Plastmasas metalizācijas tehnoloģija

Plastmasas ķīmiskā metalizācija ļauj ražot tādus rūpniecības produktus un pusfabrikātus kā gaismas filtrus, iespiedshēmas plates, katalizatorus, galvaniskās sagataves un daudz ko citu. Metalizācija var uzlabot plastmasas izturību pret mehāniskiem spriegumiem, mitrumu un augstu temperatūru. Turklāt detaļas, kurās tiek izmantota plastmasas un metāla kombinācija, sver ievērojami mazāk nekā metāls.

Saturs:

• Metalizācijas tehnoloģiskās iezīmes
• Galvanisko pārklājumu veidošanas iezīmes
• Materiālu adhēzijas īpašības
• Vakuuma metalizācija
• Metalizācija mājās
• Vara apšuvums
• Sudraba pārklājums

Metalizācijas tehnoloģiskās iezīmes

Varu visbiežāk izmanto kā apakšslāņa virsmu galvanizēšanai. Vara slānis spēlē plastmasas slāpētāja lomu, kas stabilizē spriegumus, kas ir neizbēgami, ar ievērojamām atšķirībām šādu neviendabīgu materiālu termiskās spriedzes koeficientos.

Apakšslānis ir papildus hromēts vai niķelēts, kā parādīts attēlā zemāk.

Attēla skaidrojumi:

1. Plastmasas.
2. Glancēts vara slānis.
3. Matēts vara slānis.
4. Metāls ar ķīmisku nogulsnēšanos.
5. Glancēts niķeļa slānis.
6. Daļēji spīdīgs niķeļa slānis.
7. Matēts niķeļa slānis.
8. Glancēts hroma slānis.
9. Pārveidošanas slānis.
10. Matēti un spīdīgi metāla slāņi.

Elektrovadošā pārklājuma apakšslānim uzklāto kompozīciju strukturālās īpašības var ievērojami atšķirties. Mēs varam runāt par spīdīgu, dzidrinātu, velūrainu, melnāku, patinētu un cita veida filmām. Filmu uzdevums ir ne tikai uzlabot izstrādājumu izskatu. Piemēram, niķelēti pārklājumi pagarina plastmasas kalpošanas laiku. Fakts ir tāds, ka niķelis spēj saspiest plastmasu, ievērojami nostiprinot šo materiālu.

Lai izveidotu galvanisko pārklājumu, nepieciešams elektrolīts. Tiek izmantoti dažādi elektrolītu veidi, tostarp:

• spoža vara apšuvums;
• elektrolīti niķeļa pārklāšanai;
• īpašas kompozīcijas, uz kuru pamata tiek izveidoti velūra tipa pārklājumi vai pārklājumi, kas mijas ar cietām daļiņām.

Tiek izmantoti arī citi metāli, piemēram, alva vai cinks. Tomēr pirms šādu metālu uzklāšanas ir nepieciešama pasivācija, pēc kuras uz virsmas parādās plēve (ar krāsu vai bez tās). Šādas plēves aizsargā materiālu no rūsas vai aplikuma.

Plastmasas ķīmisko metalizāciju raksturo tas, ka metāla apakšklājiem nav augsta elektriskā vadītspēja. Jebkurā gadījumā vadītspēja ir zemāka nekā elektrolīta gadījumā. Tāpēc elektroķīmiskās nogulsnēšanas laikā pielietotās strāvas blīvumam jābūt nenozīmīgam - no 0,5 līdz 1 Ampers uz kvadrātmetru. Ja blīvums ir lielāks, rodas bipolārs efekts, kas noved pie tā, ka pārklājums izšķīst netālu no vietas, kur ir kontakts ar vadošo suspensiju.

Dažos gadījumos, lai izvairītos no pārklājuma izšķīšanas, uz ķīmiski nogulsnēta metāla slāņa tiek uzklāts varš vai niķelis. Un tas tiek darīts ar mazu elektriskās strāvas blīvumu, bet nākamie slāņi tiek piemēroti parastajā režīmā.

Galvanisko pārklājumu veidošanas iezīmes

Galvaniskais slānis, pirmkārt, nodrošina metāla izturību pret korozīviem procesiem. Laikā cinkošana daļas ir blīvos elektrolītos. Tādējādi, lai operācija būtu veiksmīga, detaļām ir pakarināti speciāli svēršanas līdzekļi.

Elektrolītiskie pārklājumi no metāliskajiem pārklājumiem atšķiras ar to, ka to izveidošanai būs nepieciešams daudz lielāks kontaktu skaits. Plastmasas cinkošanas procesu raksturo arī sagatavošanās posma sarežģītība, jo šajā gadījumā ir grūtāk nodrošināt labu saķeri.

Materiālu adhēzijas īpašības

Adhēzija raksturo saķeres kvalitāti starp dažādu veidu elementiem (šajā gadījumā mēs runājam par saķeri starp metālu un plastmasu). Adhēzijas stiprībai starp metāla un plastmasas pārklājumiem jābūt no 0,8 līdz 1,5 kilovatoniem uz metru - pīlingam un vienādam ar 14 megapaskāliem - sadalīšanai. Maksimālā iespējamā saķere, ko panāk ar moderniem tehnoloģiskiem līdzekļiem, ir aptuveni 14 kilovatoni uz metru.

Materiālu adhēzijas īpašības ir vienas no vissarežģītākajām parādībām. Pietiek pateikt, ka nav vienotas teorijas, kas pilnībā atbildētu uz visiem jautājumiem par atšķirīgu materiālu saķeri ar otru.

No ķīmijas zinātnes viedokļa adhēzija ir ķīmiskas attiecības starp dažādu veidu ķermeņiem. Uz plastmasas virsmām var redzēt ķīmisko mijiedarbību. Uz šādām virsmām ir funkcionāli aktīvās grupas, kas nonāk saskarē ar metāliem vai pārklāj metāla virsmas ar oksīdiem.

Molekulārā pieeja interpretē adhēziju kā starpmolekulāru spēku klātbūtnes starpfāzu virsmā, divu polu mijiedarbības vai ūdeņraža saišu parādīšanās sekas. Tas izskaidro, piemēram, mitru kodinātu polietilēna plēvju saķeri pēc žāvēšanas.

No elektriskās teorijas viedokļa līmes īpašības rodas tāpēc, ka, mijiedarbojoties ķermenim, parādās divkāršs elektriskais slānis. Rezultātā šis slānis neļauj ķermeņiem attālināties viens no otra, jo darbojas dažādu lādiņu savstarpējas pievilkšanas elektrostatiskie spēki.

Saskaņā ar difūzo teoriju (visplašāk pieņemto), saķere rodas starpmolekulāru mijiedarbību dēļ, kas īpaši skaidri izpaužas molekulu savstarpējas iespiešanās laikā virszemes slāņos. Šajā laikā parādās noteikts starpslānis, kā rezultātā trūkst acīmredzamas robežas starp materiāliem.

Un, visbeidzot, mehāniskā teorija izskaidro adhēziju ar izvirzīto metāla detaļu adhēziju padziļinājumos uz plastmasas virsmas. Šādas ieplakas ir ļoti nelielas (dažus mikrometrus), tomēr, kad tajās nonāk metāls, kas nogulsnēts ar ķīmisku metodi, parādās tā saucamās mehāniskās slēdzenes.

Citi parametri ietekmē saķeri, ieskaitot šādus:

• plastmasas stiprības īpašības;
• ķīmiski aktīvo grupu labvēlīgu reakciju klātbūtne uz plastmasas virsmas;
• adhēzijas stimulantu klātbūtne, kurus citādi sauc par stimulētājiem (hroma un alvas savienojumi, plastifikatori);
• anti-veicinātāju neesamības, kas kavē stiprināšanu vai pat iznīcina starpkārtu;
• ķīmiski nogulsnētā metāla struktūra, kā arī parametri, pie kuriem notiek šī nogulsnēšanās.

Vakuuma metalizācija

Tehnoloģija sastāv no nihroma vai alumīnija izsmidzināšanas uz plastmasas, izmantojot vakuumu. Metāla uzklāšana uz plastmasas, izmantojot vakuumu, tiek veikta speciālā kamerā.Šo paņēmienu plaši izmanto metāla plēves uzklāšanai uz dažādām virsmām, piemēram, automašīnu detaļām, plastmasas armatūrai, santehnikai, apgaismes ierīcēm utt. Metāla aizsardzībai tiek izmantotas īpašas krāsas un lakas, kurām raksturīga paaugstināta cietība un mitruma izturība.

Metalizācija mājās

Ir zināmas vairākas metodes, kā pašiem uzklāt metālu uz plastmasas pārklājuma. Pieejamākais no tiem ir ķīmiskais. Šajā gadījumā nav nepieciešams īpašs aprīkojums.

Izmantotie metāli ir sudrabs un varš. Iegūtā plēve būs tikai dažu mikronu biezumā, tomēr tā pamatnei piešķirs skaistu izskatu ar metālisku spīdumu.

Vara apšuvums

Pirms apstrādes labi noslīpējiet un attaukojiet virsmu. Ja detaļai ir izliekumi (defekti), uzmanīgi samaziniet tos uz neko. Ieliet abrazīvu uz virsmas un noslaukiet virsmu ar tamponu. Ja mums ir darīšana ar poliakrilātiem, attaukošanai jums būs nepieciešams kaustiskās soda šķīdums, kurā daļu iemērc 24 stundas. Poliamīdu attaukošanai ieteicams izmantot benzīnu.

Kad produkts ir attaukots, mēs to mazgājam destilētā ūdenī un pēc tam minūti glabājam to pusprocenta alvas hlorīda un sālsskābes šķīdumā (40 grami litrā). Šo procesu sauc par sensibilizāciju. Tās mērķis ir iegūt alvas hidroksīda plēvi uz plastmasas.

Pēc sensibilizācijas mēs aktivizējam virsmu. Lai to izdarītu, 3-4 minūtes daļu iemērc sudraba nitrāta šķīdumā (2 grami sudraba litrā un 20 grami etilspirta litrā). Tālāk mēs ievietojam produktu šķīdumā, kas sastāv no šādiem komponentiem:

• vara karbonāts - 200 grami litrā;
• glicerīns (90%) - 200 grami litrā;
• kaustiskā soda (20%) - 1 litrs;

Šķīduma temperatūrai jābūt 18-25 grādiem. Apstrādes laiks - 60 minūtes.

Sudraba pārklājums

Iepriekšēju plastmasas apstrādi veicam tāpat kā vara gadījumā: smiltis un uzklājam abrazīvu. Mēs mazgājam virsmu ziepēs un ūdenī, pēc tam destilētā ūdenī.

Ar šo šķīdumu attaukojiet produktu:

• hroma anhidrīds - 100 grami litrā;
• dzelzs sulfāts - 10 grami litrā.

Pēc attaukošanas daļu atkal mazgājiet destilētā ūdenī. Sensibilizāciju veicam alvas hlorīda šķīdumā (2 grami litrā). Tālāk mēs ievietojam produktu risinājumā, kas ietver šādus komponentus:

• sudraba nitrāts - 3 grami litrā;
• kaustiskā soda - 3,5 grami litrā;
• amonjaks (25%) - 8 mililitri litrā;
• glikoze - 2,5 grami litrā.

Ieteicamā šķīduma temperatūra ir no 18 līdz 25 grādiem. Apstrādes laiks - 60 minūtes. Tā rezultātā vajadzētu parādīties vienmērīgs un spīdīgs sudraba slānis. Ja kaut kur ir neviendabīgi, tad to var izskaidrot ar nepietiekamu virsmas attaukošanu. Šajā gadījumā jums ir jānoņem uzklātais sudrabs un atkārtojiet darbu vēlreiz.

Lai noņemtu sudrabu no plastmasas, jums būs nepieciešams šāds risinājums:

• hroma anhidrīds - 10 grami litrā;
• sērskābe - 3 grami litrā.

Vienmērīgo plēvi ieteicams apstrādāt ar lakas slāni, kas aizsargā plastmasu. Iespējama arī turpmāka galvaniskās virsmas apstrāde.