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 – 500С.

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 600С.

После тщательной промывки проводят сенсибилизацию в  растворе двухлористого олова (30 – 40 г/л) и соляной кислоты (30 – 40 г/л) при температуре 18 – 250С, 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.

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.

Для разработки и внедрения техпроцесса металлизации пластмасс обращайтесь к нам!

New!

Похожие публикации:

Запись опубликована в рубрике Гальваника для бизнеса. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

2 комментария: Металлизация пластмасс. Часть 1.

  1. Вера Николаевна говорит:

    Здравствуйте, Галина Владимировна. Помогите пожалуйста рассчитать время для химического никелирования кварцевых кристаллических элементов (ККЭ) размером 5х2,8 мм, Хим.Н 0,6-0,8 мкм. А также как определить количество раствора хим. никеля для никелирования 10 шт ККЭ. Или подскажите формулы для расчета. Очень срочно надо, искренне надеюсь на Вашу помощь, с уважением, Вера Николаевна.

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Вера Николаевна!
      Поскольку хим. никель Вы осаждаете на кварц, могу предположить, что предварительно проводите операции сенсибилизации (в 2-х валентном олове) и активации (в хлористом палладии), что в значительной степени повышает первоначальную скорость процесса хим. никелирования.
      Скорость осаждения хим. никеля зависит также от температуры раствора (которая может быть от 75 до 97 С) и плотности загрузки. При этом скорость осаждения колеблется от 10 до 25 мкм/ч. Плотность загрузки подбирают экспериментально в дм2 поверхности детали на 1 л раствора. Чем больше плотность загрузки, тем больше скорость осаждения, но менее стабилен раствор хим. никелирования.
      В основном для хим. никелирования металлических деталей при температуре 90 С и скорости осаждении 18 мкм/час плотность загрузки для кислых растворов составляет
      1 дм2/л. Для кварца эти параметры могут быть другими, но приблизительно можете воспользоваться для начала этими значениями, чтобы рассчитать количество раствора и время выдержки.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.