非金屬電鍍是一種較為成熟的工藝，常見的有在陶瓷、ABS等材料表面進(jìn)行電鍍，用不飽和樹脂澆注而成的各種造型的玻璃鋼仿古工藝品鍍件。強(qiáng)度比石膏、陶瓷、玻璃等制品高得多。非金屬上的直接電鍍工藝是Radovsky和Ronkese在1963年發(fā)明的，直到20世紀(jì)80年代才實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。直接電鍍工藝根據(jù)采用的導(dǎo)電性物質(zhì)的不同，大致可以分為導(dǎo)電性高分子聚合物體系、Pd／Sn體系和碳粒子懸浮液體系。本文采用先在鍍件表面噴涂一層光滑平整具有導(dǎo)電性的鋼金粉，然后再進(jìn)行化學(xué)鍍銀增強(qiáng)其導(dǎo)電性的方法，使鍍件能夠直接酸性光亮鍍銅。

1　實(shí)驗(yàn)部分

       1.1　主要儀器與試劑

　　GJD硅整流器：上海青浦電器廠；手提式空壓機(jī)：深圳鑫宏迅科技有限公司；烘箱：南京天利制藥設(shè)備有限公司；電鍍槽、磷銅板。

　　試劑：不飽和樹脂、玻璃纖維、石膏、氫氧化鈉、碳酸鈉、硝基清漆、硅橡膠、硫酸銅、濃硫酸、雙氧水、硝酸銀、氰化鉀、硫化鉀、銅金粉、香蕉水、2—巰基苯駢咪唑(M)、2—咪唑烷硫酮(N)、聚二硫丙烷磺酸鈉(S)、聚乙二醇(P)、鉻酐、OP—10乳化劑。試劑均為化學(xué)純，上海試劑一廠生產(chǎn)。

       1.2　工藝流程

　　本研究實(shí)驗(yàn)制作了仿古文物“馬踏飛燕”、“佛像”以及十二生肖、觀音、駱駝、大象、獅子、麒麟等工藝品。工藝流程如下：
　　工藝造型——噴涂硝基清漆——制硅橡膠內(nèi)模——制石膏外模——澆注玻璃鋼仿古工藝品——脫模——修飾外型——玻璃鋼工藝成品鍍件化學(xué)除油——水洗——粗化——表面金屬化——化學(xué)鍍銀—— 水洗——酸性光亮鍍銅——水洗——鍍銅工藝品水洗——做舊——水洗——干燥——拋光——著青銅色——仿古工藝成品。

　　在玻璃鋼工藝成品鍍件的加工及其他的處理過程中，難免沾上油跡，通過除油可除去制件表面的污垢，對(duì)提高鍍層結(jié)合力有一定的促進(jìn)作用。因此鍍件在電鍍前必須首先進(jìn)行除油處理。除油所用的試劑由氫氧化鈉(20～30g·L )、碳酸鈉(20～40g·L-1)、OP—10乳化劑(5～10mL·L-1)混合而成。將鍍件在50～60℃下置于除油液中浸泡10～15min，即可達(dá)到除油效果。

　　粗化分為機(jī)械粗化和化學(xué)粗化，目的是增強(qiáng)鍍層與鍍件基體結(jié)合力，使鍍層更牢固。如將機(jī)械粗化和化學(xué)粗化結(jié)合起來效果更好，即采用先機(jī)械粗化后化學(xué)粗化的方法。本研究中，采用鉻酐(15g)、濃硫酸(300mL)、水20mL混合而成的粗化液，在60～70℃下，對(duì)鍍件表面進(jìn)行進(jìn)一步處理20～30min。

　　玻璃鋼制品是絕緣體，與金屬材料的親合力極弱，無法直接電鍍，需先表面金屬化處理后才能施以電鍍。因此，本實(shí)驗(yàn)在鍍件表面預(yù)先噴涂一層光滑平整具有導(dǎo)電性的銅金粉。

　　作為一種化學(xué)還原過程，化學(xué)鍍銀依靠銅金粉中銅的還原性較銀強(qiáng)，很容易將銀離子還原成金屬銀，而銀的導(dǎo)電性比銅強(qiáng)，從而增強(qiáng)了鍍件的導(dǎo)電性。

　　將經(jīng)過化學(xué)除油、粗化、表面金屬化處理和化學(xué)鍍銀處理過的玻璃鋼鍍件置于掛有磷銅板的電鍍槽鍍液中。電鍍液由一定配比的硫酸銅、硫酸、H2O2、M，N，S，P等配制而成。在室溫下，調(diào)節(jié)電鍍電流，使電流密度在2～5A·dm-2下，電鍍一定的時(shí)間。

　　光亮酸性電鍍銅后，進(jìn)行仿古做舊著色。著色后打磨拋光再涂堿式碳酸銅粉末，使工藝品產(chǎn)生青銅器的質(zhì)感。

      1.3　結(jié)合力測(cè)試

　　結(jié)合力是把單位表面積的電鍍層從基體剝離所需的力。本實(shí)驗(yàn)結(jié)合力測(cè)試采用劃痕法。

2　結(jié)果與討論

2.1　粗化條件對(duì)粗化效果的影響

　　本研究中采用機(jī)械粗化和化學(xué)粗化結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)鍍件表面的粗化處理。其中，化學(xué)粗化所采用的鉻酐一硫酸粗化液能迅速完全地除去鍍件表面的污垢，而且粗化均勻，對(duì)鍍件表面光潔度及尺寸精度影響都很小。而且，由于粗化液只有兩種成分，配制簡(jiǎn)單，而且很容易通過化學(xué)分析的方法，對(duì)溶液進(jìn)行調(diào)整和維護(hù)。

　　此外，粗化時(shí)間與鍍層的結(jié)合力關(guān)系密切，粗化時(shí)間太短，鍍層的結(jié)合力不夠；時(shí)間太長(zhǎng)，鍍層的結(jié)合力反而下降。另外，溫度始終處于恒定值時(shí)，達(dá)到最佳粗化度的時(shí)間較短，粗化速度較快。

       2.2　表面金屬化處理

　　非金屬電鍍前，為了增加導(dǎo)電性，在表面進(jìn)行預(yù)處理是必須的步驟。傳統(tǒng)的非金屬電鍍前需要先敏化、再活化、再化學(xué)鍍銅。由于這種方法所用的活化液配方中，氨水易揮發(fā)失效，需及時(shí)調(diào)整或更換。本研究中，摒棄了傳統(tǒng)的預(yù)處理方法，設(shè)計(jì)采用銅金粉加入到硝基清漆中再用香蕉水稀釋制成金屬化液對(duì)鍍件表面進(jìn)行預(yù)處理。

　　在室溫下，以配制的金屬化液對(duì)鍍件表面進(jìn)行表面處理20min后，鍍件表面逐漸干燥，30min后表面完全干燥。表1為表面金屬化處理的工藝參數(shù)。

　　金屬化液中若銅金粉用量過多，則涂層厚度不均，影響成品外觀效果；用量過少，則鍍件導(dǎo)電性差，影響鍍層質(zhì)量。而若采用粗化后在玻璃鋼基體上涂導(dǎo)電膠進(jìn)行電鍍的方法，因?qū)щ娔z國(guó)內(nèi)難以買到，需要進(jìn)口，價(jià)格昂貴，成本較高。
         

2.3　化學(xué)鍍銀處理

　　化學(xué)鍍銀依靠還原劑的催化還原而連續(xù)地沉積銀，從而為電鍍創(chuàng)造條件。
　　在本實(shí)驗(yàn)研究中，設(shè)計(jì)采用了氰化鉀配用硝酸銀作為化學(xué)鍍銀的鍍液。由于化學(xué)鍍銀液中氰化鉀的含量較高，化學(xué)鍍銀的起始速度降低，但溶液的穩(wěn)定性和鍍層加厚；另一方面，溶液的溫度過高則銀大量析于溶液中，過低則沉積速度太慢，影響工作效率。

　　關(guān)于化學(xué)鍍銀時(shí)間，理論上延長(zhǎng)時(shí)間可降低鍍件電阻，但1～2min已達(dá)要求，再增加電阻降低有限?；瘜W(xué)鍍銀工藝參數(shù)見表2。
        
       化學(xué)鍍銀配方的使用，既能達(dá)到工藝要求，又能重復(fù)長(zhǎng)時(shí)間使用，也不需要避光保存，具有很好的穩(wěn)定性。同時(shí)本研究不需要敏化和活化，既簡(jiǎn)便又省時(shí)。

       2.4　酸性光亮鍍銅

　　在電鍍過程中，必需及時(shí)補(bǔ)充光亮劑。因?yàn)楣饬羷┫牡揭欢ǔ潭?，就?huì)影響鍍層光亮度及整平性。補(bǔ)充光亮劑后，如果鍍層光亮度及整平性仍不好，則需采用活性炭對(duì)鍍液進(jìn)行處理，過濾后再按配方比例加入光亮劑。電鍍5h后，鍍層厚度可達(dá)15μm。因銅鍍層整體包裹在鍍件外表，鍍成品貌似純銅制造，有很好的金屬質(zhì)感。鍍銅工藝參數(shù)見表3。

　　當(dāng)鍍層厚度達(dá)15～20μm時(shí)，電鍍銅工序即已完成，此時(shí)鍍層與鍍件基體結(jié)合力強(qiáng)，鍍成品具有金屬銅的色澤和質(zhì)感。

       2.5　仿古處理

　　在室溫下將鍍銅后的工藝品置于做舊液中進(jìn)一步進(jìn)行仿古處理。表4中顯示出做舊液的配方及處理參數(shù)。
        

仿古處理后的工藝品，表面顯黑色，用清沽球打磨出光后再進(jìn)一步經(jīng)過涂抹堿式碳酸銅粉末，工藝品產(chǎn)生青銅器的質(zhì)感。

3　結(jié)　論

       玻璃鋼鍍件制作工藝較為復(fù)雜，町由藝術(shù)家雕塑而成，也可在陶瓷等工藝品原件上進(jìn)行番甜模制作，是高雅藝術(shù)與實(shí)用技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。制成的玻璃鋼鍍件抗壓強(qiáng)度較大。

　　本實(shí)驗(yàn)制作的仿古工藝品導(dǎo)電性好，光亮平整，其鍍層與基體結(jié)合力強(qiáng)，表面色澤均勻、質(zhì)感好，仿古逼真，并且成本低，操作簡(jiǎn)便。