Tecnologia de metal·lització de plàstics

La metal·lització química dels plàstics ens permet produir productes i productes semielaborats industrials com filtres lleugers, plaques de circuit imprès, catalitzadors, buits galvànics i molt més. La metalització pot millorar la resistència dels plàstics a la tensió mecànica, la humitat i les altes temperatures. A més, les peces que utilitzen una combinació de plàstic i metall pesen significativament menys que el metall.

Contingut:

• Característiques tecnològiques de la metalització
• Característiques de la creació de recobriments galvànics
• Propietats adhesives dels materials
• Metalització del buit
• Metalització a casa
• Xapat de coure
• Xapat de plata

Característiques tecnològiques de la metalització

El coure s'utilitza més sovint com a superfície subcapa per a la galvanització. La capa de coure té el paper d’un amortidor per al plàstic, a causa del qual s’estabilitzen les tensions, que són inevitables amb una diferència significativa en els coeficients de tensió tèrmica d’aquests materials diferents.

El revestiment està també placat amb crom o níquel, tal com s'indica a la figura següent.

Explicació de la figura:

1. Plàstic.
2. Capa de coure brillant.
3. Capa de coure raspallada.
4. Dipòsit químic metall.
5. Capa de níquel brillant.
6. Capa de níquel semi-brillant.
7. Capa de níquel raspallada.
8. Capa de crom brillant.
9. Capa de conversió.
10. Capes metàl·liques raspallades i brillants.

Les característiques estructurals de les composicions aplicades a la capa de recobriment elèctric conductor poden variar significativament. Podem parlar de pel·lícules de tipus brillant, aclarit, velur, ennegrit, patinat i d’altres tipus. La tasca de les pel·lícules no és només millorar l’aspecte dels productes. Per exemple, els recobriments amb níquel amplien la vida dels plàstics. El cas és que el níquel és capaç de comprimir el plàstic, reforçant significativament aquest material.

Per crear un recobriment galvànic, cal un electròlit. Hi ha diferents tipus d'electròlits utilitzats, entre ells:

• xapat brillant de coure;
• electròlits per xapat de níquel;
• composicions especials sobre la base de les quals es creen recobriments o revestiments de tipus velut intercalats amb partícules sòlides.

També s’utilitzen altres metalls, com l’estany o el zinc. Tot i això, abans d’aplicar aquests metalls, es necessita una passivació, després de la qual apareix una pel·lícula a la superfície (amb o sense color). Aquestes pel·lícules protegeixen el material del rovell o de la placa.

La metal·lització química dels plàstics es caracteritza pel fet que les substratgies metàl·liques no tenen una conductivitat elèctrica elevada. En qualsevol cas, la conductivitat és menor que en el cas de l'electròlit. Per tant, durant la deposició electroquímica, la densitat del corrent aplicat hauria de ser insignificant: de 0,5 a 1 Ampere per decímetre quadrat. Si la densitat és més gran, es produirà un efecte bipolar, que donarà lloc a la dissolució del recobriment a prop del lloc on hi ha contacte amb la suspensió conductora.

En alguns casos, per evitar la dissolució del recobriment, s’aplica coure o níquel a la capa metàl·lica dipositada químicament. I això es fa a una densitat de corrent elèctrica baixa, però les capes posteriors s’apliquen en el mode habitual.

Característiques de la creació de recobriments galvànics

La capa galvànica, en primer lloc, assegura la resistència del metall als processos de corrosió. Durant galvanització les parts es troben en electròlits densos. Així, per tal que l'operació tingui èxit, es pengen agents especials de pesatge a les parts.

Els recobriments electroplats difereixen dels metàl·lics, ja que caldrà un nombre molt més gran de contactes per crear-los. El procés de galvanització dels plàstics també es caracteritza per la complexitat de la fase preparatòria, ja que en aquest cas és més difícil assegurar una bona adhesió.

Propietats adhesives dels materials

L’adhesió caracteritza la qualitat d’adhesió entre elements de diferents tipus (en aquest cas estem parlant d’adhesió entre metall i plàstic). La resistència d’adherència entre els recobriments metàl·lics i plàstics hauria de ser d’entre 0,8 i 1,5 quilones de tones per metre (per pelar i igual a 14 megapascals) per trencar-se. L’adherència màxima possible aconseguida pels mitjans tecnològics moderns és d’aproximadament 14 quilonewtons per metre.

Les qualitats adhesives dels materials es troben entre els fenòmens més complexos. N’hi ha prou de dir que no hi ha cap teoria unificada que respongui plenament a totes les preguntes sobre l’adhesió de materials diferents entre si.

Des del punt de vista de la ciència química, l’adhesió és una relació química entre diferents tipus de cossos. Les interaccions químiques es poden observar en superfícies de plàstic. Sobre aquestes superfícies hi ha grups funcionalment actius que entren en contacte amb metalls o recobren superfícies metàl·liques amb òxids.

L’enfocament molecular interpreta l’adhesió com a conseqüència de la presència de forces intermoleculars a la superfície de la interfase, la interacció de dos pols o l’aparició d’enllaços d’hidrogen. Això explica, per exemple, l’adhesió de pel·lícules de polietilè filat en humit després de l’assecat.

Des del punt de vista de la teoria elèctrica, les qualitats adhesives sorgeixen pel fet que, quan interaccionen un parell de cossos, apareix una doble capa elèctrica. Com a resultat, aquesta capa no permet allunyar-se els cossos dels altres, ja que funcionen les forces electrostàtiques d’atracció mútua de diferents càrregues.

Segons la teoria difusa (la més acceptada), l’adhesió es produeix a causa de les interaccions intermoleculars, que es manifesten especialment clarament durant la penetració mútua de les molècules a les capes superficials. En aquest moment, apareix una certa capa intermèdia, a causa de la qual manca una frontera evident entre els materials.

I, finalment, la teoria mecànica explica l’adhesió mitjançant l’ancoratge de l’adherència de les peces metàl·liques que sobresurten als rebaixos de la superfície de plàstic. Aquestes depressions són molt reduïdes (pocs micròmetres), però, quan el metall dipositat per un mètode químic entra en elles, apareixen els anomenats panys mecànics.

Altres paràmetres afecten l'adhesió, inclosos els següents:

• característiques de resistència del plàstic;
• la presència de reaccions favorables de grups químicament actius en una superfície plàstica;
• la presència d’estimulants d’adhesió, que d’altres maneres s’anomenen promotors (crom i compostos d’estany, plastificants);
• l’absència d’anti-promotors que dificulten l’enfortiment o fins i tot destrueixen la capa intermèdia;
• l’estructura del metall dipositat químicament, així com els paràmetres en què es produeix aquesta deposició.

Metalització del buit

La tecnologia consisteix a polvoritzar plàstic amb nichrom o alumini amb un buit. L’aplicació del metall al plàstic mitjançant buit es realitza en una cambra especial.La tècnica s’utilitza àmpliament per aplicar un film metàl·lic a diverses superfícies, com per exemple, peces de cotxe, accessoris de plàstic, accessoris de fontaneria, equips d’il·luminació, etc. Per protegir el metall s’utilitzen pintures i vernissos especials, caracteritzats per una major duresa i resistència a la humitat.

Metalització a casa

Es coneixen diverses tècniques per autoaplicar metall sobre un recobriment de plàstic. El més assequible és químic. En aquest cas, no es necessita cap equipament especial.

Els metalls utilitzats són la plata i el coure. La pel·lícula resultant només tindrà uns pocs microns de gruix, però donarà un aspecte bell a la base amb una brillantor metàl·lica.

Xapat de coure

Abans del processament, poliu bé i desgreixa la superfície. Si la part té voltes (reduir), reduïu-les amb cura. Aboqueu abrasius a la superfície i netegeu la superfície amb un cotó. Si es tracta de poliacrilats, per desgreixar necessitarà una solució de soda càustica en la qual la part es remullarà durant 24 hores. Es recomana utilitzar gasolina per desgreixar poliamides.

Quan el producte es desfà, el rentem en aigua destil·lada i, després, un minut el guardem en una solució al mig per cent de clorur d’estany i àcid clorhídric (40 grams per litre). Aquest procés s’anomena sensibilització. El seu propòsit és obtenir una pel·lícula d’hidròxid d’estany sobre plàstic.

Després de la sensibilització, activem la superfície. Per fer-ho, durant 3-4 minuts, remullar la part en una solució de nitrat de plata (2 grams d’argent per litre i 20 grams d’alcohol etílic per litre). A continuació, col·loquem el producte en una solució formada pels components següents:

• carbonat de coure: 200 grams per litre;
• glicerina (90%) - 200 grams per litre;
• soda càustica (20%) - 1 litre;

La temperatura de la solució ha de ser de 18-25 graus. Temps de processament: 60 minuts.

Xapat de plata

Realitzem un processament previ de plàstic de la mateixa manera que en el cas del coure: sorra i apliquem un abrasiu. Rentem la superfície en aigua i sabó, i després en aigua destil·lada.

Degreu el producte amb aquesta solució:

• anhídrid de crom - 100 grams per litre;
• sulfat de ferro: 10 grams per litre.

Després de desgreixar, renteu la part de nou amb aigua destil·lada. Realitzem sensibilització en una solució de clorur d’estany (2 grams per litre). A continuació, col·loquem el producte en una solució que inclogui aquests components:

• nitrat de plata: 3 grams per litre;
• soda càustica: 3,5 grams per litre;
• amoníac (25%) - 8 mil·lilitres per litre;
• glucosa: 2,5 grams per litre.

La temperatura recomanada de la solució és de 18 a 25 graus. Temps de processament: 60 minuts. Com a resultat, hauria d'aparèixer una capa de plata uniforme i brillant. Si en algun lloc hi ha heterogeneïtats, això es pot explicar per un desgreixat superficial insuficient. En aquest cas, heu de treure la plata aplicada i repetir de nou el treball.

Per eliminar la plata del plàstic, necessitareu aquesta solució:

• anhídrid de crom: 10 grams per litre;
• àcid sulfúric - 3 grams per litre.

Es recomana processar una pel·lícula uniforme amb una capa de vernís que protegirà el plàstic. També és possible un tractament de superfície galvànica addicional.