Technologie de métallisation des plastiques

La métallisation chimique des plastiques permet de fabriquer des produits industriels et semi-finis tels que des filtres légers, des cartes de circuits imprimés, des catalyseurs, des flans de galvanoplastie et bien plus encore. La métallisation peut améliorer la résistance des plastiques aux contraintes mécaniques, à l'humidité et aux températures élevées. De plus, les pièces qui utilisent une combinaison de plastique et de métal pèsent nettement moins que le métal.

Contenu:

• Caractéristiques technologiques de la métallisation
• Caractéristiques de la création de revêtements galvaniques
• Propriétés adhésives des matériaux
• Métallisation sous vide
• Métallisation à domicile
• Placage de cuivre
• Placage argent

Caractéristiques technologiques de la métallisation

Le cuivre est le plus souvent utilisé comme surface de sous-couche pour la galvanoplastie. La couche de cuivre joue le rôle d'amortisseur pour le plastique, grâce auquel les contraintes sont stabilisées, qui sont inévitables avec une différence significative dans les coefficients de contrainte thermique de ces matériaux différents.

La sous-couche est en outre chromée ou nickelée comme indiqué sur la figure ci-dessous.

Explications pour la figure:

1. Plastique.
2. Couche de cuivre brillant.
3. Couche de cuivre brossé.
4. Déposition chimique du métal.
5. Couche de nickel brillant.
6. Couche de nickel semi-brillant.
7. Couche de nickel brossé.
8. Couche de chrome brillant.
9. Couche de conversion.
10. Couches métalliques brossées et brillantes.

Les caractéristiques structurelles des compositions appliquées à la sous-couche de revêtement électriquement conductrice peuvent varier considérablement. Nous pouvons parler de films de types brillants, clarifiés, velours, noircis, patinés et autres. La tâche des films n'est pas seulement d'améliorer l'apparence des produits. Par exemple, les revêtements nickelés prolongent la durée de vie des plastiques. Le fait est que le nickel est capable de comprimer le plastique, renforçant considérablement ce matériau.

Pour créer un revêtement galvanique, un électrolyte est nécessaire. Il existe différents types d'électrolytes utilisés, notamment:

• placage de cuivre brillant;
• électrolytes pour nickelage;
• compositions spéciales sur la base desquelles des revêtements de type velours ou des revêtements entrecoupés de particules solides sont créés.

D'autres métaux, tels que l'étain ou le zinc, sont également utilisés. Cependant, avant d'appliquer de tels métaux, une passivation est nécessaire, après quoi un film apparaît à la surface (avec ou sans couleur). Ces films protègent le matériau de la rouille ou de la plaque.

La métallisation chimique des plastiques se caractérise par le fait que les sous-couches métalliques n'ont pas une conductivité électrique élevée. Dans tous les cas, la conductivité est inférieure à celle de l'électrolyte. Par conséquent, pendant le dépôt électrochimique, la densité du courant appliqué doit être négligeable - de 0,5 à 1 ampère par décimètre carré. Si la densité est plus élevée, un effet bipolaire se produira, ce qui entraînera la dissolution du revêtement près de l'endroit où il y a contact avec la suspension conductrice.

Dans certains cas, pour éviter la dissolution du revêtement, du cuivre ou du nickel est appliqué sur la couche métallique déposée chimiquement. Et cela se fait à une faible densité de courant électrique, mais les couches suivantes sont appliquées dans le mode habituel.

Caractéristiques de la création de revêtements galvaniques

La couche galvanique assure tout d'abord la résistance du métal aux processus de corrosion. Pendant galvanisation les pièces sont dans des électrolytes denses. Ainsi, pour que l'opération soit réussie, des agents alourdissants spéciaux sont accrochés aux pièces.

Les revêtements électrolytiques diffèrent des revêtements métalliques en ce qu'un nombre beaucoup plus important de contacts sera nécessaire pour les créer. Le processus de galvanisation des plastiques se caractérise également par la complexité de la phase préparatoire, car dans ce cas, il est plus difficile d'assurer une bonne adhérence.

Propriétés adhésives des matériaux

L'adhérence caractérise la qualité de l'adhésion entre différents types d'éléments (dans ce cas, nous parlons de l'adhésion entre le métal et le plastique). La force d'adhérence entre les revêtements métalliques et plastiques doit être comprise entre 0,8 et 1,5 kilonewtons par mètre - pour le pelage et égale à 14 mégapascals - pour la rupture. L'adhérence maximale possible obtenue par les moyens technologiques modernes est d'environ 14 kilonewtons par mètre.

Les qualités adhésives des matériaux sont parmi les phénomènes les plus complexes. Qu'il suffise de dire qu'il n'y a pas de théorie unique qui répondrait pleinement à toutes les questions concernant l'adhésion de matériaux différents les uns aux autres.

Du point de vue de la science chimique, l'adhésion est une relation chimique entre différents types de corps. Des interactions chimiques peuvent être observées sur les surfaces plastiques. Sur ces surfaces, il existe des groupes fonctionnellement actifs qui entrent en contact avec des métaux ou enduisent des surfaces métalliques avec des oxydes.

L'approche moléculaire interprète l'adhésion comme une conséquence de la présence de forces intermoléculaires sur la surface interphase, de l'interaction de deux pôles ou de l'apparition de liaisons hydrogène. Ceci explique, par exemple, l'adhésion de films de polyéthylène gravés à l'eau humide après séchage.

Du point de vue de la théorie électrique, les qualités adhésives naissent du fait que lorsqu'une paire de corps interagit, une double couche électrique apparaît. En conséquence, cette couche ne permet pas aux corps de s'éloigner les uns des autres, car les forces électrostatiques d'attraction mutuelle de différentes charges fonctionnent.

Selon la théorie diffuse (la plus largement acceptée), l'adhésion se produit en raison des interactions intermoléculaires, qui se manifestent particulièrement clairement lors de la pénétration mutuelle des molécules dans les couches superficielles. À ce moment, une certaine couche intermédiaire apparaît, à la suite de laquelle il n'y a pas de frontière évidente entre les matériaux.

Et enfin, la théorie mécanique explique l'adhésion par adhérence d'ancrage des parties saillantes du métal dans les évidements de la surface plastique. Ces dépressions sont très petites (quelques micromètres), cependant, lorsque du métal déposé par une méthode chimique y pénètre, des verrous dits mécaniques apparaissent.

D'autres paramètres affectent l'adhérence, notamment les suivants:

• caractéristiques de résistance du plastique;
• la présence de réactions favorables de groupes chimiquement actifs sur une surface plastique;
• la présence de stimulants d'adhésion, autrement appelés promoteurs (composés du chrome et de l'étain, plastifiants);
• l'absence d'anti-promoteurs qui gênent le renforcement voire détruisent la couche intermédiaire;
• la structure du métal déposé chimiquement, ainsi que les paramètres auxquels ce dépôt se produit.

Métallisation sous vide

La technologie consiste à pulvériser du plastique avec du nichrome ou de l'aluminium à l'aide d'un aspirateur. L'application du métal sur le plastique à l'aide du vide est effectuée dans une chambre spéciale.La technique est largement utilisée pour appliquer un film métallique sur diverses surfaces, par exemple, des pièces automobiles, des raccords en plastique, des appareils de plomberie, des appareils d'éclairage, etc. Pour protéger le métal, des peintures et des vernis spéciaux sont utilisés, caractérisés par une dureté et une résistance à l'humidité accrues.

Métallisation à domicile

Plusieurs techniques sont connues pour appliquer automatiquement du métal sur un revêtement plastique. Le plus abordable d'entre eux est chimique. Dans ce cas, aucun équipement spécial n'est nécessaire.

Les métaux utilisés sont l'argent et le cuivre. Le film résultant n'aura que quelques microns d'épaisseur, cependant, il donnera à la base un bel aspect avec un éclat métallique.

Placage de cuivre

Avant le traitement, bien poncer et dégraisser la surface. Si la pièce présente des renflements (défauts), réduisez-les soigneusement à néant. Versez de l'abrasif sur la surface et essuyez la surface avec un tampon. Si nous avons affaire à des polyacrylates, pour le dégraissage, vous aurez besoin d'une solution de soude caustique, dans laquelle la pièce est trempée pendant 24 heures. Il est recommandé d'utiliser de l'essence pour dégraisser les polyamides.

Lorsque le produit est dégraissé, nous le lavons dans de l'eau distillée, puis pendant une minute, nous le conservons dans une solution à moitié pour cent de chlorure d'étain et d'acide chlorhydrique (40 grammes par litre). Ce processus est appelé sensibilisation. Son but est d'obtenir un film d'hydroxyde d'étain sur plastique.

Après sensibilisation, nous activons la surface. Pour ce faire, faire tremper la pièce pendant 3 à 4 minutes dans une solution de nitrate d'argent (2 grammes d'argent par litre et 20 grammes d'alcool éthylique par litre). Ensuite, nous plaçons le produit dans une solution composée des composants suivants:

• carbonate de cuivre - 200 grammes par litre;
• glycérine (90%) - 200 grammes par litre;
• soude caustique (20%) - 1 litre;

La température de la solution doit être de 18-25 degrés. Temps de traitement - 60 minutes.

Placage argent

Nous effectuons un traitement préliminaire du plastique de la même manière que dans le cas du cuivre: poncer et appliquer un abrasif. Nous lavons la surface à l'eau et au savon, puis à l'eau distillée.

Dégraisser le produit avec cette solution:

• anhydride de chrome - 100 grammes par litre;
• sulfate de fer - 10 grammes par litre.

Après dégraissage, laver à nouveau la pièce à l'eau distillée. Nous effectuons une sensibilisation dans une solution de chlorure d'étain (2 grammes par litre). Ensuite, nous plaçons le produit dans une solution qui comprend de tels composants:

• nitrate d'argent - 3 grammes par litre;
• soude caustique - 3,5 grammes par litre;
• ammoniac (25%) - 8 millilitres par litre;
• glucose - 2,5 grammes par litre.

La température de solution recommandée est de 18 à 25 degrés. Temps de traitement - 60 minutes. En conséquence, une couche d'argent uniforme et brillante devrait apparaître. S'il y a quelque part des hétérogénéités, cela peut s'expliquer par un dégraissage de surface insuffisant. Dans ce cas, vous devez retirer l'argent appliqué et recommencer le travail.

Pour retirer l'argent du plastique, vous aurez besoin de cette solution:

• anhydride de chrome - 10 grammes par litre;
• acide sulfurique - 3 grammes par litre.

Il est recommandé de traiter le film uniforme avec une couche de vernis qui protégera le plastique. Un traitement galvanique supplémentaire est également possible.