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年發明的，直到20世紀80年代才實現工業化。直接電鍍工藝根據采用的導電性物質的不同，大致可以分為導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電性的鋼金粉，然后再進行化學鍍銀增強其導電性的方法，使鍍件能夠直接酸性光亮鍍銅。

1　實驗部分

       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：深圳鑫宏迅科技有限公司；烘箱：南京天利制藥設備有限公司；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。試劑均為化學純，上海試劑一廠生產。

       1.2　工藝流程

　　本研究實驗制作了仿古文物“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除油——水洗——粗化——表面金屬化——化學鍍銀—— 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，對提高鍍層結合力有一定的促進作用。因此鍍件在電鍍前必須首先進行除油處理。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，即可達到除油效果。

　　粗化分為機械粗化和化學粗化，目的是增強鍍層與鍍件基體結合力，使鍍層更牢固。如將機械粗化和化學粗化結合起來效果更好，即采用先機械粗化后化學粗化的方法。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，對鍍件表面進行進一步處理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，本實驗在鍍件表面預先噴涂一層光滑平整具有導電性的銅金粉。

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

　　將經過化學除油、粗化、表面金屬化處理和化學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，調節電鍍電流，使電流密度在2～5A·dm-2下，電鍍一定的時間。

　　光亮酸性電鍍銅后，進行仿古做舊著色。著色后打磨拋光再涂堿式碳酸銅粉末，使工藝品產生青銅器的質感。

      1.3　結合力測試

　　結合力是把單位表面積的電鍍層從基體剝離所需的力。本實驗結合力測試采用劃痕法。

2　結果與討論

2.1　粗化條件對粗化效果的影響

　　本研究中采用機械粗化和化學粗化結合的方法實現對鍍件表面的粗化處理。其中，化學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，配制簡單，而且很容易通過化學分析的方法，對溶液進行調整和維護。

　　此外，粗化時間與鍍層的結合力關系密切，粗化時間太短，鍍層的結合力不夠；時間太長，鍍層的結合力反而下降。另外，溫度始終處于恒定值時，達到最佳粗化度的時間較短，粗化速度較快。

       2.2　表面金屬化處理

　　非金屬電鍍前，為了增加導電性，在表面進行預處理是必須的步驟。傳統的非金屬電鍍前需要先敏化、再活化、再化學鍍銅。由于這種方法所用的活化液配方中，氨水易揮發失效，需及時調整或更換。本研究中，摒棄了傳統的預處理方法，設計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鍍件表面進行預處理。

　　在室溫下，以配制的金屬化液對鍍件表面進行表面處理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。

　　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，則鍍件導電性差，影響鍍層質量。而若采用粗化后在玻璃鋼基體上涂導電膠進行電鍍的方法，因導電膠國內難以買到，需要進口，價格昂貴，成本較高。
         

2.3　化學鍍銀處理

　　化學鍍銀依靠還原劑的催化還原而連續地沉積銀，從而為電鍍創造條件。
　　在本實驗研究中，設計采用了氰化鉀配用硝酸銀作為化學鍍銀的鍍液。由于化學鍍銀液中氰化鉀的含量較高，化學鍍銀的起始速度降低，但溶液的穩定性和鍍層加厚；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。

　　關于化學鍍銀時間，理論上延長時間可降低鍍件電阻，但1～2min已達要求，再增加電阻降低有限。化學鍍銀工藝參數見表2。
        
       化學鍍銀配方的使用，既能達到工藝要求，又能重復長時間使用，也不需要避光保存，具有很好的穩定性。同時本研究不需要敏化和活化，既簡便又省時。

       2.4　酸性光亮鍍銅

　　在電鍍過程中，必需及時補充光亮劑。因為光亮劑消耗到一定程度，就會影響鍍層光亮度及整平性。補充光亮劑后，如果鍍層光亮度及整平性仍不好，則需采用活性炭對鍍液進行處理，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，有很好的金屬質感。鍍銅工藝參數見表3。

　　當鍍層厚度達15～20μm時，電鍍銅工序即已完成，此時鍍層與鍍件基體結合力強，鍍成品具有金屬銅的色澤和質感。

       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一步進行仿古處理。表4中顯示出做舊液的配方及處理參數。
        

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一步經過涂抹堿式碳酸銅粉末，工藝品產生青銅器的質感。

3　結　論

       玻璃鋼鍍件制作工藝較為復雜，町由藝術家雕塑而成，也可在陶瓷等工藝品原件上進行番甜模制作，是高雅藝術與實用技術的有機結合。制成的玻璃鋼鍍件抗壓強度較大。

　　本實驗制作的仿古工藝品導電性好，光亮平整，其鍍層與基體結合力強，表面色澤均勻、質感好，仿古逼真，并且成本低，操作簡便。