Galwanizacja części wtryskowych
Galwanizacja, to inaczej mówiąc proces metalizacji lub chromowania.
Najczęściej wykorzystywane są w tej technice materiały typu ABS (kopolimer akrylonitrylu, butadienu i styrenu) oraz PC/ABS. Proces galwanizacji jest technologią, która polega na pokryciu powierzchni tworzywa sztucznego wielowarstwową powłoką metaliczną o określonej grubości (nikiel-miedź- nikiel-chrom). Ostatnim etapem procesu jest chromowanie. Zaletą chromu jest bowiem efektowna, lśniąca powierzchnia, która nie tylko ma wyjątkowe walory estetyczne, ale również ochronne. Warstwą srebrnego metalu pokrywa się klamki, uchwyty, korpusy lamp, logo producentów oraz wiele innych detali ozdobnych.
Chromowanie ABS jest wykorzystywane w branży motoryzacyjnej, produkcji sprzętu AGD, RTV, mebli, armatury sanitarnej i wielu innych akcesoriów. Istotną zaletą procesu jest całkowita odporność ABS na korozję. Drugą ważna zaletą stosowania tworzyw sztucznych jest możliwość zmniejszenia masy wyrobu. Gęstość ABS wynosi 1,04-1,07 g/cm3, co oznacza, że wyroby te są:
– 2-3 razy lżejsze od aluminium,
– 5-7 razy lżejsze od stali,
– 7-9 razy lżejsze od miedzi i mosiądzu.
Przedmiot, który ma być galwanizowany zanurzany jest w wannie w tzw. kąpieli galwanicznej. Staje się katodą, a czysty kawałek metalu, którego używamy do powlekania jest anodą. Kąpiel galwaniczna to wodny roztwór związków chemicznych, zawierający sole nakładanego metalu oraz dodatkowo związki organiczne i nieorganiczne, które mają wpływ na przewodność roztworu oraz jakość uzyskiwanych powłok. Kąpiel taka jest elektrolitem. Przez ów roztwór przepuszcza się prąd elektryczny, a na zanurzonych w nim elektrodach wydziela się np. metal i powstają powłoki galwaniczne. Pokrywając np. stal cyną – anodą będzie cyna metaliczna, a elektrolitem będzie roztwór siarczanu cyny. Kiedy zacznie płynąć prąd, dodatnio naładowane jony cyny zaczną przepływać przez elektrolit w kierunku stalowej katody i powoli się na niej osadzać, tworząc w ten sposób powłokę.
Tworzywa sztuczne przed procesem galwanizacji natomiast poddawane są wielu kąpielom wstępnym.
Chromowanie – etapy
Chromowanie rozpoczyna się od odtłuszczenia detali wtryskowych. Dzięki temu usuwa się zanieczyszczenia z powierzchni i przygotowuję się ją do lepszego działania płyny wtrawiającego w następnym etapie procesu. Po czyszczeniu detale przechodzą do kąpieli trawiącej, gdzie powierzchnia ABS zostaje zszorstkowana i powstają na niej specyficzne pory. Trawienie odbywa się przy pomocy kwasu chromowego i chlorowodoru. W trakcie tego procesu butadien zawarty w tworzywie ABS jest utleniany i rozpuszczany. Cel tej kąpieli to zwiększenie porowatości powierzchni, aby uzyskać efekt zakotwiczenia powłoki metalicznej.
Po trawieniu detale umieszczone są w kolejnej kąpieli, która nazywa się aktywacja katalityczna. Jest to proces wywoływania absorbcji palladu i cyny w wytrawionej wcześniej porowatej powierzchni wyprasek. Rozpuszczanie nadmiaru cyny, która została zaabsorbowana z aktywacji przeprowadza się w kolejnym etapie po aktywacji, inaczej zwanej akceleracją.
Pory wytworzone na powierzchni wyprasek po poprzednich procesach powoduje zakotwiczenie się cienkiej powłoki niklowej i nadanie tworzywom właściwości elektroprzewodnictwa. Dzięki temu można przejść do finalnego etapu, czyli chromowania. Polega to na pokryciu wcześniej przygotowanych już wyprasek poprzez szereg kąpieli siarczanem miedzi. Powłoka ta wizualnie daje efekt błyszczącej, gładkiej, lustrzanej powierzchni detalu.
Podsumowując proces galwanizowania to długotrwała i skomplikowana technologia, na wynik której działa szereg poszczególnych procesów chemicznych. Roztwór oraz czas każdej kąpieli ma ogromny wpływ na jakość i trwałość finalnej powierzchni chromu na częściach wtryskowych. Detale w procesie galwanizacji przechodzą przez wszystkie kąpiele na tak zwanych zawieszkach.
Przygotowanie detali wtryskowych
Większość zakładów galwanicznych zajmujących się chromowanie tworzyw ABS, produkuje również części wtryskowe we własnym zakładzie, a nawet wykonuje formy również we własnym zakresie. Okazuje się proces wtrysku oraz konstrukcja, stan i obsługa formy wtryskowej może mieć bardzo duży wpływ na powodzenie procesu galwanizacji. Detal wtryskowy nie może być w żaden sposób zabrudzony, a tym bardziej nosić jakiekolwiek ślady sylikonu bądź tłustych substancji typu smar czy konserwant. Formy wtryskowe, z których wypraski przeznaczone są do procesu chromowania, w każdym zakładzie są pod specjalnym nadzorem. Wyprodukowanie bowiem dużej partii części, którą można ocenić jakościowo dopiero po procesie galwanizacji powoduje ogromne ryzyko ewentualnego złomowania, czyli strat finansowych zakładu plus ewentualne obsuw w dostawach.
Formy nie mogą być konserwowane, a elementy suwliwe powinny być spasowane idealnie, aby ilość smaru na powierzchniach prowadzących była minimalna. Elementy formujące powinny mieć idealnie wypolerowana powierzchnie na lustro, a zamknięcie na linii podziału spasowane co do mikrona. Na rysunku poniżej przedstawione zostały wypraski względem tej samej części po chromowaniu. Falbanka na linii podziału widoczne jest dopiero w momencie chromowania części. Dlatego też produkcja oraz utrzymanie jakości części galwanizowanych jest niezwykle trudną technologią, ponieważ często „idealne detale wtryskowe” mogą być wadliwe dla procesu chromowania.
Krzysztof Sawicki
NIFCO Poland
Literatura:
1. www.galwanotechnika-lakiernictwo.pl/galwanotechnika/ galwaniczne-pokrywanie-tworzyw-sztucznych
