Tehnologia metalizării materialelor plastice

Metalizarea chimică a materialelor plastice face posibilă fabricarea unor astfel de produse industriale și semifabricate, cum ar fi filtre ușoare, plăci de circuite imprimate, catalizatori, semifabricate de pliante și multe altele. Metalizarea poate îmbunătăți rezistența materialelor plastice la stres mecanic, umiditate și temperaturi ridicate. În plus, piesele care folosesc o combinație de plastic și metal cântăresc semnificativ mai puțin decât metalul.

Cuprins:

• Caracteristici tehnologice ale metalizării
• Caracteristici ale creării de acoperiri galvanice
• Proprietăți adezive ale materialelor
• Metalizarea vidului
• Metalizarea la domiciliu
• Placi de cupru
• Placare argintie

Caracteristici tehnologice ale metalizării

Cuprul este cel mai adesea utilizat ca suprafață de strat sub acoperire pentru plopare. Stratul de cupru joacă rolul unui amortizor pentru plastic, datorită căruia stresurile sunt stabilizate, care sunt inevitabile cu o diferență semnificativă în coeficienții de solicitare termică a unor astfel de materiale diferite.

Stratul este suplimentar placat cu crom sau nichelat, așa cum este indicat în figura de mai jos.

Explicații pentru figură:

1. Plastic.
2. Strat de cupru lucios.
3. Strat de cupru periat.
4. Depozit chimic metal.
5. Strat de nichel lucios.
6. Strat de nichel semi-strălucitor.
7. Strat de nichel periat.
8. Strat de crom lucios.
9. Stratul de conversie.
10. Straturi metalice periate și strălucitoare

Caracteristicile structurale ale compozițiilor aplicate stratului de acoperire conductiv electric pot varia semnificativ. Putem vorbi despre filme de tip strălucitor, clarificat, velur, înnegrit, patinat și alte tipuri. Sarcina filmelor nu este doar de a îmbunătăți aspectul produselor. De exemplu, acoperirile placate cu nichel prelungesc durata de viață a materialelor plastice. Cert este că nichelul este capabil să comprimeze plastic, întărind semnificativ acest material.

Pentru a crea o acoperire galvanică este nevoie de un electrolit. Există diferite tipuri de electroliți folosiți, inclusiv:

• placare de cupru strălucitoare;
• electroliti pentru placarea cu nichel;
• compoziții speciale pe baza cărora sunt create acoperiri de tip velur sau acoperiri intersectate cu particule solide.

Sunt utilizate și alte metale, cum ar fi staniu sau zinc. Cu toate acestea, înainte de aplicarea acestor metale, este necesară o pasivizare, după care apare un film la suprafață (cu sau fără culoare). Astfel de folii protejează materialul de rugină sau placă.

Metalizarea chimică a materialelor plastice se caracterizează prin faptul că straturile de metale nu au o conductivitate electrică ridicată. În orice caz, conductivitatea este mai mică decât în ​​cazul electrolitului. Prin urmare, în timpul depunerii electrochimice, densitatea curentului aplicat trebuie să fie neglijabilă - de la 0,5 la 1 Ampere pe decimetru pătrat. Dacă densitatea este mai mare, se va produce un efect bipolar, care va duce la dizolvarea acoperirii în apropierea locului unde există contact cu suspensia conductivă.

În unele cazuri, pentru a evita dizolvarea acoperirii, cupru sau nichel se aplică stratului de metal depus chimic. Și acest lucru se face la o densitate electrică scăzută a curentului, dar straturile ulterioare sunt aplicate în modul obișnuit.

Caracteristici ale creării de acoperiri galvanice

Stratul galvanic asigură, în primul rând, rezistența metalului la procesele de coroziune. În efectuarea galvanizare piesele sunt în electroliți densi. Astfel, pentru ca operația să aibă succes, agenți de ponderare speciali sunt agățați pe piese.

Acoperirile electroplastice diferă de cele metalice prin faptul că va fi nevoie de un număr mult mai mare de contacte pentru a le crea. Procesul de galvanizare a materialelor plastice se caracterizează și prin complexitatea fazei pregătitoare, deoarece în acest caz este mai dificil să se asigure o bună aderență.

Proprietăți adezive ale materialelor

Adeziunea caracterizează calitatea aderenței între elemente de diferite tipuri (în acest caz vorbim despre adeziunea dintre metal și plastic). Rezistența la adeziune între acoperirile metalice și din plastic trebuie să fie cuprinsă între 0,8 și 1,5 kilonewton pe metru - pentru cojire și egală cu 14 megapascali - pentru rupere. Aderența maximă posibilă obținută prin mijloace tehnologice moderne este de aproximativ 14 kilonewtons pe metru.

Calitățile adezive ale materialelor sunt printre cele mai complexe fenomene. Este suficient să spunem că nu există o singură teorie care să răspundă pe deplin la toate întrebările referitoare la adeziunea materialelor diferite între ele.

Din punct de vedere al științei chimice, adeziunea este o relație chimică între diferite tipuri de corpuri. Interacțiunile chimice pot fi observate pe suprafețele din plastic. Pe astfel de suprafețe există grupuri active din punct de vedere funcțional care vin în contact cu metalele sau acoperă suprafețele metalice cu oxizi.

Abordarea moleculară interpretează adeziunea ca urmare a prezenței forțelor intermoleculare pe suprafața interfazelor, a interacțiunii a doi poli sau a apariției legăturilor de hidrogen. Acest lucru explică, de exemplu, aderența filmelor de polietilenă gravate umed după uscare.

Din punctul de vedere al teoriei electrice, calitățile adezive apar datorită faptului că atunci când o pereche de corpuri interacționează, apare un dublu strat electric. Ca urmare, acest strat nu permite corpurilor să se îndepărteze unul de celălalt, deoarece forțele electrostatice de atracție reciprocă de sarcini diferite funcționează.

Conform teoriei difuze (cea mai larg acceptată), aderența se datorează interacțiunilor intermoleculare, care se manifestă în mod clar în timpul pătrunderii reciproce a moleculelor în straturile de suprafață. În acest moment, apare un anumit strat intermediar, ca urmare a lipsei unei granițe evidente între materiale.

Și, în sfârșit, teoria mecanică explică adeziunea prin aderenta cu ancoră a pieselor metalice proeminente în adâncituri de pe suprafața plasticului. Astfel de depresiuni sunt foarte mici în zonă (câțiva micrometri), cu toate acestea, atunci când metalul depus printr-o metodă chimică intră în ele, apar așa-numitele încuietori mecanice.

Alți parametri afectează aderența, inclusiv următorii:

• caracteristicile rezistenței plasticului;
• prezența reacțiilor favorabile ale grupărilor active din punct de vedere chimic pe o suprafață de plastic;
• prezența stimulenților de adeziune, care altfel se numesc promotori (crom și compuși de staniu, plastifianți);
• absența anti-promotorilor care împiedică întărirea sau chiar distrug stratul intermediar;
• structura metalului depus chimic, precum și parametrii la care are loc această depunere.

Metalizarea vidului

Tehnologia constă în pulverizarea plasticului cu nichrom sau aluminiu folosind un vid. Aplicarea metalului pe plastic cu vid se realizează într-o cameră specială.Tehnica este folosită pe scară largă pentru aplicarea unei folii metalice pe diverse suprafețe, de exemplu, piese auto, fitinguri din plastic, corpuri sanitare, echipamente de iluminat etc. Pentru protejarea metalului, se folosesc vopsele și lacuri speciale, caracterizate prin duritate crescută și rezistență la umiditate.

Metalizarea la domiciliu

Mai multe tehnici sunt cunoscute pentru auto-aplicarea metalului pe un strat de plastic. Cea mai accesibilă dintre ele este cea chimică. În acest caz, nu este nevoie de echipament special.

Metalele utilizate sunt argintul și cuprul. Filmul rezultat va avea doar o grosime de câțiva microni, cu toate acestea, va oferi bazei un aspect frumos, cu un luciu metalic.

Placi de cupru

Înainte de prelucrare, nisipăm bine și degresăm suprafața. În cazul în care componenta are volane (defecte), reduceți-le cu atenție la nimic. Turnați abraziv pe suprafață și ștergeți suprafața cu un tampon. Dacă avem de-a face cu poliacrilate, pentru degresare, veți avea nevoie de o soluție de sodă caustică, în care partea este înmuiată timp de 24 de ore. Se recomandă utilizarea benzinei pentru degresarea poliamidelor.

Când produsul este dezgropat, îl spălăm în apă distilată, iar apoi un minut îl păstrăm într-o soluție la jumătate de procent de clorură de stan și acid clorhidric (40 de grame pe litru). Acest proces se numește sensibilizare. Scopul său este de a obține o peliculă de hidroxid de staniu pe plastic.

După sensibilizare, activăm suprafața. Pentru a face acest lucru, timp de 3-4 minute, înmuiați partea într-o soluție de azotat de argint (2 grame de argint pe litru și 20 de grame de alcool etilic pe litru). În continuare, plasăm produsul într-o soluție formată din următoarele componente:

• carbonat de cupru - 200 de grame pe litru;
• glicerină (90%) - 200 grame pe litru;
• sodă caustică (20%) - 1 litru;

Temperatura soluției trebuie să fie de 18-25 de grade. Timp de procesare - 60 minute.

Placare argintie

Efectuăm prelucrarea preliminară a plasticului în același mod ca și în cazul cuprului: nisip și aplicăm un material abraziv. Spălăm suprafața în apă și săpun, apoi în apă distilată.

Degresează produsul cu această soluție:

• anhidridă de crom - 100 de grame pe litru;
• sulfat de fier - 10 grame pe litru.

După degresare, spălați din nou partea cu apă distilată. Realizăm sensibilizare într-o soluție de clorură de staniu (2 grame pe litru). În continuare, plasăm produsul într-o soluție care include astfel de componente:

• azotat de argint - 3 grame pe litru;
• soda caustica - 3,5 grame pe litru;
• amoniac (25%) - 8 mililitri pe litru;
• glucoză - 2,5 grame pe litru.

Temperatura recomandată a soluției este de la 18 la 25 de grade. Timp de procesare - 60 minute. Drept urmare, ar trebui să apară un strat de argint uniform și strălucitor. Dacă undeva există eterogeneități, atunci acest lucru poate fi explicat prin degresarea insuficientă a suprafeței. În acest caz, trebuie să eliminați argintul aplicat și să repetați lucrul din nou.

Pentru a elimina argintul din plastic, veți avea nevoie de această soluție:

• anhidridă de crom - 10 grame pe litru;
• acid sulfuric - 3 grame pe litru.

Se recomandă prelucrarea unui film uniform cu un strat de lac care va proteja plasticul. Este posibil și un tratament suplimentar de suprafață galvanică.