فرآیند آبکاری پلاستیک چگونه انجام می‌شود؟

آبکاری پلاستیک (plastic plating) برای اولین بار در سال 1960 در آمریکا شمالی و اروپا در صنعت خودرو مورد استفاده قرار گرفت اما چون ایجاد پیوند قوی بین پوشش پلاستیک و فلز دشوار بود زیاد مورد استقبال قرار نگرفت البته بعد ها این مشکل از طریق اجرای عملیات سطحی بر روی یک پلیمر ترموپلاستیک به نام اکریلونیتریل-بوتادین-استایرن که به اختصار(ABS) می نامند و مبتنی بر اسید کرومیک است، برطرف شد. امروزه هم  بیشتر از 90% آبکاری پلاستیک با ABS است اما سایر رزین ها مثل فنولیک، تفلون، پلی استال، اوره فرمالدئید، پلی اتر سولفون و…  به طور موثر قابل استفاده هستند.
صنعت خودرو سازی اولین صنعتی بود که به طور وسیع از این فرایند استفاده کرد. افزایش قیمت سوخت چالش جدیدی بود که در سال 1970 خودروسازان با آن مواجه بودند؛ اتومبیل‌های اولیه به دلیل وزن بالا مصرف سوخت بالایی داشتند که منجر به تصمیم خودرو سازان برای استفاده از پلاستیک به دلیل وزن کمتر در بیشتر قطعات خودرو شد. در آن دوره پلاستیک‌ها را با فلزات آبکاری می کردند که به دلیل جذابیت ظاهری که داشت مشتریان زیادی را به خود جذب می کرد. به دلیل مزیت های فراوان این ماده حتی امروزه هم در صنایع مختلف مثل لوله کشی، دکمه لباس ها، وسایل الکتریکی خانگی و… مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آبکاری پلاستیک چیست؟

فرآیند آبکاری پلاستیک، به معنی حرکت یون‌های نامحلول از فلز به سطح پلاستیک است؛ زمانی که یون های فلز روی سطح قرار میگیرند سطح جدیدی خواهیم داشت که خاصیت هر دو ماده را داراست؛ و سطح خارجی می تواند مثل فلز عمل کند. همچنین در صنایع مختلف با اهداف محافظت خوردگی و پوشش، افزایش سختی سطح، بهبود هدایت الکتریکی و ارتقا جذابیت ظاهری محصولات مورد استفاده است.
در صنعت به طور معمول آبکاری مس روی پلاستیک استفاده می شود به خصوص زمانی که رسانایی الکتریکی مورد نیاز باشد البته بقیه فلزات مثل نقره، نیکل، کروم و طلا نیز قابل استفاده هستند؛ در بعضی موارد لایه های چندگانه فلزات مختلف نیز قابل استفاده است. مهم ترین دلیل اضافه کردن فلزات به پلاستیک بحث زیبایی شناسی است. پوشش فلزی مثل طلا و نقره، سطح آبکاری پلاستیک را به طور قابل توجهی درخشان می کند همچنین باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی و استحکام پلاستیک در بعضی موارد می شود.

مراحل فرآیند آبکاری پلاستیک

برای شروع فرایند، آماده‌سازی سطح مرحله حیاتی است؛ پلاستیک به دلیل نداشتن هدایت الکتریکی، فاقد چسبندگی لازم است به همین دلیل در این مرحله از یک فلز برای ایجاد این چسبندگی کمک می گیرند. برای آماده سازی سطح، مواد به صورت شیمیایی و در حمام های شیمیایی تمیز می شوند و قبل از شروع فرایند یک لایه، روی پلاستیک اعمال می شود که ضخامت لازم و چسبندگی مناسب را ایجاد می کند به همین دلیل یک لایه مس الکترولیتی خالص روی سطح پلاستیک قرار می گیرد. بنابر اندازه، شکل و عملکرد قطعه مورد نظر لایه مسی می تواند آخرین لایه یا لایه ای باشد که زیر بقیه لایه های فلزی قرار می گیرد. پس از پوشش دهی با مس، از فلزاتی چون نیکل، نقره، مس و طلا برای ادامه کار می توان استفاده کرد.
قبل از شروع فرایند باید پلاستیک قالب گیری شود تا فشار وارده بر قطعه کاهش یافته و کیفیت قطعه بالا برود؛ از آنجایی که این ماده یک ترکیب غیر فلزی است برای ایجاد خاصیت چسبندگی در آن از طریق آبکاری الکترولس (بدون جریان الکتریکی) باید آن را فلزی کنیم، این فرایند شامل مراحل زیر است:

تمیزکردن

 برای شروع کار سطح باید کاملا تمیز باشد و هیج اثر انگشت و آلودگی روی آن وجود نداشته باشد این کار با یک تمیز کننده قلیایی ملایم انجام می شود؛ در بعضی موارد خیس کردن کامل سطح با اسید کرومیک ضروری است.

غوطه‌ور کردن

فرو بردن قطعه در حلال به منظور بهبود سطح قبل از مرحله حکاکی.

حکاکی کردن

معمولا شامل محلول کروم تری اکساید یا سولفوریک اسید به منظور افزایش سطح لایه است؛ همچنین جذب مایعات را برای قطعه راحت تر می کند. در این مرحله معمولا سوراخ های ریزی که اتصال با فلز رسوب شده را راحت تر می کند، ایجاد می شود.

تهویه

مرحله اختیاری بعد از حکاکی است که لایه ها را نرم می کند که می تواند باعث جذب یکنواخت در مرحله فعال سازی شود. معمولا در لایه های خاصی از پلاستیک مثل پلی‌کربنات و پلی‌پروپیلن وجود دارد. PPR40

خنثی کردن

بعد از مرحله حکاکی قطعات باید از هر نوع اسید اضافی و مواد خارجی پاک شود. خنثی سازی می تواند با سدیم بی سولفات و یا محصولات مشابه آن انجام شود.

پیش فعال‌سازی

محصولی است که به منظور آسان سازی جذب در مرحله فعال سازی استفاده می شود. این محصول به خوبی با رزین هایی مانند پلی پروپیلن و پلی فنیل اکسید کار می کند.

فعال‌سازی

این مرحله شامل یک فلز مایع گرانبها مثل طلا، پالادیوم یا پلاتین با غلظت کم است که به عنوان کاتالیزور در طول آبکاری استفاده می شود.

شتاب‌دهنده

 در مرحله قبل هیدروکسید قلع را به کاتالیزور اضافه می کنند تا کاتالیزور نقش خود را به خوبی ایفا کند؛ حال در این مرحله لازم است با شتاب دهنده این هیدروکسید قلع اضافی را حذف کنیم.

فروبردن در حمام

بعد از مرحله شستشو، قطعات را در حمام الکترولس به منظور ایجاد رسوب فلزی غوطه‌ور می کنند.

کاربرد آبکاری پلاستیک در صنعت

امروزه plastic plating در صنایع خودروسازی، دکمه لباس‌ها، لوله کشی و الکتریکی مانند وسایل الکتریکی خانگی مورد استفاده است که در ادامه به بررسی چند مورد می پردازیم.

آبکاری پلاستیک در صنعت خودروسازی

استفاده از این فرایند در صنعت خودرو به زمان های گذشته برمیگردد و حتی امروزه هم مورد توجه خودروسازان است. توانایی ذوب و شکل پذیری بسیار خوب پلاستیک مهندسان را به استفاده از آن در توسعه وسایل نقلیه تشویق می کند؛ همچنین تولیدکنندگان قطعات پس از فروش هم به طور گسترده از این فرایند استفاده می کنند.

آبکاری پلاستیک در لوله کشی

لوله‌کشی با پلاستیک به دلیل قیمت پایین تر گزینه مناسب تری نسبت به محصولات فلزی است، به همین دلیل در این مورد هم به طور گسترده قابل استفاده است.

آبکاری پلاستیک در صنایع الکتریکی

plastic plating  به طور منظم در محصولات و تجهیزات جانبی الکتریکی استفاده می شود. آبکاری پلاستیک با نیکل و نیکل-کروم برای افزایش زیبایی ظاهری تزئینات پلاستیکی در تلفن های همراه، رایانه ها، سوئیچ ها و دکمه ها در لوازم خانگی الکترونیکی و لوازم الکتریکی استفاده می شود.

مزایای و معایب plastic plating

با ابکاری می توان پلاستیک را که یک نارسانا الکتریکی است به یک سطح با رسانایی الکتریکی تبدیل کرد. از این فرایند در ساخت اتومبیل، هواپیما و دیگر محصولات که نیاز به یک سطح با رسانایی الکتریکی دارند استفاده کنیم. پوشش فلزی می تواند نورهای مخرب را از سطح پلاستیک بازتاب داده و همچنین از آن در برابر گازهای مخرب و خوردگی محافظت کند. باعث جذابیت ظاهری و افزایش کیفیت می شود و زمانی که ظاهر زیباتر مدنظر ما باشد انتخاب می شود. از معایب این فرآیند نیز می توان به چسبندگی ضعیف در طول مرحله حکاکی به دلیل غلظت زیاد کروم در طول انجام آن اشاره کرد.
مهم ترین کاربردهای آبکاری پلاستیکبر اساس شرایط بازار جهانی، صنعت خودروسازی هنوز هم مشتری اصلی این تکنولوژی است و به دنبال آن صنعت اتصالات و سپس الکترونیک قرار دارد. در ادامه به بررسی برخی از آنها می پردازیم:اتومبیل سازیآمارهای جهانی نشان می دهد که پلیمرها این روزها ۱۵-۲۰ درصد بخش های داخلی و خارجی اتومبیل ها را تشکیل می دهند. آنها علاوه بر وزن کمتر، انعطاف بیشتری به طراحی ها می دهند. توانایی قالب گیری و ترکیب پلاستیک به هر شکلی، به مهندسان توانایی ارائه محصولات جدید را می‌دهد. حجم زیادی از آبکاری نیکل مربوط به صنعت خودروسازی است و به خاطر ظاهر زیبایی که دارد از آن در جلو پنجره ، چرخ ، دستگیره تعویض دنده ، دستگیره درب و ضربه گیر استفاده می شود. در برخی مواد از آلیاژهای نیکل به جای نیکل خالص استفاده می شود.صنعت الکترونیک با اینکه این صنعت، نسبت به خودروسازی سهم کمتری از این بازار دارد اما فرآیند آبکاری پلاستیک نقش مهمی در تولیدات الکترونیکی دارد. از نظر ظاهری از آبکاری نیکل و نیکل-کروم برای تقویت ظاهر قطعات پلاستیکی کامپیوترها و موبایل ها و نیز در دکمه های کنترل ، کلیدها و دکمه ها و طیف وسیعی از کاربردهای الکتریکی استفاده می شود. پلی‌اتیلن 0075 از نظر کاربردی نیز از آنها برای ایجاد رسانایی الکتریکی استفاده می شود. آبکاری پلاستیک برای حفاظت در برابر شرایط خارجی نیز استفاده می سود. توسعه پلاستیک های مقاوم به گرما ، موجب نیاز به آبکاری نیکل روی بلوک های متصل کننده شده است تا امکان لحیم کاری مستقیم بر روی سطح آنها فراهم شود. بعلاوه آبکاری پلاستیک نقش مهمی در تولید سیستم های مداری دارد که مسیرهای بهم پیوسته زیادی دارند. لوله کشی استفاده از وسایل لوله کشی پلاستیکی به عنوان جایگزین های ارزان و سبک فلزات موجب ایجاد تقاضا برای آبکاری روی ابزارهای پلاستیکی شده است. با اینکه اولین ابزارهای لوله کشی پلاستیکی، پلاستیک های رنگ شده بودند تقاضا برای داشتن حمام ها و آشپزخانه های درخشان تر و براق تر مسیر را به سمت استفاده از محصولات پلاستیکی آبکاری شده با فلزات باز کرد. کیفیت این محصولات نیز در طی زمان بهبود یافته است.لوله های آبکاری شده با نیکل پاسخگوی طیف وسیعی از افراد است با این حال لوله هایی که با طلا آبکاری شده اند می‌تواند نیاز کسانی که به دنبال حمام و آشپزخانه جذاب تری هستند را پاسخ دهد.