شنبه تا پنجشنبه : 17 - 8
تهران - شهرک صنعتی باباسلمان
شهریار، شهرک صنعتی باباسلمان، خیابان صنعت

مقالات علمی فرآیندهای آبکاری

تئوری آبکاری پلاستیک

آبکاری پلاستیک

امروزه استفاده از پلاستيک‎های آبکاري شده در صنايع مختلف ازجمله صنايع اتوموبيل سازي، صنايع الکترونيک، صنايع توليد لوازم خانگي و ...، گسترش چشمگيري يافته است.

از جمله عواملی که استفاده از پلاستيک در تولید قطعات را امری مقرون به صرفه می‎سازد،  میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

$11.                    آزادي بيشتر در طراحي و انتخاب قطعه

$12.                    وزن کمتر در مقايسه با قطعات از جنس ديگر

$13.                    حذف عمليات دوباره کاري مانند(پرداختکاري سطح)

$14.                    قابليت انعطاف بيشتر در قياس با قطعات مشابه فلزي

$15.                    استحكام فيزيكي قابل قبول و مناسب و مقاوم بودن آن ها در برابر فرسودگي

$16.                    هزينه کمتر

بايد توجه داشت که بسياري از پلاستيک ها قابليت آبکاري دارند اما در عين حال آبکاری پلاستیکها برای آن دسته ازپلاستيک ها استفاده می‎شود که بعد از آبکاري چسبندگي مناسبي بين پوشش و قطعه پلاستيکي بوجود آيد.

پلاستيکهايي که امروزه به طور وسیع آبکاري می‎شوند عبارتند از :
آلياژ ABS
پلي سولفون
نايلون
پلي استر
پلي اتراترکتون ( Polyetheretherkeetone )
پلي پروپيلن
پلي آريل اتر
پلي فنيل اکسيد
تفلون
پلي اتريميد
در بین این پلاستیکها ABS با خواصی چون قالب پذیری و انعطاف پذیری خوب، هزينه پائين تولید،چسبندگي بالا، کيفيت ظاهري خوب، پايداري ابعادي و توليد آسان بهترين نوع پلاستيک براي آبکاري مي باشد. این پلاستیک از پلیمریزاسیون سه ماده اکریلو نیتریل، بوتادین و استایرن بدست می آید و دارای وزن مخصوص 1.04 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و رنگ آن کدر است، در دمای 100 درجه سانتیگراد نرم میشود.بوتادین جزء لاستیکی این پلاستیک است که به صورت ذره هایی با قطر کمتر از یک میکرون در شبکه اکریلو نیتریل- استایرن پخش شده است.ذرات لاستیکی مذکور، این ماده را ارتجاعی میکند. این ذرات در تماس با محلولهای شیمیایی خورده میشوند و حفره هایی در پلاستیک ایجاد میکنند که این حفره ها، چسبندگی لایه فلزی آبکاری شده را روی پلاستیک  بهبود می‎بخشند.

روشهای پوشش دهی پلاستیکها:

1-آينه كاري :

ابتدا قطعه را زبر كرده (در سطوح آن خلل و فرج ريز ايجاد كرده ) متعاقبا با كلريد قلع دو ظرفيتي آن را حساس كرده و سپسبا استفاده از پاشيدن دو محلول شيميايي به طور هم زمان بر روي قطعه و در اثر مخلوط شدن دو محلول ، فلز نقره احيا شده و در سطوحقطعه به صورت يك فيلم درخشنده خواهد نشست.

2-استفاده از لاكهاي هدايت کننده:

استفاده از لاك هاي هدايت كننده كه از مخلوط رزين هاي آلكيد و اپوكسي با ذرات ميكروني گرافيت یا نقره يا پودر فلزي تهيه میشوند، عليرغم گرانبودن اين لاكها کاربرد این روش بیشتر بر روی قطعاتی است که به لحاظ شیمیایی قابلیت آبکاری را ندارند.

3-پوشش گذاري تحت خلا :

پوشش گذاري تحت خلا نيز كه با فرايندهاي مختلفي صورت مي گيرد، از روشهاي متداول و رايج جهت پوششدهي غير هاديها به ويژه پلاستيك ها میباشد.با استفاده از اين روش،  پوشش هايي با ضخامت يك نانومتر تا يك ميكرون قابل حصول مي باشد. به لحاظ نازكي پوشش داده شده با اينروش در مقايسه با آبكاري قطعه به روش الكتروپليتينگ استفاده از لاكهاي شيميايي قبل و بعد از پوشش دهي به منظور دستيابي به يكسطح با كيفيت بالا و محافظت شده ضروري مي باشد.

4- الکتروپلیتینگ:

این روش متداولترین روش آبکاری پلاستیکهاست و دارای مراحل مختلف پوشش دهی الکترولس و الکترولیتی است. این روش به تفصیل در زیر آورده شده است.

از بين روشهاي فوق، روش پوشش گذاري تحت خلاء و الکتروپلیتینگ بیشترین کاربردها را دارند. در زير به مقايسه این دو روش پرداخته مي شود.

1- در مقايسه با روش پوشش گذاري تحت خلاء روش الكتروپليتينگ به سرمايه گذاري اوليه كمتري نياز دارد.

2- چسبندگي فلز به سطح قطعه در آبكاري به روش الكتروپليتينگ بسيار بهتر از روشهاي تحت خلا بوده و در نتيجه پايداري و دوام پوششداده شده بهتر است.امكان افزايش ضخامت پوشش تا ده ميكرون و بالاتر و به دست آوردن خصوصيات فيزيكي لازم بر روي سطحقطعه وجوددارد در حاليكه پوشش هاي ايجاد شده با روشهاي تحت خلا معمولا زير يك ميكرون است و به همين دليل استفاده از لاكهاي محافظ بعد ازپوشش دهي ضروري مي باشد.

3- براي جلوگيري از خروج نرم كننده ها، مواد فرار و ساير افزودنيها از سطح يك قطعه پلاستيكي در شرايط خلا در بسياري از موارد لازماست يك پوشش پليمري اوليه نيز بر روي قطعه پلاستيكي داده شود كه موجب افزايش هزينه خواهد شد.

4- آبكاري سطوح قطعات پيچيده با روش الكتروپليتينگ راحت تر صورت مي گيرد.

5- در روشهاي تحت خلا به نيروهاي با تخصص بالاتري در مقايسه با روش الكتروپليتينگ نياز مي باشد.

در مقابل در رابطه با برخي موارد، كاربرد روش استفاده از پوشش دهي تحت خلا به آبكاري با روش الكتروپليتينگ برتري دارد كه اهم آن عبارتند از:

1- در اين روش به علت اينكه قطعه در تماس مستقيم با مواد شيميايي قرار نمي گيرد خصوصيات فيزيكي پليمر تغيير نمي يابد.

2- در روش پوشش دهي تحت خلا ، ايجاد پوشش بر روي اكثر پلاستيكها امكان پذير است در حاليكه در روش الكتروپليتينگ پوشش دهيبرروي چند نوع پلاستيك موفق بوده و در برخي موارد به محلولهاي زبرسازي گران قيمت نياز مي باشد.

3- در برخي موارد يك پوشش با ضخامت بسيار كم (زير يك ميكرون كه با لاك محافظت شده باشد ) پاسخ گوي نياز خواهد بود كه در چنين حالتيقيمت تمام شده در مق ايسه با روش الكتروپليتينگ كمتر خواهد بود.

4- معمولا به آماده سازي قطعه از طريق پوشش دهي با لاك و رزينهاي شيميايي بعد از پوشش دهي نياز مي باشد.

5- روش پوشش دهي تحت خلا پساب آلوده كننده محيط زيست نداشته و به تجهيزات تصفيه پساب نيازي ندارد. در اين روش تنها در مرحلهلاك زني (دادن پوشش از رزينهاي شيميايي قبل و بعد از پوشش دهي فلزي ) و در صورت استفاده از روش اسپري كردن لاك و رزين، بايستيبخارات و حلالهاي تبخير شده ضمن كار به وسيله هواكش به خارج از محيط كارگاه منتقل شده و در ارتفاع مناسب رها شوند.

6- به علت اين كه در روشهاي پوشش دهي تحت خلا تجهيزات و دستگاه پوشش دهي خارجي بوده و همچنين مواد و قطعات مصرفي وارداتي هستند ارزبري بيشتر مي باشد. به عنوان مثال فلزي كه براي پوشش دهي مورد استفاده قرار مي گيرد بايد از خلوص بالايي برخوردار باشد.

7-پوشش دهي در روشهاي تحت خلا در يك محيط بسيار تميز بايستي صورت گيرد بطوري كه محيط از ذرات گرد و غبار عاري باشد . بنابراين بهمراتب تميز تر و بهتر ازمحيط آبكاري به روش الكتروپليتينگ مي باشد كه معمولا آلوده به انواع گازه اي سمي و غير سمي بوده ونياز به تهويه دائمي دارد.

9-با توجه به توضيحات فوق روشن است كه هر يك از روشهاي فوق در محدوده كار برد مربوط به خود بهترين كارايي را خواهند داشت ودر مواردكاملا مشابه نيز بايستي انتخاب روش با بررسي معايب و محاسن هر روش صورت گيرد.

plating services jalapardazan1

روش الکتروپلیتینگ:

با توجه به اينکه پلاستيک ماده اي است که ماهيتا نارسانا مي باشد در ابتدا لازم است که به ماده ای که خاصیت رسانایی را داشته باشد تبدیل شده و سپس آبکاری روی آن انجام گیرد.

اساساَ آبکاری پلاستیکها شامل دو مرحله است:

$11.                    رسانا یا نیمه رسانا کردن قطعه و ایجاد قابلیت هدایت الکتریکی روی سطح آن

$12.                    آبکاری کردن قطعه (نشاندن لایه فلزی روی قطعه) با روش آبکاری الکتریکی

مراحل رسانا کردن یک قطعه پلاستیکی چنین است:

$11.                    چربی گیری

$12.                    اسید شویی یا پیش زبرسازی

$13.                    زبرسازی

$14.                    کروم گیری

$15.                    خنثی سازی

$16.                    اسید گیری

$17.                    حساس سازی

$18.                    شتاب دهی

$19.                    آبکاری شیمیایی بدون برق.



لازم به ذکر است که پس از برخی مراحل باید شست وشوی قطعه با آب به منظور جلوگیری از آلودگی فرایند بعدی توسط محلول فرایند قبل از آن  صورت گیرد. در زیر به تفصیل مراحل بالا ذکر می‎شوند.


1- چربیگیری (چربی زدایی):

وقتی ABS و دیگر پلیمرها از قالب بیرون می آیند دارای الکتریسیته ساکن هستند و اگر در محیط پوشیده نشوند، ذرات گردو غبار هوا را به خود جذب میکنند. این آلودگی و آلودگیهای ناشی از روغن آماده سازی قالب برای تزریق و همچنین آلودگی ناشی از جابجایی،وجود مرحله چربی گیری را ضروری میکند. استفاده از یک ماده چربی گیر باعث افزایش عمر محلول زبرسازی میشود.

2-اسیدشویی (پیش زبرسازی):

برای پیشگیری از انتقال مواد چربی گیر قلیایی به محلول زبرسازی اسیدی و کاهش اسیدیته و عمر مفید آنبهتر است این مرحله قبل از زبرسازی وجود داشته باشد تا ضمن خنثی کردن قلیایی بودن سطح قطعه، آن را برای زبرسازی آماده کند.

 
3-زبرسازی (Etching):

زبر سازی میکروسکپی قطعه و ایجاد خلل و فرج در سطح آن، چسبندگی فلز به پلیمر را افزایش می‎دهد. زبرسازی به دو روش مکانیکی و شیمیایی صورت می گیرد. در روش مکانیکی، از روشهای سند بلاست یا شات بلاست بر روی قطعه در حال دوران استفاده می‎شود و سطح آن را زبر میکنند. البته با توجه به آلودگی زیادی که این روشها برای اپراتور به همراه دارند در حال منسوخ شدن هستند.

روش شیمیای روش بهتر و متداول تری استکه در آن، جزء بوتادین خورده میشود و در عین حال ساختمان اکریلو نیتریل استایرن تخریب نمیگردد و سطح قطعه با خلل و فرج زاویه دار آماده پذیرایی فیلم هادی است.

4-کروم گیری:

در این مرحله اسید کرومیکی که پس از زبر سازی همراه قطعه است، گرفته میشود و هدف از آن، صرفه جویی در مصرف اسیدکرومیک است. پس از کروم گیری شستوشوی قطعه با آب انجام میشود که کاهش قابل توجه اسید کرومیک روی قطعه و افزایش عمرمحلولخنثی سازی را در مرحله بعد به دنبال دارد.

5-خنثی سازی:

هدف از خنثی سازی، حذف آخرین محلول اسید کرومیک روی قطعه است که میتواند محلولهای بعدی را آلوده کند. اسید کرومیک باقیمانده در حفره های کور قطعه یا در محل اتصال آویزها از آبکاری شیمیایی این گونه مکان‎ها جلوگیری می‎کند.

6-اسیدگیری:

پس از خنثی سازی، قطعه باید از محلول خنثی ساز پاک شود.

7-حساس سازی:

این مرحله در حقیقت قلب فرایند به شمار می‎رود. برای آبکاری روی پلاستیک ابتدا باید سطح آن را حساس کرد. این کار معمولا با نشاندن ذره های کوچک پالادیوم روی قطعه صورت میگیرد که این ذرات بعدا کاتالیزوری برای شروع آبکاری خواهند بود.در این مرحله قطعه در محلولی از کلرید قلع و کلرید پالادیوم غوطه ور میشود و پس از گذشت زمان لازم کمپلکسی از قلع و پالادیوم روی سطح قطعه بوجود می آید که در مرحله شتاب دهی نمکهای قلع حذف میشود و تنها فلز پالادیوم روی سطح باقی میماند. محلول حساس سازی باید از نور محافظت شود تا طول عمر آن افزایش یابد. پس از این مرحله نیز شست وشو لازم است.

8-شتاب دهی:

در این مرحله نمکهای قلع و بیشتر هیدروکسید قلع حذف میشوند. این نمکها جزئی از کمپلکس روی سطح قطعه اند که پالادیوم را تا هنگام استفاده حفظ میکند. در این مرحله قلع در محلول حل میشود و فقط فلز پالادیوم در سطح قطعه باقی میماند. این پالادیوم است که مرکز تجمع فلز روکش به‎ شمار می آید. شست وشو در این مرحله همانند شست وشوی قبل از شتاب دهی نمیتواند محلول روی سطح راکاملا بزداید ولی واکنشهای هیدرولیزی سطح قطعه، وجود این مرحله را ضروری میکند.

9-آبکاری شیمیایی (Electroless Plating):

به آبکاری با یک محلول شیمیایی گفته میشود که بدون ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی صورت میگیرد و قطعه ای را که داخل محلول فرو برده میشود، آبکاری میکند. پلاستیک فعال شده باید با روکش فلزی پوشانده شود تا هادی گردد.ضخامت این پوشش باید حداقل حدود 0.05 تا 0.5 میکرون باشد تا بتواند جریان لازم را برای شروع آبکاری الکترولیتی از خود عبور دهد. این محلولها روکشهای بسیار نازکی بوجود می آورند و تا زمانی که سطح قطعه کاملا پوشانده شود، واکنش ادامه مییابد. محلولهای آبکاری شیمیایی باید هم دربردارنده نمک فلزی باشند و هم یک احیا کننده برای واکنش شیمیایی که بتواند کاتیونها را احیا کند. این کار به یک شروع کننده نیاز دارد که معمولا خود فلز است. در واکنش انجام شده کاتیون فلز مورد نظر احیا میشود و روی قطعه می‎نشیند. وقتی یک پلاستیک فعال شده در چنین محلولی فرو برده میشود، هر ذره پالادیوم، مرکز تجمع فلز (مس یا نیکل) به دور خود می‎شود. جزیره های تشکیل شده از فلز بسرعت به یکدیگر می‌پیوندند و تمام سطح قطعه رامی‎پوشانند. با اتمام آبکاری شیمیایی، قطعه پلاستیکی به قطعه ای با سطح هادی و رسانای جریان برق تبدیل می‌شود و از این مرحله به بعد روش متعارف آبکاری قطعات فلزی قابل استفاده است.

تنها باید نکاتی را که به ماهیت پلاستیکی قطعه برمیگردد، در این موارد رعایت کرد:

$11-                  به علت سبک بودن قطعات پلاستیکی باید از مکانیزمهایی برای قرار دادن قطعه روی آویز کاتد استفاده شود تا اتصال کافی بمنظورعبور جریان برق بهوجود آید.

$12-                  برای قطعات ریز از سبدهای مخصوص استفاده شود.

$13-                  پلیمری برای آبکاری انتخاب شود که در رده پلیمرهای مخصوص آبکاری باشد.

شکل ظاهري قطعه بعد از هر مرحله متفاوت است در مرحله اول داراي يک لايه يکنواخت آب در مرحله دوم کمي تيره در مرحله سومغير يکنواخت بودن سطح قطعه و غير شفاف بودن در مرحله چهارم و پنجم سطحي خرمايي شکل دارد در مرحله ششم به حالت قبل روشنتر و در مرحله هفتم بايد پوشش يکنواخت و کاملي روي قطعه تشکيل شود.

پس از این مرحله قطعه پلاستیکی به یک قطعه با قابلیت هدایت جریان الکتریکی تبدیل شده است و می‌توان به راحتی پوشش های الکترولیتی را روی آن اعمال کرد.

پس از خارج کردن قطعه از وان الکترولس معمول‎ترین فرایندی که مورد استفاده قرار می‎گیرد فرایند آبکاری مس اسیدی براق است. این پوشش ضمن اینکه هدایت قطعه را به شکل زیادی بهبود می‎بخشد و امکان سوختن پوشش را در فرایندهای بعدی که ممکن است به واسطه میزان هدایت پایین قطعه باشد، را از بین می‎برد توانایی بالایی در پر کردن حفره ها و ترکها روی سطح پلاستیک دارد که موجب درخشندگی و یکنواختی بیشتر پوششهای بعدی می‎شود.

پس از انجام فرایند مس اسیدی حال قطعه به صورت قطعه فلزی با قابلیت هدایت بالا قابلیت انجام هر نوع فرایند پوشش‎دهی را دارد. معمولترین فرایند پس از مس اسیدی نیکل است. به واسطه اینکه نیکل براق چسبندگی کمتری روی قطعه دارد و همچنین دارای شکل پذیری کمتری نسبت به پوشش نیکل مات است قبل از انجام نیکل براق لازم است که یک پوشش نیکل مات روی قطعه اعمال شود. پس از آن برای بهبود بیشتر چسبندگی نیکل براق به نیکل مات می‎توان یک لایه پوشش نیکل نیمه براق را نیز روی قطعه اعمال کرد و پس از آن پوشش دهی نیکل براق را انجام داد.

پس از مرحله نیکل براق به منظور بهبود کیفیت ظاهری و افزایش طول عمر پوشش معمولا یک لایه پوشش کروم با ضخامت پایین روی قطعه اعمال می‎شود.

پس از انجام فرایند کروم، پوشش کاری قطعه کامل شده و پس از انجام مراحل شستشو و خشک کردن پوشش دهی قطعه به پایان می‎رسسد.



در حال حاضر کرم-نيکل براق متداولترين پوشش آبکاري پلاستيک ها مي باشند. اين پوشش معمولا شامل مس-نيکل و لايه نازکي از کرم مي باشد. عمدتا ضخامت پوشش و مشخصات آن را مي توان در گستره وسيعي تغيير داد و پوشش هايي ايجاد نمودکه بتوانند در شرايط متناسب کاري و عملکرد قطعه نقش مناسبي را داشته باشد.

جداسازی فلز از محلول الکترولیت به کمک انرژی الکتریکی جریان خارجی را الکترولیز مینامند.

الکترولیز به کمک جریان مستقیم صورت میگیرد و الکتریسیته مصرفی به انرژی شیمیایی و گرمایی تبدیل میشود. تبدیل این انرژی در آبکاری الکترولیت را تجزیه و فلز را آزاد میکند و آن را به شکل پوشش روی کاتد یا قطعه متصل به کاتد می نشاند.


شريط عملياتي براي ايجاد پوشش رساناي قطعه پلاستيكي

 

مرحله

تركيبات

دما

زمان

چزبي گيري

ترکیبات مناسب

60 – 50

2 دقيقه

اسيد شويي

اسيد سولفوريك با چگالي 84/1

50سي سي برليتر –اسيدكروميك 400 گرمبرليتر

60 – 50

5- 2 دقيقه

زبر سازي(اچ گردن )

اسيد سولفوريك و دیگر ترکیبات

60 – 50

3- 2 دقيقه

خنثي سازي

اسيد كلريدريك با چگالي 18 /1 180 سيسيبرليتر

40  

2- 1 دقيقه

حساس سازي

كلريد قلع و دیگر ترکیبات

45 – 35

 

شتاب دهي

اسيد سولفوريك 10 %

50 – 20

بيشتر از 2 دقيقه

پوشش دهی الکترولس

مس یا نیکل الکترولس

 

 

واحد تحقیق و توسعه شرکت جلاپردازان

www.jalapardazan.com

65734701 t0 3

 

خدمات آبکاری مرتبط

مانده تا آبکاریران 1402

نمایشگاه صنعت آبکاری 1402

مانده تا روز آبکار 10 مهر ماه

روز آبکار 10 مهر ماه 186 Days
jala-logo4.png
شرکت جلاپردازان پرشیا
تولیدکننده محصولات و تجهیزات آبکاری
خدمات آبکاری، پوشش دهی و مشاوره
تهران - شهرک صنعتی باباسلمان
02165734701 - 02165734702
ایمیل: service@jalapardazan.com

جستجو