Металлизации пластмасс: разновидности технологий

Металлизация пластика – процедура, направленная на повышение степени устойчивости полимеров к механическим воздействиям, влажности, высоким температурам. Изделия, для изготовления которых применялись металлизированные пластики, имеют небольшую массу – и этим они выгодно отличаются от комплектующих аналогичных конфигураций, изготовленных из чистых металлов. Один из самых частых примеров металлизации пластмассы – хромированные автомобильные детали.

Особенности нанесения металлических покрытий гальваникой

Металлизация пластика с применением гальванического метода проводится в электролитических плотных растворах. За устойчивое положение обрабатываемых изделий отвечают так называемые утяжелители.

Чтобы сформировать на поверхности изделия из пластика гальваническое покрытие высокого качества, нужно большое количество контактов. Через них на подслои обрабатываемых деталей осуществляется подача электрического тока. Перед началом процедуры металлизации выполняют несколько сложных технологических процедур, они обеспечивают отличную адгезию с металлизированным слоем.

Как происходит процесс адгезии

Адгезия – это характеристика силы сцепления разнородных материалов друг с другом. Чтобы соединение между металлическим и основой из пластика было прочным, устойчивость покрытия к отслаиваниям должна составлять от 0.8 до 1.5 кНм, прочность на разрыв – в идеале 14 МПа. Применение передовых технологических методик металлизации позволяет добиваться нужной адгезии.

На данный момент нет ни одной на 100% верной теории, которая могла бы детально и точно объяснить нюансы сцепления разнородных материалов друг с другом. Если ориентироваться на химическую природу адгезии, то она возникает вследствие химических взаимосвязей разнородных материалов.

Чтобы произошло прочное осаждение металла, нужна соответствующая структура полимерной поверхности.

При этом на качество адгезии в ходе металлизации пластиков оказывает воздействие целый ряд параметров. Это:

• число химически активных групп на пластиковых поверхностях;
• прочность самого пластика;
• наличие промоторов – то есть стимуляторов процесса адгезии, обычно речь о пластификаторах, соединениях олова с хромом;
• отсутствие так называемых антипромоторов – веществ, способных снижать качественные характеристики промежуточного слоя или разрушать его в принципе;
• структура наносимых металлов;
• режимы проведения металлизации.

В адгезии нет ничего сложного, но обязательно нужно создать качественные условия для протекания технологических процессов.

Вакуумный метод

Суть этой технологии состоит в том, что в условиях вакуума с применением специального оборудования осуществляется перенос мелких металлических частиц на рабочие поверхности заготовок из пластика и других материалов.

При формировании покрытий исходный материал сначала испаряется, потом конденсируется, абсорбируется и в конечном итоге кристаллизуется внутри газовой среды с образованием стойкого покрытия. С учетом типа, характеристик заготовки, свойств пленки металла, используемого режима напыления можно создавать самые разные эффекты.

Вакуумная металлизация пластмассы высоко востребована в производстве, обработке осветительных, сантехнических приборов, автомобильных деталей, фурнитуры из пластика разного назначения. Метод позволяет получать материалы, заменяющие в интерьерах классические зеркала.

Чтобы получить зеркальный пластик, используют технологию нанесения тонкопленочного металлического покрытия на титановой основе. Титановый сплав содержит разные примеси – они придают ему необходимые характеристики.

Металлизация направлена на получение изделия из пластика высокого качества с выраженными декоративными параметрами, прочное, стойкое по отношению к воздействию химических, механических факторов.

В зависимости от особенностей производства, специфических свойств сплавов металла используются разные технические приемы, рабочие режимы. Технология достаточно сложная в реализации, а от соблюдения всех параметров будет зависеть конечный результат. Мы гарантируем вам выполнение работ на максимально высоком уровне.

Как осуществляется металлизацию пластика

Начальный этап процедуры – подготовка изделий к обработке. Нужно все предусмотреть так, чтобы заготовка вышла максимально простой формы, была лишена труднодоступных мест, в которых будет оседать конденсат. Затем:

1. Наносится защита – полимерные основы, в состав которых входят низкомолекулярные наполнители, обрабатывают антидиффузионными покрытиями.
2. Выполняется сушка деталей – процесс должен быть проведен максимально тщательно.
3. Поверхности обезжириваются – обязательно в вакуумной камере и с применением тлеющих разрядов. Такой подход способствует улучшению полимерных структур.
4. Осуществляется активационная обработка – способ проведения работ нужно будет выбрать с учетом материала изготовления изделия, ваша задача создать улучшенную адгезию поверхностей.
5. Наносится металл на пластик– путем конденсации и напыления.
6. Проводится финальный контроль качества – декоративные детали из пластмассы нужно будет внимательно осмотреть, проверить на предмет равномерности напыления, обеспечения достаточной прочности декоративного покрытия.

Вакуумно-плазменное напыление

Металлизация может выполняться разными методами, самая распространенная технология – вакуумно-плазменная. Под давлением газовых сред металлизированное покрытие наносят на пластиковое основание. Сильный нагрев металла приводит к тому, что слой испаряется, частицы начинают оседать на заготовки из пластика. Сама камера может быть стеклянной, металлической, главное – наличие системы охлаждения водяного типа.

Испарители, которые могут использоваться:

• электронно-радиальные, они создают нагрев с применением электрической бомбардировки;
• проволочные либо ленточные вольфрамовые, молибденовые прямого накала.

С учетом характеристик исходного металла либо сплава следует выставить температуру нагрева, она может достигать 20 тыс. градусов Цельсия. Если у напыляемого металла адгезия с материалами заготовок посредственная, сначала делается первичный металлический слой с улучшенными адгезионными характеристиками.

Ионно-вакуумный тип

Следующий метод напыления металлического слоя – ионно-вакуумный. Сильно нагревать испаритель не нужно. Металл начинает распыляться под влиянием бомбардировок отрицательно заряженных газовых ионов. Создание подобных сред возможно за счет особых разрядов внутри рабочих камер. В оборудовании для решения задачи применяется магнитная система со встроенной функцией охлаждения. Тлеющие разряды для распыления напыляемых сред создаются между парой электродов за счет подачи напряжения в пределах 4 кВ.

Внутри рабочей камеры образуется среда с давлением в пределах 0.6 Паскаль. По аналогичному принципу проводится вакуумное напыление с применением специализированных установок.

Оборудование для осуществления вакуумного напыления

Установки для вакуумной металлизации – дорогостоящее сложное оборудование, оно потребляет значительные объемы электричества. Чтобы запустить комплексный технологический цикл, нужно просторное помещение. В нем будет размещаться набор разнофункционального оборудования.

Узлы вакуумных систем:

1. Блоки энергообеспечения, управления в комплексе с источниками конденсируемых металлов.
2. Система распределения газов, создающая вакуум внутри рабочего пространства и регулирующая потоки газовых сред.
3. Рабочие камеры для процедуры вакуумной металлизации.
4. Блоки термического контроля, управления скоростью, толщиной напыления, текущими свойствами покрытий.
5. Транспортирующие блоки, отвечающие за изменения положений заготовок, их подачу, изъятие из камер.
6. Устройства блокировки рабочих узлов, газовые фильтрационные элементы, заслонки, вспомогательные аксессуары.