這種材料的耐熱性更好，因此可使電鍍件更能適應外界溫度變化。

1.3　高強度材料的選擇

電鍍目的除了能起到裝飾作用外，更重要的是為了增強電鍍件的硬度以及強度。在電鍍件不承受高壓作用的情況下，選用普通的ABS材料即可滿足要求。如果要求電鍍件具備較高的剛度、強度，就可以考慮選用例如ABS CV88B等可以很大程度上提升強度但相對成本較高的材料。

1.4　阻燃材料的選擇

在現實生活中，有許多的電器件外殼都是塑膠電鍍件。這類產品通常應具有較好的耐熱、阻燃性能。由于選用常用的ABS材料無法滿足耐熱、阻燃要求，因此需要選用專用的阻燃材料，例如ABS-D690、ABS-777B等。在實際生產中，需要綜合考量塑膠電鍍件的阻燃要求和材料的阻燃級別來選擇阻燃材料。

2　塑膠電鍍件結構設計要點

2.1　盡量減少銳邊、尖角

在設計塑膠電鍍件結構的過程中，需要遵循減少銳邊和尖角的原則，具體體現有以下2個方面。

(1)防止電鍍時銳邊和尖角處因電流過大而被燒焦。在電鍍過程中，相較于普通的圓角結構，由于銳邊和尖角處的電流數值更高，易形成鍍層堆積，導致局部鍍層厚度偏厚，因此適當減少電鍍件的銳邊或者尖角，有利于保持電流穩定，避免鍍層被燒焦。

(2)防止銳邊和尖角處的鍍層因碰撞而脫落。減少銳邊和尖角結構，可以避免銳邊和尖角因碰撞而發生形變，降低了該處鍍層脫落的風險，提升了結構的穩定性。

2.2　不宜有盲孔

在電鍍件的結構中不宜有盲孔，具體原因有以下2點。

(1)如果電鍍件結構中存在盲孔，那么在電鍍過程中，容易出現溶液被帶走的現象，還會造成溶液被污染，從而影響電鍍的質量。

(2)在電鍍過程中，盲孔結構所涉及的相關參數很難合理控制，會影響到鍍層結構的穩定性。

2.3　減少深凹、突出部位

(1)減少深凹、突出的部位，可防止因結構出現形狀突變而導致在電鍍過程中產生內應力。如鍍層結構存在殘余應力，則將使該結構無法保持比較穩定的形狀，進而降低鍍層的結構穩定性。

(2)減少深凹、突出的部位，可防止因結構出現形狀突變而導致在電鍍過程中電流發生變化。出現深凹、突出部位，將導致鍍層厚度增加，干擾到電流的穩定性。

(3)盡量減少深凹、突出的部位，可避免這些部位因碰撞而發生結構形變，影響鍍層工作的可靠性。

2.4　合理控制塑膠電鍍件厚度

在設計結構時，要對塑膠電鍍件的厚度進行合理控制。在實際設計中，要注意以下2點。

(1)在對塑膠電鍍件的厚度進行合理設計的過程中，要在滿足產品結構和功能要求的前提下，避免將塑膠電鍍件的厚度設計得過厚。一般情況下，應將塑膠電鍍件的最大厚度控制在3.8mm以下，既可以節省原材料，又能避免出現鍍層脫落的問題。

(2)在設計塑膠電鍍件的過程中，要確保結構的強度。一般情況下，應將塑膠電鍍件的厚度控制在3mm以上，在最薄處也應控制在1.9mm以上，以確保結構的強度。在結構設計中，應盡量使塑膠電鍍件的厚度均勻，以有效避免注塑成型時因結構問題出現收縮現象，確保結構的穩定性。

2.5　減少大面積的平直表面

除了上述提到的相關內容外，在設計塑膠電鍍件結構的過程中，還應該適當減少平直表面，以提升電鍍質量。在實際生產中，需注意以下2點。

(1)在塑膠電鍍件的表面中，如果存在大面積的平直表面，那么在電鍍過程中，會因為電流密度分布不均勻而導致鍍層厚度不均勻。在設計中，應將平直表面的面積控制在10cm2以內，以滿足電鍍的工藝要求。

(2)在設計塑膠電鍍件的結構時，如果無法避免大面積的平直表面，那么要對該表面的中間部位進行隆起處理，并將隆起度控制在0.1～2 mm之間，以確保平直表面設計的合理性。

2.6　優化設計脫模斜度

在塑膠電鍍件結構設計過程中，應注重脫模斜度的優化設計，以確保注塑成型的效果。在具體生產實踐中，要注意以下2點。

(1)在設計塑膠電鍍件結構的過程中，可以借助相應的軟件來完成脫模斜度的設計工作。在結構設計時，可通過計算機輔助設計對脫模斜度進行優化，以確保脫模斜度設計的合理性。

(2)在設計塑膠電鍍件結構的過程中，應充分考慮注塑成型后便于脫模。如果結構設計不合理且強行進行脫模處理，則很容易損傷塑膠電鍍件的結構。在結構設計時，可通過仿真實驗對脫模斜度進行優化，以確保脫模斜度設計的合理性[2]。

2.7　合理設計加強筋

在設計塑膠電鍍件的結構時，一般不采用加強筋結構。在增加某些產品的壁厚仍達不到結構的強度要求時，為防止結構變形，可適當采用加強筋以提高結構的強度。在設計加強筋時應注意以下2點。

(1)不宜采用長方體加強筋，且加強筋的厚度應比塑膠電鍍件的壁厚小，一般只為壁厚的 1/2 到 2/3。

(2)為了防止應力集中而影響鍍層附著力，在加強筋與附著面之間應采用圓弧連接，且將加強筋的邊角設計成圓角。加強筋的圓角半徑R取值約為壁厚的1/8，其中底部圓角半徑一般為0.5～1.0mm[3]。

2.8　科學制定電鍍工藝流程

塑膠電鍍件的電鍍工藝流程一般包括以下幾個過程。

(1)電鍍前的預處理過程。在電鍍前，應按要求先對塑膠材料進行除油處理，然后對塑膠材料進行粗化處理，再對塑膠材料進行中和處理和敏化處理，最后還應對半成品進行活化處理。

(2)電鍍過程。在正式進行電鍍前，一般會對待電鍍件進行預鍍處理。在待電鍍件滿足相關要求之后，再結合實際生產需求進行電鍍，如鍍銅、鍍鉻等。鍍層成型后，應對其進行干燥處理，以便實施下一個流程。

(3)電鍍結束后的質檢過程。電鍍結束后，應對電鍍質量進行檢查，確認達到要求后方可進入到下一個加工環節。

2.9　塑膠電鍍件的模具設計

塑膠電鍍件模具的設計要求一般比普通的注塑模具高。在設計塑膠電鍍件模具時，一般選擇NAK80 或者 718H為模具的型腔材料，并對材料進行35℃左右的熱處理。模具澆口應光滑，以防止注塑時殘留在澆口的冷料進入模具型腔，造成產品表面缺陷甚至使產品報廢。為了確保塑膠電鍍件與掛具之間有較大的接觸面，防止接觸不良或燒焦接觸點，要求塑膠電鍍件與掛具的接觸面比金屬電鍍件與掛具的接觸面大2～3 倍[4]。在產品設計過程中，需要對產品的電鍍過程進行考量，尤其是工藝夾片的安裝。如果對工藝夾片的安裝過程不清楚，應及時與電鍍公司取得聯系，確定導電點的有關情況，避免出現形變。

3　結語

綜上所述，在選擇塑膠電鍍件材料的過程中，需要嚴格遵循相應的原則，以確保電鍍質量；在設計塑膠電鍍件結構的過程中，需要嚴格遵循相應的設計原則并滿足相應的規范要求，以確保所設計結構的合理性，提升塑膠電鍍件的產品質量。

[1] 馮競祥,羅瑜清.汽車ABS電鍍件金屬回收技術分析[J].電鍍與環保,2020,40(4):60-61.

[2] 梁睿,王景偉,熊維,等.廢棄ABS電鍍件表面金屬退鍍技術研究進展[J].上海第二工業大學學報,2019,36(4): 284-287.

[3] 張洪銘. 基于機器視覺的衛浴電鍍件表面缺陷檢測系統開發[D].廈門:廈門理工學院,2019.

[4] 盧穎穎,孫育.基于機器視覺的電鍍件表面缺陷檢測系統[J].電鍍與環保,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

杜麗那(1986—)，女，福建泉州人，大學本科，工程師，主要研究方向為機械結構設計。

責任編輯：張亦弛

英文編輯：吳志立