Có thể chia các phương pháp mạ nhựa thành mạ hóa học- điện hóa và mạ bốc bay vật lý. Ngoài ra, công nghiệp điện tử phát triển đòi hỏi thêm quy trình đặc biệt để mạ xuyên lỗ các bản mạch điện tử.
1.Mạ hóa học- điện hóa
Quy trình mạ hóa học- điện hóa. Quy trình này có rất nhiều ứng dụng trong sản xuất các đồ gia dụng, công nghiệp ô tô, đồ vệ sinh do phương pháp này có năng suất lớn thích hợp với vật hình dạng phức tạp, diện tích bề mặt lớn. Trong một số trường hợp sau khi mạ hóa học- điện hóa, có thể mạ bốc bay thêm một lớp có tính năng trang trí và có một số cơ tính đặc biệt.
1.1 Quy trình sử dụng mạ hóa học:
Quy trình chuẩn mạ trang trí bảo vệ trên nền nhựa
TT Bước công nghệ
(1) Rửa sơ bộ
(2) Nhúng trong dung môi
(3) Xâm thực
(4) Trung hoà
(5) Tiền hoạt hoá
(6) Hoạt hoá
(7) Tăng tốc
(8) Mạ hóa học
(9) Mạ điện hóa tăng cường
- Đồng
- Niken
- Crom
(10) Mạ bốc bay hợp kim cứng
(1) Rửa sơ bộ: Nhằm rửa bỏ các vết bẩn như vân tay, bụi bẩn, các mảnh vụn do gia công bề mặt nhựa. Thông thường có thể sử dụng dung dịch kiểm nhẹ Trong một số trường hợp có thể sử dụng dung dịch axit cromic c ó chứa phụ gia hoạt động bề mặt hiệu quả cao để rửa những chỗ khó. Công đoạn này có hoặc có thể không trong dây chuyền mạ nhựa.
(2) Xử lý dung môi (Nhúng sơ bộ): Nhúng trong dung môi nhằm 2 mục đích . Mục đích thứ nhất là giảm ứng suất trên bề mặt nhựa. Khi nhúng trong dung môi, nhựa ABS và một số loại nhựa khác nở nhẹ, mức độ nở phụ thuộc vào ứng suất trên bề mặt. Do đó nhựa sau khi nhúng trong dung môi có bề mặt ứng suất thấp và phâ bố đều đặn và độ bám kim loại trên bề mặt như vậy cũng tăng lên.
Mục đích thứ hai của xử lý dung môi là làm nở một số loại nhựa như polypropylen, polycacbonat, polysunphone để tạo điều kiện cho dung dịch xâm thực dễ dàng ăn mòn nhựa tạo vi nhám bề mặt. Đối với mỗi loại nhựa khác nhau thì cần chọn dung môi hữu cơ thích hợp (ví dụ dimetylformandehit cho polysunphon).
(3) Xâm thực: Thông thường mạ nhựa dung dịch xâm thực crom-sunphuric có thành phần 375 –450 g/l CrO3, 335- 360 g/l H2SO4 (dung dịch cromic- sunphuric) hoặc 900 g/l CrO3 (dung dịch thuần cromic). Dung dịch thuần cromic thường cho bề mặt xâm thực đều và vi lỗ đều đặn hơn. Đối với dung dịch thuần cromic, vẫn cần một lượng nhỏ (vài ml/l) axit sunphurric để tránh phá huỷ bể khi chì được sử dụng. Trong dung dịch nên có một lượng khaỏng 40 g/l Cr3+ trong bể vừa pha để tránh xâm thực quá mạnh. Nhiệt độ hoạt động của dung dịch khoảng 70-80oC, thời gian 4-10 phút. Khi dung dịch thuần cromic được sử dụng, sẽ diễn ra phản ứng khử Cr6+ thành Cr3+. Sau một thờì gian nhất định, dung dịch xâm thực sẽ giảm khả năng hoạt động do lượng Cr6+ giảm và lượng Cr3+ quá nhiều. Để đảm bảo hoạt động của bể cần bổ sung thêm Cr6+, nhưng đồng thời cũng phải giảm lượng Cr3+ bằng 2 cách:
i. Bỏ một phần hoặc toàn bộ bể và pha lại. Cách này đương nhiên sẽ gây ra vấn đề môi trường và lãng phí hóa chất.
ii. Loại bỏ Cr3+ có thể thực hiện bằng phương pháp điện hoá. Khi điện phân sử dụng bể trụ xốp chưqas dung dịch H2SO4 nồng độ 10-50%. Catôt bằng đồng hoặc thép không gỉ và thành bể bằng chì chính là anôt. Tỷ lệ diện tích anôt: catôt= 2:1. Nhiệt độ 40-50oC. Mật độ dòng cỡ (khaỏng 100-150A cho trụ anôt đường kính 15cm, chiều dài 45cm. Hiệu quả sử dụng của thiết bị này thường tốt nhất với dung dịch có nồng độ Cr3+ lớn hơn 20g/l.
Khi xâm thực nhựa cần đặc biệt chú ý hiện tượng các chất độn TiO2 cho nhựa thường đọng lại trong dung dịch xâm thực. Các tạp này nếu rửa không sạch sẽ gây sạn và gai bề mặt.
(4) Trung hoà: Sau khi xâm thực, vật nhựa được rửa và qua dung dịch trung hoà. Dung dịch trung hoà này có thể là bisunphit natri và một chất thích hợp nhằm hạn chế dung dịch xâm thực tấn công vật mạ và gá. Cr6+ là ion rất có hại cho các quá trình tiếp theo. Thậm chí khi rửa rất tốt, ion Cr6+ vẫn có thể bị kẹt ở trong các vi lỗ. Nếu các ion này không được rửa và khử tốt, hiện tượng ngừng mạ có thể xảy ra và gây ra hiện tượng “rỉ” chất xâm thực trong các công đoạn tiếp theo.
(5) Tiền hoạt hoá (preactivator): Sau khi trung hoà và rửa, một số loại nhựa (ví dụ polypropylen hay polyphenylen oxit) đòi hỏi công đoạn tiền hoạt hoá. Công đoạn này nhằm mục đích tăng khả năng hấp phụ của chất hoạt hoá. Chất tiền hoạt hoá có tác dụng tạo ra một màng nhũ để chất hoạt hoá có khả năng bám được trên bề mặt trong trường hợp xâm thực không đủ khả năng tạo chân bám chắc cho chất hoạt hóa. Thông thường, yêu cầu chất tiền hoạt hoá khử được Cr6+ xuống Cr3+.Khi sử dụng chất tiền hoạt hoá cần lưu ý khả năng chất này sẽ làm gá cũng bị mạ. Thời gian nhúng trong dung dịch tiền hoạt hoá khoảng 1-3 phút.
(6) Hoạt hoá: Quá trình này nhằm tạo lớp keo Pd0 trên bề mặt nhựa làm xúc tác cho quá trình mạ hóa học
(7) Tăng tốc: Khi rửa sau công đoạn hoạt hoá, Palađi kim loại ở trên bề mặt vật nhựa được bao bọc phải hyđroxit thiếc do phản ứng thuỷ phân của Sn2+. Lớp hyđroxit này cần được rửa bỏ để tăng hiệu quả hoạt động của Palađi. Vai trò của chất tăng tốc là rửa bỏ được lớp hyđroxit trong khi không gây ảnh hưởng gì tới hạt Palađi. Do thiếc có khả năng ức chế phản ứng của bể mạ hoá học, gây hiện tượng dừng mạ, quá trình xử lý trong dung dịch tăng tốc không được quá ngắn và cũng không được quá dài, do cả 2 trường hợp này đều có thể dẫn tới hiện ượng dừng mạ. Hoá chất tăng tốc thường được sử dụng là chất hữu cơ hoặc axit khoáng.
(8) Mạ hoá học: Mạ hóa học nhằm tạo độ dẫn đầu tiên cho các quá trình mạ điện tiếp theo. Vì vậy độ dày lớp mạ hóa học thường chỉ cần cỡ 1mm, có thể là các lớp mạ đồng hoặc niken. Viêc lựa chọn Ni hay Cu làm lớp lót thường được cân nhắc trong từng trường hợp cụ thể. Mạ Cu có ưu điểm là tạo độ dẫn tốt, độ dẻo lớp mạ đảm bảo, nhưng vận hành bể lại phức tạp và tính ổn định của bể không cao. Trong khi đó bể Ni rẻ, vận hành dễ hơn, nhưng lớp mạ Ni có độ dẫn thấp, trong nhiều trường hợp vẫn đòi hỏi phải mạ them lớp đồng tăng cường để đảm bảo độ dẻo, độ bám dính của lớp mạ.
Mạ điện hóa nhằm mục đích tạo lớp phủ có chức năng trang trí, bảo vệ và tăng cơ tính trên nền lớp mạ hóa học đã tạo ra. Tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng của vật mạ, các lớp kim loại khác nhau có thể được mạ điện hoá lên lớp mạ hoá học. Chiều dày các lớp mạ này thường cỡ 10-25 m phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng của sản phẩm (ví dụ sử dụng cho thiết bị vệ sinh cần độ dày thấp hơn so với các chi tiết ô tô). Có nhiều kim loại có thể mạ khác nhau Thường gặp nhất là, mạ bạc, nken hoặc mạ trang trí-bảo vệ đồng-niken-crôm.
Thông thường, công đoạn mạ bốc bay không nhất thiết phải có trong quy trình mạ trang trí bảo vệ. Công đoạn này được áp dụng trong trường hợp sản phẩm đòi hỏi độ trang trí và cơ tính rất cao. Khi có lớp mạ bốc bay hợp kim cứng (như TiN, ZrN…), có thể tạo ra các màu sắc đặc biệt cho lớp mạ cũng như độ cứng, độ chịu xước của lớp mạ rất cao
|