Нанесение гальванических покрытий на пластмассовые детали

Назначение и область применения. Металлические покрытия на пластмассовые детали наносят для придания им декоративного вида и различных специальных свойств, например электропроводности, паяемости, способности отражать свет.
Для химико-гальванической металлизации разработаны и выпускаются специальные ABC-пластики, но применяют и другие материалы, например полипропилен, фенопласт, полиакрил. Осаждение покрытий на эти материалы возможно только при подборе индивидуальных технологических схем. Наиболее часто используют медные, никелевые, хромовые, оловянные и покрытия из драгоценных металлов.
Подготовка поверхностей. Детали, предназначенные под металлизацию, не должны иметь острых углов, глухих отверстий небольшого диаметра, глубоких пазов и ребер жесткости; при этом толщина материала должна быть не менее 2 мм, а общая поверхность одной детали — не более 1,0 дм2. Перед металлизацией детали выдерживают не менее двух суток при комнатной температуре или при 80 °С в течение двух часов для удаления летучих соединений. Затем детали подвергают механической обработке, например крацеванию, «сухой» и «мокрой» галтовке. Эту операцию проводят для создания заданной шероховатости и улучшения адгезии покрытия с основой.
В настоящее время механическую подготовку в основном заменяют химическим травлением, для чего детали предварительно обезжиривают в щелочных растворах или готовых препаратах типа «Лабомид-101», «Прогресс», МЛ-51 и т. п. После обезжиривания проводят травление, позволяющее создать микрошероховатую структуру поверхности.
Наиболее часто для травления используют раствор следующего состава (г/л): хромовый ангидрид — 400, сериал кислота— 400; режим обработки: температура — 60—75°С, время — 10—20 мин. Этот раствор работает до накопления в нем 30— 50 г/л трехвалентного хрома, после чего его заменяют или подвергают регенерации. После травления детали тщательно промывают и нейтрализуют в растворе соляной кислоты, затем вновь промывают и подают на следующую операцию.
Нанесение покрытий. Осаждение токопроводящего .подслоя производят на предварительно активированную поверхность. Наиболее часто для этой цели используют палладий в виде солей, имеющий высокую каталитическую активность. Эту операцию называют сенсактивацией и осуществляют в одну или две стадии, но наиболее часто используют первый вариант. Обработку проводят в растворе следующего состава (г/л): хлористый палладий — 0,1—10, хлористое олово—10—100, соляная кислота —25—120, хлористый калий — 100—280. В этом растворе детали обрабатывают в течение 3—10 мин, а затем вновь вносят в него, предварительно обработав в слабом растворе соляной кислоты. После этого детали промывают и проводят акселерацию для превращения активатора в каталитически активные частицы, операцию проводят в 2—4% -ном растворе едкого натра в течение 2—3 мин. После этого деталь поступает для
химического осаждения меди или никеля. Химически осажденный металл создает тонкий (до 1 мкм) токопроводящий слой, пригодный для последующего наращивания металла гальваническим способом.
Ниже в качестве примера рассмотрен процесс химического нанесения никелевого покрытия, которое имеет по сравнению с химически осажденным медным покрытием как по подслою, так и по пластмассе более высокую адгезию и коррозионную стойкость. Для химического никелирования используют раствор следующего состава (г/л): никель хлористый — 24—30, аммоний хлористый — 24—30, гипофосфит натрия — 32—42, натрий азотнокислый — 0,02—0,1, гидрооксид аммония — 30—40 мл/л; режим обработки: pH — 8,5—9,0, температура — 30—40 °С, время— 4—б мин, площадь загрузки—1—2 дм2. В этом растворе можно покрывать детали насыпью и на подвесках. Раствор стабилен в работе и хорошо корректируется. Составляющие компоненты этого раствора выполняют следующие функции: хлористый никель обеспечивает поступление в раствор ионов никеля, хлористый аммоний — комплексообразующий компонент, гипофосфит натрия — восстановитель, натрий азотнокислый — стабилизатор раствора, он замедляет процесс восстановления.
Гальваническое покрытие наносят непосредственно после химически осажденного металла. Существуют две технологии нанесения: первая заключается в проведении химической обработки насыпью, а гальванической — на подвесках; вторая предусматривает проведение всего процесса на подвесках.
При нанесении гальванических покрытий на пластмассу необходимо учитывать малую толщину токопроводящего слоя и низкие механические свойства изделий, поэтому с ними следует обращаться очень осторожно, а на подвесках необходимо предусматривать несколько мест контакта и увеличивать их площадь для улучшения токоподвода.
Проведение самого технологического процесса имеет некоторые особенности, например после химического никелирования, если имеется разрыв во времени между операциями монтажа деталей на подвески, их необходимо промывать и активировать в 5—10%-ном растворе соляной кислоты, а затем никелировать в электролите матового никелирования, первоначально ведя процесс на плотностях тока порядка 0,3—0,6 А/дм2. Это необходимо для предупреждения перегрева и самопроизвольного растворения химически осажденного металла, после чего плотность тока увеличивают до номинального значения.
Массовое никелирование проводят для создания подслоя, который служит буферным слоем между пластмассовой основой и напряженным блестящим никелевым покрытием при температурных перепадах.
Следующей стадией является нанесение блестящего никелевого покрытия из обычных электролитов никелирования, при необходимости с последующим хромированием. Общая толщина гальванического покрытия составляет 20—30 мкм.
Контрольные вопросы
1.            Назовите типы электролитов для цинкования и укажите область их применения.
2.            Для каких целей применяют пассивирующие растворы при кадмировании?
3.            На каких свойствах основано применение оловянных покрытий?
4.            Можно ли наносить медное покрытие непосредственно на сталь в кислом электролите?
5.            Перечислите функции каждого компонента, содержащегося в электролите никелирования.
6.            Какие препараты и материалы используют для закрытия поверхности электролита?
7.            Назовите особенности твердого хромирования.
8.            Для каких целей применяют уплотнение оксидных пленок?
9.            Какие растворы применяют для фосфатирования черных и цветных металлов?
10.          Что необходимо учитывать при гальванической обработке пластмассовых деталей?