汽车轻量化是在确保汽车强度、刚度、安全性能以及驾驶性能的基础上，尽力降低车辆的整备质量，以此来提升汽车的动力性，减少燃料的消耗，降低排放污染。

塑料具备质量轻、成本低以及易成型等优良性能。尤其在电镀工艺被应用后，塑料拥有了金属外观和光泽。这有效地提升了塑料在装饰性、防腐性以及机械强度等方面的性能。基于这些优点，塑料已成为汽车轻量化进程中使用最为广泛的非金属材料，并且呈现出“以塑料代钢”的发展趋势。

01

塑料在汽车上的应用概况

塑料的主要组成是有机合成树脂，它是一种高分子材料。这种材料在加热以及加压的条件下能够塑制成型。

它具有质量轻、成本低、易加工以及表面处理多样等优良性能，所以被广泛应用于汽车内饰件、外饰件、结构件和功能件。在汽车轻量化技术持续发展的过程中，塑料在汽车上的使用量迅速增加。

2012 年到 2018 年期间，车用塑料的消费从 710 万吨增加到了 1130 万吨。全球车用塑料的市值已经突破了 460 亿美元。车用塑料的市场规模年复合增长率达到了 10%以上。

单车的塑料用量呈现出快速增长的态势。目前，单车塑料用量已超过汽车总质量的 12%～15%。在车用塑料方面，通用塑料价格较为低廉，其使用比例超过 50%。其次，工程塑料的使用比例约为 15%。而特种塑料价格较高，其用量相对较少。

经研究统计，用量处于比较靠前的位置。并且适合进行电镀的车用塑料品种包含 ABS 这种塑料。同时，PP 这种塑料也适合电镀。另外，PA 这种塑料同样适合电镀。还有 PC 这种塑料也属于适合电镀的车用塑料品种。

02

ABS的车用及其电镀

ABS在汽车上的应用

ABS 塑料由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯这三种物质构成三元共聚物。它是一种用途极为广泛的热塑性工程塑料。这种塑料综合了三种组分各自的性能。如果调整 ABS 三组分的比例，那么其性能也会随之发生改变。ABS 塑料存在一些不足，比如耐候变色性差以及易燃。由于这些不足，在汽车上使用 ABS 塑料时，常常会将其与其他聚合物进行混合，这样就能制备出更为丰富的改性产品，例如：ABS/PC 这种组合，还有 ABS/PA 以及 ABS/聚氯乙烯（Poly ,PVC）塑料合金等。ABS/PC 合金能提升 ABS 的耐热性与拉伸强度，也能降低 PC 熔体的粘度，对加工性能有所改善，能减少制品内应力以及冲击强度对制品厚度的敏感度，主要在汽车内、外饰，车灯等需高强度、高耐热性的零部件中使用；ABS/PA 合金具备耐翘曲性、良好的流动性以及独特的亚光特性，可用于保险杠、仪表板、立柱装饰板等零部件；ABS/PVC 合金既具有耐热、耐冲击的性能，又具备难燃自熄性、耐化学药品性，主要在汽车仪表盘、仪表台表皮等一些要求阻燃的零部件中使用。

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电镀级 ABS 塑料，要求金属镀层与基体的结合力良好，丁二烯的含量需控制在 18%至 23%之间。ABS 塑料电镀的工艺流程包含前处理、化学镀以及电镀这三个阶段，一般的工艺主要流程为进行去应力处理，接着除油，然后粗化，之后进行六价铬还原，再进行钯锡活化，接着去除氢氧化锡，再进行化学镀镍（或铜），之后预镀，最后电镀，在这些流程中，镀前的表面处理是最为关键的。表面预处理一直是研究的热点，工艺简化也一直是研究的热点，环保镀液替代同样一直是研究的热点。李璐等把石墨烯复合导电浆料运用到 ABS 塑料电镀前的表面处理中，这样能让 ABS 工件具备较好的导电性，电镀之后金属光泽良好，镀层包覆完整并且不易脱落，还有效降低了污染。陈国华等发明了一种在 ABS 塑料电镀前的导电化表面处理方法。该工艺选用导电性能更优的二维石墨烯材料当作前驱体，不采用贵金属或毒性物质，其导电性能良好，同时成本更低且更环保，还省去了传统工艺里粗化、敏化、活化以及化学镀等那些复杂的工序；孙硕等人以·H2O作为还原剂，在 ABS 塑料上沉积活性镍，并且把这当作活化中心来进行化学镀镍，提出了一种无钯活化工艺，节省了贵金属的使用，降低了生产成本；以硫酸为基础溶液，用过氧化氢或硝酸来取代铬酸对 ABS 塑料表面进行处理，化学镀镍之后性能较为良好。

03

PP的车用及其电镀

PP在汽车上的应用

PP 是一种热塑性轻质通用塑料，它无臭、无毒且无色半透明。这种塑料具有良好的性能，比如耐化学性良好、耐热性良好、电绝缘性良好以及高强度机械性能。

在原料里加入增强剂以及增韧剂等物质。这样做能够让聚丙烯高分子组分和大分子结构或者晶体构型出现改变。通过这种改变，聚丙烯的综合性能得以提升。

在 PP 里加入一定比例的玻璃纤维的话，就能得到刚性和耐热性较高的玻璃纤维增强 PP，这种材料常被用于汽车结构件以及工作温度较高的零部件，像发动机舱的进气管、空气滤清器壳体、散热器风扇等；若在 PP 中加入适量的滑石粉和碳酸钙，也能够提高 PP 的刚度和耐热性，此类改性 PP 常用于汽车保险杠骨架、仪表板、导流板、立柱等；在 PP 中加入烯烃类热塑性弹性体（,POE）或者三元乙丙橡胶（,EPDM）等增韧剂，就可以用于高档汽车的一些对韧性要求较高的结构件。

PP的电镀工艺

从电镀工艺方面来看，PP 可分成普通型、电镀型、导电型。普通型 PP 的电镀尺寸精度不佳，粗化过程较为麻烦，在进行浸蚀粗化之前，必须要用有机溶剂来进行溶胀处理，而常用的有机溶剂为二甲苯。

粗化之后，就能够按照 ABS 塑料的敏化、活化等工艺以及程序来进行处理；电镀级 PP 是在聚丙烯塑料里加入一定比例的 ZnO、TiO2 等填料，这些填料在化学浸蚀粗化的过程中会被溶解，从而形成粗糙的表面，以此来提高镀层的结合力。

电镀型 PP 能够按照 ABS 塑料的电镀工艺来进行。在化学浸蚀时，溶液温度需升高至 70 至 80℃。导电型 PP 是通过在聚丙烯中加入约 30%质量分数的石墨粉而制成，它的导电性能良好，可按照金属件工艺进行电镀。电镀级 PP 的研制以及粗化工艺的改进，始终是 PP 电镀工艺研究的重点。

张小虎等人发明了一种电镀级聚丙烯复合材料，这种材料具有低收缩的特点。他们通过采用异形无机填料或者将异形填料与常规填料进行复配，成功制备出了收缩率接近 ABS 塑料的聚丙烯。通过亲水改性后，其表面变得粗化且均匀，电镀性能较为良好，镀层的结合力也较为理想，这样一来降低了生产成本，同时提高了电镀产品的耐高温性；朱明高等把 25%的超细粉以及 5%的自制增强剂与 PP 进行共混，从而研制出了电镀级聚丙烯。

该材料能够在酸性溶液中，利用 300W 且功率在 20 以上的超声波进行粗化，粗化效果较为理想，电镀层的结合也比较好；王溢等人发明了一种制备尺寸稳定且可电镀聚丙烯复合材料的方法。这种方法通过对配方进行设计，以及对基料、填充物、助剂进行选择，很好地解决了聚丙烯尺寸稳定性差的问题。与此同时，加入的弱碱性电镀添加剂使得材料表面被酸性溶液粗化，电镀后的外观良好。

04

PA的车用及其电镀

PA在汽车上的应用

PA 是热塑性树脂的总称，其分子主链上含有重复的酰胺基团。它俗称尼龙。PA 塑料具备良好的力学性能，还具备耐热性、耐磨损性、耐化学药品性以及自润滑性。并且它的摩擦系数低，具有一定的阻燃性，易于进行加工。同时，它适于用玻璃纤维和其他填料进行填充增强改性。玻璃纤维增强 PA 能用于发动机舱内的塑料件以及发动机零部件；高耐热的 PA/ABS 合金，可用于汽车后视镜、油箱盖、挡泥板等部件；PA/聚苯醚（PPE）合金具备优异的耐热、强度、阻燃、导电等性能，能够用于汽车中央电气盒、翼子板、大型挡板、护板等。

PA的电镀工艺

普通 PA 工件在电镀前需要检查应力。检查应力的方法是把工件浸入正庚烷中。如果在 5 至 15 秒内出现裂纹，就需要去除应力。有应力的工件可以放入冷水中，然后升温至沸腾。保持 3 小时后，随水缓慢冷却，这样就能消除内应力。PA 电镀前的预处理工艺和 ABS 塑料大致相同，只是粗化工艺存在差异。

电镀材料的研制方面，环保以及工艺的改进始终是研究的重点。刘春艳成功发明了一种电镀尼龙材料，同时也发明了其制备方法。她把经过偶联剂处理、稀土离子处理后的改性矿物以及相溶剂添加到了聚酰胺中。该方法能让改性后的矿物在尼龙中的分散能力以及相容性得到明显提升，材料的刚性、低温冲击韧性以及电镀性能都有大幅改善；仇峰涛等人公开了一种电镀尼龙 PA6 灯壳材料及其制备方法，此方法将高数目且高硅含量的滑石粉与高径厚比且小粒径的云母粉进行复配，使尼龙 PA6 的强度、耐热性和尺寸稳定性显著提高，电镀表面效果也得到提升，适合用于车灯壳等电镀件；他们研究并实践了尼龙膨胀、调校、钯活化、还原、化学镍、预镀铜或镍、酸铜、光亮镍、装饰铬等工艺，与传统的铬酸/硫酸粗化工艺相比，不但镀层理想，还避免了六价铬对环境的污染；陆建华等人发明了一种可电镀汽车内门把手的专用尼龙，他们把尼龙、玻璃纤维、玻璃微珠、热稳定剂、抗氧剂、润滑剂、助理剂按照配比进行混合，得到的尼龙材料收缩率低，机械性能良好，镀层结合力更强。

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PC的车用及其电镀

PC在汽车上的应用

PC 是一种高分子聚合物，其分子链中含有碳酸酯基。它具有一些特性，比如冲击强度较高，耐疲劳性较为良好，尺寸稳定性也不错，并且透明，自由染色性较好。

因其抗划痕和耐磨性较差，所以常以塑料合金的形式被用于汽车内外饰。例如 PC/聚对苯二甲酸乙二酯（Poly ,PET）合金以及 PC/聚对苯二甲酸丁二酯（Poly ,PBT）合金，这些合金既具备 PC 的高耐热和耐冲击性，又拥有聚酯的耐磨和加工性能，适合用来制作汽车车身构件、侧护板、汽车门框以及低温冲击性能要求较高的保险杠。

PC的电镀工艺

PC 的预处理工艺流程包含以下几个步骤：首先进行内应力检查，具体做法是把工件浸泡在质量分数为 70%的丙酮水溶液里，然后在室温下放置 1 分钟，接着观察是否有裂纹出现；之后进行去应力处理；接着进行溶胀处理；最后进行化学浸蚀粗化。

去应力的方法是：先在烘箱中缓缓升温，升温至 110～130℃，然后保温 2～6h，最后缓冷；溶胀是把工件浸入甲醇、乙醇、苯酚和乙醚等溶剂中进行浸渍，直到工件表面稍微发白为止；化学浸蚀粗化可以采用 ABS 的高硫酸型化学粗化溶液，并且温度宜高一些，也可以在氢氧化钠、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。张钊发明了一种聚碳酸酯组合物及其制备方法，他将 PC、ABS、电镀改善剂、添加剂按照配方比例进行组合，还进一步优化了该组合物的注塑工艺，使得镀层及电镀效果优良；赵文霞等人采用无铬且低污染的 MnO2---H2O 体系对 PC 表面进行微蚀处理，并且通过实验得出了最佳的微蚀液组成、微蚀时间及温度；LUO 等人提出了一种 PC 无钯表面活化工艺，利用不含任何钯、锡、银的酸和盐活化液进行活化，同时用超声波对表面进行处理，产生的表面缺陷可作为直化学镀铜的活性点。

该工艺较为简洁，不会涉及到贵金属或者有毒金属，能够有效地降低成本，同时也能减少对环境的污染。JIA 等人采用二氧化氯自由基这种高效氧化剂，在比较温和的条件下，通过光辐射对 PC 进行氧化改性处理，使得化学镀铜、镍之后的金属附着力得到了改善。

06

其他塑料的车用及其电镀

除了以上四种应用较为广泛的车用塑料之外，聚乙烯（PE）也被广泛应用于汽车工业。PET 同样在汽车工业中有广泛应用。聚甲醛（POM）也广泛应用于汽车工业。聚苯醚（Poly PPO）也广泛应用于汽车工业。PVC 也广泛应用于汽车工业。

PE 具有良好的绝缘性和化学稳定性，并且易于加工，在汽车领域常用于内护板、行李箱、油箱、护套、挡泥板等；PET 的抗蠕变性、耐疲劳性、耐摩擦性以及尺寸稳定性都很不错，经过改性后的 PET 常被用于汽车倒车镜架、音响喇叭、天窗边框、顶棚等；POM 的强度比 ABS 塑料要高，被赞誉为“超钢”或者“赛钢”，它具备较好的力学性能、绝缘性、耐溶剂性以及可加工性，改性后的 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，相对密度较小，拥有优良的机械强度、抗蠕变性、耐热性和尺寸稳定性，PPO 与聚苯乙烯（PS）、PPO 与 PA、PPO 与 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 的电器性能良好，耐酸碱，化学稳定性较好，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，其主要差别体现在前处理和粗化工序。只要有与之相适应的粗化工艺，能够形成最佳的粗化表面，就可以在该表面顺利进行敏化、活化、化学镀和电镀，在此就不做进一步说明了。

纤维增强塑料是由在塑料或树脂里加入纤维状的材料以及织物所构成的复合材料。它已经成为汽车轻量化材料的一个重要发展方向。玻璃纤维增强塑料，又称玻璃钢，它有比强度高的优点，还有耐腐蚀、电绝缘性能好以及容易着色等特性，常被用于汽车车身结构件、翼子板、顶盖、保险杠等部位；碳纤维增强塑料具备强度高、弹性好、耐疲劳和耐磨性好等特点，大多用于高档汽车的车身、底盘、轮毂等；天然纤维塑料是把黄麻、剑麻等天然植物纤维当作增强材料，这种材料不仅性能优异，还绿色环保，可用于车门内饰板、车顶内衬、座椅靠背和仪表板等。

纤维增强塑料以塑料、树脂作为基体。其电镀工艺的研究重点始终是电镀级材料的制备以及电镀工艺的改进。例如，钟国刚等针对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的化学镀镍工艺展开了研究。镀件历经除油、粗化、调整、浸钯、活化解胶等一系列严格的工序后，获得了理想的镀镍层。这为纤维增强塑料表面的化学镀镍提供了参考。

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结语与展望

汽车轻量化技术不断发展，塑料成为用量最多的轻量化非金属材料。电镀工艺广泛应用，让塑料制件有了金属的外观和质感，改善了汽车零部件的美观性与舒适性，还能提升塑料制件的力学性能和化学稳定性，使塑料在汽车上的应用更加丰富。车用塑料电镀，促进了金属材料的替代，加快了汽车轻量化的进程。共混改性塑料在汽车上的应用越来越广泛，因其性能优异。纤维增强塑料在汽车上的应用也越来越广泛，同样是因为其性能优异。电镀级材料的制备将成为塑料表面金属化技术发展的关键，电镀工艺的改进也将成为塑料表面金属化技术发展的关键。

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