صنعت آبكاری | آبکاری | صنعت خودرو | خودرو | صنعت پلاستيك‌ | پلاستیک

در پردیس مهندسی صنعت ایران به بيش از 30 عنوان صنعت برجسته و مهم اشاره شده است که هر یک از آنها دارای گستردگی و زیرمجموعه هایی می باشند. قصد تیم ما بر این است که واژه های مهندسی را تعریف و در خصوص کاربرد آنها اطلاع رسانی نماید. به یقین دانستن هر چه بیشتر در باره این صنایع در انتخاب یا جایگزینی تجهیزات، مواد و دستگاهها موجب تقویت دیدگاه صنعتی، ارتقای کیفیت محصول، افزایش کارایی و کاهش هزینه های فعالیت شما خواهد شد. چنانچه مباحث، تجربیات شخصی، و یا ابداعات تئوریک فنی مهندسی را در اختیار دارید می توانید برای انتشار آن با تیم ما همکاری نمایید. چنانچه قصد برداشت از این مطالب را دارید منبع آن را نیز ذکر نمایید...موفق باشید...

 

در اینجا با این اصطلاحات علمی و مهندسی آشنا می شوید. برای کامل شدن آنها با ما همکاری نمایید:

 

روشهاي آبکاری پلاستیکها

 

خواص ABS


تشریح فرایند آبكاري

 

صنعت آبکاری، در خودرو و قطعات پلاستیکی

قابلیت هدایت الکتریکی قطعات فلزی در آبکاری با الکتریسیته (Electro plating) اساس آبکاری را تشکیل می‌دهد. با چنین روشی امکان آبکاری اجسام و قطعات غیرهادی یا نارسانا مانند آرم خودروها یا برخی از قطعات تزئینی داخل خودرو وجود ندارد؛ مگر آن که بتوان به طریقی یک لایه رسانا یا حداقل نیمه رسانا روی سطح قطعه ایجاد کرد که این لایه زیر بنای لایه¬های فلزی بعدی خواهد شد.

 

روشهاي آبکاری پلاستیکها دو مرحله دارد؛

1- رسانا یا نیمه رسانا کردن قطعه و ایجاد قابلیت هدایت الکتریکی روی سطح آن


2- آبکاری کردن قطعه (نشاندن لایه فلزی روی قطعه) با روش آبکاری الکتریکی


ابعاد قطعات فلزی مورد آبکاری، بسیار متفاوت است و قطعات فوق‌العاده ریز تا بسیار بزرگ را در برمی‌گیرد ولی در مورد قطعات پلاستیکی اغلب با قطعات کوچک و سبک مواجه‌ایم.

 

رسانا کردن قطعات پلاستیکی معمولا به دو روش انجام می‌شود: قدیمی‌ترین روش، استفاده از لاکهای هدایت کننده است. این لاکها که از مخلوط رزینهای آلکیدی، پی وی سی و اپوکسی با ذرات میکرونی گرافیت نقره یا پودرهای فلزی تهیه می‌شوند، از هدایت الکتریکی مناسبی برخوردارند. استفاده از پودر اکسید مس یک ظرفیتی به جای نقره متداول است که پس از مخلوط کردن اکسید مس و لاکهای احیا کننده، در حین خشک شدن به مس فلزی تبدیل می‌شود و سطحی هادی ایجاد می‌کند. اشکال عمده این روش، بالا بودن هزینه آن است.


روش دیگری که در سطح وسیعتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، ابتدا در سال 1963 با هادی‌سازی پلیمر ABS (Acrylonitril Butadiene Styrene) محقق شد. اگر چه امروزه پلیمرهای دیگری نظیر پلی پروپیلن، پلی سولفون، پلی‌اکریل اتر، نایلون و پلی‌کربناتها با این روش قابل آبکاری هستند ولی حدود 85درصد قطعاتی که آبکاری می‌شوند از ABS تشکیل شده اند و این به‌دلیل چسبندگی بسیار خوب لایه فلزی به این ماده است.


خواص ABS

این پلاستیک از پلیمریزاسیون سه ماده اکریلو نیتریل، بوتادین و استایرن به‌دست می‌آید. اولین بار در سال 1950 این پلیمر (ABS) توسط شرکتهای امریکایی UniRoyal و Harboon ، شرکت آلمانی BASF و شرکت انگلیسی ICI به بازار عرضه شد. وزن مخصوص این ماده 1.04 گرم بر سانتیمتر مکعب و رنگ آن کدر است، در دمای 100 درجه سانتیگراد نرم می‌شود و از قالب پذیری و انعطاف‌پذیری خوبی برخوردار است. این ماده در صنایع خودروسازی، لوازم خانگی، صوتی و تصویری و غیره کاربرد دارد. بوتادین جزء لاستیکی این پلاستیک است که به صورت ذره‌هایی با قطر کمتر از یک میکرون در شبکه اکریلو نیتریل استایرن پخش شده است. ذرات لاستیکی مذکور، این ماده را ارتجاعی می‌کند. این ذرات در تماس با محلولهای شیمیایی خورده می‌شوند و حفره‌هایی در پلاستیک ایجاد می‌کنند که این حفره‌ها لایه فلزی و آب داده شده را روی پلاستیک گل میخ می‌کند و چسبندگی بسیار بالایی به‌وجود می‌آورد.

 

 


تشریح فرایند آبكاري

الف. مراحل رسانا کردن یک قطعه پلاستیکی چنین است:


1- چربی‌گیری


2- اسید شویی یا پیش زبرسازی 


3- زبرسازی 


4- کروم گیری


5- خنثی سازی


6- اسید گیری


7- حساس سازی


8-  شتاب دهی


9- آبکاری شیمیایی بدون برق (Electroless)


گفتنی است که پس از برخی مراحل باید شست‌وشوی قطعه صورت گیرد زیرا اگر موادی از محلول روی قطعه باقی بماند و وارد مرحله بعدی شود، با آن محلول واکنشی انجام خواهد داد که از کارایی محلول و عمر آن را می‌کاهد.


1- چربی‌گیری:

وقتی ABS و دیگر پلیمرها از قالب بیرون می‌آیند دارای الکتریسیته ساکن هستند و اگر در محیط پوشیده نشوند، ذرات گرد و غبار هوا را به خود جذب می‌کنند. این آلودگی و آلودگی‌های ناشی از روغن آماده سازی قالب برای تزریق و همچنین آلودگی ناشی از جابه‌جایی، وجود مرحله چربی‌گیری را ضروری می‌کند. استفاده از یک ماده چربی‌گیر باعث افزایش عمر محلول زبرسازی می‌شود. می‌توان برای چربی‌گیری از یک محلول با ترکیب زیر استفاده کرد:


سود (20 گرم در لیتر)، تری سدیم فسفات (15 گرم در لیتر)، سدیم کربنات (15 گرم در لیتر) و اسید اولئیک (15 گرم در لیتر) شرایط عملکرد دمای50 تا 60 درجه سانتیگراد و مدت زمان لازم 2 دقیقه است.


2- اسیدشویی (پیش زبرسازی):

برای پیشگیری از انتقال مواد چربی‌گیر قلیایی به محلول زبرسازی اسیدی و کاهش اسیدیته و عمر مفید آن بهتر است این مرحله قبل از زبرسازی وجود داشته باشد تا ضمن خنثی کردن قلیایی بودن سطح قطعه، آن را برای زبرسازی آماده کند. ترکیب پیشنهادی چنین است: اسید سولفوریک با چگالی 1.84 (50سی سی در لیتر)، اسید کرومیک (400 گرم در لیتر) شرایط عملکرد دمای 50 تا 60 درجه سانتیگراد و مدت زمان لازم  2  تا 5 دقیقه است.
3- زبرسازی(Etching):

با زبر سازی میکروسکپی قطعه و ایجاد خلل و فرج در سطح آن، چسبندگی فلز به پلیمر افزایش می‌یابد. زبرسازی به دو روش مکانیکی و شیمیایی صورت می‌گیرد. در روش مکانیکی، با پرتاب شن به قطعه در حال دوران (سند بلاست)، سطح آن را زبر می‌کنند. روش شیمیایی روش بهتر و متداول‌تری است که در آن، جزء بوتادین خورده می‌شود و در عین حال ساختمان اکریلو نیتریل استایرن تخریب نمی‌گردد و سطح قطعه با خلل و فرج زاویه دار آماده پذیرایی فیلم هادی است. ترکیب محلول زبرسازی به صورت زیر است :


اسید سولفوریک با چگالی 1.84 (180 سی سی در لیتر)، اسید کرومیک (430 گرم در لیتر)، اسید فسفریک (30 سی سی در لیتر) شرایط عملکرد دمای 50 تا 60 درجه سانتیگراد و مدت زمان لازم  2 تا 3  دقیقه است.


4- کروم گیری:

در این مرحله اسید کرومیکی که پس از زبر سازی همراه قطعه است، گرفته می‌شود و هدف از آن، صرفه جویی در مصرف اسید کرومیک است. پس از کروم گیری شست‌وشوی قطعه با آب انجام می‌شود که کاهش قابل توجه اسید کرومیک روی قطعه و افزایش عمر محلول خنثی سازی را در مرحله بعد به دنبال دارد.

 


5- خنثی سازی:

هدف از خنثی سازی، حذف آخرین محلول اسید کرومیک روی قطعه است که می‌تواند محلول‌های بعدی را آلوده کند. اسید کرومیک باقیمانده در حفره‌های کور قطعه یا در محل اتصال آویزها از آبکاری شیمیایی این گونه مکان‌ها جلوگیری می‌کند. ترکیب مورد استفاده در این مرحله اسید کلریدریک کاملا خالص با چگالی 1.18 به میزان 180 سی سی در لیتر است. این محلول با گرفتن اسید کرومیک به‌تدریج به سبزی می‌گراید و به محض این که محلول خنثی سازی به رنگ  سبز تیره درآمد، باید دور ریخته شود. شرایط کار با این محلول دمای 40 درجه سانتیگراد و زمان لازم 1 تا 2 دقیقه است.


6- اسیدگیری:

پس از خنثی سازی، قطعه باید از اسید کلریدریک پاک شود.

 

7. حساس سازی:

این مرحله در حقیقت قلب فرایند به شمار می رود. برای آبکاری روی پلاستیک ابتدا باید سطح آن را حساس کرد. این کار معمولا با نشاندن ذره های کوچک پالادیوم روی قطعه صورت می گیرد که این ذرات بعدا کاتالیزوری برای شروع آبکاری خواهند بود. در این مرحله قطعه در محلولی از کلرید قلع و کلرید پالادیوم غوطه ور می شود و پس از گذشت زمان لازم کمپلکسی از قلع و پالادیوم روی سطح قطعه به وجود می  آید که در مرحله شتاب دهی نمکهای قلع حذف می شود و تنها فلز پالادیوم روی سطح باقی می ماند. ترکیب مرحله حساس سازی چنین است: کلرید قلع(100تا 150 گرم در لیتر)، کلرید پالادیوم (0.2 تا 0.3 گرم در لیتر)، اسید کلریدریک (20 سی سی در لیتر) این مرحله در دمای 35 تا 45 درجه سانتیگراد انجام می‌شود. محلول حساس سازی باید از نور محافظت شود تا طول عمر آن افزایش یابد. پس از این مرحله نیز شست‌وشو لازم است.


8- شتاب دهی:

در این مرحله نمک‌های قلع و بیشتر هیروکسید قلع حذف می‌شوند. این نمک‌ها جزئی از کمپلکس روی سطح قطعه اند که پالادیوم را تا هنگام استفاده حفظ می‌کند. در این مرحله قلع در محلول حل می‌شود و فقط فلز پالادیوم در سطح قطعه باقی می‌ماند. این پالادیوم است که مرکز تجمع فلز روکش به‌شمار می‌آید. ترکیب پیشنهادی این مرحله، یک اسید رقیق مانند اسید سولفوریک 10درصد است. شرایط دمایی 20 تا 50 درجه سانتیگراد و زمان لازم حداقل2 دقیقه است. شست‌وشو در این مرحله همانند شست‌وشوی قبل از شتاب دهی نمی‌تواند محلول روی سطح را کاملا بزداید ولی واکنش‌های هیدرولیزی سطح قطعه، وجود این مرحله را ضروری می‌کند.


9- آبکاری شیمیایی (Electroless Plating)

 به آبکاری با یک محلول شیمیایی گفته می‌شود که بدون ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی صورت می‌گیرد و قطعه ای را که داخل محلول فرو برده می‌شود، آبکاری می‌کند. پلاستیک فعال شده باید با روکش فلزی پوشانده شود تا هادی گردد. ضخامت این پوشش باید حداقل حدود 0.05 تا 0.5 میکرون باشد تا بتواند جریان لازم را برای شروع آبکاری الکترولیتی از خود عبور دهد.

ایجاد این روکش با استفاده از محلولهای شیمیایی و بدون جریان برق (Electroless) ممکن است. این محلولها روکشهای بسیار نازکی بوجود می‌آورند و تا زمانی که سطح قطعه کاملا پوشانده شود، واکنش ادامه می‌یابد. محلولهای آبکاری شیمیایی باید هم دربردارنده نمک فلزی باشند و هم یک احیا کننده برای واکنش شیمیایی که بتواند کاتیونها را احیا کند. این کار به یک شروع کننده نیاز دارد که معمولا خود فلز است. در واکنش انجام شده کاتیون فلز مورد نظر احیا می‌شود و  روی قطعه می‌نشیند. وقتی یک پلاستیک فعال شده در چنین محلولی فرو برده می‌شود، هر ذره پالادیوم، مرکز تجمع فلز (مس یا نیکل) به دور خود می‌شود. جزیره‌های تشکیل شده از فلز به‌سرعت به یکدیگر می‌پیوندند و تمام سطح قطعه را می‌پوشانند. با اتمام آبکاری شیمیایی، قطعه پلاستیکی به قطعه ای با سطح هادی و رسانای جریان برق تبدیل می‌شود و از این مرحله به بعد روش متعارف آبکاری قطعات فلزی قابل استفاده است.

 

تنها باید نکاتی را که به ماهیت پلاستیکی قطعه برمی‌گردد، در این مورد رعایت کرد:

1- بعلت سبک بودن قطعات پلاستیکی باید از مکانیزمهایی برای قرار دادن قطعه روی آویز کاتد استفاده شود تا اتصال کافی بمنظور عبور جریان برق بوجود آید.


2- برای قطعات ریز از سبدهای مخصوص استفاده شود.


3- پلیمری برای آبکاری انتخاب شود که در رده پلیمرهای مخصوص آبکاری باشد.


برای تزئین قطعات از آبکاری نیکل، کروم، برنج و طلا و برای تزئین قطعات خودرو از آبکاری کروم - نیکل استفاده می‌شود. جداسازی فلز از محلول الکترولیت به کمک انرژی الکتریکی جریان خارجی را الکترولیز می‌نامند. الکترولیز به کمک جریان مستقیم صورت می‌گیرد و الکتریسیته مصرفی به انرژی شیمیایی و گرمایی تبدیل می‌شود. تبدیل این انرژی در آبکاری الکترولیت را تجزیه و فلز را آزاد می‌کند و آن را به شکل پوشش روی کاتد یا قطعه متصل به کاتد می‌نشاند. سولفونیمید، سولفانامید بنزول، سولفان اسید، سولفان اسید نفتالین، الکیل سولفان اسید و آریل سولفان سولفانات بعنوان براق کننده‌های اولیه به کار می‌روند و کومارین، بوتین دیول، اتصالات آلی آمونیوم و آمینها از براق کننده‌های ثانویه اند که با غلظت 1 تا 10 گرم در لیتر در وان آبکاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پس از خروج قطعه آبکاری شده از الکترولیت، آن را با آب شست‌وشو می‌دهند و با جریان هوا خنک می‌کنند و آن‌گاه قطعه مورد نظر آماده استفاده در تزئینات داخلی (قطعات داخل اتاق) یا خارجی (آرم یا جلو پنجره) خودرو است.