дата: 14.12.2016

Технологія виконання металізації пластмас

Металізація пластмас хімічним способом дозволяє виготовляти такі промислові вироби та напівфабрикати, як світлові фільтри, друковані плати, каталізатори, заготовки для гальваніки і багато іншого. Металізація дозволяє поліпшити стійкість пластмаси до механічних впливів, вологи і високій температурі. Крім того, деталі, в яких застосовується поєднання пластмаси і металу, важать значно менше металевих.

Металізовані пластмасові вироби

Технологічні особливості металізації

Як подслойной поверхні для гальваніки найчастіше застосовується мідь. Мідний шар відіграє роль демпфера для пластмаси, завдяки чому стабілізуються напруги, неминучі при значній різниці в коефіцієнтах теплового напруги настільки різнорідних матеріалів.

Підшар додатково хромируется або нікелюється, як вказано на малюнку нижче.

 

Варіанти структур гальванічних покриттів
Варіанти структур гальванічних покриттів в кілька шарів

Пояснення до малюнку:

  1. Пластмаса.
  2. Мідний шар з блиском.
  3. Матовий мідний шар.
  4. Метал з хімічним осадженням.
  5. Нікелевий шар з блиском.
  6. Полублестящий нікелевий шар.
  7. Матовий нікелевий шар.
  8. Хромовий шар з блиском.
  9. Конверсійний шар.
  10. Матовий і блискучий металевий шари.

Структурні особливості складів, що наносяться на електропровідний подслой покриттів, можуть значно різнитися. Мова може йти про плівках блискучого, освітленого, велюрового, чорніння, патинированного та інших типів. Завдання плівок не тільки поліпшення зовнішнього вигляду виробів. Приміром, нікельовані покриття продовжують експлуатаційний термін пластмас. Справа в тому, що нікель здатний обжимать пластмасу, значно зміцнюючи цей матеріал.

Шматочки нікелю

Щоб створити гальванічне покриття, необхідний електроліт. Існують різні види застосовуваних електролітів, в тому числі:

  • блискучого міднення;
  • електроліти для покриття нікелем;
  • спеціальні склади, на основі яких створюються покриття велюрового типу або покриття з вкрапленнями твердих частинок.

Також застосовуються й інші метали, наприклад, олово або цинк. Однак перед нанесенням таких металів знадобиться пасивування, після якого на поверхні з’являється плівка (з кольором або без). Такі плівки захищають матеріал від іржі або появи нальоту.

Метал олово

Хімічна металізація пластмас характерна тим, що металеві підшари не мають високої електропровідності. У всякому разі, провідність нижче, ніж у випадку з електролітом. Тому при електрохімічному осадженні щільність вживаного струму повинна бути незначна – від 0,5 до 1 Ампер на квадратний дециметр. Якщо щільність буде вище, виникне біполярний ефект, що призведе до розчинення покриття поблизу місця, де є дотик до струмопровідної підвіскою.

У деяких випадках, щоб уникнути розчинення покриття, хімічно обкладена металевий шар наноситься мідь і нікель. Причому робиться це при маленькій щільності електроструму, а от наступні шари наносяться в звичайному режимі.

Особливості створення гальванічних покриттів

Гальванічний шар, насамперед, забезпечує стійкість металу до корозійних процесів. При проведенні гальванізації деталі знаходяться в щільних електролітах. Таким чином, щоб операція була успішною, на деталі навішуються спеціальні обважнювачі.

Гальванічні покриття відрізняються від металевих тим, що для їх створення знадобиться значно більшу кількість контактів. Процес гальванізації пластмас характерний ще й складністю підготовчого етапу, оскільки в даному випадку важче забезпечити гарну адгезію.

Адгезивні властивості матеріалів

Адгезія характеризує якість зчеплення між різнотипними елементами (в даному випадку мова йде про адгезії між металом і пластмасою). Міцність зчеплення між металевим і пластмасовим покриттям повинна знаходитись у проміжку між 0,8 і 1,5 кілоньютонів на метр – на відшаровування і дорівнювати 14 мегапаскалям – на розрив. Максимально можлива адгезія, досяжна сучасними технологічними засобами, становить приблизно 14 кілоньютонів на метр.

Металлизационное пластикове виріб

Адгезивні якості матеріалів відносяться до числа досить складних явищ. Досить сказати, що не існує єдиної теорії, яка в повній мірі відповіла на всі питання щодо прилипання різнорідних матеріалів один до одного.

З точки зору хімічної науки, адгезія – це хімічні взаємозв’язку між різнотипними тілами. Хімічні взаємодії можна побачити на пластмасових поверхнях. На таких поверхнях є функціонально активні групи, які контактують з металами або покривають металеві поверхні оксидами.

Молекулярний підхід тлумачить адгезію як наслідок присутності міжмолекулярних сил на міжфазній поверхні, взаємодією двох полюсів або ж виникненням водневих зв’язків. Так пояснюється, наприклад, зчеплення вологих труєний поліетиленових плівок після їх сушіння.

Металізована пластикова меблева фурнітура

З точки зору електричної теорії, адгезивні якості виникають в силу того, що при взаємодії пари тел виникає подвійний електричний шар. В результаті цей шар не дозволяє тіл відходити один від одного, так як працюють електростатичні сили взаємного тяжіння різних зарядів.

Згідно дифузної теорії (найбільш загальновизнаною), адгезія відбувається за рахунок міжмолекулярних взаємодій, які особливо явно проявляються під час взаємного проникнення молекул в поверхневі шари. В цей час з’являється якийсь проміжний шар, внаслідок чого спостерігається відсутність явної межі між матеріалами.

І, нарешті, механічна теорія пояснює адгезію анкерним зчепленням виступаючих частин металу в поглибленнях на пластмасовій поверхні. Такі поглиблення дуже незначні за площею (кілька мікрометрів), однак, коли в них потрапляє осаджений хімічним способом метал, виникають так звані механічні замки.

Металізований захисний шолом

На адгезію впливають і інші параметри, в числі яких можна виділити такі:

  • міцнісні характеристики пластмаси;
  • присутність сприяють реакції хімічно активних груп на пластмасовій поверхні;
  • наявність стимуляторів адгезійних процесів, які інакше називають промоторами (хромові та олов’яні з’єднання, пластифікатори);
  • відсутність антипромоторов, які перешкоджають зміцненню або навіть руйнують проміжний шар;
  • структура хімічно осаждаемого металу, а також параметри, при яких це осадження відбувається.

Вакуумна металізація

Технологія полягає в напиленні на пластмасу ніхрому або алюмінію за допомогою вакууму. Нанесення металу на пластмасу з використанням вакууму здійснюється в спеціальній камері. Методика широко застосовується для нанесення металевої плівки на різні поверхні, наприклад, деталі автомобіля, пластикову фурнітуру, сантехнічні прилади, світлотехніку і т. д. Щоб захистити метал, застосовуються спеціальні лакофарбові склади, що відрізняються підвищеною твердістю та стійкістю до впливу вологи.

Вакуумна камера для металізації
Вакуумна камера для металізації

Металізація в домашніх умовах

Відомі кілька методик самостійного нанесення металу на пластмасове покриття. Найбільш доступна з них – хімічна. В даному випадку не знадобиться яке-небудь спеціальне устаткування.

Застосовуються метали – срібло і мідь. Плівка, яка вийде в підсумку, буде всього кілька мікронів у товщину, проте вона додасть основі гарний вид з металевим відблиском.

Металізація міддю

Перед обробкою добре ошкурити і знежирюємо поверхню. Якщо деталь має опуклості (дефекти), акуратно зводимо їх немає. Насипаємо на поверхню абразив і протираємо поверхню тампоном. У разі якщо маємо справу з полиакрилатами, для знежирення знадобиться розчин їдкого натру, в якому деталь вимочується добу. Для знежирення поліамідів рекомендується використовувати бензин.

Коли виріб обезжирено, промиваємо його в дистильованій воді, а потім протягом хвилини тримаємо в піввідсоткового розчині хлористого олова і соляної кислоти (40 грамів на літр). Даний процес називається сенсибілізацією. Його мета – отримати на пластмасі плівку гідроокису олова.

Дистильована вода для промивання

Після сенсибілізації проводимо активацію поверхні. Для цього протягом 3-4 хвилин вимочуємо деталь в розчині азотнокислого срібла (2 грама срібла на літр і 20 грамів етилового спирту на літр). Далі поміщаємо виріб в розчин, що складається з наступних компонентів:

  • вуглекислої міді – 200 грамів на літр;
  • гліцерину (90%) – 200 грамів на літр;
  • їдкого натру (20%) – 1 літр;

Температура розчину повинна складати 18-25 градусів. Час на обробку – 60 хвилин.

Металізація сріблом

Попередню обробку пластмаси проводимо так само, як і у випадку з міддю: ошкурити і наносимо абразив. Обмиваємо поверхню у воді з милом, а потім у дистильованій воді.

Знежирюємо виріб за допомогою такого розчину:

  • ангідрид хрому – 100 грамів на літр;
  • сульфат заліза – 10 грамів на літр.

Сульфат заліза для знежирення

Після знежирення знову промиваємо деталь в дистильованій воді. Сенсибілізацію проводимо в розчині хлористого олова (2 грама на літр). Далі розміщуємо виріб у розчині, що включає в себе такі компоненти:

  • срібло азотнокисле – 3 грами на літр;
  • натр їдкий – 3,5 грама на літр;
  • аміак (25%) – 8 мл на літр;
  • глюкозу – 2,5 грама на літр.

Рекомендована температура розчину – від 18 до 25 градусів. Час на обробку – 60 хвилин. В результаті має з’явитися рівномірний і блискучий шар срібла. Якщо ж десь є неоднорідності, то це можна пояснити недостатнім знежиренням поверхні. У такому випадку потрібно видалити нанесене срібло і повторити роботу заново.

Для видалення срібла з пластмаси знадобиться такий розчин:

  • ангідрид хром – 10 грамів на літр;
  • сірчана кислота – 3 грами на літр.

Рівномірну плівку рекомендується обробити шаром лаку, який захистить пластмасу. Також можлива подальша гальванічна обробка поверхні.

НАШ ЕКСПЕРТ РАДИТЬ ПОЧИТАТИ ЦЕ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *