Technologia metalizacji tworzyw sztucznych

Chemiczna metalizacja tworzyw sztucznych pozwala nam wytwarzać takie produkty przemysłowe i półprodukty, jak filtry świetlne, płytki drukowane, katalizatory, półfabrykaty galwaniczne i wiele innych. Metalizacja może poprawić odporność tworzyw sztucznych na obciążenia mechaniczne, wilgoć i wysoką temperaturę. Ponadto części wykorzystujące połączenie tworzywa sztucznego i metalu ważą znacznie mniej niż metal.

Treść

• Cechy technologiczne metalizacji
• Cechy tworzenia powłok galwanicznych
• Właściwości adhezyjne materiałów
• Metalizacja próżniowa
• Metalizacja w domu
• Miedziowanie
• Srebrzenie

Cechy technologiczne metalizacji

Miedź jest najczęściej stosowana jako powierzchnia podwarstwowa do galwanizacji. Warstwa miedzi odgrywa rolę tłumika dla tworzywa sztucznego, dzięki czemu naprężenia są stabilizowane, co jest nieuniknione przy znacznej różnicy współczynników naprężeń termicznych takich odmiennych materiałów.

Warstwa dolna jest dodatkowo chromowana lub niklowana, jak pokazano na poniższym rysunku.

Objaśnienia do rysunku:

1. Plastikowe
2. Błyszcząca warstwa miedzi.
3. Szczotkowana warstwa miedzi.
4. Metal osadzania chemicznego.
5. Połyskowa warstwa niklu.
6. Pół błyszcząca warstwa niklu.
7. Szczotkowana warstwa niklu.
8. Połysk chromowana warstwa.
9. Warstwa konwersji.
10. Szczotkowane i błyszczące warstwy metaliczne.

Cechy strukturalne kompozycji nakładanych na elektrycznie przewodzącą podwarstwę powłoki mogą się znacznie różnić. Możemy mówić o filmach błyszczących, klarownych, welurowych, czarnych, patynowanych i innych. Zadaniem filmów jest nie tylko poprawa wyglądu produktów. Na przykład powłoki niklowane przedłużają żywotność tworzyw sztucznych. Faktem jest, że nikiel jest w stanie prasować tworzywo sztuczne, znacznie wzmacniając ten materiał.

Aby utworzyć powłokę galwaniczną, potrzebny jest elektrolit. Istnieją różne rodzaje elektrolitów, w tym:

• błyszcząca miedź;
• elektrolity do niklowania;
• specjalne kompozycje, na podstawie których tworzone są powłoki welurowe lub powłoki przeplatane cząstkami stałymi.

Stosowane są również inne metale, takie jak cyna lub cynk. Jednak przed nałożeniem takich metali wymagana jest pasywacja, po której na powierzchni pojawia się film (z kolorem lub bez). Takie folie chronią materiał przed rdzą lub płytką nazębną.

Chemiczna metalizacja tworzyw sztucznych charakteryzuje się tym, że podwarstwy metalu nie mają wysokiej przewodności elektrycznej. W każdym razie przewodność jest niższa niż w przypadku elektrolitu. Dlatego podczas osadzania elektrochemicznego gęstość przyłożonego prądu powinna być znikoma - od 0,5 do 1 ampera na decymetr kwadratowy. Jeśli gęstość jest wyższa, wystąpi efekt dwubiegunowy, co doprowadzi do rozpuszczenia powłoki w pobliżu miejsca, w którym ma kontakt z przewodzącą zawiesiną.

W niektórych przypadkach, aby uniknąć rozpuszczenia powłoki, miedź lub nikiel nakłada się na chemicznie osadzoną warstwę metalu. Odbywa się to przy niskiej gęstości prądu elektrycznego, ale kolejne warstwy są nakładane w zwykłym trybie.

Cechy tworzenia powłok galwanicznych

Warstwa galwaniczna przede wszystkim zapewnia odporność metalu na procesy korozyjne. Podczas galwanizacja części są w gęstych elektrolitach. Tak więc, aby operacja zakończyła się powodzeniem, na częściach zawieszone są specjalne środki ważące.

Powłoki galwaniczne różnią się od powłok metalicznych tym, że do ich utworzenia potrzebna będzie znacznie większa liczba styków. Proces cynkowania tworzyw sztucznych charakteryzuje się również złożonością fazy przygotowawczej, ponieważ w tym przypadku trudniej jest zapewnić dobrą przyczepność.

Właściwości adhezyjne materiałów

Przyczepność charakteryzuje jakość przyczepności między elementami różnych typów (w tym przypadku mówimy o przyczepności między metalem a tworzywem sztucznym). Siła przyczepności między powłokami metalowymi i plastikowymi powinna wynosić między 0,8 a 1,5 kilonewona na metr - w przypadku obierania i równa 14 megapaskali - w przypadku pękania. Maksymalna możliwa przyczepność osiągnięta za pomocą nowoczesnych środków technologicznych wynosi około 14 kilonewtonów na metr.

Właściwości adhezyjne materiałów należą do najbardziej złożonych zjawisk. Wystarczy powiedzieć, że nie ma jednolitej teorii, która w pełni odpowiedziałaby na wszystkie pytania dotyczące przyczepności do siebie różnych materiałów.

Z punktu widzenia nauk chemicznych przyczepność jest związkiem chemicznym między różnymi rodzajami ciał. Oddziaływania chemiczne można zobaczyć na powierzchniach z tworzyw sztucznych. Na takich powierzchniach są funkcjonalnie aktywne grupy, które mają kontakt z metalami lub pokrywają powierzchnie metalowe tlenkami.

Podejście molekularne interpretuje adhezję jako konsekwencję obecności sił międzycząsteczkowych na powierzchni międzyfazowej, interakcji dwóch biegunów lub pojawienia się wiązań wodorowych. Wyjaśnia to na przykład przyczepność wytrawionych na mokro folii polietylenowych po suszeniu.

Z punktu widzenia teorii elektrycznej właściwości adhezyjne powstają z tego powodu, że gdy para ciał oddziałuje, pojawia się podwójna warstwa elektryczna. W rezultacie warstwa ta nie pozwala ciałom odsuwać się od siebie, ponieważ działają siły elektrostatyczne wzajemnego przyciągania różnych ładunków.

Zgodnie z teorią rozproszoną (najszerzej akceptowaną) adhezja występuje z powodu interakcji międzycząsteczkowych, które szczególnie wyraźnie przejawiają się podczas wzajemnego przenikania cząsteczek do warstw powierzchniowych. W tym czasie pojawia się pewna warstwa pośrednia, w wyniku czego brakuje wyraźnej granicy między materiałami.

I na koniec teoria mechaniczna wyjaśnia przyczepność poprzez przyczepność kotwiącej wystających części metalowych we wnękach na powierzchni z tworzywa sztucznego. Takie wgłębienia mają bardzo małą powierzchnię (kilka mikrometrów), jednak gdy dostanie się do nich metal osadzony metodą chemiczną, pojawiają się tak zwane blokady mechaniczne.

Inne parametry wpływają na przyczepność, w tym:

• charakterystyka wytrzymałościowa tworzywa sztucznego;
• obecność sprzyjających reakcji chemicznie aktywnych grup na powierzchni z tworzywa sztucznego;
• obecność stymulantów adhezji, które są inaczej zwane promotorami (związki chromu i cyny, plastyfikatory);
• brak anty-promotorów, które utrudniają wzmocnienie, a nawet niszczą warstwę pośrednią;
• struktura metalu osadzonego chemicznie, a także parametry, przy których następuje to osadzanie.

Metalizacja próżniowa

Technologia polega na natryskiwaniu nichromu lub aluminium na plastik za pomocą próżni. Nakładanie metalu na plastik za pomocą próżni odbywa się w specjalnej komorze.Technika ta jest szeroko stosowana do nakładania folii metalowej na różne powierzchnie, na przykład części samochodowe, elementy plastikowe, armatury, urządzenia oświetleniowe itp. Aby chronić metal, stosuje się specjalne farby i lakiery, charakteryzujące się podwyższoną twardością i odpornością na wilgoć.

Metalizacja w domu

Znanych jest kilka technik samoprzylepnego metalu na powłokę z tworzywa sztucznego. Najbardziej przystępnym z nich jest środek chemiczny. W takim przypadku nie jest wymagane specjalne wyposażenie.

Stosowane metale to srebro i miedź. Powstały film będzie miał zaledwie kilka mikronów grubości, jednak nada podkładowi piękny wygląd z metalicznym połyskiem.

Miedziowanie

Przed obróbką dobrze przeszlifować i odtłuścić powierzchnię. Jeśli część ma wybrzuszenia (wady), ostrożnie zmniejsz je do zera. Wlać materiał ścierny na powierzchnię i przetrzeć powierzchnię wacikiem. Jeśli mamy do czynienia z poliakrylanami, do odtłuszczania potrzebujesz roztworu sody kaustycznej, w którym część jest moczona przez 24 godziny. Do odtłuszczania poliamidów zaleca się stosowanie benzyny.

Gdy produkt jest odtłuszczony, myjemy go w wodzie destylowanej, a następnie przez minutę przechowujemy w pół procentowym roztworze chlorku cyny i kwasu solnego (40 gramów na litr). Ten proces nazywa się uczuleniem. Jego celem jest uzyskanie błony wodorotlenku cyny na plastiku.

Po uczuleniu aktywujemy powierzchnię. Aby to zrobić, przez 3-4 minuty zanurz część w roztworze azotanu srebra (2 gramy srebra na litr i 20 gramów alkoholu etylowego na litr). Następnie umieszczamy produkt w rozwiązaniu składającym się z następujących elementów:

• węglan miedzi - 200 gramów na litr;
• gliceryna (90%) - 200 gramów na litr;
• soda kaustyczna (20%) - 1 litr;

Temperatura roztworu powinna wynosić 18-25 stopni. Czas przetwarzania - 60 minut.

Srebrzenie

Wstępną obróbkę plastiku wykonujemy w taki sam sposób, jak w przypadku miedzi: piasek i nakładamy materiał ścierny. Myjemy powierzchnię mydłem i wodą, a następnie wodą destylowaną.

Odtłuścić produkt za pomocą tego rozwiązania:

• bezwodnik chromu - 100 gramów na litr;
• siarczan żelaza - 10 gramów na litr.

Po odtłuszczeniu umyj ponownie część w wodzie destylowanej. Uczulamy w roztworze chlorku cyny (2 gramy na litr). Następnie umieszczamy produkt w rozwiązaniu, które zawiera takie elementy:

• azotan srebra - 3 gramy na litr;
• soda kaustyczna - 3,5 grama na litr;
• amoniak (25%) - 8 mililitrów na litr;
• glukoza - 2,5 grama na litr.

Zalecana temperatura roztworu wynosi od 18 do 25 stopni. Czas przetwarzania - 60 minut. W rezultacie powinna pojawić się jednolita i błyszcząca srebrna warstwa. Jeśli gdzieś występują niejednorodności, można to wyjaśnić niewystarczającym odtłuszczaniem powierzchni. W takim przypadku musisz usunąć nałożone srebro i powtórzyć pracę ponownie.

Aby usunąć srebro z plastiku, potrzebujesz tego rozwiązania:

• bezwodnik chromu - 10 gramów na litr;
• kwas siarkowy - 3 gramy na litr.

Zaleca się obróbkę jednolitej folii z warstwą lakieru, która ochroni plastik. Możliwa jest także dalsza galwaniczna obróbka powierzchni.