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汽车塑料标牌的表面处理工艺
李长城　徐关庆　杨忠国
　　汽车标牌不但要求造型美观、 字迹图案流畅, 而且表面应具有金属的装饰感, 同时其耐蚀性和耐候性也必须符合汽车外饰装饰件的要求, 如中国第一汽车集团公司汽车外饰件需符合TL-VW528/B标准。当前绝大多数汽车标牌都采用塑料立体标牌, 其制造工艺流程大致为: 注塑成型→表面处理→后处理→背面粘贴双面压敏胶带→包装。其中, 常见的汽车塑料标牌表面处理工艺主要有三大类型: (1) 湿法电镀工艺+喷漆; (2) 真空镀膜工艺+喷漆; (3) 烫印工艺。
1　塑料电镀工艺
　　根据TL-VW528/B标准要求, 汽车外饰件的装饰防蚀性镀层的镀层体系为: Cu≥30 μm, Ni≥15 μm, Cr≥0.8 μm; 铬镀层应为微裂纹铬, 其微裂纹数应为250～800 条/cm。该镀层应经过+100 ℃, 30 min-标准环境温度, 30 min→-40 ℃, 4 h热循环试验; 耐蚀性应经过腐蚀膏试验(DIN 50958标准)5×16周期, 耐潮湿性应经过DIN 50017KFW标准48 h, 镀层外观应均匀、 光泽度高。
　　当前, 市场上一些汽车标牌电镀采用铜镍铬工艺, 镀层厚度低于TL-VW528/B标准, 其工艺流程为: 消除内应力→除油→水洗→化学粗化→水洗→还原→水洗→胶体钯活化→水洗→解胶→水洗→预镀镍→水洗→酸性光亮镀铜→水洗→除膜→光亮镍→水洗→镀铬→水洗→烘干→局部喷黑色油漆→烘干。
　　电镀标牌的优缺点如下:
　　(1) 镀层光亮, 耐磨性优良, 采用双镍加微裂纹铬镀层体系, 镀层耐蚀性可经过TL-VW528/B标准。表面可采用镀铬或镀金等工艺, 装饰性好。
　　(2) 对环境污染严重; 工艺复杂, 一次合格率不够高, 生产成本比较高; 镀层花式比较单调, 很难镀出有均匀丝纹的亚光镀层; 镀层上局部喷漆的附着力欠佳, 在使用中经常出现局部漆膜脱落现象。
　　(3) 电镀标牌一般多用于高档轿车的前标志上。但如果镀层结构不严格执行TL-VW528/B标准而采用厚铜薄镍的单层镍电镀工艺, 则镀层往往在长期使用中起皮起泡, 产生绿锈, 严重损害整车的造型。
2　真空镀膜工艺
　　应用于汽车塑料标牌表面装饰的真空镀膜主要有真空蒸发镀膜与磁控溅射镀膜两种工艺。真空蒸发镀膜由于绕射性、 膜层附着力和蒸发源温度偏高等因素的制约, 在汽车塑料标牌上的应用面不及磁控溅射工艺, 下面仅就磁控溅射工艺进行探讨。
2.1　工艺流程
　　(1) 透明硬质塑料标牌内侧装饰镀膜工艺　注塑成型→除去油污→清洗→热处理(清除水分, 消除内应力)→局部遮蔽→上夹具→溅射成膜→卸夹具→去遮蔽→喷面漆。
　　(2) 普通塑料标牌外侧装饰镀膜工艺　注塑成型→除油→清洗→热处理→喷底漆→溅射成膜→喷面漆。
2.2　影响溅射质量的主要因素
　　(1) 镀前作清洗处理并脱水, 工件表面吸附的水分和油污不但会破坏真空度, 而且其分解产物也会以杂质形式渗入镀层, 影响附着强度。
　　(2) 底、 面漆的选择　用于真空镀膜的油漆必须具备与基材塑料及底、 面漆之间都不相咬; 真空条件不放气; 质地坚硬耐候性好; 固化温度低, 固化时间短; 漆膜流平性好, 光亮。某种意义上讲, 溅射镀膜的质量主要处决于油漆的施工质量。
　　(3) 溅射工艺参数的影响　对于汽车标牌溅射工艺而言, 溅射时工作真空度高一些, 溅射速度慢一些, 溅射粒子入射角尽量接近直角, 都有利于提高镀膜的反射率和降低内应力。
2.3　磁控溅射工艺的优缺点及应用
　　(1) 工艺本身无污染, 仅底面漆的喷涂对环境有污染。
　　(2) 设备投资和占地面积比电镀工艺小, 深镀能力比电镀工艺好, 工艺简单, 一次合格率较高, 生产成本较低, 可用作铝、 铜、 铬、 不锈钢等的镀膜; 配合镀后着色, 可获得多种色泽的外观。
　　(3) 真空镀膜工艺是在塑料基片上或喷漆的底面上直接溅射一层耐蚀性能良好的铬或不锈钢, 上面又有一层面漆保护, 因此具有良好的耐蚀性。同时由于真空镀膜层薄且存在着孔隙, 在其上喷漆, 漆膜可透过镀膜的孔隙与基体交联, 显示出良好的附着性, 不象电镀层在冷热交变过程中易出现起泡、 脱皮等疵病。
　　(4) 磁控溅射工艺主要用于透明塑料不与外界接触的背面装饰上, 溅射镀铬产品的理化性能见表1。
　　　　　表1　溅射镀铬ABS散热格栅的物性

项　　目
检　测　条　件
合格标准
外观
目视
Cr色
附着性Ⅰ
胶带粘
不脱落
附着性Ⅱ
65～-30 ℃热循环3周期
不脱落
耐温水性
40 ℃温水浸泡
1 000 h
耐湿性
49 ℃, 98%(相对湿度)
400 h
耐盐雾性
35 ℃, 5%NaCl液滴
400 h
CASS试验
49 ℃, 5%NaCl×其它
400 h
冷热循环试验
80 ℃, 8 h, (-30 ℃), 4 h,
耐湿, 12 h 10周期
-
耐热性
80 ℃
100 h
耐酸性
1/20 mol/L H2SO4水溶液浸泡
24 h
耐碱性
1/10 mol/L NaOH水溶液浸泡
24 h
促进耐侯性
S-W-O-M
2 000 h
硬　度
铅　笔
2 H
反射率
积分反射率
67%

3　烫印工艺
　　烫印工艺能够说是真空镀膜技术的延伸。半连续真空蒸发镀膜机见图。在聚酯薄膜表面蒸镀一层铝或其它金属薄膜, 进而在镀膜表面涂上一层粘接剂和保护层, 即为常见烫印箔。电化铝烫印箔从载体薄膜起的依次各层相应厚度及作用见表2。

　　　　图　双室式半连续真空镀膜机镀膜室结构
　　　　表2　烫印箔各层厚度及作用

名　称
厚度(μm)
作　用
载体薄膜
12～16
支承印刷复合层及加工运行
剥离层
0.3～0.5
起隔离作用, 在热压条件下, 使印刷复合层与载体薄膜分离
着色层
1.2～1.5
决定电化铝箔的色彩
镀铝层
0.05左右
增加着色层光亮度, 并使之具有金属光泽
粘接层
1.2～2.0
在热压下使印刷复合层粘接在制品上

　　将烫印箔平铺在塑料标牌表面上, 经过烫印板耐热橡胶提供的温度与压力, 在热压作用期间, 烫印箔上的热溶性有机硅树脂脱落层和胶粘剂受热熔化, 有机硅树脂熔化后, 粘接力减少, 使真空镀膜层与聚酯基膜剥离, 而热敏性胶粘剂则将真空镀膜层粘接在塑料表面, 在热压板分离后0.5～1.0 s, 胶粘剂由热熔性状态转为冷却固化状态, 即使真空镀膜层牢固地转印在被烫零件表面上。烫印工艺分为平烫、 滚烫、 仿形烫、 注塑同时烫印等工艺。在汽车标牌生产中应用最多为平烫工艺, 其次为仿形烫。
　　烫印箔种类繁多, 有金属镀膜箔、 木纹箔、 颜色箔、 磁性箔、 镭射箔。金属镀膜箔中又有电化铝箔和铬箔之分。从外观上区分, 有光亮箔与拉丝(亚光)箔之分。当前汽车外饰标牌多采用光亮铬箔与亚光拉丝铬箔, 个别低档汽车标牌也有使用电化铝箔的, 但后者耐磨性、 耐蚀性均不如前者。
　　烫印标牌的工艺流程为: 注塑成型→擦拭被烫表面→烫印→软毛刷刷去边缘残留的镀膜碎屑→粘贴双面压敏胶。
　　影响烫印质量的因素有: (1) 注塑件毛坯不得有缩瘪、 裂纹等缺陷; (2) 烫印表面要清洁, 烫印表面要垫平; (3) 烫印的温度、 压力与压印时间三者要协调。
　　烫印工艺的优缺点及应用如下:
　　(1) 工艺简单, 自动化程度高, 生产效率极高。一次合格率高, 成本低, 对环境无污染, 设备投资少, 占地面积小。
　　(2) 可选择不同烫印箔, 获得不同的装饰效果(如光亮或亚光或镭射和不同颜色)。
　　(3) 烫印标牌的耐蚀性强, (特别是不锈钢箔或铬箔)耐冷热变化性能好;
　　(4) 能够进行套色烫印, 取得更加丰富的装饰效果, 也可在不同颜色塑料标牌上, 经一次烫印, 即可获得正面为金属膜、 侧面为所需的塑料颜色的镀膜, 免去电镀和真空镀膜标牌必须的喷漆工艺, 省工省料, 而且不会出现漆膜脱落的现象。
　　(5) 对塑料的材料与注塑工艺条件要求比前二者宽。
　　(6) 烫印膜的耐磨性不及电镀层, 在长期使用中由于烫印膜的磨损, 易露出基体影响外观; 对异形面难于实施烫印工艺。
　　(7) 烫印标牌在中、 低档轿车和卡车标牌上应用最广。
4　结　论
　　电镀工艺对塑料材质及注塑工艺要求严格, 电镀后往往尚需喷漆作补充处理, 工艺复杂, 合格率较低, 成本高, 污染严重, 但镀层的耐候、 耐磨性好, 多用于高档轿车的标牌生产。
　　烫印工艺对塑料材质及注塑工艺要求不严格, 工艺简单, 合格率高, 成本低, 对环境无污染, 但镀膜耐磨性低, 难于在复杂表面进行烫印, 多用于中、 低档轿车与卡车标牌生产。
　　真空镀膜标牌对塑料材质及注塑工艺要求不严格, 工艺较简单, 合格率较高, 成本较低, 深镀能力优良, 能够处理图案复杂的标牌装饰, 对环境污染较轻, 多用于透明塑料标牌的制作。
作者单位: 一汽集团公司工艺研究所(长春 130011)