Галванизиране на пластмаси

Наред с многото положителни качества пластмасите притежават и някои недостатъци: отсъствие на електропроводимост, ниска топлопроводимост, недостатъчна износоустойчивост, невъзможност за спояване, ниски декоративни качества, недостатъчна устойчивост на разтворители, топлина, светлина и радиация. Тези недостатъци успешно се преодоляват чрез нанасяне на метални покрития върху повърхността на пластмасовите детайли и изделия.

Метализираните пластмаси представляват типични слоести композиционни материали, които съчетават полезните качества на полимерите и металите.
Технологичният процес за галванизиране на пластмаси включва следните основни операции:
– обезмасляване и байцване
– активиране на повърхността
– химическо никелиране или помедяване
– галванично помедяване
– галванично отлагане на други покрития
За отстраняване на попадналите върху пластмасовата повърхност масла и мазнини се използуват алкалнодействуващи разтвори в присъствие на повърхностно-активни вещества (ПАВ). С въвеждането на силноактивни байцващи разтвори на основата на Cr(VI) и сярна киселина, обезмасляването загуби своето значение като самостоятелна операция и химическата обработка започва с байцване.
Байцването на пластмасите е химичен процес, протичащ на повърхността им, при което настъпва изменение на нейната структура и физикохимични свойства: появяват се микроаналитични кратерчета и каверни, в които се закотвя металното покритие, увеличава се твърдостта на повърхностния слой и неговата хидрофилност (нараства количеството на полярните групи). Независимо от това, че по принцип всяка пластмаса може да се метализира посредством физикомеханични или химични методи, за прилагане на най-използувания химико-галваничен метод, първото изискване към избраната пластмаса е тя да съдържа най-малко две фази с различно отнасяне в байцващите разтвори.
При байцването под действието на най-често използуваните хром-сярнокисели или модифицирани разтвори настъпва окислителна деструкция и разтваряне на една от фазите на пластмасовата повърхност: при АБС съполимерите и удароустойчивия полистирол се атаку-ва каучуковата фаза, при полипропилена – аморфната фаза и т.н.
Химическото отлагане на метални покрития като мед или никел е автокаталитична реакция, т.е. металът, получен в резултат на химическата редукция в разтвора, катализира по-нататъшното редуциране на йоните на същия метал. Но за да започне този процес е необходимо в началния период пластмасовата повърхност да има каталитични свойства, които се създават при нейното активиране.
При тази операция по повърхността на диелектрика по химичен път се формират метални зародиши (колоидни частици или малко разтворими съединения на паладия и платината), които катализират редукционния процес в електролитите за химическо метализиране и същевременно служат като центрове за зараждане и нарастване на металното покритие. В практиката за катализатор се използува металният паладий, които има висока каталитична активност и сравнително достъпна цена в сравнение с останалите благородни метали, които имат собствено каталитично действие.
Колоидният активиращ разтвор се получава при смесването на паладий(П) и калай(П) хлориди в силно солнокисела среда, при което се получават в резултат на бавно извършваща се вътрешномолекулна окислително-редукционна реакция Pd-Sn золни частици, защитени от утаяване със защитен колоид – съединения на калай(11)и калай(1\\/):

PdCl2 + SnCl2 = Pd + SnCI4

Золните частици имат сферична форма и се адсорбират върху пластмасовата повърхност. При следващата операция – обработка в разтвори на основи, киселини или соли (процесът се нарича акселериране) се отстранява стабилизиращата обвивка на сплавните частици паладий-калай. Върху последните започва интензивно и равномерно отлагане на първия метален слой от никел или мед в електролитите за химическо метализиране.
Химическото никелиране има неоспорими предимства пред химическото отлагане на мед: по-висока скорост на отлагане, осигурява-ща по-добро сцепление с пластмасовата основа, по-голяма твърдост, химическа и механична устойчивост, по-висока електропроводимост на покритието и др.
Разтворите за химическо никелиране на пластмаси се отличават по количеството на съдържащите се в тях основни компоненти и природата на различните добавки. Най-често електролитите за химическо никелиране съдържат: сол на двувалентен никел (сулфат или хлорид), редуктор натриев хипофосфит, натриев борхидрид или хидразин, комплексообразувател, буфериращи вещества, стабилизатори, ускорители, блясъкообразуватели. След химическото метализиране върху пластмасовите детайли и изделия може да се извърши електрохимическо отлагане на блестящи покрития от мед, никел, бронз, месинг, сребро, злато и др.

За галванизиране на детайли и изделия от присадени АБС-съполимери се прилага следната технологична схема:
1. Байцване в разтвор със следния състав:
– хромен анхидрид СгОз 400-450 g/l
– сярна киселина H2SO4 (отн. пл. 1,84) 300-350 g/l
– температура на разтвора 55-65oC
– продължителност 10-12 min
2. Измиване.
3. Обработка в разтвор, съдържащ:
– солна киселина НС1 (отн. пл. 1,19) 300 g/l
– температура на разтвора 18-25 °С
– продължителност 3 min
(без междинно измиване!)
4. Активиране в разтвор със следния състав:
– солна киселина НС1 (отн. пл. 1,19) 300 g/l
– паладиево-калаен концентрат 100 g/l
– температура на разтвора 18-25°С
– продължителност З min

5. Измиване.
6 Акселериране в разтвор, съдържащ:
-натриева основа NaOH 5-10 g/l
– температура на разтвора 18-25 oС
– продължителност 3 min.
7. Измиване.
8. Химическото никелиране може да се извърши в кисел или алкален електролит.

Киселият електролит има следний състав:
-никеловсулфат NiSO4.7H20 22-24 g/l
– натриев хипофосфит NaH2PO2.H2O 18-20 g/l
– борна киселина НзВОз 10-20 g/l
– натриев бензоат 8-10 g/l
-pH 4,3-4,6
– температура на разтвора 60-65 °С
-продължителност 8-10 min

Алкалният електролит има следния състав:
– никеловсулфат NiSO4.7H20 25-30 g/l
– натриев хипофосфит NaH2PO2.H2O 25-30 g/l
– амониев хлорид NH4CL 30-35 g/l
– оцетна киселина СНзСООН 8-10 g/l
– лимонена киселина 8-10 g/l
-РН 9,5-11
– температура на разтвора 18-25 \"С
– продължителност 8-10 mm
9. Измиване.
10. Блестящо галванично помедяване в разтвор със следния
– меден сулфат CuSO4.5H2O 200-300 g/l
– сярна киселина H2SO4 (отн. пл. 1,84) 55-65 g/l
– натриев хлорид NaCI 0,03-0,06 g/l
– блясъкообразувател 2-6 g/l
– аноди мед
-плътностнатока 200-500 A/m2
– температура на разтвора 18-25 °С
-продължителност 10 mm
11. Декапиране в разтвор, съдържащ:
– сярна киселина Н2SО4 (отн. пл. 1,84) 200 g/l
– тemпература на разтвора 18-25 °С
– продължителност 2-3 min
12. Блестящо галванично никелиране в разтвор със следния състав:
– никелов сулфат NiSO4.7H2O 300-350 g/l
– никелов дихлорид NiCl2.6H2O 15-20 g/l
– борна киселина НзВОз 45-50 g/l
-1,4 бутиндиол 0,5 g/l
– захарин 1 g/l
– ПАВ 0,1 g/l
– аноди никел
– температура на разтвора 45-50 °С
– продължителност 10 min
13. Измиване.
14. Изсушаване с топъл въздух.