Гальванические покрытия диэлектриков - Мелащенко Н.Ф.
Скачать (прямая ссылка):
16
ствами, малыми деформациями при воздействии более высокой температуры и повышенной хрупкостью. В некоторых случаях покрытия формируют и на полупроводниках (кремний, арсенид галия и др.), ферритах, графите, алмазе, углеродных волокнах и др. Номенклатура диэлектрических материалов, применяемых для нанесения на них гальванических покрытий, непрерывно расширяется.
Прочность сцепления
Прочность сцепления металлического покрытия с основой зависит от природы диэлектрика, способов и режимов его переработки в детали, качества подготовки поверхности и других факторов. В значительной степени она определяется толщиной получаемого покрытия и механической прочностью поверхностного слоя диэлектрика глубиной 1 — 2 мкм.
У пластиков АБС прочность сцепления зависит также от количества и величины макромолекул полибутадиена и равномерности распределения их в поверхностном слое.
Природа металла (медь, никель, их сплавы), осаждаемого непосредственно на диэлектрик, мало влияет на прочность сцепления, особенно после сушки покрытия на воздухе в течение
.л 2'jj
F_
5 — 10 ч. Однако у химически осажденных серебра и золота прочность сцепления значительно ниже (рис. 2).
Прочность сцепления у разных диэлектриков может колебаться от нескольких сотых до 14 кН/м при отслаивании покрытия.
Согласно наиболее популярной теории механического зацепления, на поверхности, подготовленной к нанесению покрытия, содержится большое количество микроуглублений (у пластиков АБС — до 60 млн. на 1 см2). В них прони-
о
Д
_д
'А
О
О
10
t,4 20
Рис 2. Зависимость прочности сцепления (Ft) металлического покрытия с пластмассой от продолжительности сушки (t) после химического осаждения подслоя:
Д—меди; #—сплава никель-бор; О— сплава никель-фосфор; ?—серебра; О— золота
17
Рис. 3. Электронномикрофо'го-графия разреза поверхностного слоя пластика АБС, покрытого медыо химическим способом
кает осаждаемый химическим способом металл и при их заполнении образует механическое зацепление типа «ласточкин хвост» (рис. 3). Чем больше таких зацеплений и прочность каждого из них, тем выше прочность сцепления между поверхностью диэлектрика и сформированным на нем металлическим покрытием. Эта теория хорошо объясняет образование прочной связи с пластмассами гетерогенного строения, с поверхностного слоя которых при травлении легко удаляется одна из фаз: у сополимеров АБС—глобулы полибутадиена, у полипропилена и некоторых других пластмасс — аморфная фаза, или мономеры. Однако она не объясняет, почему с течением времени увеличивается прочность сцепления, а также отчего она уменьшается вследствие коррозионных процессов.
Другая теория учитывает химическое взаимодействие между металлом покрытия и диэлектриком за счет вандер-ваальсовых и дипольных сил. Она, как и механическая, подтверждается экспериментальной зависимостью прочности сцепления от толщины металлического покрытия.
Исходя из обеих теорий, можно считать, что шероховатость является необходимым, но недостаточным условием получения высокой прочности сцепления металлического покрытия с диэлектриком. На нее также влияют: прочность самого диэлектрика, так как разрушение обычно происходит в его приповерхностном слое; наличие на поверхности определенных функциональных групп; энергетическое состояние поверхности, обусловленное преимущественно распределением напряжений при химической и тепловой обработке.
Величину прочности сцепления устанавливают разными способами. Наиболее распространенными из них являются: отрыв (рис. 4, а), отслаивание полоски с постоянной скоростью (рис. 4, б) и постоянной нагрузкой (рис. 4, в).
Для ориентировочного сравнения прочности сцепления, определенной способом отрыва (^н, МПа) и отслаивания (Ft, кН/м) медных покрытий толщиной 25 — 40 мкм, можно использовать соотношение Fa~20F?,
18
Рис. 4. Принципиальные схемы измерения прочности сцепления способом отрыва (а), отслаивания полоски с постоянной скоростью (б) и постоянной нагрузкой (в)
Конструирование деталей
Конструкция деталей из пластмасс н других диэлектриков. предназначенных для нанесения гальванических покрытий, должна отвечать не только функциональным, но и технологическим требованиям. Наиболее приемлемой, с точки зрения специфики нанесения гальванических покрытий, считают конструкцию (табл. 7) с одинаковой толщиной стенок без резко выступающих или углубленных элементов, узких и глубоких щелей, отверстий и впадин. Нежелательны также большие гладкие поверхности, острые углы, ребра и кромки. Толщина стенок деталей должна быть достаточной для того, чтобы они не деформировались в процессе обработки.
В деталях, обработку которых производят па подвесках, следует предусматривать места для контактов. Для этого можно использовать отверстия, пазы, щели, кромки или выступы на нерабочей (нелицевой) стороне детали. Иногда целесообразно в качестве контакта оставить литник, который удаляют после нанесения покрытия.
Переработка пластмасс
Способ и режим переработки пластика в детали существенно влияют на качество получаемых покрытий, и в первую очередь на прочность сцепления их с основой.
