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今天，將由我們主播Amy為大家講解本文主要內容，希望大家能喜歡。
美國國家衛生基金會NSF于1988年提出了《飲用水系統部件的健康影響》，對水龍頭安全指標提出了明確規定，尤其是鉛元素要求Q≤11ug，2012年又將這一指標降低至Q≤5ug。因為含鉛過高，會損害人的神經系統、誘發貧血、引發高血壓與心律失常、影響兒童正常發育、并且降低人的免疫力。因此，無論是在歐美還是我國，水龍頭無鉛化已成為一種必然的趨勢。
據了解，目前市面上的水龍頭大多以鐵、銅、不銹鋼、合金、塑料等作為主要材質鑄造。因銅材料在多方面所體現出的優越性，如，天然的抗菌性，低成本等。因此,很多廠家以生產銅龍頭為主，并且市面上在售的各大品牌的水龍頭產品，大多數都是“黃銅龍頭”。
圖1 銅制水龍頭
這種俗稱的黃銅，實際上是由銅和鋅組成的合金，原材料中就含有鉛元素。另外在熔煉過程中，一般都會加入鉛，因為鉛能增加銅水的流動性，還能改善黃銅的切削性能，更便于制作包括水龍頭在內的金屬鑄件。此外，銅合金中的鉛元素與空氣接觸時，表面會很快氧化，生成一層保護膜。但水能使鉛的保護膜脫落，造成水龍頭中鉛元素的析出，從而對人體造成不同程度的損害。
隨著對于無鉛化的要求越來越高，用于水龍頭的新材料和新工藝不斷涌現，如低鉛銅、不銹鋼、PVC、ABS塑料等等。下面我們先來看看不同材料水龍頭的對比：
表1 不同種類水龍頭的對比
在這些材料中，低鉛銅仍然是目前水龍頭最佳材料，但使用該材料無法做到無鉛化。使用PVC、ABS塑料可以做到無鉛化，但這類材料鋼性不足，不經久耐用，只能滿足低端市場需求。如果一種塑料能替代含鉛銅材，并且比PVC更具“鋼”性，不僅可以降低綜合成本而且可以真正做到無鉛化，使水龍頭產品得到NSF認證，順利進入利潤豐厚的歐美市場。
據小編了解到，目前，PA10T材料經過測試，可以滿足無鉛化的要求、并且剛性強，同時還能保持金屬質感，經久耐用。
圖2 尼龍材料性能對比
眾所周知，尼龍材料在添加一定量的玻纖之后，材料強度大大增加，并且材料具有更加優異的耐熱性，耐化學腐蝕性。由于尼龍材料中含有酰胺基團，吸濕性很大，所以一般不能用于涉水制品中，比如像PA6/PA46，但當尼龍分子鏈相對較長，具有足夠低的酰胺鍵密度時，它的吸水率就變得很低，類似“PPO"。而PA10T這款尼龍材料，一個結構單元上，擁有10個亞甲基，并且還有一個苯環存在，從而使得酰胺鍵密度相對其他尼龍材料而言，低很多，吸水性低。因此，在眾多尼龍材料中，PA10T非常適合用來做水龍頭。此外，相對PVC、ABS等通用塑料而言，材料更具有鋼性。
圖3 銅水龍頭
PA10T材料的性能可以滿足水龍頭的基本要求，但如何保持類似銅水龍頭的金屬質感，讓產品看起來高端、時尚、美觀等視覺效果呢？
答：電鍍——讓塑料制品可以擁有良好的金屬質感，并改善制品在電、熱及耐腐蝕等方面的性能，提高其表面機械強度，從而提升制品的附加值。
然而，塑料電鍍是有一定難度的，特別是如何解決材料擁有滿足化學鍍及電鍍所需要的層結合力，這一直是企業的難點。因為，塑料與金屬之間并沒有特別強的粘接力，結合力太弱，在使用過程中，很容易脫落，從而影響產品的使用性。
這就是為何市場上一些耐高溫的尼龍材料在涉足衛浴水龍頭行業，基本做的都是內置件，再外包一個金屬外殼，或者直接做墻體隱藏式的水龍頭，主要原因是這些材料無法解決電鍍問題。目前，市場上最為成熟的是ABS電鍍，但前面已經說過了，ABS材料的鋼性不足，無法做得高端。竟然塑料電鍍不容易，不容易在哪，讓我們先從塑料電鍍（常規的電鍍）的過程開始說起，如圖規所示：
圖4 塑料電鍍工藝流程
塑料電鍍一般要經過導電化處理，化學鍍層，電氣鍍等過程，其中的核心難點是如何解決鍍層結合力問題。因此，塑料一般需要做導電化處理，使之能滿足化學鍍和電氣鍍。為了解決這個問題，我們必須先理解一個概念——“表面微蝕”。
“表面微蝕”？簡單的說，就是通過改變結合面之間的結構，使塑料表面形成微觀粗糙面，從而增加電鍍面與注塑件的接觸面面積，使制件表面呈親水性，達到增加鍍層與制件的表面結合力，從而使材料滿足化學鍍及電鍍所需要的層結合力。
但并不是簡單的表面微蝕就能滿足化學鍍及電鍍所需要的鍍層結合力。這個與“表面微蝕量”有關，只有當微蝕量控制在一定程度以上，才能確保化學鍍層具備良好的結合力。這就是為何很多材料無法做電鍍的原因，主要是電鍍膜與注塑件的接觸面，沒有辦法獲得滿足化學鍍及電鍍所需要的鍍層結合力，因此只能望而卻步。為何PA10T材料可以做到呢？不一樣的化學鍍——化學鍍銅。
傳統的塑膠電鍍工藝多采用化學鎳的方法。比如說，ABS通常采用化學鍍鎳，之后再進行其他工藝；而本研究者認為，PA10T材料采用化學厚銅替代化學鎳在該材料的電鍍工藝過程中更具有其合理性。原因有三：
其一，銅無須80℃以上的高溫，對基材影響較小；
其二，銅一般能在30分鐘內沉積1微米厚銅層，提供足夠厚度的導電基體，化學銅層比化學鎳層具有更好的導電率及與銅加厚鍍層之間結合力；
其三：銅的熱膨脹系數更接近塑料，進行化學鍍銅提高耐溫變能力及耐腐蝕性。
圖5 銅制水龍頭
根據設計的思路，研究者對PA10T材料進行表面微蝕，并對其進行了化學鍍測試，得出以下的結論：采用合理的鉻酐及硫酸用量配比，對PA10T材料進行有效的微蝕，當微蝕量達到2.5 mg/cm2以上時，化學鍍銅層具有良好的結合力，能滿足后續電鍍工藝要求。PA10T材料通過化學鍍銅的方式，完美地解決了塑料電鍍的問題，使之擁有類金屬質感的表面。這個過程僅需在塑料注塑成型后，通過電鍍即可得到，大大減少了生產工藝，對于衛浴企業而言，無疑是一個革命性的突破。真正讓材料做的無鉛化，工藝方便，并且材料制品擁有類似“鋼”一樣的強度與高端時尚金屬質感強的外觀。
圖6 微蝕量與化學銅層結合力關系
圖 7 PA10T微蝕前后表面對比圖
注：硫酸含量對微蝕量影響非常顯著，工作液中硫酸含量應控制在100-200ml/L；過高的鉻酐含量會導致水洗困難并對后續中和劑消耗增大；微蝕溫度應控制在60-70℃之間；微蝕時間應該根據化學鍍層結合力所要求的微蝕量最終決定
鑒于PA10T材料特殊的物理與化學性能，結合本實驗研究表明，衛浴企業現有的工藝和方法，采用PA10T材料在注塑成型后進行表面微蝕，使之具備一定的微觀粗糙度，完全能滿足化學鍍及電鍍的所需要的結合力。隨著法律法規越來越嚴格，相信PA10T材料在解決水龍頭無鉛化并保持類似銅水龍頭一樣金屬質感的優勢，會讓它在衛浴制品上有很大的發展前景。
文章來源于金發科技股份有限公司，廣州三孚新材料科技股份有限公司，艾邦高分子整理編輯。
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