揭秘金属质感材料(塑料)的工艺

作者:admin    添加时间:2019-3-5 10:13:29    浏览量:2392

金属质感材料(塑料)的质感受人喜爱,但是金属材料重,从而限制日常的一些产品应用。塑料质轻,且机械性能同样满足部分产品应用。现如今日常生活中时常见到一些塑料制品,外观酷似金属,实际是塑料成型制备的,例如汽车、电动车等交通工具上的部件。那么,这些展现金属质感外观的塑料是如何做到“以假乱真”的呢?这归功于塑料金属化工艺!
高分子材料金属化是利用物理或化学手段在高分子材料表面镀上一层金属,使其表面呈现出金属的某些性质,如导电性、磁性、导热性等。金属化后的高分子材料具有金属外观,镀层硬度高,便于焊接,可以代替金属制品,降低成本;同时由于高分子材料一般具有高韧性,耐热性,耐蚀性等,使得金属化的高分子材料比普通金属材料性能更好,并广泛应用于电子、机械、化工设备、航空航天、生物医学等领域。当然,随着技术的发展,现在在塑料树脂中添加金属粉等,同样能够制备出金属化材料。
塑料金属化工艺
塑料金属化现在基本分为两大类,一是塑料表面金属化,另一个是塑料整体金属化。前者又分为干法和湿法等。干法主要包括物理气相沉积和化学气相沉积等;湿法主要包括化学镀、电镀以及化学还原等。
1、干法金属化(干法镀膜)
(1)物理气相沉积
物理气相沉积法简称PVD,主要包括真空蒸发和磁控溅射。它们都要求沉积薄膜的空间要有一定的真空度,所以真空技术是物理气相沉积法的基础。真空蒸发法是指在真空环境下加热镀膜材料,使其在极短时间内蒸发,沉积在塑料表面上形成镀层。
(2)化学气相沉积
化学气相沉积法简称CVD,是指把含有沉积元素的反应气体引入反应室,在基体表面发生化学反应,并把固体产物沉积到基体表面的过程。有研究者用此方法在PTFE 上成功沉积了铜。化学气相沉积膜层致密,结合力强,厚度比较均匀,膜层质量稳定,但是影响膜的组成和结构的因素很多( 如气体运动速率、压力分布、温度等),必须严格控制才能得到理想的膜。同时,传统的化学气相沉积法反应温度通常很高( 900~ 2 000 ℃),容易导致基体变形和组织变化。
2、湿法镀膜
由于化学镀、电镀以及化学还原等方法都要在溶液中进行,所以被称为湿法镀膜。
(1)化学镀
化学镀可镀镍、铜、钴、金、银等金属,目前发展最快的是化学镀镍,因其优异的性能,几乎在所有的工业部门都得到了广泛的应用。化学镀镍的镀液由主盐、还原剂、配位剂、稳定剂、光亮剂、加速剂及缓冲剂等组成。其中,配位剂和稳定剂在一定程度上会抑制反应的进行,加入量要适当,过量可能导致反应难以进行。
(2)电镀
塑料表面电镀被广泛应用于汽车及电器的零部件及管材的生产中。传统的电镀工艺包括表面除油、粗化、活化、化学镀和电镀等工序。由于在聚合物表面直接电镀十分困难,所以在电镀之前通常先在部件表面进行化学镀。与传统的电镀工艺相比,直接电镀工艺操作容易,稳定性高,有利于缩短工艺时间,提高产率。
(3)化学还原法
化学还原法制备聚合物金属化表面分为以下几个步骤:首先将含有极性基团的聚合物和能与其形成络合物的金属盐共同溶解在溶剂中制成均匀的溶液,然后将溶液通过蒸发成型得到样品,最后将样品置于还原溶液中,通过化学还原反应在样品表面上形成导电金属层。化学还原法一定程度上解决了表面结合力差,耐久性不佳,镀膜设备造价高,工艺复杂等问题,具有很大的发展空间。
3、其他金属化镀膜方法
(1)金属涂料涂装
采用以银、铜、镍、铝等金属粉末符合的涂料,涂装于塑料上使塑料金属化。这种方法除了使塑料表面具有金属质感的装饰作用外,还可以利用图层的导电性,作为使塑料手机壳具有屏蔽性能的方法。
(2)金属喷涂
这种工艺是将两根独立的金属线送进喷枪,使前端相交,用电弧熔化前端,熔化的金属被气体雾化,以极细的粒子喷到物件表面,即为电弧喷涂。金属热喷涂除了电弧喷涂,还包括等离子喷涂、火焰喷涂和高速氧燃料喷涂。然而这些热喷涂方法产生的熔融状态下的金属颗粒和高温焰流会对聚合物基体材料表面产生破坏,由于热喷涂的加热温度较高,所制得得金属涂层由于氧化和较大孔隙率很难满足使用要求。
(3)金属粉复合法
此方法是在塑料成型过程中添加特殊的金属颜料,例如金属粉、色母、造粒料等,使塑料制品实现珠光、金属光泽等效果。这种方法可以避免一些喷涂过程,是塑料整体金属化的方法。
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