Металлизация пластмасс - Шалкаускас М.И.
Скачать (прямая ссылка):
37
Для нанесения гальванопокрытий на пластмассовые детали необходимо иметь большее число контактов, чем на металлических деталях. Само собой разумеется, что форма пластмассовых деталей должна быть благоприятной для нанесения гальванических покрытий в электролитах с ограниченной рассеивающей способностью.
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 ион — 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
38
Рис. 10. Благоприятная (/) и неблагоприятная (2) для прочного сцепления химически осаждаемого слоя металла структура травленой поверхности пластмассы
вследствие электростатических сил взаимного притяжения противоположных зарядов.
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 *.
Согласно этой теории на поверхности хорошо протравленной пластмассы имеется большее число (107 см-2) микроуглублений размером от одного до нескольких квадратных микрометров, в которые проникает химически осаждаемый металл, образуя механические замки типа «ласточкин хвост» (рис. 10). Теория хорошо объясняет образование прочной связи с пластмассами гетерогенного строения (смесей полимеров, например АБС-пластики, или кристаллических, например полипропилен). С поверхности таких пластмасс при травлении селективно вытравливаются глобулы полибутаднена (АБС-пластики) или аморфная фаза (полипропилен). Теория качественно правильно объясняет прямую связь между микрошероховатостью травленой поверхности и прочностью сцепления металлического покрытия (рис. 11). Таким образом, следует считать, что ше-
* См.: Hey mann К. Zur Haftfesuqheit von Metallschic*hten auf ABS—Kunststofen. Galvanotechnik, 1965, Bd. 56, № 7,S. 413—416; Riedel W. Zur Galvanisierung von ABS — Propfpolymeristen. Die Schalfestigheit nach der Drnckknopftheorie. Galvanotechnik, 1966, Bd. 57, № 9, S. 579—583.
39
1%
щ
ч 0,2 В
Рис. 11. Профилограммы травленой поверхности АБС-пластика при 70 °С в 80 %-ной серной кислоте, содержащей 25 г/кг СгОэ. Продолжительность травления (мин): а — О, б — 2, в — 5, г — 10, д— 20, в — 30. Увеличение: горизонтальное — 80 х, вертикальное — а — 2 и е — ЮОООх, д — 4000х. Цифрами указана прочность сцепления (кН/м) химически осажденной меди
роховатость является необходимым, но недостаточным условием получения высокопрочных соединений металлического покрытия с пластмассовой основой.
Следует учитывать влияние и других факторов. Среди Них:
прочность самой пластмассы, так как разрушение происходит в приповерхностном ее слсе;
наличие благоприятных химически активных групп на ее псверхнестп;
