Що таке гальванічне покриття?
Два роки тому ми отримали партію з 12 000 хромованих-ручок із АБС-пластику від європейського автомобільного клієнта. Кожен окремий шматок не пройшов термічний цикл при 80 градусах. Хром ідеально виглядав на складі. Пройшовши чотири цикли від -30 градусів до 80 градусів, шар нікелю розшарувався, як стара фарба. Коштує нам переробки, авіаперевезення та майже рахунок.
Цей проект навчив нас про гальванопластику більше, ніж будь-який підручник.
Основи
Гальванопластика наносить метал на поверхню за допомогою електричного струму. Занурте деталь у ванну з електролітом, пропустіть через неї струм, і іони металу з розчину відновляться на катоді-вашої заготовки. Мідь, нікель, хром, золото, срібло-різні ванни, різні результати.
На металевих підкладках це просто. У пластику немає нічого простого.
Пластик не проводить електрику. Перш ніж будь-який метал почне осідати, поверхня потребує активації-серії хімічних етапів, які створюють провідний затравковий шар. Пропустіть крок, поспішайте з часом, використовуйте неправильну концентрацію, і покриття або не прилипає, або виходить з ладу в полі. Ця європейська несправність ручки сходить до недостатньої глибини травлення. Бутадієнові ямки були надто дрібними, паладієвий каталізатор не закріпився належним чином, і весь пакет мав слабку механічну адгезію з самого початку.
Навіщо взагалі плита пластик
вага Дверна ручка з хромованим -пластиком ABS важить приблизно 85 грамів. Така ж частина при лиття під тиском цинку виходить 400-500 грам. Помножте це на салон автомобіля п’ятнадцятьма деталями оздоблення, і ви зрозумієте, чому кожен автомобільний виробник комплектного обладнання вказує плакований пластик там, де це можливо.
Фактори вартості також. Інструменти для лиття пластику під тиском амортизуються у великих обсягах. Складні геометрії, які вимагали б кількох операцій механічної обробки металу, виходять із форми, готової до обробки. І на відміну від металу, пластик не піддається корозії під покриттям, якщо покриття подряпається.
Додатки поділяються на декоративні та функціональні. Сантехніка для ванної кімнати, панелі приладів, автомобільні решітки-, які є декоративними. Екранування від електромагнітних перешкод на корпусах електроніки, поверхнях, що зношуються, на механічних вузлах, керування температурою на корпусах світлодіодів-працює. Деякі частини потребують обох.
Хімія
Плити АБС добре переносяться завдяки своєму складу. Матеріал містить бутадієновий каучук, диспергований у стирол-акрилонітрильній матриці. Хром-сульфатна кислота селективно впливає на бутадієн, залишаючи на поверхні мікроскопічні ямки. Ці ями забезпечують механічне кріплення металевих шарів. Травлення також створює полярні карбонільні групи, які покращують хімічний зв’язок.
Стандартна послідовність: лужне очищення, травлення, нейтралізація, активація за допомогою паладієвого-олов’яного каталізатора, нікелю або міді без гальванічного очищення, а потім звичайне гальванічне покриття. Кожен крок має температурні вікна, діапазони концентрації та час занурення. Виробничі лінії постійно контролюють ці параметри, оскільки дрейф викликає дефекти.
Безелектричне покриття є критичним мостом. На відміну від гальванопластики, тут використовуються хімічні відновники замість струму. Гіпофосфіт натрію відновлює іони нікелю на каталізованій-паладієм поверхні. Цей перший металевий шар-зазвичай 0,3–0,5 мікрон-забезпечує провідність для подальшого електроосадження.
Після гальванічного нанесення звичайне покриття залежить від кінцевих вимог. Декоративний хром зазвичай використовується: кислотна мідь для вирівнювання, напів-світлий нікель, яскравий нікель, мікропористий або мікротріщинний хром. ASTM B604 визначає товщину шару на основі умов експлуатації. Зовнішнє оздоблення автомобіля в суворих кліматичних умовах потребує повного пакету максимальної товщини.
Що йде не так
Більшість несправностей покриття пов’язані з литою частиною, а не з лінією покриття.
Внутрішнє напруження є великим. Пластикові деталі охолоджуються ззовні всередину. Якщо форма охолоджується, якщо швидкість ін’єкції надто висока, якщо розташування затвора створює незбалансований потік, молекулярна орієнтація застигає. Ця напруга не проявляється, доки деталь не потрапить на резервуар для травлення. Напружені ділянки витравлюються інакше, ніж розслаблені ділянки. Після покриття ви бачите очевидні лінії, текстуру апельсинової шкірки або пряме розшарування під час термоциклування.
Ручки, які вийшли з ладу в Європі, виникли через прес-форму, температура якої на 15 градусів нижча за специфікацію, оскільки регулятор температури не працював. Під час виробництва його ніхто не впіймав. Напруга не стала видимою, доки не почалося нанесення покриття та не почалися термічні випробування.
Дефекти поверхні посилюються під хромом. Сліди раковини, які були б прийнятні на текстурованій частині, стають очевидними на яскравому хромі. Лінії зварювання, які зникають під матовим покриттям, відображаються як видимі шви. Газові опіки через недостатню вентиляцію залишають тьмяні плями. Ми відхиляємо деталі перед відправкою постачальнику покриттів, які ми б видали іншимдругорядні операції.
Забруднення матеріалу вбиває адгезію. Повторне подрібнення, змішане з первинним АБС, змінює розподіл бутадієну. Вогнезахисні добавки перешкоджають хімічному травленню. Роздільні агенти на поверхні прес-форми переходять на деталі та блокують активацію каталізатора. Один клієнт наполягав на використанні 20% повторного подрібнення для економії коштів. Після трьох відхилених партій покриття вони повернулися до первинного матеріалу.
Дизайн для покриття
Варіація товщини стінки повинна бути менше 25%. Нерівні ділянки охолоджуються з різною швидкістю, створюючи градієнти напруги. Лінія покриття не може компенсувати те, що вбудовано в процес лиття під тиском.
Радіуси мають значення. Щільність струму зосереджується на гострих краях, відкладаючи там надлишок металу, водночас затримуючи заглиблення. Мінімальний радіус 0,5 мм на всіх краях, більше, де можливо. Ми бачили обпалений хром на краях радіусом лише 0,2 мм-виглядає жахливо, щоразу не перевіряється.
Глухі отвори та глибокі кишені. Каталізатор не активується, безелектричне покриття не працює, і ви пропускаєте покриття саме в тих областях, які найважче побачити під час перевірки. Якщо геометрія вимагає сліпих елементів, орієнтуйте їх на дренаж.
Розташування воріт впливає на розміщення лінії зварювання. Лінії зварювання мають припадати на -невидимі поверхні або в місцях, які будуть замасковані під час покриття. Переміщення воріт іноді нічого не коштує у формі, але зберігає всю програму покриття.
Робота з постачальником покриттів
Взаємозв’язок між виробництвом лиття під тиском і виробництвом покриттів вимагає координації, яку багато програм недооцінюють.
Ми пропускаємо зразки деталей через лінію нанесення покриттів перед тим, як приступити до виробництва інструментів. Зразки T1 відправляються до постачальника для тестування покриття та тестування на адгезію. Якщо щось виходить з ладу, ми регулюємо форму або процес перед розрізанням сталі. Пошук проблеми на T1 коштує днів. Знайти його в 50 000 штук коштує програма.
Деталі доставляються до покриття в захисній упаковці, яка запобігає пошкодженню та забрудненню під час використання. Спеціальні контейнери, рукавички для обробки, контрольоване зберігання. Відбиток пальця, невидимий на литій частині, стає постійним дефектом під хромом.
Для великих{0}}програм ми перевіряємо процес покриття постачальника, а не лише його зразки. Моніторинг хімії в резервуарах, графіки технічного обслуговування лінії, записи про навчання операторів. Коли покриття виходить з ладу під час термоциклування на підприємстві замовника, обидві компанії отримують удар.
Матеріальні обмеження
Плити ABS надійно. PC/ABS поєднує пластини з модифікованим хімічним складом і більш жорстким контролем. Крім того, економіка та фізика починають працювати проти вас
.
Скло{0}}матеріали не утворюють пластину. Скляні волокна витравлюються з поверхні, залишаючи нерівну текстуру, яку не може вирівняти жодна кількість міді. Мінеральні-сполуки мають подібні проблеми.
Високотемпературні-матеріали, як-от PPS або PEEK, вимагають зовсім іншої хімії активації-з дорогоцінних металів, спеціальних каталізаторів, температур процесу, які перевищують стандартні можливості лінії покриття. Деякі програми виправдовують вартість. Більшість ні.
Під час обробки ПВХ і хлоровані матеріали виділяють корозійні гази, які впливають як на поверхню деталей, так і на обладнання для покриття. Якщо вам потрібна деталь із покриттям із ПВХ, скористайтеся коштом на корозійно{1}}стійке покриття бака та часту заміну ванни.
Розрахунок реальної вартості
Гальванопластика додає від 0,15 до 2,00 доларів США за деталь залежно від вимог до розміру, складності та товщини. Це звучить керовано, доки в розрахунок не ввійде рівень відмови.
Добре-контрольована програма з належним DFM, перевіреним інструментом і кваліфікованим партнером із нанесення покриттів забезпечує 2-5% відмов. Програми з ярликами-поспішного використання інструментів, маргінального матеріалу, непослідовних параметрів формування — 15-25% відмов або навіть гірше. Вартість покриття за гарну деталь подвоюється або потроюється.
Ми плануємо бюджетні програми покриття, припускаючи певний рівень відмови та закладаючи це в ціноутворення. Клієнти, які вимагають найнижчу ціну за штуку, часто платять більше, коли виникають проблеми з якістю.
Ця технічна примітка підсумовує польовий досвід програм ABIS Mold Technology для автомобільної та споживчої електроніки, які потребують пластикових компонентів із покриттям. Наша команда інженерів переглядає вимоги до гальваніки під час аналізу DFM і координує роботу з кваліфікованими партнерами з нанесення покриттів протягом усього виробництва. Якщо у вас виникли запитання щодо конкретного матеріалу чи геометрії, зв’яжіться з нашою групою розробки програм.