Tecnologia di metallizzazione delle materie plastiche

La metallizzazione chimica delle materie plastiche consente di fabbricare prodotti industriali e semilavorati come filtri luminosi, circuiti stampati, catalizzatori, pezzi grezzi galvanici e molto altro. La metallizzazione può migliorare la resistenza della plastica alle sollecitazioni meccaniche, all'umidità e alle alte temperature. Inoltre, le parti che utilizzano una combinazione di plastica e metallo hanno un peso significativamente inferiore rispetto al metallo.

contenuto:

• Caratteristiche tecnologiche della metallizzazione
• Caratteristiche della creazione di rivestimenti galvanici
• Proprietà adesive dei materiali
• Metallizzazione sotto vuoto
• Metallizzazione a casa
• Placcatura di rame
• Placcatura d'argento

Caratteristiche tecnologiche della metallizzazione

Il rame è spesso usato come superficie di sottostrato per galvanica. Lo strato di rame svolge il ruolo di smorzatore per la plastica, grazie al quale vengono stabilizzate le sollecitazioni, che sono inevitabili con una differenza significativa nei coefficienti di sollecitazione termica di tali materiali diversi.

Il sottostrato è inoltre cromato o nichelato come indicato nella figura seguente.

Spiegazioni per la figura:

1. Plastic.
2. Strato di rame lucido.
3. Strato di rame spazzolato.
4. Deposizione chimica di metalli.
5. Strato di nichel lucido.
6. Strato di nichel semilucido.
7. Strato di nichel spazzolato.
8. Strato cromato lucido.
9. Livello di conversione.
10. Strati metallici spazzolati e lucidi.

Le caratteristiche strutturali delle composizioni applicate al sottostrato di rivestimento elettricamente conduttivo possono variare in modo significativo. Possiamo parlare di film di tipo lucido, schiarito, velour, annerito, patinato e di altro tipo. Il compito dei film non è solo quello di migliorare l'aspetto dei prodotti. Ad esempio, i rivestimenti nichelati prolungano la durata della plastica. Il fatto è che il nichel è in grado di comprimere la plastica, rafforzando significativamente questo materiale.

Per creare un rivestimento galvanico, è necessario un elettrolita. Esistono diversi tipi di elettroliti utilizzati, tra cui:

• placcatura in rame brillante;
• elettroliti per nichelatura;
• composizioni speciali sulla base delle quali vengono creati rivestimenti di tipo velours o rivestimenti intervallati da particelle solide.

Vengono utilizzati anche altri metalli, come stagno o zinco. Tuttavia, prima di applicare tali metalli, è necessaria la passivazione, dopo di che appare un film sulla superficie (con o senza colore). Tali film proteggono il materiale dalla ruggine o dalla placca.

La metallizzazione chimica delle materie plastiche è caratterizzata dal fatto che i sottostrati metallici non hanno un'alta conduttività elettrica. In ogni caso, la conduttività è inferiore rispetto al caso dell'elettrolita. Pertanto, durante la deposizione elettrochimica, la densità della corrente applicata dovrebbe essere trascurabile, da 0,5 a 1 Ampere per decimetro quadrato. Se la densità è maggiore, si verificherà un effetto bipolare, che porterà alla dissoluzione del rivestimento vicino al punto in cui vi è contatto con la sospensione conduttiva.

In alcuni casi, per evitare la dissoluzione del rivestimento, lo strato di metallo depositato chimicamente viene applicato rame o nichel. E questo viene fatto a bassa densità di corrente elettrica, ma gli strati successivi vengono applicati nella solita modalità.

Caratteristiche della creazione di rivestimenti galvanici

Lo strato galvanico, innanzitutto, garantisce la resistenza del metallo ai processi di corrosione. Nello svolgimento galvanizzazione le parti sono in elettroliti densi. Pertanto, affinché l'operazione abbia successo, vengono appesi agenti di ponderazione speciali sulle parti.

I rivestimenti galvanici differiscono da quelli metallici in quanto per crearli sarà necessario un numero molto maggiore di contatti. Il processo di zincatura delle materie plastiche è anche caratterizzato dalla complessità della fase preparatoria, poiché in questo caso è più difficile garantire una buona adesione.

Proprietà adesive dei materiali

L'adesione caratterizza la qualità dell'adesione tra elementi di diversi tipi (in questo caso si parla di adesione tra metallo e plastica). La resistenza di adesione tra i rivestimenti in metallo e plastica dovrebbe essere compresa tra 0,8 e 1,5 kilonewton al metro - per la pelatura e pari a 14 megapascal - per la rottura. La massima adesione possibile ottenuta con i moderni mezzi tecnologici è di circa 14 kilonewton al metro.

Le qualità adesive dei materiali sono tra i fenomeni più complessi. Basti dire che non esiste una teoria unificata che risponda pienamente a tutte le domande relative all'adesione di materiali diversi tra loro.

Dal punto di vista della scienza chimica, l'adesione è una relazione chimica tra diversi tipi di corpi. Le interazioni chimiche possono essere viste su superfici di plastica. Su tali superfici vi sono gruppi funzionalmente attivi che entrano in contatto con metalli o rivestono le superfici metalliche con ossidi.

L'approccio molecolare interpreta l'adesione come conseguenza della presenza di forze intermolecolari sulla superficie interfase, dell'interazione di due poli o della comparsa di legami idrogeno. Ciò spiega, ad esempio, l'adesione di pellicole di polietilene acidate dopo l'essiccazione.

Dal punto di vista della teoria elettrica, le qualità adesive derivano dal fatto che quando una coppia di corpi interagisce, appare un doppio strato elettrico. Di conseguenza, questo strato non consente ai corpi di allontanarsi l'uno dall'altro, poiché le forze elettrostatiche di reciproca attrazione di cariche diverse funzionano.

Secondo la teoria diffusa (la più ampiamente accettata), l'adesione si verifica a causa di interazioni intermolecolari, che si manifestano particolarmente chiaramente durante la penetrazione reciproca delle molecole negli strati superficiali. In questo momento, appare un certo strato intermedio, a causa del quale c'è una mancanza di un confine evidente tra i materiali.

Infine, la teoria meccanica spiega l'adesione per mezzo dell'ancoraggio delle parti metalliche sporgenti negli incavi sulla superficie di plastica. Tali depressioni sono molto piccole nell'area (pochi micrometri), tuttavia, quando il metallo depositato da un metodo chimico vi penetra, compaiono i cosiddetti blocchi meccanici.

Altri parametri influenzano l'adesione, inclusi i seguenti:

• caratteristiche di resistenza della plastica;
• la presenza di reazioni favorevoli di gruppi chimicamente attivi su una superficie di plastica;
• la presenza di stimolanti dell'adesione, che altrimenti vengono chiamati promotori (composti di cromo e stagno, plastificanti);
• l'assenza di anti-promotori che ostacolano il rafforzamento o addirittura distruggono lo strato intermedio;
• la struttura del metallo depositato chimicamente, nonché i parametri ai quali si verifica questa deposizione.

Metallizzazione sotto vuoto

La tecnologia consiste nello spruzzare plastica con nichelcromo o alluminio usando un aspirapolvere. L'applicazione del metallo alla plastica mediante vuoto viene effettuata in una camera speciale.La tecnica è ampiamente utilizzata per applicare un film metallico su varie superfici, ad esempio parti di automobili, accessori in plastica, impianti idraulici, apparecchi di illuminazione, ecc. Per proteggere il metallo vengono utilizzate vernici e vernici speciali, caratterizzate da una maggiore durezza e resistenza all'umidità.

Metallizzazione a casa

Sono note diverse tecniche per l'applicazione di metallo su un rivestimento di plastica. Il più economico di questi è chimico. In questo caso, non è necessaria alcuna attrezzatura speciale.

I metalli utilizzati sono argento e rame. Il film risultante avrà uno spessore di pochi micron, ma conferirà alla base un bell'aspetto con una lucentezza metallica.

Placcatura di rame

Prima della lavorazione, carteggiare bene e sgrassare la superficie. Se la parte presenta rigonfiamenti (difetti), ridurli attentamente a nulla. Versare abrasivo sulla superficie e pulire la superficie con un bastoncino. Se abbiamo a che fare con poliacrilati, per lo sgrassaggio, avrai bisogno di una soluzione di soda caustica, in cui la parte viene immersa per 24 ore. Si consiglia di utilizzare benzina per sgrassare le poliammidi.

Quando il prodotto viene sgrassato, lavarlo in acqua distillata, quindi per un minuto lo conserviamo in una soluzione al mezzo percento di cloruro di stagno e acido cloridrico (40 grammi per litro). Questo processo si chiama sensibilizzazione. Il suo scopo è quello di ottenere un film di idrossido di stagno sulla plastica.

Dopo la sensibilizzazione, attiviamo la superficie. Per fare questo, per 3-4 minuti, immergere la parte in una soluzione di nitrato d'argento (2 grammi di argento per litro e 20 grammi di alcool etilico per litro). Successivamente, posizioniamo il prodotto in una soluzione composta dai seguenti componenti:

• carbonato di rame - 200 grammi per litro;
• glicerina (90%) - 200 grammi per litro;
• soda caustica (20%) - 1 litro;

La temperatura della soluzione dovrebbe essere di 18-25 gradi. Tempo di elaborazione - 60 minuti.

Placcatura d'argento

Eseguiamo la lavorazione preliminare della plastica come nel caso del rame: carteggiare e applicare un abrasivo. Laviamo la superficie con acqua e sapone, quindi con acqua distillata.

Sgrassare il prodotto con questa soluzione:

• anidride di cromo - 100 grammi per litro;
• solfato di ferro - 10 grammi per litro.

Dopo lo sgrassaggio, lavare nuovamente la parte in acqua distillata. Effettuiamo sensibilizzazione in una soluzione di cloruro di stagno (2 grammi per litro). Successivamente, inseriamo il prodotto in una soluzione che include tali componenti:

• nitrato d'argento - 3 grammi per litro;
• soda caustica - 3,5 grammi per litro;
• ammoniaca (25%) - 8 millilitri per litro;
• glucosio - 2,5 grammi per litro.

La temperatura della soluzione raccomandata va da 18 a 25 gradi. Tempo di elaborazione - 60 minuti. Di conseguenza, dovrebbe apparire uno strato d'argento uniforme e lucido. Se da qualche parte ci sono eterogeneità, ciò può essere spiegato da uno sgrassaggio superficiale insufficiente. In questo caso, è necessario rimuovere l'argento applicato e ripetere nuovamente il lavoro.

Per rimuovere l'argento dalla plastica, avrai bisogno di questa soluzione:

• anidride di cromo - 10 grammi per litro;
• acido solforico - 3 grammi per litro.

Si consiglia di elaborare un film uniforme con uno strato di vernice che protegga la plastica. È inoltre possibile un ulteriore trattamento della superficie galvanica.