Co je galvanizace?
Před dvěma lety se nám vrátila dávka 12 000 chromovaných-ruk ABS od evropského automobilového zákazníka. Každý jednotlivý kus selhal při tepelném cyklování při 80 stupních. Chrom vypadal ve skladu perfektně. Nechejte jej projít čtyřmi cykly mezi -30 stupni a 80 stupni a vrstva niklu se odlaminovala jako stará barva. Stálo nás to přepracování, leteckou přepravu a téměř účet.
Tento projekt nás naučil více o galvanickém pokovování, než kdy dokázala jakákoli učebnice.
Základy
Galvanizace nanáší kov na povrch pomocí elektrického proudu. Ponořte součást do elektrolytové lázně, nechte jí projít proudem a kovové ionty z roztoku se redukují na katodu- vašeho obrobku. Měděné, niklové, chromové, zlaté, stříbrné-různé lázně, různé výsledky.
Na kovových podkladech je to jednoduché. Na plastu není nic jednoduché.
Plast nevede elektrický proud. Než se jakýkoli kov může usadit, potřebuje povrch aktivovat-sérii chemických kroků, které vytvoří vodivou vrstvu zárodků. Přeskočte krok, uspěchejte načasování, použijte špatnou koncentraci a pokovení se buď nelepí, nebo selže v terénu. Toto selhání evropské rukojeti bylo způsobeno nedostatečnou hloubkou leptání. Butadienové jámy byly příliš mělké, palladiový katalyzátor nebyl správně ukotven a celý komín měl od začátku slabou mechanickou adhezi.
Proč Plate Plastic vůbec
Hmotnost. Pochromovaná-klička dveří z ABS váží možná 85 gramů. Stejný díl při tlakovém lití zinku má hmotnost 400-500 gramů. Vynásobte to v interiéru vozidla patnácti ozdobnými díly a pochopíte, proč každý automobilový OEM specifikuje pokovený plast, kde může.
Také nákladové faktory. Nástroje pro vstřikování plastů se amortizují ve velkých objemech. Složité geometrie, které by vyžadovaly vícenásobné obrábění kovu, vycházejí z formy připravené k dokončení. A na rozdíl od kovu plast nekoroduje pod pokovením, pokud se povlak poškrábe.
Aplikace se dělí na dekorativní a funkční. Vybavení koupelen, rámečky spotřebičů, automobilové mřížky,-které jsou dekorativní. Stínění EMI na elektronických krytech, otěrové povrchy na mechanických sestavách, tepelný management na pouzdrech LED-funkční. Některé části potřebují obojí.
Chemie
ABS desky dobře díky svému složení. Materiál obsahuje butadienový kaučuk dispergovaný ve styren-akrylonitrilové matrici. Leptání kyselinou chrom-sírovou napadá butadien selektivně a zanechává na povrchu mikroskopické důlky. Tyto jímky zajišťují mechanické ukotvení kovových vrstev. Leptání také vytváří polární karbonylové skupiny, které zlepšují chemickou vazbu.
Probíhá standardní sekvence: alkalické čištění, leptání, neutralizace, aktivace palladiovým-cínovým katalyzátorem, bezproudovým niklem nebo mědí, poté konvenční galvanické pokovování. Každý krok má teplotní okna, rozsahy koncentrace a doby ponoření. Výrobní linky tyto parametry nepřetržitě monitorují, protože drift způsobuje vady.
Bezproudové pokovování je kritickým mostem. Na rozdíl od galvanického pokovování používá místo proudu chemická redukční činidla. Fosfornan sodný redukuje ionty niklu na palladiem-katalyzovaný povrch. Tato první kovová vrstva-obvykle 0,3 až 0,5 mikronu-ustavuje vodivost pro následné elektrolytické vylučování.
Po bezproudovém pokovování závisí konvenční pokovovací svazek na koncových požadavcích. Dekorativní chrom obvykle zahrnuje: kyselou měď pro vyrovnání, polo-niklový nikl, lesklý nikl, mikroporézní nebo mikropraskaný chrom. ASTM B604 specifikuje tloušťky vrstvy na základě provozních podmínek. Automobilové vnější obložení v drsných klimatických podmínkách vyžaduje plný stoh při maximální tloušťce.
Co se pokazí
Většina poruch pokovování se vztahuje k lisovanému dílu, nikoli k lince pokovování.
Vnitřní stres je velký. Plastové díly se ochlazují z vnějšku dovnitř. Pokud je forma studená, pokud je rychlost vstřikování příliš vysoká, pokud umístění vtoku vytváří nevyvážený tok, molekulární orientace zamrzne dovnitř. Toto napětí se neprojeví, dokud díl nenarazí na leptací nádrž. Namáhané oblasti leptají jinak než oblasti uvolněné. Po pokovení uvidíte svědecké linie, texturu pomerančové kůry nebo přímou delaminaci během tepelného cyklování.
Rukojeti, které selhaly v Evropě, pocházely z formy běžící o 15 stupňů pod specifikací, protože regulátor teploty nefungoval správně. Při výrobě to nikdo nechytil. Napětí nebylo vidět, dokud nepokračovalo pokovování a nezačaly tepelné testy.
Povrchové vady se pod chromem zesilují. Stopy propadu, které by byly přijatelné na texturovaném dílu, jsou patrné na světlém chromu. Svarové linie, které zmizí pod matným povrchem, se projeví jako viditelné švy. Popáleniny plynem z nedostatečného odvětrávání zanechávají matná místa. Před odesláním dodavateli pokovování odmítáme díly, které bychom dali za jinésekundární operace.
Kontaminace materiálu zabíjí adhezi. Přebroušení přimíchané do čistého ABS mění distribuci butadienu. Přísady zpomalující hoření interferují s chemií leptání. Uvolňovací činidla na povrchu formy se přenášejí na díly a blokují aktivaci katalyzátoru. Jeden zákazník trval na použití 20% přebroušení pro úsporu nákladů. Po třech vyřazených pokovovacích šaržích se vrátili k původnímu materiálu.
Design pro pokovování
Kolísání tloušťky stěny by mělo zůstat pod 25 %. Nerovné části se ochlazují různými rychlostmi a vytvářejí gradienty napětí. Pokovovací linka nemůže kompenzovat to, co je vestavěno v procesu vstřikování.
Na poloměrech záleží. Proudová hustota se soustřeďuje na ostrých hranách a ukládá tam přebytečný kov, zatímco hladoví prohlubně. Minimální poloměr 0,5 mm na všech hranách, kde je to možné, více. Viděli jsme vypálený chrom na okrajích o poloměru 0,2 mm-vypadá hrozně, pokaždé selže při kontrole.
Řešení pastí na slepé díry a hluboké kapsy. Katalyzátor se neaktivuje, bezproudové pokrytí selže a pokovování přeskakuje přesně v oblastech, které jsou při kontrole nejhůře vidět. Pokud geometrie vyžaduje slepé prvky, orientujte je pro odvodnění.
Umístění brány ovlivňuje umístění svarové linie. Svarové čáry by měly přistávat na -neviditelných površích nebo v oblastech, které budou při pokovování maskovány. Přemístění brány někdy nestojí ve formě nic, ale ušetří celý program pokovování.
Spolupráce s dodavatelem pokovování
Vztah mezi výrobou vstřikování a pokovováním vyžaduje koordinaci, kterou mnoho programů podceňuje.
Než se pustíme do výroby nástrojů, projdeme vzorkové díly pokovovací linkou. Vzorky T1 jdou k dodavateli na zkušební pokovení a testování adheze. Pokud něco selže, upravíme formu nebo proces před řezáním výrobní oceli. Hledání problému na T1 stojí dny. Nalezení na 50 000 kusů stojí program.
Díly se dodávají na pokovení v ochranném obalu, který zabraňuje poškození při manipulaci a kontaminaci. Jednoúčelové nádoby, rukavice pro manipulaci, kontrolované skladování. Otisk prstu neviditelný na výlisku se pod chromem stává trvalou vadou.
U velko{0}}objemových programů kvalifikujeme proces dodavatele pokovování, nikoli pouze jejich vzorky. Monitorování chemických látek v nádrži, plány údržby linky, záznamy o školení operátorů. Když pokovení selže v tepelném cyklování v zařízení zákazníka, obě společnosti to postihnou.
Materiálové limity
ABS desky spolehlivě. PC/ABS mísí desku s upravenou chemií a přísnějšími kontrolami. Navíc ekonomie a fyzika začnou pracovat proti vám
.
Materiály plněné sklem-nepokovují. Skleněná vlákna se leptají z povrchu a zanechávají důlkovou texturu, kterou žádné množství mědi nedokáže vyrovnat. Minerální-sloučeniny plněné mají podobné problémy.
Vysokoteplotní materiály, jako je PPS nebo PEEK, vyžadují zcela odlišnou aktivační chemii-zásahy drahými kovy, specializované katalyzátory a procesní teploty, které přesahují možnosti standardních pokovovacích linek. Některé aplikace odůvodňují náklady. Většina ne.
PVC a chlorované materiály uvolňují během zpracování korozivní plyny, které napadají jak povrch součásti, tak pokovovací zařízení. Pokud potřebujete pokovený díl z PVC, počítejte s náklady na obložení nádrže-odolné proti korozi a častou výměnu vany.
Výpočet skutečných nákladů
Galvanické pokovování přidává 0,15 až 2,00 USD za součást v závislosti na velikosti, složitosti a požadavcích na tloušťku. To zní zvládnutelné, dokud do výpočtu nevstoupí míra odmítnutí.
Dobře{0}}kontrolovaný program se správným DFM, ověřenými nástroji a kvalifikovaným pokovovacím partnerem má 2-5% zamítnutí. Programy se zkratkami-urychlily nástroje, okrajový materiál, nekonzistentní parametry tvarování – 15–25 % zamítnutí nebo horší. Náklady na pokovení se zdvojnásobí nebo ztrojnásobí.
Rozpočítáme programy pokovování za předpokladu určité úrovně odmítnutí a zabudujeme to do cen. Zákazníci, kteří požadují nejnižší cenu za kus, často nakonec zaplatí více, když se objeví problémy s kvalitou.
Tato technická poznámka shrnuje praktické zkušenosti z programů ABIS Mold Technology pro automobilový průmysl a spotřební elektroniku, které vyžadují pokovené plastové komponenty. Náš technický tým posuzuje požadavky na galvanické pokovování během analýzy DFM a koordinuje se s kvalifikovanými partnery pro pokovování během výroby. V případě dotazů na konkrétní materiál nebo geometrii kontaktujte naši aplikační inženýrskou skupinu.