Как покрыть пластик медью - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Как покрыть пластик медью

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

Химическая металлизация пластмасс активно используется для производства световых фильтров, катализаторов, печатных плат, заготовок для дальнейшей гальванизации, а также многого другого.

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.

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.

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.

Читайте также:  Как почистить медную монету в домашних условиях

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.

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.

МИР УВЛЕЧЕНИЙ

МЕДНЕНИЕ ПЛАСТИКА. СЕРЕБРЕНИЕ ПЛАСТИКА. НИКЕЛИРОВАНИЕ ПЛАСТИКА.

  • МЕДНЕНИЕ ПЛАСТИКА.
  • СЕРЕБРЕНИЕ ПЛАСТИКА.
  • НИКЕЛИРОВАНИЕ ПЛАСТИКА.

Металлизация пластиковых (пластмассовых) деталей может быть разделена на несколько этапов:

  1. Подготовка деталей.
  2. Активирование поверхности пластмасс.
  3. Затягивание поверхности пластика металлом.
  4. Промывка и пассивация.

Теперь о каждом этапе подробнее.

Подготовка деталей

Подготовка деталей из пластмасс под покрытие их метал­лическими пленками зачастую представляет собой более слож­ную задачу, чем обработка металлических поверхностей. При подготовке пластмассы к покрытию металлом ее поверхность очищают от загрязнений и травят для облегчения адгезии (за­крепления покрытий). Особое положение занимает процесс сен­сибилизации (активирования) поверхности пластмассы непосредственно перед покрытием ее металлом. Обезжиривание поверх­ности пластмасс проводят обычно различными растворителями Щелочеустойчивые пластмассы (полиамиды, поливинилхлорид, полиолефины, полиэфиры, смолы на основе полиформальде­гида и эпоксидные смолы) лучше обезжиривать в щелочных растворах, так как они очищают поверхность более активно, чем растворители.

Полихлорвинил обезжиривают в растворе:

Тринатрийфосфат — 20 г/л, препарат ОП-7 — 2,5 г/л. Темпе­ратура раствора — 20°, время обработки — 2—3 мин.

Полиамиды и полиолефины обезжиривают в растворе:

Углекислый натрий — 2 г/л, препарат ОП-7 — 2 г/л. Темпе­ратура раствора — 90°, время обработки — 20—30 мин.

Полиэфиры обезжиривают в растворе:

Аммиак (25%-ный) —1 г/л, мыло детское — 2 г/л. Темпе­ратура раствора — 20°, время обработки — 20 мин.

Все щелочно-устойчивые пластмассы можно обезжиривать в растворе:

Едкий натр — 80 г/л, контакт Петрова — 40 г/л. Температу­ра раствора — 80°, время обработки — 2—3 мин.

После обезжиривания в щелочных растворах пластмассу об­рабатывают в 3—5%-ном растворе соляной кислоты в течение 3— 5 мин, затем тщательно промывают сначала в горячей, а затем в холодной проточной воде.

Читайте также:  Как затемнить медь в домашних условиях

Травление пластмасс — наиболее ответственный процесс пе­ред покрытием их металлическими пленками. В результате трав­ления на поверхности пластмассы образуется микрорельеф или, как говорят, развивается (увеличивается) поверхность, на кото­рой лучше держится металлическая пленка.

Полиолефины травят в растворах:

1, Бихромат калия — 85 г, серная кислота — 915 г. Темпера­
тура раствора — 50°, время обработки — 3 мин.

  1. Бихромат калия — 80 г, серная кислота — 800 г, вода —
    120 г. Температура раствора — 30—70°, время обработки —
    0,5— 10 мин.

Полиэтилен травят в растворе:

Перманганат калия —0,1% (от веса), серная кислота — 89,0% (от веса), хромовый ангидрид — 2% (от веса), препарат ОП-7 — 0,90% (от веса), вода —8% (от веса). Температура раствора—20°, время обработки — 3—5 мин.

Полипропилен травят в растворе:

Бихромат натрия — 6,5% (от веса), серная кислота — 93,5% (от веса). Температура раствора—20°, время обработки — 5 мин.

Полистирол травят в растворе:

Серная кислота — 950 мл, персульфат калия — 3 г, азот­нокислое серебро — 3 г. Температура раствора — 20°, время об­работки — 20—30 с,
Сополимеры стирола травят в растворах:

  1. Бихромат калия — 40 г, серная кислота — 830 мл, во­
    да— 130 мл. Температура раствора —40—70°, время обработ­
    ки — 5-—60 мин.
  2. Хромовый ангидрид — 15 г, серная кислота — 855 мл,
    вода — 100 мл. Температура раствора — 60°, время обработки —
    2 мин.

Лавсан травят в растворе:

Бихромат натрия — 40,6 г, серная кислота — 770 мл, во­да—210 мл. Температура раствора — 85—95°, время обработ­ки—5—10 с.

Поливинилхлорид травят в растворе:

Гидрохинон—100 г, пирокатехин — 25 г, ацетон — 1000 мл. Температура раствора — 20°, время обработки — 3 мин.

Ацетилцеллюлозу травят в растворе:

Соляная кислота — 3 в. ч., серная кислота — 1 в. ч. Темпе­ратура раствора — 20°, время обработки—10—20 мин.

Смолы на основе фенолформальдегида травят в растворах:

  1. Хромовый ангидрид — 100 г, серная кислота — 320 мл.
    Температура раствора — 20°, время обработки — 3—5 мин.
  2. Серная кислота — 1000 мл, азотная кислота — 500 мл,
    соляная кислота — 3 мл, вода — 120 мл. Температура раство­
    ра — 20°, время обработки — 2—3 мин.

После травления пластмасс растворами, содержащими кис­лоты, их обрабатывают 10%-ным раствором любой соды. Затем тщательно промывают в горячей, а затем в холодной проточной воде.

Активирование поверхности пластмасс после предваритель­ной обработки (обезжиривания и травления) и промывания ди­стиллированной водой проводят в растворах *.

  1. Хлористое олово — 5—10% (от веса), вода — 95—90%
    (от веса). Температура раствора — 20°, время обработки — 20—
    30 мин.
  2. Соляная кислота — 20 мл, хлористое олово — 25 г, гидрохинон — 20 г, вода — до 1000 мл. Температура раствора — 20°, время обработки — 15—20 мин.
  1. Соляная кислота — 40—55 г, хлористое олово — 10—
    75 г, вода — до 1000 мл. Температура раствора — 20°, время
    обработки при перемешивании — 1—2 мин.
  2. Серная кислота — 5—20 мл, хлористое олово — 20—40 г,
    гидрохинон — 5—15 г, этиловый спирт — 150—200 мл, вода —
    600—1000 мл. Температура раствора — 20°, время обработки —
    20—30 мин.

Для трудносмачиваемых пластмасс используют специальный раствор:

Соляная кислота — 25 мл, хлористое олово — 30 г, спирто­вой раствор некаля (0,5 г полностью растворяют в этиловом спирте)—4 мл, вода — до 1000 мл. Температура раствора — 20°, время обработки — 30—60 с.

* В растворах по активированию пластмасс и покрытию их метал­лами химреактивы должны быть ч. или х. ч.; вода — дистиллированная.

Процесс покрытия пластмасс металлами.

Меднение пластика проводят после повторного активиро­вания (первое — в любом из пяти приведенных растворов). Для повторной активации применяют следующий раствор:

Азотнокислое серебро — 2 г, этиловый спирт — 25 мл, вода — до 1000 мл. Температура раствора—20°, время обработки — 3 мин.

Деталь сразу же переносят в раствор для меднения. Раствор для меднения:

  1. Едкий натр (20%-ный) — 100 мл, глицерин (90%-ный) —
    18—20 мл, углекислая медь—18—20 г, вода — до 1000 мл. Тем­
    пература раствора — 20°, время обработки — 1ч.

Перед началом меднения в раствор вводят 8—12 г/л 40%-ного формалина.

  1. Едкий натр — 25 г/л, сернокислая медь —• 20 г/л, глице­
    рин (90%-ный) — 35 г/л, вода дистил. — до 1000 мл. Темпе­
    ратура раствора — 20°, время обработки — 1ч.

Раствор готовят в следующем порядке. В половинном объ­еме воды растворяют сернокислую медь, а затем малыми дозами подливают глицерин. В другой половине воды растворяют едкий натр. Раствор едкого натра понемногу вливают в первый раствор

при энергичном перемешивании. Непосредственно перед медне­нием в общий раствор вводят 5—8 мл/л 40%-ного формалина.

  1. Сернокислая медь — 10 г/л, трилон Б — 30 г/л, тринатрий-фосфат — 15 г/л, вода — до 1000 мл. Температура раствора — 20°, время обработки — 30—60 мин.

Перед меднением в раствор вводят 20 мг/л 40%-ного фор­малина.

Зеркальную медную пленку на пластмассе получают, исполь­зуя четырехкомпонентный раствор: раствор А — 20%-ный рас­твор сернокислой меди, раствор Б — 25%-иый раствор аммиака, раствор В — 20%-ный раствор сернокислого гидразина, раствор — 20%-ный раствор едкого натра. Соотношение четырехкомпо-нентного раствора по объему А:Б:В:Г= 1,5:0,5:3,5:1.

К раствору А добавляют раствор Б до растворения осадка. Общий раствор (А+Б) смешивают с раствором В. Затем все — с раствором Г. Температура раствора 40°, время обработки

3 мин. Вода дистиллированная.

Меднение полированной поверхности пластмассы производят в растворе:

Едкий натр — 4,5 г/л, сернокислая медь — 7 г/л, калия-натрия тартрат — 22,5 г/л, углекислый натрий — 2 г/л, хлористый никель — 2 г/л. Температура раствора — 20°, время обработ­ки — 3—5 ч.

Непосредственно перед меднением в раствор вводят 25 г/л 40%-ного формалина.

Лужение (оловянирование) пластмасс проводят по медному покрытию в растворе:

Серная кислота — 32—42 мг/л, двухлористое олово — 6— 9 г/л, тиомочевина — 38—48 г/л, азотнокислый висмут — Ч—

4 г/л. Температура раствора — кипение, время обработки — 25—
30 мин.

Раствор готовят следующим образом. К 500 мл дистиллиро­ванной воды приливают половину от рецептурного количества серной кислоты, добавляют двухлористое олово (раствор А). Азотнокислый висмут растворяют в части оставшейся воды, по­лученный раствор отделяют от нерастворившейся соли и к нему

приливают 10—20%-ный раствор едкого натра до полного выпа­дения осадка (гидроокиси висмута). Выпавший осадок тщатель­но промывают и растворяют в оставшейся серной кислоте. Кис­лоту приливают осторожно по каплям (раствор Б). К раствору А при перемешивании подливают раствор Б. Тиомочевину вво­дят в общий раствор и доливают его до 1000 мл.

Серебрение пластмасс проводят в одном из растворов:

  1. Едкий натр — 3,5 г/л, азотнокислое серебро —• 3 г/л, аммиак (25%-ный) — 8 мл/л. Температура раствора — 20°, вре­мя обработки — 1ч.

Непосредственно перед серебрением в раствор вводят 2,5 г/л глюкозы.

  1. Азотнокислое серебро — 30 г, аммиак (25%-ный) —• 60мл, формальдегид (40%-ный) — 32 мл, вода — до 1000 мл. Темпе­ратура раствора — 20°, время обработки — 1 ч.

Готовят два раствора. В половине воды растворяют азотно­кислое серебро и затем аммиак (раствор А). В другой полови­не воды растворяют формальдегид (раствор Б). Оба раствора смешивают перед серебрением. Пленка серебра, полученная из этого раствора, отличается особой прочностью сцепления (адге­зией) с пластмассой.

Никелирование пластмассы проводят после повторного акти­вирования (первое—в любом хлористооловянном растворе). По­вторное активирование проводят в растворе:

Хлористый палладий — 0,1 г/л, соляная кислота — 1 г/л. Температура раствора — 20°, время обработки — 3—5 мин.

После промывания в дистиллированной воде деталь помеща­ют в раствор для никелирования:

Хлористый никель—30 г, лимоннокислый натрий—10 г, гипофосфит натрия — 10 г, вода — до 1000 мл. Температура рас­твора — 85°, время обработки — 2ч.

Все металлические пленки на пластмассах можно окраши­вать.

Так как большинство растворов для окрашивания металлов содержат кислоты и щелочи, травящие сами пластмассы, обработ­ку необходимо проводить в кратчайшие сроки, После обработки металлических пленок подобными составами их тщательно промывают сначала в горячей, а затем в холодной и обязательно проточной воде.

Металлизация пластмасс

Защитно-декоративные покрытия пластиков, пластмасс и других диэлектриков широко применяется для изготовления разнообразных украшений, фурнитуры, декоративных пано, сантехнической арматуры, ручек, оправ, игрушек и т.д.

Процесс металлизации пластмасс в промышленном масштабе был освоен сравнительно недавно, после того, как было поставлено производство abc–пластиков, специально предназначенных для нанесения гальванических покрытий. Благодаря своему составу abc-пластики обладают высокой механической прочностью и в то же время легко обрабатываются в растворах травления с получением высокой прочности сцепления с наносимым металлическим покрытием.

Среди существующих способов металлизации пластиков, пластмасс и т.д., и нанесения на них различных металлических покрытий, самый простой способ – химический. При такой технологии покрытия пластмасс металлами не требуется использования каких-либо специальных устройств или приспособлений.

Основными металлами, которыми покрывают пластмассы, служат медь и серебро. Получаемые пленки металлов имеют толщину несколько микрон, но и они дают на пластмассе хорошее блестящее покрытие.

Медью можно покрывать пластмассы по следующей технологии. Поверхность изделия сначала тщательно зашкуривают мелкой шкуркой и затем обезжиривают. Детали, имеющие выпуклый рисунок, обрабатывают следующим способом: cверху на рисунок насыпают абразивный порошок и затем, используя ваточный тампон, с легким нажимом, вращательными движениями протирают поверхность.

Читайте также:  Последовательность производства меди

Полиакрилаты обезжиривают в концентрированном растворе едкого натра в течение 24 час. Полиамидные пластмассы достаточно просто обезжирить бензином или ацетоном.

После обезжиривания детали промывают в дистиллированной воде и обрабатывают в течение 1 мин в 0,5-процентном растворе хлористого олова, подкисленного соляной кислотой (40 г/л). Этот процесс называется сенсибилизацией, в результате чего, на поверхности изделия образуется пленка гидроокиси олова.

За сенсибилизацией следует процесс активации поверхности в течение 3 мин в растворе азотнокислого серебра (из расчета 2 г/л) и этилового спирта (20 г/л).

Далее деталь помещают для меднения в один из перечисленных растворов, приготовленных на дистиллированной воде.

Первый раствор:

Медь углекислая 180-200 г/л
Глицерин (90% раствор) 180-200 г/л
Едкий натр (20% раствор) 1000 мл

Температура раствора 15-25°C, время обработки – 1 час. При приготовлении второго раствора, сернокислую медь растворяют в половине объема воды и к раствору при помешивании понемногу подливают глицерин. В другой половине воды растворяют едкий натр.

Раствор едкого натра понемногу вливают в первый раствор при энергичном перемешивании. Непосредственно перед меднением, в раствор вливают 40% раствор формалина из расчета 5-8 мл/л.

Серебром покрывают пластмассы несколько по другой технологии.

Пластмассу обрабатывают так же, как и в предыдущем случае, то есть зашкуривают или обрабатывают порошкообразным абразивом. Моют щеткой в мыльной воде. Промывают дистиллированной водой и в течение 2-3 мин обезжиривают, используя раствор:

Хромовый ангидрид..(CrO3) – 100 г/л
Сульфат железа (FeSO4) – 10 г/л

Далее следует промывка в дистиллированной воде.

Все последующие растворы для серебрения готовят на дистиллированной воде.

Сенсибилизацию проводят в течение 2-3 мин в растворе хлористого олова (из расчета 2 г/л). После вышеперечисленных подготовительных операций пластмассовую заготовку помещают в раствор для серебрения следующего состава:

Азотнокислое серебро (AgNO3) – 3 г/л
Едкий натр.(NaOH) – 3,5 г/л
Аммиак 25% (NH4OH) – 8 мл/л

Температура раствора 15-25° C, время обработки – 1 час.

Непосредственно перед серебрением на 1литр раствора вводят 2,5 г/л глюкозы или фруктозы. При опускании изделия в раствор серебра на нем образуется ровный и блестящий слой металла. Если слой неоднородный и имеются пропуски, то это объясняется некачественным обезжириванием детали. В этом случае слой серебра удаляют и процесс повторяют снова.

Серебро с поверхности пластмассовой заготовки удаляют раствором:

хромового ангидрида – 10 г/л;
серной кислоты – 2-3 мл/л.

Полученные на пластмассе пленки металлов либо покрывают тонким слоем защитного лака, либо готовят к дальнейшему гальваническому наращиванию металла. Обычно этот процесс состоит из двух стадий: химическая металлизация поверхности диэлектрика (формирование слоя химической меди) и наращивания слоя меди гальваническим способом до необходимой толщины. Химическая стадия необходима для создания электропроводного слоя на поверхности диэлектрика, на который становится возможным гальваническое осаждение меди.

Гальванопластика в домашних условиях

Пожалуй начну пост с предупреждения – гальванопластикой лучше не заниматься дома, если у вас есть дети и домашние животные, т.к. в процессе используется кислота и электричество. Либо вся установка должна стоять в недоступном для них месте. Ну и ТБ никто не отменял – очки, перчатки, халат или старые вещи, которые не жалко испачкать.

Во время самого процесса гальванизации никаких страшных испарений нет, выделяется лишь немного водорода, так что дополнительная вытяжка не понадобится.

Начнем с закупки материалов.

Для электролита нам понадобится:

– Серная кислота или электролит для аккумуляторов

– тонкая медная проволока

– Блок питания можно купить недорогой лабораторный, можно взять зарядник для аккумулятора с регулировкой тока, а можно самим собрать установку из говна, палок и зарядки для телефона.

– Графитовый спрей можно заменить клеем бф и графитовым порошкоммедной пудрой. Спрей дает отличное ровное покрытие, но стоит в районе 1000 деревянных. Нужен именно графитовый спрей, графитовая смазка не подойдет, т.к. она не высыхает и не проводит ток.

– Медную пластину для анода можно заменить просто длинной медной проволокой, сложенной гармошкой, но с пластиной меньше гемора – ее проще мыть и менять надо реже. Я покупала медную шину толщиной 5мм и длинной около 40см. Продаются такие шины во всех крупных строительных магазинах в отделах электрики.

Вот мы все купили, принесли домой и начинаем колдунствовать.

Классический рецепт сернокислой медной ванны литр воды:

Медный купорос 200—250 гр

Серная кислота 50—70 гр

Рецепт с аккумуляторным электролитом и спиртом (я пользуюсь таким):

Медный купорос – 200 гр

Электролит – 140 мл

Этиловый спирт – 10-15 мл

В 0.5 литре воды разводим купорос. Доливаем туда электролит. Если вы работаете с чистой серной кислотой, то запомните льем кислоту в воду, а не наоборот. И делаем это медленно и аккуратно! Электролит уже достаточно разбавлен и с ним такой опасности нет. После этого обязательно фильтруем раствор от всякого мелкого мусора и нерастворившегося купороса. Доливаем спирт. Он значительно улучшает качество меди, делая ее мелкокристаллической и более плотной, улучшает смачиваемость изделия и добавляет приятный аромат XD Главное не переборщить со спиртом, а то медь наоборот станет более хрупкой. В конце доводим объем до 1 литра.

Тут все просто – плюс к медной пластине, минус на изделие. Правда к пластине есть несколько условий: площадь анода(плюсового контакта) должна быть не меньше площади катода(минусового контакта). А лучше больше, раза в два 🙂 В общем не поскупитесь на пластину. Так же анод желательно расположить с обеих сторон от катода, тогда медь будет оседать равномернее. В общем загибаем пластинку в форме буквы П. Как видите, я тут немного поизвращалась с анодом. От пластинки идет медный кабель, обжатый с двух сторон наконечниками. В пластинке просверлено отверстие, нарезана резьба и кабель притянут болтом. Чтобы соединение не окислилось и болт с наконечником не участвовали в реакции их надо изолировать. Лак продержался совсем недолго и отвалился, поэтому жирненько так залепляем все пластилином и радуемся. Он химически нейтрален и легко отдерется от болта и клеммы когда придет время менять пластину.

Для минуса можно сделать рамку из медной проволоки и на нее цеплять наши изделия.

Не обращайте внимания на показания бп, он нагло врет XD

А теперь к обещанным формулам и терминам.

I=D*S Всем все понятно? 🙂

Чтобы узнать какой ток нам ставить на бп, используем вот эту формулу, где I – ток в амперах, D – плотность тока, S – площадь катода в квадратных дециметрах.

Для гальванопластики во всех книжках указана плотность тока 1-2 А на дм2. Я беру среднюю величину – 1.5. Площадь относительно плоского катода (того же листика) тоже посчитать не слишком сложно. Измеряем его длину и ширину, перемножаем значения и умножаем на 2, т.к у нас две стороны. Например длина 6 см, ширина 4, площадь получается 6*4*2=48 квадратных сантиметров. Переводим в дециметры. В 1 кв.дм 100 кв.см. Т.е. 48 делим на 100. Получается 0,48 кв.дм.

Ну и подставив все в формулу получаем 1.5*0,48= 0,72 А. Это основной рабочий ток.

В самом начале ток лучше выставлять на минимум и потом потихоньку прибавлять. Если ток будет слишком большим, то электролит начнет пузыриться, а медь осядет рыхлыми хлопьями, от которых не будет никакого толку. Хлопья аккуратно стираем салфеткой и убавляем ток.

Напряжение мой зарядник для аккумуляторов выставляет сам. При токе 0,6-0,7 А он ставит 0,3-0,6 В. У другого бп (красный на фото выше) минимальный вольтаж был 1.33 В и этого оказалось слишком много. Медь оседала довольно хрупким слоем и изделия легко ломались.

Процесс это не быстрый. Тонкий слой нарастает буквально за несколько часов, но чтоб изделие стало прочным, потребуется не меньше 1 мм меди. А это уже около суток или даже больше.

Ну и теперь немного про обработку самих изделий.

Для начала их желательно обезжирить. Тогда и клей, и спрей будут прилипать намного лучше. Я стараюсь заранее продумать, что за изделие в итоге получится и спланировать крепления. Вот для примера три брошки. Крепления приклеиваются на секундный клей и усиливаются волшебным порошком – содой 🙂 Сода под действием секундного клея спекается в довольно прочную массу. Ей можно усиливать места крепления застежек и даже с нуля формировать какие-то детали. Сначала насыпаем соду, разравниваем, придем форму и потом заливаем клеем.

С помощью тонкой медной проволочки заготовка цепляется к минусовому контакту.

Еще одна хитрость – если приклеить тонкую проволочку вдоль всего листика (как тут на кленовом и осиновом), то реакция стартанёт значительно быстрее. Главное после приклеивания проволочку немножко зачистить, а то секундный клей может сработать как изоляция, если зальет всю проволоку.

Все места, которые мы не хотим гальванизировать, защищаем пластилином. Заклеиваем все перед нанесением графитового спрея, а потом соскабливаем графит вместе с пластилином. Тут у меня закрыты янтарики и стеклышки.

Ну и немного фоток самого процесса. Листики в графитовом спрее

Листики сразу после гальванизации

Листики после полировки

Листики после электрохимического патинирования

Хобби это на начальном этапе не очень бюджетное получается. БП 2-4 тыщи, графитовый спрей 1000, медная шина 300-500, ну и остальные мелочи еще примерно на столько же. Но занятие очень интересное)

Ну вроде все написала. Если есть еще какие-то вопросы – пишите в комментах, постараюсь на все ответить)

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector