b体育官方网站登录:ABS、PP、PAC等汽车常用塑料及电镀工艺
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  据中国汽车工业协会统计数据,2022年我国汽车产销分别完成2702.1万辆和2686.4万辆(连续14年稳居全球第一),同比增长3.4%和2.1%。汽车产业不断发展壮大,对推动经济增长作出了突出贡献,但也让能源和环境问题日益严峻。研究表明,汽车轻量化可以有效降低燃油消耗和汽车排放,汽车重量每降低10%,燃油消耗可下降6%~8%,CO2排放则可降低5%~6%。

  汽车轻量化技术可分为优化结构设计、轻量化材料应用和先进制造工艺三个方面,其中轻量化材料的应用是实现汽车减重最直接的途径。塑料具有质量轻、成本低、易成型等良好的性能,特别是电镀工艺的应用使塑料具有金属外观和光泽,有效改善了塑料的装饰性、防腐性、机械强度等性能,让塑料已成为汽车轻量化进程中使用最多的非金属材料,并呈现出“以塑料代钢”的趋势。

  本文介绍了车用塑料的概况,总结了ABS、PP、PA、PC等几种用量较多的塑料在汽车上的应用,并对其电镀工艺进行了阐述,旨在为车用塑料及电镀工艺的进一步研究提供参考。

  塑料是以有机合成树脂为主要组成的高分子材料,可在加热、加压条件下塑制成型。因其质量轻、成本低、易加工、表面处理多样等优良的性能,广泛应用于汽车内饰件、外饰件、结构件及功能件。随着汽车轻量化技术的不断发展,塑料在汽车上的使用量急剧攀升。

  在车用塑料中,通用塑料价格较低,使用比例超过50%,其次是工程塑料使用比例约15%,特种塑料价格较高,用量相对较少。经研究统计,用量居于前列,且适合电镀的车用塑料品种有ABS、PP、PA、PC等。

  ABS是一种用途极广的热塑性工程塑料。因ABS塑料存在耐候变色性差、易燃等方面的不足,在汽车上使用时常与其他聚合物进行混合,制备出更为丰富的改性产品,如:ABS/PC、ABS/PA、ABS/PVC塑料合金等。

  ABS/PC合金可以提高ABS的耐热性和拉伸强度,还可以降低PC熔体粘度,改善加工性能,减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性,主要用于汽车内、外饰,车灯等有高强度、高耐热性的零部件;

  ABS/PA合金具有耐翘曲性、良好的流动性、独特的亚光特性,可用于保险杠、仪表板、立柱装饰板等零部件;

  ABS/PVC合金,不仅具有耐热、耐冲击的性能,还具难燃自熄性,耐化学药品性,主要用于汽车仪表盘、仪表台表皮等一些要求阻燃的零部件。

  电镀级ABS塑料,要求金属镀层与基体有良好的结合力,丁二烯的含量应控制在18%~23%。ABS塑料电镀工艺流程包括前处理、化学镀和电镀三个阶段,一般的工艺主要流程为去应力→除油→粗化→六价铬还原→钯锡活化→去氢氧化锡→化学镀镍(或铜)→预镀→电镀,其中镀前表面处理最为关键。表面预处理、工艺简化、环保镀液替代等一直是研究的热点。

  PP是一种无臭、无毒、无色半透明的热塑性轻质通用塑料,具有良好的耐化学性、耐热性、电绝缘性及高强度机械性能。在原料中加入增强剂、增韧剂等,能够使得聚丙烯高分子组分与大分子结构或晶体构型发生改变而提升其综合性能。

  如在PP中加入一定比例的玻璃纤维,可得到刚性和耐热性较高的玻璃纤维增强PP,常用于汽车结构件及工作温度较高的零部件,如:发动机舱的进气管、空气滤清器壳体、散热器风扇等;在PP中加入适量的滑石粉和碳酸钙,同样可以提高PP的刚度和耐热性,此改性PP常用于汽车保险杠骨架、仪表板、导流板、立柱等;在PP中加入POE或三元乙丙橡胶(EPDM)等增韧剂,可用于高档汽车的一些韧性要求较高的结构件。

  普通型PP电镀尺寸精度差、粗化麻烦,在浸蚀粗化前一定要用有机溶剂进行溶胀处理,常用的有机溶剂是二甲苯。粗化后,便可按ABS塑料的敏化、活化等工艺和程序进行处理;

  电镀级PP是在聚丙烯塑料中加入一定比例的ZnO、TiO2等填料,这些填料可以在化学浸蚀粗化过程中被溶解,形成粗糙表面,以提高镀层结合力。对于电镀型PP也完全可以按照ABS塑料的电镀工艺进行,只是在化学浸蚀时溶液温度要升高到70~80℃;

  导电型PP是由聚丙烯中加入质量分数约为30%的石墨粉而得到,其导电性能良好,可以按照金属件工艺进行电镀。电镀级PP的研制与粗化工艺的改进,一直是PP电镀工艺研究的热点。

  PA塑料具有良好的力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性,且摩擦系数低,有一定的阻燃性,易于加工,适于用玻璃纤维和其他填料填充增强改性。

  玻璃纤维增强PA可用于发动机舱内的塑料件及发动机零部件;高耐热PA/ABS合金,用于汽车后视镜、油箱盖、挡泥板等;PA/PPE合金具有优异的耐热、强度、阻燃、导电等性能,可用于汽车中央电气盒、翼子板、大型挡板、护板等。

  普通PA工件电镀前应检查应力,其方法是将工件浸入正庚烷中,若5~15s内出现裂纹则需要去除应力。有应力的工件可放入冷水中升温至沸腾,保持3h后随水缓冷,即可消除内应力。PA电镀前的预处理工艺与ABS塑料大体相同,只是粗化工艺有差异。电镀材料研制,环保及工艺改进依然是研究的热点。

  PC是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物,具有冲击强度高、耐疲劳性佳、尺寸稳定性良好、透明及自由染色性好的特性。但因其抗划痕和耐磨性较差,常以塑料合金的形式用于汽车内外饰。如PC/PET、PC/PBT合金既有PC的高耐热和耐冲击性,又有聚酯的耐磨和加工性能,适合制作汽车车身构件、侧护板、汽车门框及低温冲击性能要求较高的保险杠。

  PC的预处理工艺流程包括内应力检查、去应力、溶胀处理、化学浸蚀粗化。应力检查是将工件浸入质量分数为70%的丙酮的水溶液中,在室温下停放1min,观察是否出现裂纹。而去应力的方法是在烘箱中缓缓升温至110~130℃,保温2~6h后缓冷;溶胀是将工件浸入甲醇、乙醇、苯酚和等溶剂中浸渍,至表面稍微发白为止;化学浸蚀粗化可采用ABS的高硫酸型化学粗化溶液,但温度宜高一些,也可在氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠等粗化液中进行。合金材料的制备、表面预处理工艺改良是PC电镀研究的热点。

  除以上四种应用较多的车用塑料外,PE、PET、POM、PPO、PVC等也广泛应用于汽车工业。PE的绝缘性和化学稳定性好,易于加工,常用于汽车内护板、行李箱、油箱、护套、挡泥板等。

  PET抗蠕变性、耐疲劳性、耐摩擦性、尺寸稳定性都很好,改性的PET常用于汽车倒车镜架、音响喇叭、天窗边框、顶棚等;POM强度比ABS塑料高,被誉为“超钢”或者“赛钢”,具有较好的力学性能、绝缘性、耐溶剂性和可加工性,改性POM可用于汽车动力阀、万向节轴承、把手、车窗升降装置等。

  PPO无毒、透明、相对密度小,具有优良的机械强度、抗蠕变性、耐热性和尺寸稳定性,PPO/PS、PPO/PA、PPO/PBT等合金常用于汽车轮毂罩、车灯壳体、保险丝盒、大型挡板、缓冲垫等;PVC电器性能好,耐酸碱、化学稳定性好,可用于汽车防撞系统、车门内饰板面料、仪表板表层及密封件等。

  以上塑料的电镀工艺的主要差别在前处理和粗化工序,只要与之相适应的粗化工艺,形成最佳的粗化表面,就能在其表面顺利进行敏化、活化、化学镀和电镀,在此不再赘述。

  纤维增强塑料是在塑料或树脂中加入纤维状的材料和织物而成的复合材料,已成为汽车轻量化材料的重要发展方向。玻璃纤维增强塑料(GFRP),也称玻璃钢,具有比强度高,耐腐蚀、电绝缘性能好,容易着色等优点,常用于汽车车身结构件、翼子板、顶盖、保险杠等。

  碳纤维增强塑料具有强度高、弹性好、耐疲劳和耐磨性好等特性,多用于高档汽车的车身、底盘、轮毂等;天然纤维塑料是利用黄麻、剑麻等天然植物纤维作为增强材料,不仅性能优异而且绿色环保,可用于车门内饰板、车顶内衬、座椅靠背和仪表板等。纤维增强塑料是以塑料、树脂为基体,其电镀工艺的研究重点依然是电镀级材料的制备与电镀工艺的改进。

  随着汽车轻量化技术的不断发展,塑料已然成为用量最多的轻量化非金属材料。电镀工艺的广泛应用不仅使塑料制件具有金属的外观和质感,改善了汽车零部件的美观性、舒适性,还可以提升塑料制件的力学性能、化学稳定性,丰富了塑料在汽车上的应用。

  车用塑料电镀,促进了金属材料的替代,加速了汽车轻量化的进程。共混改性塑料、纤维增强塑料以其优异的性能在汽车上的应用越来越广泛,电镀级材料的制备与电镀工艺的改进将成为塑料表面金属化技术发展的关键。

  PP、ABS、PS、AS、PE、POE、PC、PA、POM、PMMA等十余个品种,LG甬兴、镇江奇美、扬巴、中石油、中石化等各大石化厂家的百余种优势资。