|
|
|
Главная --> Справочник терминов Поверхности пластмассы Гальваническая металлизация пластмассовых деталей сложнее не только из-за специфики технологии нанесения гальванических покрытий, но и из-за необходимости довольно сложной подготовки поверхности пластмасс для обеспечения прочного сцепления слоев металла с пластмассой. От подготовки поверхности пластмассовой детали в основном и зависит успешность ее гальванической металлизации и качество изделия. Наиболее важным показателем практической пригодности металлизированных пластмасс, как, между прочим, и всех композиционных материалов, является адгезия между составляющими их разнородными материалами — между пластмассой и металлом. От адгезии зависят и другие свойства изделия, например, такие, как теплоемкость, износостойкость, прочность. Для металлизированных пластмасс достаточной считается прочность сцепления металлического покрытия к основе порядка 0,8—1,5 кН/м на отслаивание или около 14 МПа на отрыв. Наибольшие известные для такого типа материалов значения адгезии достигают величин порядка 14 кН/м. Адгезия, или прилипание тел друг к другу, — одно из сложнейших явлений. Для ее объяснения существует довольно много различных теоретических подходов, но ни один из них самостоятельно полностью не решает всех проблем адгезии. С химической точки зрения адгезию можно объяснить химическими взаимодействиями между телами различной природы. Химические связи легко образуются на поверхности пластмасс, которые всегда'содержат активные функциональные группы, способные химически взаимодействовать с металлами или с покрывающими поверхность металлов оксидами. Молекулярная теория объясняет явление адгезии проявлением на межфазной поверхности межмолекулярных сил, взаимодействием типа иси — диполь или образованием водородных связей. Этим, например, объясняют слипание при высыхании мокрых травленых пленок полиэтилена. "Электрическая теория полагает, что при контакте двух тел образуется двойной электрический слой, препятствующий раздвижению тел Эффективность металлизации и качество металлизированных изделий в основном зависят от эффективности травления. Травление — это химический процесс, протекающий на поверхности пластмассы, сопровождаемый изменением ее структуры и физико-химических свойств: появляются микроуглубления и микропоры -размером в несколько микрометров, увеличивается твердость поверхностного слоя; возрастает количество полярных групп (до 1020—1024 м~2). Травление по своей природе родственно таким процессам, как коррозия, выщелачивание, выветривание, и подчиняется тем же общим закономерностям топохимических реакций с массоперенссом. Первый тип травления — гладкое травление, к которому можно отнести травление поликарбоната олеумом, мало интересен для целей металлизации, так как он хотя и модифицирует поверхность, образуя на ней полярные группы, но не создает благоприятной структуры для образования прочного промежуточного слоя, который обычно и обеспечивает хорошее сцепление металлического покрытия с пластмассой. Гладкое травление можно использовать для подготовки поверхности пластмасс к склеиванию, окрашиванию, лакированию и вакуумной металлизации, так как последняя осуществляется на слой грунтовочного лака, и прочность связи металла с пластмассой зависит от прочности связи с ней слоев лака, как грунтовочного, так и' защитного. Классификация средств, применяемых для модифицирования поверхности пластмасс * См.: Шалкаускас М. И., В а и п у т и т е А. Ю. Адгезионные свойства поверхности пластмасс. Труды АН Литовской ССР, сер. Б, 1979, т. 5 (114), с. 51—57; т. 6 (115), с. 29—35. Существует много разнообразных способов активации поверхности пластмасс, среди которых можно выделить несколько групп (рис. 17). Рис. 17. Классификация способов активации поверхности пластмасс перед химической металлизацией в растворах Рис. 18. Взаимосвязь между способностью к активации поверхности пластмасс, силой активации способа активирования, чувствительностью к активации раствора металлизации и их влияние на металлизируемость поверхности пластмассы: сплошное покрытие (А), несплошное покрытие (Б), без покрытия (В). Способность поверхности к активации: I —трудноактивируемая, II —легкоактивируемая, III —очень легкоактивируемая. Сила способа активирования (по горизонтали): 1—слабый, 2 — средний, 3 — сильный. Чувствительность к активации (по вертикали): 1 — малая, 2 — средняя, 3 — большая но осуществляют и операцию активирования поверхности пластмасс. Для образования электропроводных подслоев на пластмассах гораздо легче использовать другие полупроводниковые слои. Например, очень легко можно образовать слои из сульфидов меди, свинца и других металлов как путем осаждения их из растворов, так и путем насыщения поверхности пластмасс .серой или сульфидами щелочных металлов и после этого обрабатывать их растворами солей металлов, образующих нерастворимые сульфиды. Аналогичным образом можно образовать и другие халькогениды или фосфиды. Однако такие слои полупроводников не всегда обладают достаточной электропроводностью или не всегда достаточно прочно связаны с поверхностью пластмасс. На том же принципе прилипания частиц металла к размягченной поверхности пластмассы сснсван метод металлизации пластмасс в гсрячем псевдоожиженном слое металлического г.срсшка. При этом получаются матовые рыхлые Рис. 10. Благоприятная (/) и неблагоприятная (2) для прочного сцепления химически осаждаемого слоя металла структура травленой поверхности пластмассы Диффузионная теория, которая особенно популярна среди специалистов по пластмассам, объясняет адгезию межмолекулярными силами, которые проявляются особенно сильно при взаимном проникании макромолекул или их частей в поверхностные слои соприкасающихся тел. При этом возникает промежуточный слой и исчезает явная граница раздела фаз. Проблема прочности адгезионной связи сводится к проблеме прочности промежуточного слоя. Механическая теория, которую обычно используют для объяснения прочности связи металлических покрытий на пластмассовых деталях, утверждает, что такая связь осуществляется за счет анкерного зацепления выступов металла в углублениях на поверхности пластмассы *. Эффективность металлизации и качество металлизированных изделий в основном зависят от эффективности травления. Травление — это химический процесс, протекающий на поверхности пластмассы, сопровождаемый изменением ее структуры и физико-химических свойств: появляются микроуглубления и микропоры -размером в несколько микрометров, увеличивается твердость поверхностного слоя; возрастает количество полярных групп (до 1020—1024 м~2). Травление по своей природе родственно таким процессам, как коррозия, выщелачивание, выветривание, и подчиняется тем же общим закономерностям топохимических реакций с массоперенссом. Практически травление пластмасс, в первом приближении, протекает с линейной скоростью, так как используются сравнительно большие объемы раствора травления по сравнению с травимой псверхнсстью, и концентрация травящих агентов во время непродолжительного травления заметно меняется. Рост скорости процесса с увеличением поверхности компенсируется из-за уменьшения доли легкотравимой фракции на поверхности пластмассы. При конверсионном травлении на поверхности пластмассы образуется слой из продуктов травления как самой пластмассы, так и травящего агента. Первый случай наблюдается при длительном травлении АБС-пластиков, когда на их поверхности образуется налет перетравленной пластмассы. Для металлизации это нежелательное явление, так как металл отслаивается с поверхности вместе с непрочно связанным налетом. Нами было показано, что такой налет можно удалить путем повторного или еще более длительного травления *. Второй случай — травление кислыми растворами перманганата калия, вследствие которого поверхность покрывается слоем МпО.2. Способ нанесения конверсионных покрытий можно использовать и для металлизации. Например, при травлении фторопласта щелочными металлами поверхность пластмассы обугливается. Углеродный слой довольно прочно связывает слой металла с пластмассой. Иногда металлическое покрытие можно получить, используя восстановительные свойства самой пластмассы. Например, фенолформальдегидные смолы или АБС-пластики при погружении в щелочные растворы солей серебра травятся, и тут же на их поверхность осаждается слой металла. Рис. 18. Взаимосвязь между способностью к активации поверхности пластмасс, силой активации способа активирования, чувствительностью к активации раствора металлизации и их влияние на металлизируемость поверхности пластмассы: сплошное покрытие (А), несплошное покрытие (Б), без покрытия (В). Способность поверхности к активации: I —трудноактивируемая, II —легкоактивируемая, III —очень легкоактивируемая. Сила способа активирования (по горизонтали): 1—слабый, 2 — средний, 3 — сильный. Чувствительность к активации (по вертикали): 1 — малая, 2 — средняя, 3 — большая При вакуумной металлизации покрытие формируется из пересыщенных паров металла вследствие их конденсации на холодной поверхности пластмассы. При химической же металлизации покрытие образуется на месте химической реакции, образующей атомы металла. Такая реакция име- ет место только на специально подготовленной поверхности пластмассы. Поэтому подготовке поверхности и ее первоначальной каталитической активности уделяется особое внимание. Акселерация — операция в технологии химической металлизации, проводимая после активирования с целью усиления каталитической активности поверхности пластмассы. Активация — операция в технологии химической металлизации, проводимая с целью придания каталитической активности поверхности пластмассы, чтобы вызвать на ней реакцию восстановления и осаждения металла.  Поведение полимерных Поведении полимеров Поверхностью катализатора Поверхность адсорбента Поверхность материала Перекисные соединения Поверхность субстрата Поверхности адсорбента Поверхности катализатора |
- |
Навигация