Хромирование пластика

Хромирование пластика или любого другого диэлектрика проводится исключительно как финишный слой многослойного защитно-декоративного покрытия. Несмотря на небольшую толщину слоя хрома наносимого на пластик (обычно это в пределах 0,3 - 0,5 мкм), хромовое покрытие значительно повышает коррозионную стойкость и механическую прочность покрытия, и придает поверхности более декоративный внешний вид.

Существует несколько способов подготовки поверхности пластиков, пластмасс или других диэлектриков перед проведением процесса хромирования. Но первым этапом везде является подготовка поверхности перед нанесением токопроводящего слоя, т.е. придание поверхности микрошероховатости и травление. Для этого, поверхность детали сначала обрабатывается механически (например, наждачной бумагой или шлифовальной губкой), а потом проводится травление поверхности. В зависимости от типа пластика или пластмассы, существует достаточно много составов, используемых для травления, среди которых наиболее часто используется следующий:

Универсальный состав для травления:

Хромовый ангидрид (CrO₃) - 60 г/л

Ортофосфорная кислота (H₃PO₃) - 150 г/л

Серная кислота (H₂SO₄) - 560 г/л

Температура раствора при проведении процесса травления 45-50^оС. Время выдержки зависит от типа и характеристик пластика или пластмассы.

Для отдельных пластмасс подбираются индивидуальные растворы травления.

Для травления полистирола, например, используют раствор, следующего состава:

Хромовый ангидрид (CrO₃) -150 г/л

Серая кислота (H₂SO₄₎ - 10 мл/л

Температура раствора травления 60-65°С, процесс травления проводят в течении 15-20 минут. После этого, пластиковую или пластмассовую деталь промывают и переносят далее в раствор следующего состава:

Едкий натр (NaOH) - 50 г/л

Метасиликат натрия (Na₂SiO₃)– 20 г/л

Пирофосфат натрия (Na₃PO₄)- 20 г/л

ПАВ (в качестве смачивателя) – 1 г/л

Процесс проводят путем опускания детали на 10-12 минут в нагретый до температуры 85-90^оС раствор травления.

Детали, сделанные из такого химически стойкого материала, как фторопласт, обрабатывают в течении 8-10 мин в растворе следующего состава:

Раствор в 1 л тетрагидрофурана (C₄H₈O)

Натрий (металлический) - 23 г

Нафталин (С₁₀Н₈) -128 г

Перед употреблением раствор в течение 2 часов перемешивают в сосуде при комнатной температуре. После травления изделие промывают в растворителе, сушат и направляют на сенсибилизацию. Фторопластовые изделия можно травить так же в растворе следующего состава:

В 1 литре воды растворить:

Серная кислота (H₂SO₄) 740-770 мл/л,

Бихромат натрия (Na₂Cr₂O₇) 30-40 г/л,

Температура 80-90°С. Время обработки 10-30 секунд.

В результате травления в таком составе поверхность изделия из фторопласта приобретает темно-коричневую окраску. Следующим этапом, после травления пластика, является металлизация или нанесение токопроводящего слоя. Для этого существует два способа:

1-ый способ - нанесения токопроводящего графитсодержащего лака или графитного порошка. Для улучшения сцепления лак лучше всего наносить тонким слоем, давая излишкам стечь.

2-ой способ - нанесение химической меди. Для этого деталь обрабатывается сначала в растворе сенсибилизатора следующего состава:

Олово двухлористокислое (SnCl₂) – 17 г/л

Олово четыреххлористое (SnCl₄) – 4,6 г/л

Соляная кислота (HCl)– 28 мл/л

Температура раствора 18-22⁰С. Время выдержки в растворе 5 -10 минут.

После этого деталь активируется в растворе следующего состава:

Палладий двухлористый (PdCl₂) – 0,25-0,5 г/л

Кислота соляная (HCl) -1-2 г/л

Температура раствора 18 - 22⁰С. Время выдержки в растворе 5-10 мин. После этого, проводится химическое меднение поверхности изделия. Для этого, деталь обрабатывается в растворе следующего состава:

Медь сернокислая (CuSO₄)- 50 г/л

Сегнетова соль (KNaC₄H₄O₆) - 170 г/л

Натр едкий (NaOH) - 50 г/л

Формалин - 75 г/л

Температура раствора 18-22⁰С. Время выдержки 5-10 минут, желательно при этом осуществлять покачивание детали.

Раствор меднения необходимо приготавливать непосредственно перед покрытием, т. к. он имеет короткий срок жизни.

3-ий способ – нанесение химического никелирования. Операции сенсибилизации и активации аналогичны процессам подготовки поверхности перед химическим меднением. А затем, деталь обрабатывается в растворе никелирования следующего состава:

Никель хлористый (NiCl₂)– 5 г/л

Аммоний хлористый (NH₄Cl) – 12 г/л

Калий едкий (KOH) – 6 г/л

Гипофосфит натрия (NaH₂PO₂ )- 12 г/л

Температура раствора 22-30⁰С. рН раствора 9 - 9,2

После нанесения токопроводящего слоя, для упрочнения покрытия, наносится слой “затягивающей” меди. Процесс необходимо проводить при пониженной плотности тока, порядка 0,4-0,7 А/дм² и, создать по возможности больше точек контакта токоподвода (подвески) с покрываемой деталью. А так как нанесенный на диэлектрик электропроводный слой еще очень тонкий и при проведении процесса меднения идет большое сопротивление, то в первую очередь начинает покрываться медью подвеска и места контачащие с ней. Поэтому при проведении процесса затягивающего медью рекомендуется создать как можно больше точек контакта детали с подвеской.

Хромирование пластика, пластмассы и любого другого диэлектрика хорошо отработан гальванической промышленностью и не вызывает сложности, но только при условии, что точно известна марка материала и соответственно метод ее обработки. Чаще всего в промышленности металлизируют abc-пластики. Данный вид пластика хорошо травится и активируется в растворах травления, и активации соответственно, и имеет удовлетворительную адгезию, благодаря чему можно получать качественное, хорошо сцепленное с подложкой покрытие. Для других пластиков основная сложность металлизации и последующего хромирования, заключается в том, что, в отличие от abc-пластиков, поверхность большинства диэлектриков не обеспечивает возможности проведения такой же качественной подготовки поверхности. И даже, при возможности травления поверхности диэлектрика, создания на нем микрошероховатостей, и нанесении на поверхность первичного слоя меди, графита или серебра, используемого для металлизации различных диэлектриков, качество сцепления с поверхностью, как правило, уступает качеству сцепления с поверхностью abc-пластиков. А так как, хромовое покрытие имеет большие внутренние напряжения и процесс хромирования проводится при высокой плотности тока, результатом может быть повреждение или разрушение “точек” сцепления первичного адгезионного медного, серебряного или графитового покрытия с поверхностью диэлектрика, что приводит к деформации слоя металлизации и возможному отслаиванию хромового покрытия от пластика.