Металлизация пластмасс в домашних условиях

Хромирование пластика в домашних условиях

Изделия, имеющие хромовое покрытие, имеют эстетичный и привлекательный внешний вид, именно поэтому они настолько популярны и стоят дороже нехромированных аналогов.

Но что делать, если на рынке нет вариантов с хромовым покрытием, или хочется придать соответствующий внешний вид уже имеющимся в наличии вещам без хромового слоя? В подобной ситуации может помочь хромирование пластика в домашних условиях.

Особенности хромирования пластика в домашних условиях

Главной особенностью домашнего хромирования является необходимость приобретения оборудования, некоторые элементы которого довольно-таки дорогостоящи. Поэтому, в случае если подобный способ планируется использовать только один раз, целесообразней воспользоваться платными услугами специалистов.

Второй важной особенностью технологии хромирования пластика в домашних условиях является применение едких и токсичных реагентов с высокой степенью летучести. Прежде чем приступать к процессу важно выбрать подходящее и хорошо вентилируемое помещение и позаботиться о средствах личной защиты.

Помещение для проведения процесса хромирования пластиковых изделий должно быть хорошо проветриваемым или оборудованным достаточно мощной вытяжной вентиляционной системой. Для этих целей лучше всего подойдёт гараж, домашняя мастерская или другое крытое нежилое помещение.

Что касается личной защиты, то крайне необходимо вооружиться респиратором, защитными очками, качественными резиновыми либо прорезиненными перчатками и защитным фартуком. Важно помнить, что попадание применяемых реагентов на кожу может вызвать химические ожоги, а вдыхание их паров привести к общему отравлению организма.

Подготовка к проведению хромирования

Для хромирования пластмассы своими руками дома необходимо подготовить следующие материалы и инструменты:

  • подходящая по размерам ёмкость, в которую будет налит диэлектрический раствор, это может быть стеклянная банка или пластиковое ведро;
  • электролитный раствор;
  • пластиковое ведро или пластиковый тазик, в который помещают ёмкость;
  • ящик из фанеры или дерева, который необходимо предварительно изолировать стеклотканью и утеплить минеральной ватой или песком — это нужно для хорошей термоизоляции;
  • специальная кисть для нанесения раствора;
  • нагревательный элемент — лучше всего для этого подойдёт обыкновенный ТЭН;
  • источник электропитания необходимого напряжения, мощности и силы тока (трансформатор или автомобильный аккумулятор);
  • термометр, с помощью которого можно измерять жидкость с температурой до 100 0 C;
  • кронштейн, необходимый для свободного подвешивания обрабатываемой детали в ёмкости;
  • щиток для плотного накрывания ёмкости — это может быть лист из фанеры;
  • зажим.

Первым делом, необходимо подготовить специальный электролитический раствор, без которого весь процесс невозможен. Сделать его можно в домашних условиях. Для этого понадобятся следующие ингредиенты:

  • дистиллированная вода (объем зависит от объёма тары и размера обрабатываемой детали);
  • хромовый ангидрит (250 г/литр воды);
  • серная кислота H2SO4 (2.5 г/л).

Независимо от выбора метода проведения хромирования деталей в домашних условиях для его осуществления понадобится электролитический раствор.

Чтобы приготовить электролит, необходимо в дистиллированную воду, предварительно нагретую до 60 0 C, насыпать и тщательно размешать хромовый ангидрит, после этого добавить и размешивать серную кислоту. Через полученный раствор в течение 2 – 3 часов прогоняем электрический ток до приобретения им темно-бордового оттенка. Силу тока рассчитываем исходя из количества жидкости, она должна составлять 6.5 А./литр жидкости. Готовый раствор настаиваем в течение суток.

Процесс хромирования пластика

Прежде чем приступить к обработке детали, её нужно обезжирить. Для этого необходимо приготовить специальный раствор: в равных долях смешать кальцинированную соду, едкий натрий и силикатный клей, полученную смесь растворить в воде и довести до кипения, после чего погрузить в неё деталь.

Результат хромирования пластика

Существует два основных метода хромирования пластика дома:

  • с помощью гальванической ванны;
  • с помощью специальной кисти.

Оба метода по-своему хороши, и каждый сам для себя выбирает подходящий ему способ. Рассмотрим оба эти метода подробнее.

Хромирование с помощью кисти

Главным элементом оборудования, необходимого для хромирования пластика в домашних условиях при помощи специальной кисточки, является сама кисть, с помощью которой наносится реагент на поверхность обрабатываемой детали.

Схема устройства кисти для хромирования

Ее можно сделать самому. Для этого необходимо взять полую внутри трубку из органического стекла, на один конец которой приспосабливаем щетину из электропроводного материала. Для этой цели лучше всего подойдёт пучок из тонкой медной неизолированной проволоки. Щетину кисти нужно обмотать тонким свинцовым проводом.

Для нанесения хромового покрытия на пластик, саму деталь и кисть необходимо подключить к источнику электропитания, таким источником может быть трансформатор или автомобильный аккумулятор. В зависимости от выбора источника питания схема подключения будет разной.

В случае если используется трансформатор, к кисти подключают диод: анод подключаем к понижающей обмотке трансформатора, а катод с помощью зажима типа «крокодил» присоединяем к обрабатываемой детали. Если источником питания служит аккумулятор, диод не используется.

После подключения к источнику электропитания, на деталь с помощью кисти наносится электролит, который предварительно заливается в полую ручку кисти, важно при этом следить за уровнем самого электролита. Раствор наносится плавными движениями из стороны в сторону ровными слоями.

Для того чтобы покрытие сохранилось максимально долго, специалисты рекомендуют наносить раствор в несколько слоёв, количество проходов по каждому участку должно быть в диапазоне от 25 до 35 раз.

Хромирование в гальванической ванне

В данном случае температура электролита должна быть на уровне 50-60 0 C, после подогрева его настаивают 2,5-3 часа.

Гальваническая ванна из пластикового контейнера

В подготовленную ёмкость (гальваническую ванну), погружают анод (+), а катод подключают к трансформатору (-), после чего в неё погружают пластмассовую деталь и фиксируют в подвешенном состоянии так, чтобы она не касалась стенок ванной. Это нужно для того чтобы покрытие было равномерным и без огрехов. Важно при этом поддерживать температуру раствора на уровне 50 – 53 0 C. Через некоторое время подаётся ток.

Если после хромирования пластика видны недостатки в хромовом слое, процесс нужно повторить (возможно, несколько раз).

После хромирования обрабатываемую деталь необходимо промыть под проточной водой и прокипятить как минимум в 3-х литрах дистиллированной воды не менее чем 30 мин.

Для доведения детали до идеального состояния, после хромирования её натирают и полируют при помощи мягкой ткани.

В завершении хочется сказать, что сейчас на рынке практически все товары продаются в вариациях с хромовым покрытием, но иногда бывает так, что нужно хромировать какую-то деталь самому и многие думают, что это невозможно в домашних условия. Безусловно, это сложно, но возможно. Поэтому если возникает такая необходимость – смело беритесь за дело, главного при этом быть осторожным и внимательным, чтобы не повредить саму деталь или не навредить своему здоровью.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Химическое покрытие пластика металлами

Иногда требуется изготовить ту или иную пластиковую деталь и покрыть ее каким-либо металлом. Химическое (без применения электричества) покрытие пластика металлами — тема этой статьи. Здесь будет рассмотрен процесс металлизации основных видов пластмасс, часто применяемых самодельщиками — органического стекла, полистирола, полиамидов (капрона и нейлона), поливинилхлорида (винипласта) и стеклопластика.

Подготовка поверхности

Качество металлической пленки на пластиках зависит от подготовки деталей под покрытие. Здесь последовательность такая:

  1. Обезжиривание
  2. Травление поверхности
  3. Активирование

Обезжиривание — операция, которую проводят после механической обработки деталей. Цель этой операции — удаление с их поверхности различных загрязнений. Для обезжиривания пластмасс применяют органические растворители.

Для обезжиривания органического стекла применяют метиловый спирт и четыреххлористый углерод.
Для полистирола — трихлорэтилен (реагент, применяемый в химчистке), метиловый и этиловый спирты.
Для полиамидов — чистый бензин и трихлорэтилен.
Для поливинилхлорида — ацетон, метиловый и этиловый спирты, трихлорэтилен.
Для эпоксидных смол — ацетон и метиловый спирт.

Травление — операция, когда в результате обработки деталей сильными окислителями поверхность слегка разрушается и делается шероховатой. Последнее обеспечивает повышенное сцепление (адгезию) металлической пленки с пластиком.

  1. Органическое стекло и полистирол травят в растворе: серная кислота — 950 мл, персульфат калия —- 3 г, серебро азотнокислое — 3 г. Температура раствора 20 °С, время обработки 20—30 с.
  2. Поливинилхлорид травят в растворе: гидрохинон — 100 г, пирокатехин — 25 г, ацетон — 1000 мл. Температура раствора 18 °С, время обработки 3 мин.
  3. Полиамиды травят в растворе: серная кислота — 1000 мл, азотная кислота — 500 мл, соляная кислота — 3 мл, вода — 120 мл. Температура раствора 20 °С, время обработки 30—40 с.
  4. Эпоксидные смолы травят в растворе: плавиковая кислота (70%-ная) — 1 мл, серная кислота — 2 мл, вода — 1000 мл. Температура раствора 18 °С, время обработки 70 с.
Читать еще:  Классификация сварочных соединений и швов

После травления детали промывают под струей горячей воды в течение 2—3 мин, затем минуту в холодной воде.

Активирование — процесс нанесения на обрабатываемую деталь раствора, который придает поверхности каталитические свойства. То есть в дальнейшем эта поверхность катализирует реакцию восстановления основного металла на этой поверхности.

Процесс активирования проводят за два раза. Первый раз детали обрабатывают в одном из растворов хлористого олова (все в г/л):

  1. Олово хлористое — 25, соляная кислота — 50.
  2. Олово хлористое — 25, соляная кислота — 20, гидрохинон — 20.
  3. Олово хлористое — 30, соляная кислота — 25, спиртовой раствор некаля — 200 мл, некаль (порошок) — 1.

Температура каждого раствора 20 °С, время обработки 0,5—1,0 мин.

Последний раствор применяют для обработки трудносмачиваемых пластмасс (поливинилхлорида и т.п.).

Второй раз детали обрабатывают в одном из следующих растворов (г/л):

  1. Серебро азотнокислое — 20, спирт этиловый — 500.
  2. Серебро азотнокислое — 10, аммиак (25%-ный) — 100.
  3. Палладий хлористый — 0,2, соляная кислота — 10.

Температура каждого раствора 20 °С, время обработки 20—30 мин.

Никелирование пластиков

После активирования (без промывки!) детали сразу переносят в раствор для никелирования. Здесь есть выбор растворов (г/л):

  1. Никель сернокислый — 30, гипофосфит натрия — 10, ацетат натрия — 10. Температура раствора 90 °С, скорость наращивания пленки металла 15 мкм/ч.
  2. Никель хлористый — 30, гипофосфит натрия — 10, лимоннокислый натрий — 100, хлористый аммоний до рН= 8—9. Температура раствора 90 °С, скорость наращивания 6 мкм/ч.
  3. Никель хлористый — 30, Гипофосфит натрия — 10, лимоннокислый натрий — 10. Температура раствора 85 °С, скорость наращивания 5 мкм/ч.

Растворы готовят в следующей последовательности. Сначала в бОльшей части воды растворяют все компоненты, кроме гипофосфита натрия. Его отдельно растворяют в малой части воды. Непосредственно перед загрузкой деталей оба раствора смешивают.

Серебрение пластиков

Посеребрить пластиковые детали можно в одном из приведенных ниже растворов (г/л):

  1. Серебро азотнокислое — 6, едкий натр — 6, аммиак (25%-ный) — 9. Серебро азотнокислое и едкий натр растворяют в 150 мл воды, затем водой доводят объем до 1 л.
  2. Сахароза — 75, серная кислота (10%-ная) — 6. Сахарозу и серную кислоту кипятят в 300 мл воды в течение 10 мин. Приливают аммиак до рН = 3—4. Раствор остужают и доливают воды 1 л.

Смешивают растворы a и b в соотношении 2:1.

  1. Серебро азотнокислое — 60, аммиак (25%-ный) — 70.
  2. Формальдегид (40%-ный) — 65.

Рабочий раствор получают смешиванием растворов a и b в соотношении 1:1.

Активированную деталь (не промывая) помещают в рабочий раствор. Температура обоих растворов 20 °С, скорость наращивания 10 мкм/ч.

Металлизации пластмасс: разновидности технологий и их особенности

Металлизация пластика, которая выполняется преимущественно электрохимическим методом, позволяет значительно усилить устойчивость полимерных материалов к механическим повреждениям, воздействию высокой влажности и повышенной температуры. Немаловажным является и то, что изделия, для изготовления которых был использован металлизированный пластик, весят значительно меньше, чем аналогичные детали из чистого металла.

Хромированный пластиковые детали автомобиля — распространенный пример металлизации пластмассы

Как выполняется металлизация изделий из пластика

Такие разнородные материалы, как металл и пластик, имеют различные коэффициенты теплового расширения. В связи с этим при нанесении слоя металла на полимерный материал не избежать возникновения внутренних напряжений, стабилизировать которые позволяет подслойная поверхность. Для ее создания обычно используют медь. Когда предварительное меднение пластикового изделия выполнено, на него наносится финишный слой никеля или хрома.

Структура покрытия, полученного в результате металлизации пластика, может формироваться из нескольких слоев, в качестве которых могут выступать:

  • блестящий медный слой;
  • медный слой с матовой поверхностью;
  • полублестящий никелевый слой;
  • никелевый слой с блеском;
  • никелевый слой с матовой поверхностью;
  • конверсионный слой.

Типы наносимых на пластик многослойных гальванических покрытий

Наносимый на пластиковое изделие металлизированный слой может иметь не только различную структуру, но и различные декоративные характеристики. Так, это может быть покрытие велюрового, блестящего, осветленного, патинированного, черненого и других типов. Выполняют металлизацию пластика не только для улучшения его декоративных характеристик, но также для того, чтобы продлить срок его эксплуатации. В частности, никель, нанесенный на пластиковое изделие, обжимает его поверхность, тем самым способствуя ее укреплению.

В зависимости от того, для чего осуществляют металлизацию пластика, выполняют ее с применением электролитических растворов различного типа. Такими растворами могут быть:

  • электролиты для выполнения блестящего меднения;
  • электролитические растворы для покрытия поверхности пластиковых изделий никелем;
  • растворы, при помощи которых создаются покрытия с вкраплением твердых частиц, или покрытия велюрового типа.

Никелированные гальваническим способом детали

Металлизировать пластиковое изделие можно не только хромом и никелем, но и цинком и оловом. При помощи пленок из данных металлов, наносимых на пластиковую поверхность после ее пассивирования, обрабатываемая деталь защищается от негативного воздействия повышенной влажности и образования налета.

Поскольку металлический подслой, создаваемый на пластиковой поверхности, отличается не слишком высокой электропроводностью, процедуру электрохимической металлизации пластика проводят с использованием тока небольшой плотности (0,5–1 А/дм 2 ). Если применять ток более высокой плотности, это приведет к возникновению биполярного эффекта, что в свою очередь вызовет растворение подслоя в том месте, где изделие соединено с проводом, подводящим к нему электрический ток. Чтобы не столкнуться с таким негативным явлением, на сформированный подслой наносят дополнительный слой меди или никеля, причем делается это с использованием тока небольшой плотности. Последующую металлизацию пластика выполняют на обычных режимах.

Особенности нанесения металлических покрытий методом гальваники

Металлизацию пластика с помощью гальванического способа проводят в достаточно плотных электролитических растворах. Устойчивое положение обрабатываемым изделиям, находящимся в таких растворах, обеспечивают подвешиванием специальных утяжелителей.

Схема нанесения гальванического покрытия

Чтобы сформировать на поверхности пластикового изделия качественное гальваническое покрытие, необходимо также большее количество контактов, через которые на подслой обрабатываемой детали подается электроток. Перед металлизацией пластика надо выполнить несколько достаточно сложных процедур, которые обеспечат хорошую адгезию пластика с наносимым металлизированным слоем.

Сущность адгезии и влияющие на нее факторы

Адгезия, как известно, является характеристикой качества сцепления разнородных материалов между собой. Чтобы сцепление между пластиковой основой и металлическим покрытием было качественным, прочность покрытия на отслаивание должна соответствовать 0,8–1,5 кН/м, а на разрыв – 14 МПа. Современные технологические методы металлизации пластика позволяют добиваться адгезии, величина которой доходит до 14 кН/м.

На сегодняшний день не существует ни одной теории, которая бы могла точно объяснить все нюансы сцепления разнородных материалов между собой. Если ориентироваться на химическую природу адгезии, то она возникает вследствие химических взаимосвязей разнородных материалов. В частности, при металлизации полимерных материалов такие связи появляются между функционально активными группами, имеющимися на поверхности пластика, и наносимым на нее металлом.

Виды разрушений адгезионных соединений

Существует и молекулярная теория, согласно которой адгезия между разнородными материалами возникает вследствие того, что на межфазной поверхности присутствуют межмолекулярные силы, которые и способствуют сцеплению. По этой же теории, адгезия определяется взаимодействием двух полюсов или возникновением водородных связей между разнородными материалами.

Согласно электрической теории, причиной адгезии является двойной электрический слой, появляющийся при взаимодействии пары тел. В таком слое, который не дает телам отходить друг от друга, формируются электростатические силы притяжения положительных и отрицательных зарядов.

Наиболее признанной среди специалистов является диффузная теория, согласно которой адгезия возникает вследствие формирования межмолекулярных связей между разнородными материалами. В результате на границе соприкосновения двух материалов формируется новый промежуточный слой, и такая граница фактически стирается.

Существует еще и механическая теория, которая объясняет, что адгезия возникает вследствие анкерного сцепления между выступающими частями наносимого покрытия и углублениями в основном материале. В результате такого сцепления образуются так называемые механические замки, которые и обеспечивают адгезию.

Читать еще:  Производство гибкого камня в домашних условиях

Для прочного осаждения металла необходима благоприятная структура поверхности пластика

На качество адгезии при металлизации пластика оказывает влияние целый ряд параметров, к которым следует отнести:

  • прочность пластика;
  • наличие и количество химически активных групп на поверхности пластика;
  • наличие промоторов – стимуляторов адгезии, в качестве которых могут выступать пластификаторы, соединения олова и хрома;
  • отсутствие антипромоторов – элементов, которые могут не только ухудшить качество промежуточного слоя, но даже разрушить его;
  • структура наносимого металла;
  • режимы выполнения металлизации.

Цели металлизации пластмасс

Вакуумный метод

Вакуумная металлизация пластмасс используется для того, чтобы нанести на них нихром или алюминий. Для практической реализации такой технологии, как уже понятно из ее названия, необходима специальная камера, в которой создается вакуум. Наиболее активно вакуумную металлизацию пластика применяют для обработки автомобильных деталей, сантехнических и осветительных приборов, пластиковой фурнитуры различного назначения.

Нанесенному таким образом металлизированному покрытию придают высокую твердость и устойчивость к воздействию повышенной влажности, используя специальные лакокрасочные составы.

Как выполнить металлизацию пластика в домашних условиях

Металлизированный пластик можно получить и в домашних условиях. Для этого применяют несколько распространенных методик. Наиболее популярная и доступная из них – химическая, для ее реализации не потребуется специальное оборудование. При помощи данной технологии на поверхность пластика можно нанести тонкий слой меди или серебра, что придаст готовому изделию исключительную декоративность.

Вне зависимости от выбранного способа металлизации обрабатываемую деталь следует очистить от механических загрязнений

Меднение пластика

Металлизацию пластика при помощи меди выполняют в несколько этапов.

  • Тщательное ошкуривание поверхности, в процессе которого с нее необходимо удалить все выпуклости и другие дефекты. После ошкуривания изделие необходимо обработать абразивным порошком.
  • Обезжиривание поверхности. Изделия, изготовленные из полиакрилатов, обезжириваются перед металлизацией в растворе каустической соды, в который деталь помещается на сутки. Для обезжиривания полиамидных материалов используется обычный бензин.
  • Промывка обезжиренного изделия в дистиллированной воде.
  • Сенсибилизация – процесс формирования на пластике пленки из гидроокиси олова. Для этого изделие на минуту помещают в полупроцентный раствор хлористого олова, на литр которого добавляют 40 граммов соляной кислоты.
  • Активация поверхности, для которой изделие на 3–4 минуты помещают в раствор азотнокислого серебра.
  • После активации изделие на 60 минут погружают в раствор для металлизации, состоящий из следующих компонентов: карбоната меди (200 г/л), 90-процентного глицерина (200 г/л), 20-процентной каустической соды (1 литр). Температура такого раствора для металлизации должна составлять 18–25°.

После выполнения всех этих процедур вы получите на пластиковом изделии красивое медное напыление.

Серебрение пластика

Металлизацию пластика слоем серебра выполняют в следующей последовательности.

  1. Ошкуривание поверхности и ее обработка абразивным порошком.
  2. Промывка изделия мыльным раствором и дистиллированной водой.
  3. Обезжиривание поверхности в растворе, состоящем из ангидрида хрома (100 г/л) и сульфата железа (10 г/л).
  4. Промывка детали в дистиллированной воде.
  5. Сенсибилизация, для выполнения которой используют раствор хлористого олова (2 г/л).
  6. Погружение изделия на 60 минут в раствор, состоящий из следующих компонентов: нитрата серебра (3 г/л), каустической соды (3,5 г/л), 25-процентного аммиака (8 мл/л), глюкозы (2,5 г/л). Температура раствора – 18–25°.

Гальванические серебряные покрытия обладают низкой стойкостью к механическим повреждениям, но хорошо противостоят химическим воздействиям

Если поверхность была недостаточно хорошо обезжирена, то в результате металлизации может получиться покрытие не очень хорошего качества. В таком случае его можно удалить, используя специальный раствор, и повторить всю процедуру заново.

Сформированный на пластике по вышеописанным методикам слой металла лучше всего покрыть защитным лаком. Кроме того, металлизированные таким образом пластиковые изделия можно подвергнуть дальнейшей гальванической обработке (например, выполнить их хромирование или покрыть слоем никеля).

Технология выполнения металлизации пластмасс

Металлизация пластмасс химическим способом позволяет изготавливать такие промышленные изделия и полуфабрикаты, как световые фильтры, печатные платы, катализаторы, заготовки для гальваники и многое другое. Металлизация позволяет улучшить стойкость пластмассы к механическим воздействиям, влаге и высокой температуре. Кроме того, детали, в которых применяется сочетание пластмассы и металла, весят значительно меньше металлических.

Технологические особенности металлизации

В качестве подслойной поверхности для гальваники чаще всего применяется медь. Медный слой играет роль демпфера для пластмассы, благодаря чему стабилизируются напряжения, неизбежные при значительной разнице в коэффициентах теплового напряжения столь разнородных материалов.

Подслой дополнительно хромируется или никелируется, как указано на рисунке ниже.

Варианты структур гальванических покрытий в несколько слоев

Пояснения к рисунку:

  1. Пластмасса.
  2. Медный слой с блеском.
  3. Матовый медный слой.
  4. Металл с химическим осаждением.
  5. Никелевый слой с блеском.
  6. Полублестящий никелевый слой.
  7. Матовый никелевый слой.
  8. Хромовый слой с блеском.
  9. Конверсионный слой.
  10. Матовый и блестящий металлический слои.

Структурные особенности составов, наносимых на электропроводный подслой покрытий, могут значительно разниться. Речь может идти о пленках блестящего, осветленного, велюрового, черненного, патинированного и других типов. Задача пленок не только в улучшении внешнего вида изделий. К примеру, никелированные покрытия продлевают эксплуатационный срок пластмасс. Дело в том, что никель способен обжимать пластмассу, значительно укрепляя этот материал.

Чтобы создать гальваническое покрытие, необходим электролит. Существуют разные виды применяемых электролитов, в том числе:

  • блестящего меднения;
  • электролиты для покрытия никелем;
  • специальные составы, на основе которых создаются покрытия велюрового типа или покрытия с вкраплением твердых частиц.

Также применяются и другие металлы, к примеру, олово или цинк. Однако перед нанесением таких металлов понадобится пассивирование, после которого на поверхности появляется пленка (с цветом или без). Такие пленки предохраняют материал от ржавчины или появления налета.

Химическая металлизация пластмасс характерна тем, что металлические подслои не имеют высокой электропроводности. Во всяком случае, проводимость ниже, чем в случае с электролитом. Поэтому при электрохимическом осаждении плотность применяемого тока должна быть незначительная – от 0,5 до 1 Ампера на квадратный дециметр. Если плотность будет выше, возникнет биполярный эффект, что приведет к растворению покрытия вблизи места, где имеется соприкосновение с токопроводящей подвеской.

В некоторых случаях, чтобы избежать растворения покрытия, на химически осажденный металлический слой наносится медь или никель. Причем делается это при маленькой плотности электротока, а вот последующие слои наносятся в обычном режиме.

Особенности создания гальванических покрытий

Гальванический слой, прежде всего, обеспечивает устойчивость металла к коррозийным процессам. При проведении гальванизации детали находятся в плотных электролитах. Таким образом, чтобы операция была успешной, на детали навешиваются специальные утяжелители.

Гальванические покрытия отличаются от металлических тем, что для их создания понадобится значительно большее количество контактов. Процесс гальванизации пластмасс характерен еще и сложностью подготовительного этапа, поскольку в данном случае труднее обеспечить хорошую адгезию.

Адгезивные свойства материалов

Адгезия характеризует качество сцепления между разнотипными элементами (в данном случае речь идет об адгезии между металлом и пластмассой). Прочность сцепления между металлическим и пластмассовым покрытиями должна находиться в промежутке между 0,8 и 1,5 килоньютонов на метр – на отслаивание и равняться 14 мегапаскалям – на разрыв. Максимально возможная адгезия, достижимая современными технологическими средствами, составляет примерно 14 килоньютонов на метр.

Адгезивные качества материалов относятся к числу весьма сложных явлений. Достаточно сказать, что не существует единой теории, которая в полной мере ответила бы на все вопросы относительно прилипания разнородных материалов друг к другу.

С точки зрения химической науки, адгезия – это химические взаимосвязи между разнотипными телами. Химические взаимодействия можно увидеть на пластмассовых поверхностях. На таких поверхностях имеются функционально активные группы, которые контактируют с металлами или покрывают металлические поверхности оксидами.

Молекулярный подход истолковывает адгезию как следствие присутствия межмолекулярных сил на межфазной поверхности, взаимодействием двух полюсов или же возникновением водородных связей. Так объясняется, к примеру, сцепление влажных травленых полиэтиленовых пленок после их сушки.

С точки зрения электрической теории, адгезивные качества возникают в силу того, что при взаимодействии пары тел возникает двойной электрический слой. В результате этот слой не позволяет телам отходить друг от друга, так как работают электростатические силы обоюдного притяжения разных зарядов.

Согласно диффузной теории (наиболее общепризнанной), адгезия происходит за счет межмолекулярных взаимодействий, которые особенно явно проявляются во время обоюдного проникновения молекул в поверхностные слои. В это время появляется некий промежуточный слой, вследствие чего наблюдается отсутствие явной границы между материалами.

Читать еще:  Погружные насосы для колодцев как выбрать?

И, наконец, механическая теория объясняет адгезию анкерным сцеплением выступающих частей металла в углублениях на пластмассовой поверхности. Такие углубления очень незначительны по площади (несколько микрометров), однако, когда в них попадает осаждаемый химическим способом металл, возникают так называемые механические замки.

На адгезию оказывают влияние и другие параметры, в числе которых можно выделить такие:

  • прочностные характеристики пластмассы;
  • присутствие благоприятствующих реакции химически активных групп на пластмассовой поверхности;
  • наличие стимуляторов адгезионных процессов, которые иначе называют промоторами (хромовые и оловянные соединения, пластификаторы);
  • отсутствие антипромоторов, которые препятствуют укреплению или даже разрушают промежуточный слой;
  • структура химически осаждаемого металла, а также параметры, при которых это осаждение происходит.

к содержанию ↑

Вакуумная металлизация

Технология состоит в напылении на пластмассу нихрома или алюминия с помощью вакуума. Нанесение металла на пластмассу с использованием вакуума осуществляется в специальной камере. Методика широко применяется для нанесения металлической пленки на всевозможные поверхности, например, детали автомобиля, пластиковую фурнитуру, сантехнические приборы, светотехнику и т.д. Чтобы защитить металл, применяются специальные лакокрасочные составы, отличающиеся повышенной твердостью и устойчивостью к воздействию влаги.

Вакуумная камера для металлизации к содержанию ↑

Металлизация в домашних условиях

Известны несколько методик самостоятельного нанесения металла на пластмассовое покрытие. Наиболее доступная из них – химическая. В данном случае не понадобится какое-либо специальное оборудование.

Применяемые металлы – серебро и медь. Пленка, которая получится в итоге, будет всего несколько микронов в толщину, однако она придаст основе красивый вид с металлическим отблеском.

Металлизация медью

Перед обработкой хорошо ошкуриваем и обезжириваем поверхность. Если деталь имеет выпуклости (дефекты), аккуратно сводим их на нет. Насыпаем на поверхность абразив и протираем поверхность тампоном. В случае если имеем дело с полиакрилатами, для обезжиривания понадобится раствор едкого натра, в котором деталь вымачивается сутки. Для обезжиривания полиамидов рекомендуется использовать бензин.

Когда изделие обезжирено, промываем его в дистиллированной воде, а затем на протяжении минуты держим в полупроцентном растворе хлористого олова и соляной кислоты (40 граммов на литр). Данный процесс именуется сенсибилизацией. Его цель – получить на пластмассе пленку гидроокиси олова.

После сенсибилизации проводим активацию поверхности. Для этого на протяжении 3-4 минут вымачиваем деталь в растворе азотнокислого серебра (2 грамма серебра на литр и 20 граммов этилового спирта на литр). Далее помещаем изделие в раствор, состоящий из следующих компонентов:

  • углекислой меди – 200 граммов на литр;
  • глицерина (90%) – 200 граммов на литр;
  • едкого натра (20%) – 1 литр;

Температура раствора должна составлять 18-25 градусов. Время на обработку – 60 минут.

Металлизация серебром

Предварительную обработку пластмассы проводим так же, как и в случае с медью: ошкуриваем и наносим абразив. Обмываем поверхность в воде с мылом, а затем в дистиллированной воде.

Обезжириваем изделие при помощи такого раствора:

  • ангидрид хрома – 100 граммов на литр;
  • сульфат железа – 10 граммов на литр.

После обезжиривания опять промываем деталь в дистиллированной воде. Сенсибилизацию проводим в растворе хлористого олова (2 грамма на литр). Далее размещаем изделие в растворе, включающем в себя такие компоненты:

  • серебро азотнокислое – 3 грамма на литр;
  • натр едкий – 3,5 грамма на литр;
  • аммиак (25%) – 8 миллилитров на литр;
  • глюкозу – 2,5 грамма на литр.

Рекомендуемая температура раствора – от 18 до 25 градусов. Время на обработку – 60 минут. В результате должен появиться равномерный и блестящий слой серебра. Если же где-то имеются неоднородности, то это можно объяснить недостаточным обезжириванием поверхности. В таком случае нужно удалить нанесенное серебро и повторить работу заново.

Для удаления серебра с пластмассы понадобится такой раствор:

  • ангидрид хром – 10 граммов на литр;
  • серная кислота – 3 грамма на литр.

Равномерную пленку рекомендуется обработать слоем лака, который защитит пластмассу. Также возможна дальнейшая гальваническая обработка поверхности.

Металлизация пластмасс. Часть 1.

Металлизацию пластмассовых деталей проводят в двух различных направлениях:

1) с целью получения токопроводящих слоев на поверхности пластмассы для улучшения физико-механических свойств;

2) с целью получения сложных форм методом гальванопластики. (См. «Что такое гальванопластика? Часть1,Часть 2»).

В первом случае металлизация поверхности пластмасс значительно повышает их прочность, теплостойкость, уменьшает водопоглощаемость и хрупкость. Замена металлических деталей на металлизированные пластмассовые позволяет во много раз снизить их вес, что весьма актуально для комплектующих приборов, применяемых в авиации. При этом основное требование – максимальная адгезия металлического покрытия к основе.

Во втором случае требования диаметрально противоположные: необходимо осуществить металлизацию поверхности с последующим легким съемом покрытия.

Металлизация пластмасс с целью улучшения конструктивных характеристик.

Существует несколько методов металлизации пластмасс: механические, физические, химические. Для каждого способа существуют свои определенные требования к покрываемому металлу и пластмассовой основе, но только с помощью химико-гальванической металлизации можно создать электропроводный слой с последующим нанесением покрытий, обладающих специальными свойствами.

Процесс химико-гальванической металлизации включает основные стадии:

1) подготовка поверхности (обезжиривание, травление);
2) сенсибилизация и активация поверхности;
3) химическая металлизация;
4) нанесение гальванических покрытий.

В зависимости от материала основы каждая из этих стадий имеет свои особенности, но, в конечном счете, суть их сводится к обеспечению чистоты поверхности, шероховатости и отсутствию органических веществ.

Важным фактором, который оказывает определяющее значение на качество металлизации, является состояние поверхности, полученной в процессе литья деталей. Для металлизации пластмасс детали должны изготавливаться из первичного чистого однородного сырья. Литье под давлением следует проводить при возможно высокой температуре, обеспечивающей максимальную текучесть и при наименьшем давлении для более полного заполнения формы.

При этом категорически запрещается применение разделительных смазок, в крайнем случае, можно использовать касторовое масло или смесь глицерина со спиртом, которые сразу после формования деталей удалить смесью: этанола (50%), этилацетата (25%), бутанола (15%), целлозольва (10%).

Перед металлизацией поверхность детали необходимо обезжирить в растворе, г/л:

Тринатрийфосфат 30 – 40

Натр едкий 8 – 10

Стекло натриевое жидкое 5 – 7

Карбонат натрия 40 – 45

в течение 3 – 5 минут при температуре 40 – 50 0 С.

Эффективность процесса во многом зависит от качества травления, так как при этом происходит изменение структуры поверхности пластмассы, появляются микропоры и углубления, которые обеспечивают адгезию осаждаемого металла, от величины которой зависят свойства получаемого изделия – теплоемкость, износостойкость, прочность. Для металлизации пластмасс достаточной считается прочность сцепления металлического покрытия с основой 0,8 – 1,5 кН/м на отслаивание и 14 МПа на отрыв.

Для травления можно использовать раствор, содержащий 100 г серной кислоты и 30 г хромового ангидрида. Детали выдерживают в растворе в течение 1 – 5 минут при температуре 60 0 С.

После тщательной промывки проводят сенсибилизацию в растворе двухлористого олова (30 – 40 г/л) и соляной кислоты (30 – 40 г/л) при температуре 18 – 25 0 С, промывают в дистиллированной воде и активируют в растворе двухлористого палладия (1 – 2 г/л) с HCl (1 – 2 мл/л) при комнатной температуре в течение 3 – 5 минут.

В результате из раствора на поверхности осаждается тонкий слой палладия, который катализирует осаждение меди (см. «Химическое меднение – что это такое?») из раствора химического меднения:

Медь сернокислая 100 г/л

Натр едкий 100 г/л

Натрий углекислый (безводный) 30 г/л

Глицерин 100 г/л

Формалин (33%) 25 – 35 мл/л

Температура 18 – 25ºС, время от 20 минут, покачивание.

Процесс происходит по схеме:

Химическая металлизация пластмасс позволяет получать как готовые изделия (печатные платы), так и заготовки для гальванической металлизации. В качестве подслоя используют сравнительно толстый, пластический слой меди. На него гальванически осаждают тонкий слой никеля, хрома или сплава олово-висмут, в зависимости от назначения изделия.

Детали с металлизированной пластмассой.

Никелевые покрытия увеличивают долговечность пластмасс, хромовые – декоративность, сплав олово-висмут – паяемость. В целом все гальванические покрытия повышают коррозионную стойкость металлизированных пластмасс.

Осаждение гальванических покрытий производят из стандартных электролитов, учитывая конструктивные особенности деталей при подводе контактов.

Применение металлизированной пластмассы вместо металла при изготовлении сложных деталей реально дает хорошую прибыль.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector