Galvaniseren van kunststoffen

Uit Technotheek
Ga naar: navigatie, zoeken
Galvaniseren van kunststoffen
Galvaniserenk.jpg
Eigenschappen
Categorie: Technieken
Originele auteur: Rowan van Doorn en Remco Reuvers
Jaar: 2010
Wikipedia link: Galvanization

Inhoud

Beschrijving

Let op: dit infoblad is gedeeltelijk in het Engels.

Galvaniseren is een methode die gebruik maakt van elektriciteit om een voorwerp te bedekken met een laagje metaal. Door middel van galvaniseren kan bijvoorbeeld een ijzeren plaat worden voorzien van een laagje zink (verzinken), nikkel (vernikkelen) of chroom (verchromen) om het meer corrosiebestendig te maken of mooier te laten glanzen. Binnen de branche wordt de term galvanotechniek of galvano gebruikt. Met deze termen worden alle elektrochemische bedekkingstechnieken aangeduid, inclusief de autokatalytische processen.

In het spraakgebruik wordt 'galvaniseren' heel vaak gebruikt als synoniem voor verzinken. Verzinken kan echter met twee totaal verschillende processen worden uitgevoerd, elektrolytisch verzinken en thermisch verzinken. Dat laatste is eigenlijk helemaal geen galvaniseren, omdat het geen gebruik maakt van elektrische stroom

Het galvanisch metalliseren van kunststof, ook wel plating on plastic (POP) genoemd, is een relatief jonge technologie. Pas vanaf ongeveer 1960 is het mogelijk om met dunne neerslagen een hechtende galvanische bedekking van kunststof te vormen. De gevestigde POP technologie maakt gebruik van de kunststof ABS of mengsels (blends) van ABS en PC. Door een reeks van behandelingen en zuurbaden is het mogelijk om het kunststof geleidend te maken. Nu kunnen er door middel van elektriciteit verschillende lagen van meerdere soorten metalen neergeslagen worden. Met uiteindelijk een toplaag van het metaal naar keuze, passend bij de stijl die men wil creëren met het te galvaniseren product.

Het proces van ABS of ABS + PC Galvaniseren

Proces galvaniseren

1. Producten ophangen aan titanium plating-rekken

Nadat de plastic producten klaar zijn in de spuitgietmachine, worden ze verplaatst met behulp van speciale apparatuur, welke ervoor zorgt dat de stukken voorzichtig en veilig overgedragen worden door middel van een galvanische lijn. Rekken voor elektroplating zijn meestal gemaakt van titanium voor een lange levensduur, want het materiaal wordt nauwelijks beïnvloed door platingvocht, zoals koper, nikkel en chroom.
Galvaniseren3.jpg

2. Chemisch etsen (Ets in chroomzuur gebaseerde oplossing om de hechting te bevorderen)

Chemisch etsen

Het hele proces is afhankelijk van het plastic, de gewenste dikte, het oppervlakte en het aantal producten dat moet worden vervaardigd. Bij het beitsen en de activering van de kunststof oppervlakken wordt gebruik gemaakt van een chroomzuur-zwavelzuur bad met het edele metaal chloride. Het bad wordt van tevoren zo gekookt, dat het lang genoeg de tijd heeft om al het vrije chloor te elimineren. Nu is het plastic oppervlak gebeitst en geactiveerd in het bad. Hierna wordt al het chemische metaal verguld.

3. Acid Schoonmaak: Oplossing voor het opruwen van een kunststof - Voorbereiding van het werkoppervlak

De belangrijkste stap in het gehele galvanisatieproces is de voorbereiding van het oppervlak van de producten en het schoonmaken. Dit komt omdat een goede finish van het product bereikt wordt met een schoon en actief substraat. Voordat de gewenste coating kan worden aangebracht op een component, moeten alle oppervlakten vrij zijn van zaken als roestplekken, vet, vuil, workshop bodems & olie en ander materiaal. Alles moet verwijderd worden, zodat een goede hechting aan een elektrode gewaarborgd wordt. Dit proces wordt uitgevoerd op het metalen oppervlak, voorafgaand aan de galvanotechniek. Het is efficiënter dan schoonmaken in een sopje en het reduceert de chemische aanval op het metaaloppervlak. De component wordt de kathode (directe reiniging) of anode (omgekeerde reiniging) of afwisselend de kathode én anode in een alkalische oplossing Etsdelen hebben neutralisatie nodig. Zelfs wanneer bij spoelen aan uitstekende voorwaarden is voldaan, kan er chroom 6+ opgesloten worden in etsholtes of andere kleine ruimtes. Dit leidt tot een gebrek bekend als ‘skip plaat’. Natrium bisulfiet is een veel gebruikte neutralisator.

4. Stroomloos Plating – Het elektroplaten van koper

Stroomloos Plating

Voordat de geïnjecteerde producten beginnen met galvaniseren, worden alle gebrekkige producten verwijderd. Onderdelen die geplate worden, hangen aan een rek met elektrische clips. Dit rek is aangesloten op een stroombron, die het proces uitvoert met elektrische stroom. De ontwikkelingen in de elektroplate-industrie (stroomloos nikkel en koper neerslaan) worden gecombineerd met etstechnieken, waardoor een zeer geleidende coating ontstaat die een grote adhesie aan het kunststof oppervlak biedt. Het doel van het neerslaan van koper is het opbouwen van een koperlaag met voldoende dikte ter voorkoming van verlies aan elektrisch contact met het rek. Een helder koperzuur bad bouwt een zeer dun laagje koper op, welke bladeren en scheuren en kleine defecten aan het oppervlak voorkomt. Dit is van belang bij de nikkellaag die er op volgt.

5. Stroomloos Plating - Nikkel Verkoperen

Nu volgt het proces waarbij nikkel wordt neergeslagen op het product. Dit vind plaats in een elektrolyt en het product wordt als kathode gebruikt. De nikkel anode wordt opgelost in het elektrolyt in de vorm van ionen. Ze reizen door de oplossing en slaan neer op het oppervlak van de kathode. Er vormt zich een laag ter grootte van de eenheid micrometers. Nikkel is hier gebruikt als corrosie weerstand om ijzer, koper of zink legeringen tegen bijtende aanvallen te beschermen, afhankelijk van de dikte van de nikkellaag. Deze gevaren komen voor op het platteland of in een industriële of maritieme atmosfeer. Nikkel, met zijn laag opbouwende en porievullende eigenschap, is ook een uitstekende onderlaag voor de edele metalen door vermindering van de totale hoeveelheid edele metalen die nodig zijn.

6. Galvaniseren – Het elektroplaten van chroom

Galvaniseren8.gif

Het galvaniseren van chroom op het oppervlak is de laatste, en tevens de belangrijkste proces van de hele procedure. Het chroom is eigenlijk een beschermende laag over het glanzende nikkel, welke aanslag op de nikkel voorkomt. Het bad waarin verchroomd wordt, bevat chroomzuur/zwavelzuur. Temperatuur is erg cruciaal voor goede (of enige) resultaten. Met een elektrische kachel midden in het bad wordt de temperatuur constant gehouden. Voor het verchromen is gelijkstroom vereist. De reden hiervoor is dat chroomzuur een sterke etsende werking heeft wanneer er geen stroom stroomt en chroom slaat alleen neer wanneer er wel stroom stroomt. De hoeveelheid chroomzuur dat neerslaat hangt af van verschillende variabelen, zoals de laadtijd, de huidige dichtheid en concentratie.

7. Lossen Auto accessoires uit Titanium Plating Racks

Na 4 uur plating worden de gewenste chromen onderdelen uitgeladen en visueel strikt gecontroleerd. Elke onvolmaakte unit wordt onmiddellijk verwijderd.
Galvaniseren9.jpg

8. Lab & QC (Quality Control)

For the first check up, auto accessories are shifted to the lab, a ISO/ IEC 17025 - TAF certified laboratory for various of examinations. The main examine items are auto accessory's plating thickness, CASS, thermal test and stone chip test, etc.
Galvaniseren12.jpg Galvaniseren13.jpg Galvaniseren14.jpg
Galvaniseren15.jpg Galvaniseren16.jpg Galvaniseren17.jpg

The thicknesses of the layers are approximately as follows:
- Chemical nickel: 0.1 - 0.5 μm
- Nickel strike: 0.5 - 2.0 μm
- Copper: 15 - 25 μm
- Nickel: 8.0 - 15 μm
- Chromium: 0.1 - 0.6 μm
The thickness of an electroplated metal layer has a technical minimum and an economic maximum. That means, if the layer is made thinner, quality problems arise. Thicker layers typically have a limited technical advantage and make the product unnecessary (too) expensive. Problems with POP are often created by the wrong choice of ABS or an ABS-PC blend. The size or dividing of the small butadiene balls is not optimal. The processing methods of the plastic can also cause problems: tension in the material, deformation of the butadiene spheres etc.

Proces

Gereedschap

The tools which are used during the electroplating process are limited to a few. Because plating on plastics is not a technique which deforms the object. The only tools used during this process, serve as a transport medium for the parts or the electrochemical baths. The plastics are delivered by a movable rack, which conducts electricity. The function of the rack is the transport of the parts to the electrochemical baths, en the power source for the process in the baths. The other tools are the baths itself. These consist of, depending of the function, heating elements to keep the temperatures of the baths right.

Materialen

ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) and PC are the best plastics for electroplating. ABS shows superior ductility and adhesion in the illustrated state, in a PC + ABS blend, the applicant must refractory,% PC, etc. offer, and references before you 70% -95% ABS + PC. ABS plastic injection molding is the most important feature, especially for the automotive car parts such as bumpers. Because of the quality of plastic granules, a critical factor in the final galvanized production, the majority of auto parts customers report an analysis of plastic granules for electroplating. Besides electrically conductive, it must adhere well to the substrate as the final coating system was to show a good adhesion.

Toepassingen

Galvaniseren in de auto-industrie

Car industry

The use of plated plastics in the automobile industry get more and more popular. The appliances vary from interior, like dashboard parts, till the fancy grills of a wide range of cars. Also the car emblems are often made with the use of this production process.

Galvaniseren in de auto-industrie

Sanitary & plumbing

Plastic sanitary and tubes are ideal candidates for chrome-plating, the advantages of this chrome plating are both esthetic and durable. This finish also creates a extraordinary toughness to prevent early failure when the product is exposed to cycling cold and warm conditions. A high grade of moisture which is common in a bathroom, will need a coating which prevents corrosion, and can resist the building of scale and dirt.

Galvaniseren toegepast in badkamer-accessoires

Consumer Electronics

Consumers of the electronic industry prefer products which are strongly visually attractive and esthetic. In this sector you will find plated plastics in products like mp3-players, CD & DVD-players, PDA’s, Laptops en mobile phones. The use of electroplating goes way beyond these products. The coatings can be used with different colors for decoration in: white, dark, yellow, clear and matt metallic.

Galvaniseren toegepast in elektronische consumer goods

‘White-line’ household goods

Plated plastic parts are often used for cookers, refrigerators, washing machines and electronic household devices for decorative and functional effects. Most popular finishes are chrome and matt chrome, which both have attractive and durable appearance. The metallic finish makes the part easy to clean.
- Cookers Buttons & Decoration
- Washing machines Buttons & Doors
- refrigerators Handles & Decoration

Galvaniseren toegepast in witgoed

Fashion & Cosmetics

A cost saving method to produce fashion products is to finish plastic shapes with a metal coating. This method lowers the costs en makes the production process more flexible for the relatively short runs of components like buttons, badges, buckles and perfume caps. The low weight of the plastic parts eases the use of parts who would have been too heavy for certain purposes. The plated plastic gives the fashion products a visual gloss and a certain style. Simple plastic objects turn into attractive, striking objects inspired by modern fashion houses and consumers with the use of a certain metal coating.

Galvaniseren toegepast in fashion goods

Voor- en nadelen

Plastics like it comes out of the factory has its specific features. This varies with the different types of plastic. In comparison to metal the plastic has many advantages, but unfortunately also many disadvantages. By using plating on plastics we can add some features to the plastic, which it doesn’t have by itself. Plated plastics can be seen as a composite.

The advantages of plated plastics

  • The metal coating has very good optical en decorative features
  • Resistance of mechanical wearing and scratches improves
  • The tensile strength improves with the thickness and quality of the coating
  • When the plated part is bended there is a larger bending moment, the strength and the Young’s-modulus the bending will be reduced
  • The impact strength will be reduced, like with varnished products
  • The deformation resistance improves depending on the internal tensions and the composition, thickness and quality of the coating
  • Very thin metal coatings (<0.5mm) create perfect electrical conduction possibilities. The resistance of the surface is low enough to create an anti-static effect. This means that the product or part will not collect dust and other very light objects(feathers, hair etc.)
  • Metal coatings can absorb and reflect incoming radiation
  • De corrosive resistance depends of the thickness of the coating

The disadvantages of plated plastics

  • End result is very much depending on the quality of the starting material
  • The metals which are used to plate plastics with, are harmful for the environment
  • If the wrong plastic has been chosen there is a bigger chance that the size and dividing butadiene bubbles is not good
  • There could be a negative effect if the wrong metal has been chosen
  • Plating on plastics has a lot demanding in the design of the part. This consumes a lot of time
  • The necessary design demands limit the design of the part which will be plated

Milieuaspecten

The electroplating process causes a significant environmental impact. We work with toxic baths and heavy metals like chromium. After the baths are cleaned, there remains "metal cakes ' on it, which are commercially unusable at this moment. This is stored on the Maasvlakte until it’s economically viable to regain the metal. Because of the accurate control of processes and the controlled cleaning of waste-water, no more harmful substances are discharged by the companies into the environment. These days a major part of the wastewater can be reused by using a recirculation system. The term RoHS comes from the English Restriction of Hazardous Substances. It must reduce the use of six substances in the electronics industry. Each EC country may adopt its own laws to implement this directive. The following substances are covered by the Directive:

  • Lead - Pb
  • Mercury - Hg
  • Cadmium - Cd
  • Chromium VI - Cr6 + (hexavalent chromium)
  • PBB (polybrominated biphenyls)
  • PBDE (polybrominated diphenyl ether)
  • PBB and PBDE are flame retardants used in some plastics

Leveranciers en kenniscentra

Bedrijven en informatie

Filmpjes

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen