ASA 戶外塑料模具抗黃表層處理
ASA 材料廣泛用于戶外家電外殼、光伏配件、汽車外飾件,耐候性能優(yōu)異,但注塑加工過(guò)程中,受高溫剪切、模腔表面狀態(tài)、模具表層氧化腐蝕影響,制品表面容易出現(xiàn)局部發(fā)黃、霧斑、色差,即便原料本身耐候達(dá)標(biāo),模具表面異常依然會(huì)造成產(chǎn)品表觀不良。很多工廠直接把問(wèn)題歸結(jié)于原料批次問(wèn)題,忽略模具表層狀態(tài)帶來(lái)的間接黃變,合理開(kāi)展模具抗黃表層處理,能夠減少高溫下模腔與熔融 ASA 材料之間的化學(xué)反應(yīng),降低制品表面發(fā)黃概率,穩(wěn)定戶外件外觀品質(zhì)。
一、模具基材前期處理控制
模具基材狀態(tài)是表層處理發(fā)揮作用的基礎(chǔ),基材本身存在銹蝕、針孔、砂眼、殘余應(yīng)力,后續(xù)鍍層或者涂層很容易出現(xiàn)局部破損,失去防護(hù)效果。生產(chǎn) ASA 產(chǎn)品優(yōu)先選用 S136H、2344ESR 等耐腐蝕鏡面模具鋼,鋼材必須經(jīng)過(guò)電渣重熔,降低內(nèi)部雜質(zhì)和硫化物夾雜,雜質(zhì)在高溫環(huán)境下會(huì)催化 ASA 樹(shù)脂熱氧化,造成制品局部發(fā)黃。模仁加工完成后,先做充分去應(yīng)力回火,消除機(jī)加工殘留應(yīng)力,避免后續(xù)表層處理受熱出現(xiàn)變形。拋光階段不能追求超高鏡面盲目過(guò)度拋光,鋼材表層會(huì)形成橘皮變質(zhì)層,高溫注塑過(guò)程變質(zhì)層容易發(fā)生氧化,污染熔融塑膠,誘發(fā)表面黃變。拋光結(jié)束后對(duì)型腔做全面探傷,表面不允許存在細(xì)微裂紋、麻點(diǎn),所有缺陷必須在基材階段修復(fù)完成,再進(jìn)入表層處理流程。同時(shí)徹底清除型腔表面油污、拋光膏殘留,縫隙當(dāng)中的打磨碎屑、油脂會(huì)阻礙鍍層結(jié)合,出現(xiàn)鍍層脫落,造成局部異常發(fā)黃。

二、模具電鍍硬鉻工藝處理要點(diǎn)
硬鉻電鍍是 ASA 模具常用表層處理方式,鍍層可以隔絕鋼材基體和高溫熔融塑料,降低金屬離子催化氧化反應(yīng),減輕制品發(fā)黃。電鍍前型腔需要達(dá)到穩(wěn)定均勻表面粗糙度,Ra 控制在 0.02?0.05μm,不能存在劃痕。鍍層厚度選擇十分關(guān)鍵,用于戶外 ASA 注塑模具,型腔有效鍍層厚度控制在 0.015?0.025mm,鍍層太薄,幾次拋光修復(fù)就會(huì)磨穿,基體暴露直接接觸塑膠;鍍層過(guò)厚容易出現(xiàn)鍍層應(yīng)力開(kāi)裂,微裂紋位置藏污納垢,高溫反復(fù)加工之后裂紋周邊制品持續(xù)發(fā)黃。電鍍之后必須進(jìn)行除氫處理,除氫溫度控制在 180?200℃,保溫 2?3 小時(shí),消除鍍層內(nèi)部氫氣,防止后期使用出現(xiàn)鍍層起皮剝落。電鍍完成后做輕微精拋,去除電鍍產(chǎn)生微小麻點(diǎn),不可大力研磨,避免局部鍍層被磨薄。生產(chǎn)過(guò)程嚴(yán)禁使用硬質(zhì)砂紙大力打磨型腔,修復(fù)拋光優(yōu)先使用細(xì)鉆石膏,一旦鉻層局部磨穿,基體裸露,發(fā)黃缺陷就會(huì)快速顯現(xiàn),需要重新電鍍。
三、PVD 涂層抗黃表面強(qiáng)化處理
PVD 涂層相比硬鉻鍍層摩擦系數(shù)更低,化學(xué)惰性更強(qiáng),高溫條件下不容易和 ASA 組分發(fā)生反應(yīng),抗黃效果更加穩(wěn)定,適合高要求長(zhǎng)期量產(chǎn)的戶外 ASA 塑件。常用涂層選擇 CrN、AlCrN,涂層厚度一般 2?5μm,涂層很薄,對(duì)模具原始尺寸幾乎不會(huì)造成改變。PVD 加工前模具型腔必須完成最終拋光,所有外觀面缺陷全部處理完畢,涂層無(wú)法掩蓋模具基材劃痕、麻點(diǎn)。入爐之前徹底脫脂清洗,超聲波清洗配合等離子凈化,清除表面有機(jī)殘留物,保證涂層附著力。涂層完成后不需要大幅度再拋光,僅做輕微擦拭即可,過(guò)度打磨會(huì)直接磨掉功能涂層。PVD 涂層模具注塑 ASA,熔體和模具之間摩擦減小,剪切熱降低,也會(huì)間接減少材料熱降解發(fā)黃。但涂層抗磕碰能力有限,拆裝、清洗模具避免硬物刮擦型腔,局部涂層破損就會(huì)形成發(fā)黃高發(fā)點(diǎn),小面積破損可以局部打磨修復(fù),大面積破損需要退涂層之后重新加工。

四、表層處理后的日常維護(hù)與生產(chǎn)管控
無(wú)論采用電鍍還是 PVD 涂層,表層處理只是改善手段,無(wú)法完全消除加工過(guò)程中的黃變風(fēng)險(xiǎn),配套日常維護(hù)才可以長(zhǎng)久維持效果。模具投產(chǎn)之后定期做模腔清洗,優(yōu)先使用專用塑料模具清洗劑,禁用強(qiáng)酸性清洗劑,強(qiáng)酸會(huì)腐蝕破壞表層防護(hù)層。生產(chǎn)停機(jī)階段及時(shí)噴涂防銹劑,隔絕空氣水汽,防止模面氧化。ASA 注塑工藝同步配合調(diào)整,料筒溫度不要長(zhǎng)期過(guò)高,減少材料熱分解,過(guò)高料溫下即使模具狀態(tài)完好,材料本身降解也會(huì)出現(xiàn)發(fā)黃。模具長(zhǎng)期連續(xù)生產(chǎn),型腔表面會(huì)緩慢堆積低分子析出物,析出物累積會(huì)造成制品霧感發(fā)黃,定期采用軟無(wú)紡布配合煤油輕柔擦拭型腔,禁止鋼絲刷、銅鏟等硬質(zhì)工具清理積碳。一旦發(fā)現(xiàn)制品局部固定位置持續(xù)發(fā)黃,優(yōu)先檢查對(duì)應(yīng)位置表層是否磨損、脫落,不要單純調(diào)整注塑參數(shù)掩蓋模具問(wèn)題。
ASA 戶外塑件抗黃是原料、注塑工藝、模具基材、模具表層處理共同作用的結(jié)果,表層處理不能作為萬(wàn)能解決方案。部分企業(yè)直接在普通鋼材上面簡(jiǎn)單電鍍就投入生產(chǎn),基材雜質(zhì)多、缺陷多,鍍層很快損壞,依舊無(wú)法解決發(fā)黃問(wèn)題。先做好模具鋼材選型與基材預(yù)處理,結(jié)合產(chǎn)品檔次合理選用硬鉻電鍍或者 PVD 涂層,再配合規(guī)范的模具維護(hù)流程,減少金屬基體催化、降低熔體剪切發(fā)熱,才能夠穩(wěn)定改善 ASA 制品注塑發(fā)黃現(xiàn)象,保障戶外產(chǎn)品長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)。
