Способ нанесения гальванического никелевого покрытия на изделия из стеклонаполненного полиамида

Способ нанесения гальванического никелевого покрытия на изделия из стеклонаполненного полиамида

Реферат

Изобретение относится к нанесению покрытий электролитическим способом, в частности к способам нанесения металлических покрытий на пластмассы, например термопласты.

Известна гальваническая металлизация пластмасс по классической схеме:

травление, активация в растворе, содержащем соли палладия, химического нанесения слоя меди или никеля с последующей гальванической металлизацией (см., например, патент США №4444836, кл. В23В 5/16, 1984 г.).

Недостатком данного процесса является низкая адгезия покрытия, а также использование драгметаллов.

Известен способ металлизации полимеров по подслою сульфидов различных металлов из патента США №3658661, кл. C25D 5/56, 1972 г.

За прототип выбран способ подготовки поверхности полимерных материалов к химической металлизации (см., например, авт. св. СССР №1724741, Мкл. С25D 5/54), в котором сульфиды переходных металлов (Fe, Cu, Zn) вводят в полимерный материал для увеличения прочности материала, стойкости к перепаду температур и адгезии металлического покрытия, нанесенного методом химического осаждения из раствора никелирования.

Этот способ металлизации пластмасс сложен в реализации.

Известно, что наполнение термопластичной матрицы стекловолокном способствует повышению прочности при растяжении такого композиционного материала, но при этом его стойкость к ударным нагрузкам снижается (А.А.Берлин. С.А.Вольфсон и др. «Принципы создания композиционных материалов», М., Химия, 1990, с.16-17).

На практике изделия, изготовленные из подобных материалов, не выдерживают воздействия комбинированных нагрузок (растяжение и удар).

Изобретение направлено на решение задачи упрочнения стеклонаполненного полиамида - увеличения ударной вязкости и теплостойкости при сохранении его прочности на разрыв и увеличения адгезии металлического покрытия к полимеру.

Для решения указанной задачи способ нанесения гальванического никелевого покрытия на изделие из стеклонаполненного полиамида включает обработку изделия для увеличения его ударной вязкости, теплостойкости и адгезии в растворе соли металла, выбранного из железа, меди и цинка, далее обработку изделия в растворе сульфида натрия и последующее нанесение никелевого покрытия толщиной более 50 мкм.

В предлагаемом способе в качестве полимерного материала использован стеклонаполненный полиамид, обладающий большей прочностью, но имеющий малую деформируемость, т.е. меньшую ударную вязкость. При гальванической металлизации стеклонаполненного полиамида по подслою сульфида металла, выбранного из железа, меди и цинка, получаем увеличенную ударную вязкость, теплостойкость и адгезию.

Были изготовлены детали по классической технологии с покрытием медью и никелем, по которому поверхность сначала сенсибилизируют, обрабатывая раствором солей олова, затем активируют раствором каталитически активного металла, например палладия, и по технологии с применением сульфидов переходных металлов с последующим нанесением слоя гальванического никеля. Нанесение металлического покрытия на детали из стеклонаполненного полиамида по сульфидному подслою включает следующие операции:

1. Пескоструйная обработка.

2. Промывка в ультразвуковой ванне в водном растворе технического моющего средства.

3. Промывка в проточной воде.

4. Обезжиривание в щелочном растворе.

5. Промывка в проточной воде.

6. Нанесение сульфидного подслоя путем последовательной обработки в растворах следующего состава, г/л:

раствор №1:

- медь сернокислая 5-водная от 100 до 200;

- аммиак водный от 100 до 150;

- гидрохинон от 1 до 5;

раствор №2:

- сульфид натрия от 1 до 10.

7. Нанесение никелевого покрытия гальваническим способом.

Нанесение сульфидного подслоя возможно также из растворов хлоридов меди или сульфатов или хлоридов железа или цинка.

Измерения адгезионной прочности (ГОСТ 9.313-89) показали, что адгезионная прочность металлического слоя по сульфидному подслою в 3 раза выше, чем по классической технологии.

Детали проходили испытания на воздействие комбинированной нагрузки на растяжение и удар. При этом детали, изготовленные по классической технологии, были разрушены, а детали с сульфидным подслоем выдержали испытание.

Контроль предела прочности при растяжении проводился на образцах по ГОСТ 11262-80, ударной вязкости - по ГОСТ 4647-80, теплостойкости по Мартенсу - по ГОСТ 21341-75.

Зависимость ударной вязкости, предела прочности при растяжении и теплостойкости от толщины никелевого покрытия, нанесенного по сульфидному подслою на стеклонаполненный полиамид, представлена в таблице.

Толщина покрытия, мкм	0	20	35	50	60	80
Ударная вязкость. КДж/м2	22	30	33	37	38	40
Прочность при растяжении, МПа	101	101	101	101	101	101
Теплостойкость по Мартенсу, °С	120	160	179	190	198	200

Необходимо отметить, что полиамиды - гидрофильные полимеры, их водопоглощение достигает нескольких процентов (в отдельных случаях до 8%) и существенно влияет (снижает) на прочность и ударную вязкость [см. Технические свойства полимерных материалов: Уч. - справ, пос. / В.К.Крыжановский, В.В.Бурлов, А.Д.Паниматченко, Ю.В.Крыжановская - СПб., Изд-во «Профессия», 2003, с.43). Кроме этого хорошо известно, что на прочностные свойства термопластов (полиамид и др.) существенное влияние оказывают режимы переработки их в изделия [см. Энциклопедия Полимеров. М., «Советская Энциклопедия», 1977, т.2. с.80]. Стеклонаполненный полиамид, состоящий из полиамида, усиленного наполнителем - длинными отрезками стеклянных нитей (не более 35%), сохраняет гидрофильность и перерабатывается аналогично термопластам. При этом указанные выше факторы не влияют на существо предложенного в заявке способа повышения ударной вязкости и теплостойкости стеклонаполненного полиамида. Таким образом, нам представляется целесообразным рассматривать относительное изменение ударной вязкости и теплостойкости, полученные после нанесения гальванического покрытия.

Толщина покрытия, мкм	0	20	35	50	60	80
Изменение ударной вязкости после металлизации	1,0*	1,36	1,50	1,68	1,73	1,82
Изменение теплостойкости по Мартенсу после металлизации	1,0*	1,33	1,49	1,58	1,65	1,67
*Примечание: за единицу принята ударная вязкость и теплостойкость стеклонаполненного полиамида без покрытия.

Как следует из приведенного примера, результатом осуществления заявленного способа нанесения металлических покрытий на пластмассы является увеличение ударной вязкости и теплостойкости стеклонаполненного полиамида при сохранении его прочности при растяжении.

Детали из металлизированного стеклонаполненного полиамида могут быть использованы в серийном производстве в таких областях техники как машиностроение, приборостроение и др., т.к. они обладают высокими прочностными характеристиками и теплостойкостью при их низкой себестоимости.

Способ нанесения гальванического никелевого покрытия на изделие из стеклонаполненного полиамида, включающий последовательную обработку изделия для увеличения его ударной вязкости, теплостойкости и адгезии в растворе соли металла, выбранного из железа, меди и цинка, далее обработку изделия в растворе сульфида натрия и последующее нанесение никелевого покрытия толщиной более 50 мкм.