KỸ THUẬT MẠ LÊN NỀN NHỰA

1. LÝ THUYẾT ĐỘ BÁM DÍNH KIM LOẠINHỰA. 4 1.1 Đặc điểm bề mặt nhựa. 4 1.2 Lý thuyết độ bám. 7 2. XỬ LÍ BỀ MẶT TRƯỚC KHI MẠ. 8 2.1 Các phương pháp hóa học. 8 2.2 Các phương pháp cơ học. 9 2.3 Các phương pháp nhiệt. 9 3. GIA CÔNG NHỰA CHO MẠ 10 3.1 Ảnh hưởng của vật liệu nhưa: 10 3.2 Ảnh hưởng của chế độ gia công nhựa: 10 4. MẠ ĐỒNG HÓA HỌC 10 4.1 Cơ chế mạ đồng hóa học: 11 4.2 Quá trình hình thành lớp mạ: 11 4.3 Hoạt hóa bề mặt: 11 4.4 Ảnh hưởng của các thông số lên bề mặt mạ đồng hóa học: 12 1. LÝ THUYẾT ĐỘ BÁM DÍNH KIM LOẠINHỰA. 4 1.1 Đặc điểm bề mặt nhựa. 4 1.2 Lý thuyết độ bám. 7 2. XỬ LÍ BỀ MẶT TRƯỚC KHI MẠ. 8 2.1 Các phương pháp hóa học. 8 2.2 Các phương pháp cơ học. 9 2.3 Các phương pháp nhiệt. 9 3. GIA CÔNG NHỰA CHO MẠ 10 3.1 Ảnh hưởng của vật liệu nhưa: 10 3.2 Ảnh hưởng của chế độ gia công nhựa: 10 4. MẠ ĐỒNG HÓA HỌC 10 4.1 Cơ chế mạ đồng hóa học: 11 4.2 Quá trình hình thành lớp mạ: 11 4.3 Hoạt hóa bề mặt: 11 4.4 Ảnh hưởng của các thông số lên bề mặt mạ đồng hóa học: 12 1. LÝ THUYẾT ĐỘ BÁM DÍNH KIM LOẠINHỰA. 4 1.1 Đặc điểm bề mặt nhựa. 4 1.2 Lý thuyết độ bám. 7 2. XỬ LÍ BỀ MẶT TRƯỚC KHI MẠ. 8 2.1 Các phương pháp hóa học. 8 2.2 Các phương pháp cơ học. 9 2.3 Các phương pháp nhiệt. 9 3. GIA CÔNG NHỰA CHO MẠ 10 3.1 Ảnh hưởng của vật liệu nhưa: 10 3.2 Ảnh hưởng của chế độ gia công nhựa: 10 4. MẠ ĐỒNG HÓA HỌC 10 4.1 Cơ chế mạ đồng hóa học: 11 4.2 Quá trình hình thành lớp mạ: 11 4.3 Hoạt hóa bề mặt: 11 4.4 Ảnh hưởng của các thông số lên bề mặt mạ đồng hóa học: 12

1 Mục Lục LÝ THUYẾT ĐỘ BÁM DÍNH KIM LOẠI-NHỰA 1.1 Đặc điểm bề mặt nhựa Độ bám dính kim loại nhựa phụ thuộc vào tương tác hai vật liệu Như vậy, tính chất bề mặt loại vật liệu yếu tố quan trọng cần xem xét nghiên cứu khả bám dính kim loại nhựa Cấu hình bề mặt polymer thường đồng Trong phần lớn trường hợp, chất dẻo thường tồn dạng hệ đa pha tính chất vật lí (ví dụ độ khúc xạ tỉ trọng) thường thay đổi đột biến ranh giới pha Cấu trúc phân tử bề mặt polymer chưa giải thích cách hồn chỉnh, suy luận giải thích thường dựa tính chất vật liệu khối polymer Trong vật liệu khối polymer, phân bố lượng lực liên kết thường đẳng hướng Ngược lại phân tử gần với biên giới pha có lượng phân tử lân cận loại hơn, có lượng cao khối Sự khác biệt bỏ qua trường hợp xem xét tính chất vât liệu khối lượng vật liệu khối lớn nhiều so với lượng vật liệu bề mặt Trong đó, lại khơng thể bỏ qua tượng thay đổi tính chất vật lí vị trí biên giới pha polymer kim loại Độ bám dính phụ thuộc vào khoảng cách hai nguyên tử tương tác gần Lực tương tác hai nguyên tử thường hiệu khoảng cách đạt 0.1 đến 0.5nm Năng lượng liên kết khoảng 40-800KJ/mol trường hợp liên kết hóa học nhỏ 40kJ/mol trường hợp liên kết lực Van dec Van Liên kết hóa học tương tác phân tử khoảng cách ngắn thường cho độ bám tốt Thậm chí khơng có liên kết hóa học, tạo độ bám tốt cách tăng điểm tiếp xúc biên giới pha Như dạng hình học bề mặt quan trọng độ bám dính hình dạng bề mặt ảnh hưởng trực tiếp tới số điểm tiếp xúc pha bề mặt 1.2 Lý thuyết độ bám Bám dính theo định nghĩa tương tác trao đổi phân tử ranh giới hai pha gây tượng pha liên kết với Để giải thích độ bám dính kim loại-nhựa, cần dựa vào chế quan trọng như: bám dính học, bám dính tĩnh điện, bám dính thấm ướt a) Bám dính học Mơ hình lý thuyết bám dính học dựa giả thuyết màng kim loại bám “mắc” học vào điểm lồi lõm bề mặt polymer Diện tích bề mặt bám mắc lớn độ bám dính cao.Ngồi ra, độ bám dính phụ thuộc vào số lượng hình dạng, chiều sâu, đường kính, góc nghiêng lỗ bề mặt nhựa Hơn nữa, độ bám phụ thuộc vào chiều dày lớp kim loại, nhìn chung chiều dày tăng độ bám dính giảm b) Bám dính lực liên kết hóa học lực Van dec Van Thông thường lực liên kết phần tử chất rắn khơng đồng tác nhân tạo gắn bám phần tử Các dạng liên kết hóa học kim loại nhựa gồm: Liên kết hóa trị chính: Liên kết đồng cực, liên kết khác cực (liên kết ion), liên kết kim loại Dạng liên kết hóa trị thứ cấp: liên kết hydro, liên kết lưỡng cực-lưỡng cực, lực phân tán Thông thường, bề mặt vật liệu tuyệt đối.Bề mặt kim loại thường bị phủ lớp oxit mỏng lớp hydroxit mỏng Các nhóm -OH bề mặt kim loại tương tác trực tiếp với bề mặt polymer tạo thành liên kết bám dính, thơng qua chất trung gian để tạo độ bám dính Các chất trung gian (ví dụ hợp chất silan có gắn chức hữu cơ) có khả vừa tạo liên kết cộng hóa trị với bề mặt polymer, lại vừa tạo liên kết với lớp oxit kim loại, hình thành liên kết nhựa-kim loại c) Bám dính lực tĩnh điện Cơ chế bám dính lực tĩnh điện tương đối quan trọng cần lượng điện tích nhỏ cho lực tương tác lớn nhiều so với lực liên kết phân tử hai vật liệu Liên kết đặc biệt quan trọng mạ hóa học lên bề mặt nhựa trình liên quan đến hấp phụ hạt xúc tác lên bề mặt nhựa Khi bề mặt kim loại tiếp xúc với bề mặt nhựa, xuất trình di chuyển điện tử từ kim loại sang polymer dẫn đến chênh lệch điện biên giới pha tương tự trình hình thành lớp kép bề mặt điện cực dung dịch Tuy nhiên, điện tử muốn tiếp tục dịch chuyển từ polymer sang kim loại cần lượng cao 2-3 eV so với lượng bề mặt pha Do đó, lượng điện tử dịch chuyển từ kim loại sang polymer khơng nhiều tạo lực bám dính khơng cao Nhưng trường hợp polymer có cấu trúc lượng dễ tiếp nhận điện tử, điện tử dễ dàng di chuyển cho lực bám dính tăng lên đáng kể XỬ LÍ BỀ MẶT TRƯỚC KHI MẠ Mục đích: nhằm làm bề mặt trước mạ tăng khả bám dính bề mặt nhựa kim loại mạ Có thể chia phương pháp xử lí bề mặt thành loại sau : phương pháp hóa học, phương pháp học, phương pháp nhiệt 2.1 Các phương pháp hóa học Phương pháp cho phép xử lí số lượng lớn bề mặt sản phẩm, phù hợp với quy mơ sản xuất lớn Xử lí bề mặt phương pháp hóa học, hay gọi xâm thực, tác dụng tạo độ nhám cho chế bám dính học, gây biến đổi hóa học bề mặt nhựa, tạo chế bám dính khác liên kết hóa học hay lực tĩnh điện Dung dịch xử lí bề mặt nhựa chia làm hai loại : cromic-sunphuric (tính axit) pecmaganat (tính kiềm) Thành phần dung dịch là: Dung dịch cromic-sunphuric: CrO3 350-400g/l, H2SO4 350-400g/l, Nhiệt độ 6080 C o Dung dịch pecmanganat: KMnO4 60-200g/l, NaOH 30-50g/l, Nhiệt độ 60-80oC Đặc điểm chung dung dịch có tính oxy hóa mạnh Ở nhiệt độ cao, dung dịch có khả phá vỡ liên kết chuỗi polymer, nghĩa dung dịch có khả “hòa tan” phần bề mặt nhựa Tuy nhiên khả “hòa tan” phụ thuộc vào chất hóa học loại nhựa Do đó, có trường hợp sau xảy : a) Các chất xâm thực hòa tan pha chất dẻo Trường hợp xảy polymer mạ có cấu trúc khơng đồng bao gồm pha khác Ví dụ nhựa acrylon nitril butadiene (ABS) Nhựa hỗn hợp styrene-acrylon-nitril (SAN) hạt cao su polybutadiene (PB) phân tán Khi tiếp xúc với dung dịch xâm thực, pha SAN tương đối bền vững tan chậm, pha PB nhanh chóng bị hòa tan Kết bề mặt xuất lỗ có kích thước từ 1-2 micron Bề mặt lý tưởng cho việc mạ kim loại lên, tạo chế bám học mạnh cho kim loại b) Chất xâm thực công toàn bề mặt Trong đa phần trường hợp, chất xâm thực gây oxi hóa mạnh “hòa tan” đồng tồn bề mặt Trong trường hợp không tạo độ nhám cho bề mặt nhựa Do chế bám dính học không tạo c) Chất xâm thực khơng phản ứng với nhựa Các polymer chứa flo (ví dụ Teflon) polymer có độ bền hóa cao Vì mơi trường hóa chất xâm thực trên, dù nhiệt độ cao bị oxi hóa Vì polymer bắt buộc phải sử dụng phương pháp vật lý có khả tạo độ nhám cho trình mạ nhựa 2.2 Các phương pháp học Mục đích: nhằm tạo độ nhám cho bề mặt nhựa tạo độ bám học cho kim loại nhựa Tuy nhiên nhược điểm lớn phương pháp tạo ứng suất bề mặt, ảnh hưởng tới độ bám dính lớp mạ Phương pháp chia thành hai loại: quay xóc phun Phương pháp quay xóc: phù hợp với vật có kích thước nhỏ, xử lí khoảng thời gian kéo dài, thường cỡ vài Quay xóc thường thực điều kiện ướt, có nghĩa sử dụng bột mài trộn với nước trình quay Tốc độ thùng quay, hình dạng, lượng bột mài thời gian quay thơng số q trình Do đặc điểm thời gian quay xóc dài nên phương pháp không ưa chuộng Phương pháp phun: dựa nguyên tắc phun hỗn hợp bột mài vào bề mặt vật nhựa Trong trình phun, vật liệu mài dạng nhũ tương phân tán nước Dung dịch nhũ tương đươc cung cấp liên tục cho máy phun bơm ly tâm Trên thực tế sử dụng nhiều loại bột mài khác phù hợp với loại vật liệu nhựa Các chất mài tự nhiên thường sử dụng bao gồm hạt oxit silic kháng ganat Các chất mài nhân tạo vonfram sử dụng dây chuyền công nghệ Đặc biệt bột oxit nhôm loại bột mài thích hợp thường thấy đa phần vật liệu nhựa, giá thành cao nên vật liệu sử dụng thực tế 2.3 Các phương pháp nhiệt Các phương pháp xử lí nhiệt thường áp dụng cho loại polyolefin, đặc biệt polyetilen (PE) Các phương pháp xử lí nhiệt áp dụng trước mạ phương pháp bốc bay vật lí khơng sử dụng cho mạ điện hóa Ứng dụng thường thấy phương pháp xử lí mạ lên mỏng PE cho q trình in Có hai q trình xử lí nhiệt thường sử dụng Quy trình Kreidl: dựa nguyên tắc cho polyetilen nóng chảy tiếp xúc oxy khơng khí Q trình tiếp xúc oxy làm oxy hóa bề mặt đồng thời thay đổi ứng suất độ kết tinh polymer Những yếu tố tạo bề mặt không đồng hóa học, độ nhám, độ kết tinh tạo độ liên kết cho kim loại polymer Khả bám dính kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ nóng chảy PE thời gian tiếp xúc với oxy Quy trình Krtichever: Quy trình thực cách tiếp xúc bề mặt nhựa với lửa Bằng cách điều khiển lượng lửa làm cho q trình khử hydro bề mặt xảy Bề mặt sau trạng thái khơng bão hòa liên kết dư tạo độ bám dính cho kim loại nhựa GIA CÔNG NHỰA CHO MẠ 3.1 Ảnh hưởng vật liệu nhưa: Nhựa đòi hỏi cơng đoạn xử lí bề mặt thích hợp nhằm tạo gắn bám kim loại cho bề mặt nhựa Khơng chất hóa học đống vai trò quan trọng xử lí bề mặt, mà thay đổi cấu trúc vật liệu gia công nhựa phải lưu ý ứng suất tượng tạo vết nhựa rõ rệt chảy hướng nguội dòng nhựasinh qua trình gia công nhựa yếu tố quan trọng cần xem xét khả bám dính ứng suất đổ khuôn làm nguội nhựa ảnh hưởng rõ đến độ gắn bám nhựa kim loại đó, định hướng bề mặt làm tăng khả lớp mạ bị bong tróc vi lỗ hướng theo chiều Để giảm ứng suất, giảm định hướng bề mặt, tăng độ bám kim loại, phương pháp thường sử dụng xử lí nhiệt sau đúc áp lực đúc phun Đôi xử lí nhiệt số loại nhựa khơng vượt 600C, thông thường nhiệt độ xử lí nhiệt phải lơn nhiệt độ hóa dẻo nhựa 3.2 Ảnh hưởng chế độ gia công nhựa: Vật nhựa đúc nhằm mục đích mạ cần hạn chế tối đa ứng suất định hướng bề mặt Do hình dạng khn phải cân nhắc, cơng nghệ thiết bị phải xem xét phù hợp Trong q trình phun nhựa, dòng nhựa gặp thành khn lành, tạo ứng suất tiếp tuyến bề mặt nhưa Do phân tử bị định hướng dọc theo khn, nhiều trường hợp tạo cục u bề mặt Chiều dày khn ảnh hưởng tới q trình làm nguội trường hợp tối ưu, khuôn dày từ 2-4mm Bề mặt dòng nhựa nóng chảy có vận tốc nhỏ nên tính định hướng nhựa vị trí Ngồi mức định hướng giảm dần q trình làm nguội vị trí vật nhựa mỏng có diện tích mặt cắt ngang bé thường có ứng suất lớn, vị trí có đọ bám dính kim loại Do thiết kế sản phảm nhựa mạ cần tránh cách vặt có chiều dày nhỏ 1mm, trường hợp bất khả kháng, phải thiết kế rãnh chảy ngắn MẠ ĐỒNG HÓA HỌC Hầu hết dung dịch mạ hóa học đồng sử dụng dựa dung dịch sở Fehlings ( hay gọi Fehlings- Formandehit) có thành phần sau: - CuSO4.5H2O NaOH HCHO Kali-natri tactrat Nhiệt độ 10g/l 10g/l 10ml/l 50g/l 25-900C Ngồi có nhiều loại dung dịch khác phục vụ cho mục tiêu cụ thể mạ trang trí, mạ mạch in, mạ vật liệu điện tử,… Cách mạ hóa học đồng đạt ổn định chất lượng bề mặt mạ, thân dung dịch mạ tồn vấn đề kỹ thuật ln đòi hỏi phải cải tiến hóa chất lẫn thiết bị, điển tượng tự phân hủy bề mặt mạ 4.1 Cơ chế mạ đồng hóa học: Các phản ứng: Phản ứng mạ hóa học đồng bao gồm trình sau: - Cathode: HCHO + 3OH-  HCOO- + 2H2O + 2e - Anode: Cu2+ + 2e  Cu Cu2+ + HCHO + 3OH-  HCOO- + Cu + 2H2O Ngồi phản ứng chính, dung dịch mạ xảy phản ứng phụ gây giảm hiệu suất mạ Trong có phản ứng phụ quan trọng đổi với bề mặt mạ đồng hóa học là: phản ứng cannizzaro, phản ứng tự phân hủy 4.2 Quá trình hình thành lớp mạ: Có thể tóm tắt giai đoạn trình hình thành lớp mạ sau: Giai đoạn 1: Hoạt hóa bề mặt Trong q trình tâm xúc tác Pb tạo ra: Sn2+ + Pd2+  Sn4+ + Pd (1) Giai đoạn 2: Phản ứng anode xảy bề mặt xúc tác Pd: HCHO + OH-  H2 + HCOO- (2) Giai đoạn 3: Phản ứng catode xảy bề mặt xúc tác Pd: Cu2+ + H2 + 2NaOH  Cu + SO42- + 2H2O (3) Giai đoạn 4: Phản ứng anode xảy bề mặt xúc tác Cu: HCHO + OH-  H2 + HCOO- (4) Có thể thấy phản ứng (2) hoàn toàn giống với phản ứng (4) Điều đồng nghĩa với việc có thời điểm đầu Pd đống vai trò làm xúc tác , giai đoạn sau Cu sinh thay Pd đóng vai trò xúc tác, phản ứng (3) (4) liên tục xảy ra, Kết Cu liên tục kết tủa lên bề mặt Cu vừa tạo thành tạo lớp mạ đồng Như q trình mạ hóa học đồng có đặc điểm lớp mạ tạo bề mặt xúc tác kim loại vừa tạo gọi phản ứng tự xúc tác 4.3 Hoạt hóa bề mặt: Mục đích giai đoạn hoạt hóa bề mặt tạo lớp hoạt hóa Pd theo phản ứng Các yêu cầu quan trọng lớp hoạt hóa bám vào bề mặt nhựa không bị lớp Oxit- Hydroxyde thiết bao phủ để tiếp xúc với dung dịch mạ Hiện có hai quy trình hoạt hóa tao lớp Pd bề mặt: quy trình hai giai đoạn quy trình giai đoạn a) Quy trình hai giai đoạn Trong quy trình cần phả thực hai giai đoạn nhạy hóa hoạt hóa Trong giai đoạn nhạy hóa bề mặt tiếp xúc với dung dịch SnCl2 Nhờ tính chất ưa nước cảu bề mặt nhựa, tạo lớp dung dịch SnCl2 Lớp dung dịch tiếp xúc với nước tạo lớp nhầy Clorua hydroxit thiếc ( Sn(OH)Cl)) bám chặt lên bề mặt nhựa Sau nhạy hóa lớp nhầy nhúng dung dịch PdCl2 , lúc có phản ứng tạo hạt trung tâm xúc tác cho trình mạ: Sn2+ + Pd2+  Sn4+ + Pd b) Quá trình giai đoạn Trong trình cần nhúng bề mặt nhựa dung dịch hoạt hóa dạng nhũ chứa Sn Pd 4.4 Ảnh hưởng thơng số lên bề mặt mạ đồng hóa học: 10 6.2 Thiết bị bốc bay 6.2.1 Phân loại thiết bị Có thể chia thành loại kín hở , thiết bị hở có trình bốc bay xử lí bề mặt thực mơi trường chân khơng q trình kín tất bước thực mơi trường chân khơng ngoại trừ q trình làm học hóa học thiết bị hở loại thường sủ dụng chia làm hai loại liên tục gián đoạn Xét theo cấu tạo chia làm loại thẳng đứng nằm ngang Loại thiết bị lựa chọn tùy thuộc vào ứng dụng vật liệu mạ vật liệu 15 6.2.2 Cấu tạo thiết bị bốc bay Thiết bị bốc bay chân không Buồng chân không chứa thiết bị bốc gá giữ vật mạ thiết bị che chắn bẫy lạnh cảm biến nhằm điều khiển trình Chân không tạo loatj bơm chân khơng đặt bên ngồi với mạ nhựa cần sử dụng bơm dầu khuếch tán đạt đc độ chân không cần thiết 16 6.2.3 Thiết bị gia nhiệt điện trở Là cách đơn giản để bốc kim loại có nhiều ưu điểm tổn thất nhiệt xạ dể vận hành nhơm dể dàng đun chảy gia nhiệt điện trở đồng kim loại khác cần them biện pháp phụ trợ để dể nóng chảy 6.2.3 Chùm điện tử bắn phá Hầu hết kim loại hợp kim trạng thái rắn chuyển sang trạng thái bị chùm điện tử lượng cao bắn phá phương pháp mạ đc hầu hết hợp kim việc bốc bay đồng thời kim loại khác để dàng điều chỉnh mạ liên tục thiết bị thường có cơng suất 150kw chiều ngang vật thường đạt cỡ 800mm khoang bốc bay thường đc làm lạnh nước 6.2.4 Bốc bay hồ quang Đầu tiên kim loại nung chảy điện trở sau trì trạng thái nóng chảy hồ quang 17 Ưu điểm phân bố đồng chi phí lượng thấp độ ion hóa cao làm tang đáng kể độ bám dính lớp mạ 6.2.5 Phún xạ Quá trình chuyển kim loại từ trạng thái rắn sang trạng thái áp suất thấp thực phương pháp bắn phá hạt tích điện lên bề mặt nhựa hiệu điện catot anot cở vài kV từ trường tang đáng kể độ va chạm hạt ion thiết bị phún xạ có cấu tạo phức tạp không sử dụng nhiều công nghiệp 6.3 Các ứng dụng mạ bốc bay lên nhựa 6.3.1 Công nghiệp điện từ Một ứng dụng quan trọng mạ điện tử sản xuất tụ điện nhựa lớn mạ bốc bay cắt cuộn lại thành tụ điện Sản xuất mạch in mạ đường dẫn xuyên lỗ 6.3.2 Mạ chống nhiễu Tất thiết bị điện tử đò hỏi phải có độ dẫn song lớn mà nhựa lại vật liệu cách điện nên gây trở lực với song điện từ trường gây nhiễu nhằm tránh tượng người ta phủ lớp mạ kim loại lên bề mặt thiết bị có vỏ nhựa thường mạ nhơm ngày lớp phủ hỗn hợp cu+nicr trở nên chiếm ưu giá thành rẻ chịu mài mòn tốt khơng làm thay đổi tính chất nhựa 6.2.3 Mạ trang trí Là ứng dụng quan trọng thường mạ hợp kim cứng vừa tạo độ cứng vừa tạo màu trang trí tạo lớp mạ có tính cao chịu ăn mòn trang trí phối hợp mạ điện bên mạ bốc bay bên phải thoải số yêu cầu Biên giới nhựa kim loại khơng có khuyết tật, khơng có vẩy Cr lớp mạ điện hóa, chiều dày lớp Cr nhỏ 0,5µm, khơng có rổ khí,độ dày lớp mạ hóa học phải đủ cho độ dẫn tiếp xúc gá mạ 18 6.3.4 Mạ chi tiết quang học Có thể mạ lớp mạ có tính chất đặc biệt lớp lọc quang lớp phản xạ lớp chống phản quang mạ đền pha đèn flash mắt kính nhựa mạ thường phải có q trình xử lí bề mặt plasma nhựa dung làm loại nhiệt dẻo lớp mạ bốc bay nhôm dày cở 100nm thường có lớp phủ trung gian làm tang độ dính nhôm 6.3.5 Tạo lớp phủ dẫn điện suốt Như lớp chống nhiễu cho hình phẳng , chống phản quang cho kính lái xe CÁC QUY TRÌNH MẠ LÊN NHỰA Quy trình mạ hồn chỉnh bao gồm nhiều bước bước ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mạ cuối thông thường bao gồm bước mạ hóa học tạo lớp lót mạ tang cường mạ điện mạ bốc bay vật lý… Trong ba loại quan trọng mạ hóa học-điện hóa, mạ bốc bay vật lý mạ xuyên lỗ mạch in điện tử 7.1 Mạ hóa học –điện hóa Được ứng dụng nhiều sản xuất đồ gia dụng công nghiệp ô tô, thiết bị vệ sinh có suất lớn mạ vật có hình dạng phức tạp diện tích bề mặt lớn , vật mạ có tính trang trí cao tính tốt chịu ăn mòn tốt chiếm 50% sản phẩm mạ nhựa 7.1.1 Quy trình sử dụng mạ hóa học Được ứng dụng rộng rãi chất lượng lớp mạ tốt tính ổn định sản phẩm cao thiết bị đơn giản bao gồm bước 19 Rửa sơ nhằm loại bỏ vết bẩn vân tay bụi bẩn mảnh vụn gia công rửa dd kiềm nhẹ Xữ lý dung môi nhằm giảm ứng suất bề mặt nhựa tạo bề mặt có ứng suất thấp làm cho độ bám dính kim loại tăng lên , củng làm nở số loại nhựa pp polycacbonat, polysunphone tạo điều kiện xâm thực Xâm thực thông thường sử dụng dd xâm thực crom-sunphuric dd cromic tạo vi lỗ đặn nhiệt độ khoảng 70-80 0C từ 4-10 phút công đoạn quan trọng q trình Trung hòa sau xâm thực vật nhựa rửa qua dd trung hòa dd bisunphit natri phụ gia nhằm hạn chế việc dd xâm thực công vật mạ gá Tiền hoạt hóa số loại nhựa yêu cầu tiền hoạt hóa để tạo nhũ để chất hoạt hóa bám lên bề mặt nhựa yêu cầu chất tiền hoạt hóa phải khử Cr +6 xuống Cr+3 Hoạt hóa q trình nhằm tạo lớp keo Pd bề mặt nhựa làm xúc tác cho q trình mạ hóa học 20 Tăng tốc bề mặt hoạt hóa rửa nước vấn đề lớn nhiễm kim loại q trình làm dừng viếc mạ Mạ hóa học nhằm tạo lớp dẫn điện cho trình mạ điện lựa chọn mạ Ni Cu tùy yêu cầu Mạ điện tạo lớp phủ nhằm trang trí bảo vệ tăng tính lớp mạ hóa học tao chiều dày lớp mạ từ 10-25µm tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng, mạ điện hóa nói chung củng giống mạ lên kim loại nhiên mật độ dòng lúc ban đầu thấp thường mạ đồng, mạ niken, mạ crom Bốc bay trang trí cơng đoạn bốc bay khơng thiết phải có quy trình đồi hỏi quy trình cần độ trang trí cao tạo độ cứng màu đặc biệt 7.1.2 Các quy trình mạ trực tiếp Là phương pháp tạo lớp xúc tác lớp phủ dẫn điện mà k phải trãi qua cơng đoạn mạ hóa học số quy trình bỏ qua giai đoạn phủ crom nhiên mạ trực tiếp khơng ổn định việc mạ hóa học quy trình thương mại hóa Quy trình sử dụng hợp chất sunphua kim loại Nguyên tác phương pháp tạo lớp sunphua kim loại bề mặt nhựa lớp lớp phủ có độ dẫn tốt , có dòng điện lớp xúc tác cho phản ứng mạ điện xảy ra, mạ trực tiếp Ni , số ưu điểm khơng cần hoạt hóa mạ hóa học khơng có bước khử crom xâm thực muối crom giá thành rẻ không cần xúc tác kim loại q số so sánh 21 Ngồi có quy trình mạ trực tiếp sử dụng Pd để mạ Cu, sử dụng keo đẫn điện để mạ sửa mạ xuyên lỗ mạch in, sử dụng polymer dẫn điện 7.2 Quy trình mạ bốc bay vật lý 7.2.1 Làm bề mặt a) Mạ lên nhựa trần gồm bước Vật nhựa Phủ sơn Mạ bốc bay ( xử lý bề mặt nhựa buồng bốc bay) Phủ sơn Kiểm tra 22 b) Mạ lên nhựa mạ điện hóa Được ứng dụng nhiều cơng nghiệp nhằm tăng độ cứng tăng tính tính trang trí cho vật mạ lớp kim loại mạ điện hóa phải đảm bảo chức sau - Tạo độ dày cho lớp mạ - Tạo độ bóng theo yêu cầu - Tạo tính chất theo yêu cầu cho lớp phủ Cần phải làm học hóa học bề mặt 23 7.3.2 Mạ bốc bay vật lý Sau làm bề mặt chuyển sang bước mạ bốc bay gồm bước sau 24 Treo gá nạp liệu sau kiểm tra chất lượng khoảng cách vật mạ treo vào gá đưa sang buồng chân không, tránh làm bẩn vật mạ , công đoạn nạp liệu cần thời gian lâu vài , cần ý để đảm bảo thời gian vận hành cho dây chuyền vật mạ có dạng chiều cần phải có cấu xoay cấp cấp Tạo chân khơng buồng chân khơng mục đích tạo chân không loại bỏ bớt nước Xử lý Plasma xảy trình trái ngược tạo lớp phủ ăn mòn bề mặt yêu cầu tốc độ tạo lớp phủ phải nhỏ tốc độ ăn mòn bề mặt số hiệu ứng làm tăng độ bám dính tích điện tạo nhám làm dầu mỡ tạo nhóm chức phân cực Tạo lớp phủ tạo nhiều cấu trúc lớp phủ khác thực tế thường mạ nhiều lớp cách đặt nhiều ngn khác buồng chân khơng q trình cần phải khống chế nhiệt độ nhỏ 60 oC 7.3 Quy trình mạ xuyên lỗ mạch in Mạ hóa học điện hóa cơng nghệ phổ biến nhằm tạo đường dẫn xuyên lỗ mạch điện tử chia làm trình phụ gia 25 DÂY CHUYỀN MẠ NHỰA Đối với quy trình mạ bốc bay vật lí, giai đoạn xử lí bề mặt mạ thực buồng chân khơng Do dây chuyền thường đơn giản tốn diện tích Mặt khác đặc diểm cơng nghệ bốc bay, việc điều khiển trình tương đối đơn giản xác Vì vấn đề khơng nhiều nhứ mạ điện Trong dây chuyền mạ hóa học – điện hóa thường xuất vấn đề trình xảy phức tạp chịu nhiều ảnh hưởng nhiều thông số ta phân tích đặc điểm thiết bị bể dây chuyền mạ hóa học – điện hóa 8.1 Bể xử lí dung mơi hữu • Vật liệu làm bể: Trong trình vận hành qui trình, dung mơi hữu phá hủy công làm hỏng tất vật liệu nhựa Vật liệu chế tạo bể nên thep chất lượng cao 26 • Gia nhiệt: trường hợp cần thiết, gia nhiệt cần thực nước nóng nước Vật liệu can nhiệt thích hợp thép hợp kim Can nhiệt gốm bọc teflon khơng thích hợp • Khuấy trộn lọc: bể xử lí dung môi hữu cơ, nên sử dụng khuấy học cánh khuấy thép hợp kim nhằm đạt phân bố nhiệt độ đồng không nên sử dụng khuấy trộn sục khí đặc biệt dung mơi dễ bay ô nhiễm môi trường xảy tượng oxy hóa làm hỏng dung mơi Lọc dung dịch cần thiết cho số trường hợp đặc biệt, ví dụ dung dịch bị nhiễm bẩn nặng bỡi hạt rắn nhẹ, hạt nhựa tập chất khác 8.2 Xâm thực Thường thực dung dich nồng độ cao axit cromic, hỗn hợp axit cromic – axit sunfuric có bổ sung axit photphoric trường hợp cần thiết • Vật liệu bể lót bể: bể lót PVDF teflon cho độ bền bể tốt độ bền hóa, bền coe vật liệu tương đối tốt tranh sử dụng loại nhựa khác, ví dụ PVC loại polyme dễ bị giòn hóa mơi trường axit mạnh, nhiệt độ cao thời gian dài Có thể sử dụng bể lót chì, bể titan lót titan • Gia nhiệt: thiết bị gia nhiệt cho bể xâm thức buộc sử dụng vật liệt titan gốm Các can nhiệt làm chì thép hợp kim khơng thích hợp, thực tế dung dịch nhanh chống ăn mòn can nhiệt.các can nhiệt bọc teflon sử dụng khae chịu axit cromic tốt, dễ bị co giãn bong • Khuấy trộn sục khí: Việc quan trọng để đảm bảo cho phân bố nhiệt độ dung dịch cho bề mặt nhựa xâm thực ống khí phải làm titan có lỗ đường kính từ 1-3 mm ngưng sục khí cần đảm bảo dòng chảy định xung quanh để tránh tượng đun nóng cục 8.3 Hoạt hóa định hình • Vật liệu bể lót bể: bể làm PVC, PP PE thích hợp cho cơng đoạn hoạt hóa định hình Nên dùng bể lót PVC Bể lót cao su cứng thích hợp trong trường hợp có khả gây ngộ độc chất hoạt hóa (như lưu huỳnh) loại bỏ hồn tồn • Gia nhiệt: cần bọc thạch anh, gốm teflon Tuy nhiên, bọc thạch anh, gốm không nên sử dụng trường hợp chất hoạt hóa chứa muối Florua • Khuấy trộn: khuấy trộn để đảm bảo nhiệt độ phân bố dung dịch Khuấy trộn thực phương pháp sục khí trường hợp chất hoạt hóa chứa paladi 8.4 Bể mạ hóa học Niken – Đồng Q trình mạ hóa học Niken thực mơi trường axit yếu kiềm có mặt chất tạo phức axit cacboxylic béo Mạ hóa học đồng thực dd kiềm với chất tạo phức EDTA Tactrat 27 • Vật liệu bể lót bể: PVC, PVCHT, PP vật liệu thich hợp bể mạ hóa học vật liệu thép thích hợp cho bể mạ hóa học đặc biệt bể Ni cần lưu ý để tránh tượng kết tủa lên thành bể • Gia nhiệt: bể mạ hóa học thường xảy tượng tự kết tủa nhiệt độ tăng cục cao Do cần thiết kế để tranh tượng tăng nhiệt độ cục • Khuấy trộn lọc: nhằm tránh tượng tự kết tủa tăng nhiệt độ cục hệ thống tuần hoàn dung dịch phải thiết kế đảm bảo dòng chảy xung quanh can nhiệt việc định sử dụng khuấy trộn sục khí hay khơng phục thuộc vào thành phần bể mạ hóa học Mạ Đồng – Niken đòi hỏi lọc dung dịch liên tục nhằm đảm bảo bề mặt mạ nhẵn, không rỗ hạn chế tượng tự kết tủa lọc đĩa hay lọc lõi thích hợp cho bể mạ hóa học lọc đệm khơng thích hợp cho bể mạ hóa học bề mặt lọc lớn, nh iều ngốc ngách, dẫn tới kết tủa kim loại lớn vật liệu lọc 8.5 Mạ đồng điện hóa Bể mạ đồng axit bóng thường sử dụng quy trình mạ nhựa, nhiên sử dụng dd mạ xyanua pyphotphat • Vật liệu bể lót bể: bể nhỏ thường đúc PP, bể lớn thường làm thép lót PVC cao su cứng • Khuấy trộn: mạ đồng bóng bóng đòi hỏi phải có chuyển động catot sục khí đặc biệt mạ mạ mật độ dòng cao Thơng thường chất lượng mạ nhựa qua mạ hóa học tốt thực chuyển động catot theo chiều dọc tốc độ – m/phút kết hợp với sục khí • Lọc: lọc liên tục yêu cầu bể mạ nhằm trì chất lượng lớp mạ tất thiết bị lọc sử dụng nhiên lọc đệm nên sử dụng cho bể lớn • Anot màng ngăn: anot sử dụng lad đồng hợp kim photpho Trong trình vận hành, màng màu đen xuất bề mặt anot biểu cho độ hòa tan đồng anot chất bóng hoạt động tốt 8.6 Bể rữa Sau bước công nghệ phải rửa nhằm đảm bảo hóa chất bể trước khơng gây ô nhiễm hỏng bể công nghệ Bể thiết kế rửa qui cách nâng cao chất lượng sản phẩm, tiết kiệm nước giảm chi phí xử lí 28 8.7 Hút khí Nhiều bước dây chuyền mạ nhựa đòi hỏi phải hút khí nhằm đảm bảo an toàn lao động cho dây chuyền số tiêu chuẩn an tồn khí dây chuyền mạ 29 ... phục vụ cho mục tiêu cụ thể mạ trang trí, mạ mạch in, mạ vật liệu điện tử,… Cách mạ hóa học đồng đạt ổn định chất lượng bề mặt mạ, thân dung dịch mạ tồn vấn đề kỹ thuật đòi hỏi phải cải tiến... mạ bốc bay lên nhựa 6.3.1 Công nghiệp điện từ Một ứng dụng quan trọng mạ điện tử sản xuất tụ điện nhựa lớn mạ bốc bay cắt cuộn lại thành tụ điện Sản xuất mạch in mạ đường dẫn xuyên lỗ 6.3.2 Mạ. .. QUY TRÌNH MẠ LÊN NHỰA Quy trình mạ hồn chỉnh bao gồm nhiều bước bước ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mạ cuối thông thường bao gồm bước mạ hóa học tạo lớp lót mạ tang cường mạ điện mạ bốc bay