2.2.5 Хімічне нікелювання неметалічних матеріалів (пластмас і неорганічних діелектриків)

Деталі з неметалічних матеріалів з металевими покриттями широко впроваджуються в автомобілебудування, радіотехнічну промисловість і інші галузі, тому питання про способи хімічного осадження металів у поєднанні з гальванічним є дуже сучасним [37, 40].  Металізацію виробляють шляхом обробки неметалічних деталей в розчинах, в яких металеві покриття утворюються в результаті відновлення іонів металу, присутніх у розчині, під дією відновників. Отриманий тонкий шари відновленого металу потім дорощують гальванічним способом до необхідної товщини. Xіміко-електролітичний спосіб металізації забезпечує одержання великої кількості покриттів за видами і товщинам, не вимагаючи для його виконання складного обладнання, дає можливість отримати рівномірні по товщині покриття і хороше зчеплення покриттів з основою.  Підготовка поверхні пластмас.Хімічному осадженню металів з ​​пластмаси передують операції знежирення, травлення і активування. Особливо важливаопераціяактивування бо в результаті її виконання на поверхні пластмаси утворюютьсямікроскопічнізародки, зазвичай з паладію або срібла, діаметром у кілька тисячних мікрометра які служать каталізаторами подальшої реакції хімічного відновлення металів.  Підготовку поверхні керамічних деталей здійснюють лужним знежиренням і ретельної промиванням. Хімічна обробка для створення мікрошероховатостей не проводиться, тому що поверхня керамічних деталей завжди має шорсткість.  Хімічне відновлення нікелю є автокаталітіческій реакцією, так як метал, що утворився в результаті хімічного відновлення з розчину,каталізуєподальшу реакцію відновлення цього ж металу. Але для початкового періоду відновлення металу необхідно, щоб покривається поверхня мала каталітичні властивості, які створюються в результаті виконання операції, званої активированием Активування полягає в тому, що на оброблювану поверхню хімічним шляхом завдають надзвичайномалікількості металів, які є каталізаторами реакції хімічного відновлення нікелю. Такими каталізаторами є колоїдні частинки або малорозчинні сполуки паладію, платини, золота, срібла.Самешироке розповсюдження отримавпаладій, що володіє високою каталітичною активністю.Освітакаталітичного шару у вигляді металу, що знаходиться в колоїдному стані, здійснюється у дві стадії.  1) сенсібілізірованіе - нанесення плівки розчину відновлюючого каталітичний метал (паладій) з розчину його солі,  2) активація - занурення в розчин солі металу-каталізатора і відновлення його до металевогостанув плівці розчину, що прилягає до поверхні діелектрика.  Найефективнішим способом сенсибілізації є обробка поверхні в розчині солей двовалентного олова. Найбільш поширений розчин складу олово хлористе 20 - 25 г / л. кислота соляна (щільність 1.2) 40-60 мл / л.Соляна кислотанеобхідна для запобігання гідролізу хлористого олова та отримання стабільного прозорого розчину, використовуваного при кімнатній температурі. Тривалість витримки може коливатися в межах від 0 5 до 15 хв. Після сенсібілізірованія необхідно деталі промити в холодній воді, при цьому відбувається гідроліз хлористого олова з реакції.Розчин для сенсибілізації готують і коректують наступним чином.Розрахунковакількість хлористого олова розчиняють у дистильованій воді, в яку додана соляна кислотавідповіднодо рецептури. Розчин перемішують, дають відстоятися і потім зливають в робочу ванну. В результаті окислення розчину киснем повітря відбувається часткове освіта чотирьохвалентного олова (Sn^{4 +),}яке дуже схильне до гідролізу у кислому середовищі, внаслідок чого розчин каламутніє. Щоб уникнути цього явища, рекомендується в розчин опустити кілька гранул металевого олова, у присутності якого чотирьохвалентний олово відновлюється до початкового двовалентного стану:Для якісної оцінки придатності розчину сенсибілізації одну частину даного розчину змішують приблизно з рівним об'ємом свіжоприготованого розчину для активування. Розчин придатний до роботи, якщо отримана суміш забарвлюється в червоний або коричнево-червоний колір. Розчин для сенсибілізації замінюється свіжоприготованим, якщо він каламутніє або з'являється негативна реакція з розчином активування.  Процес активації полягає в тому, що на поверхні діелектрика, сенсибілізованої двовалентних оловом, відбувається реакція відновлення іонів каталітичного металу (паладію) по реакції:Металевий паладій у колоїдному вигляді рівномірно розподіляється найтоншим шаром по всій поверхні оброблюваної деталі.  В даний час починає застосовуватися спосіб так званого прямого активування в розчинах, що містять одночасно солі двовалентного олова і паладію. Розчини для прямого активування називають також суміщеними розчинами. Застосування суміщеного розчину для прямого активування технологічно більш перспективно, тому що виключає необхідність досить складного коригування двох взаємопов'язаних розчинів сенсибілізації та активування і скорочує кількість ванн на лініях металізації.  Механізм процесу активації в суміщеному розчині досить складний і може бути представлений наступними етапами:  1) заповнення каталізатором мікровпадін і адсорбція його на поверхні.  2) у результаті взаємодії з водою відбувається гідроліз комплексної солі з утворенням важкорозчинного Sn (OH) Cl, який захоплює частки хлорістото паладію. Отже, на поверхні пластмаси створюються желеподібні частинки з суміші Sn (OH) CI і PdCl_2.3) обробка в розчині «прискорювача», що містить 120 г / л біфторид амонію і має кисле середовище. У кислому середовищі Sn (OH) Cl розчиняється, в результаті чого утворюються вільні іони Sn^{2 +}відразу ж вступають в реакцію з наявними на поверхні іонами Pd^{2 +}з реакції.  Отже, у поверхневому шарі будуть існувати дрібні частинки металевого паладію, оточені більш великими частками гідроокисних сполук чотирьохвалентного олова.  4) промивка у воді, що допомагає видалити частки гідроокису чотирьохвалентного олова, а на поверхні залишаються в колоїдному вигляді адсорбовані частки металевого паладію.  Дуже важливе значення впроцесахпрямого активування мають промивні операції. Збільшення часу промивки може призвести до видалення реагуючих компонентів і тоді не буде успішного активування.  На пластмаси, які не можна безпосередньо металлизировать, наносять адгезійні шари. Як адгезійних шарів без наповнювача використовують термореактивні смоли (типу поліамідноепоксідних, фенолформальдегідних, мочевіноформальдегидних. Алкідних,поліамідів, поліетанов і поліефірів). Їх використовують при металізації виробів з фенольної пластмаси, сополімерів, вінілацетату, ацетатцеллюлози, скла і стеклотканей. Після сушіння адгезійного шару наповнювач витравлюють увідповідномурозчиннику, завдяки чому в плівці створюються поглиблення [41].  Після попередньої підготовки деталі з неметалічних матеріалів піддають хімічному нікелюванню. На ряді підприємств хімічне нікелювання витісняє хімічне меднение внаслідок більш високої швидкості осадження, стабільності розчину і кращої адгезії його на деякихпластмасах(наприклад, епоксидні матеріали). У результаті активування частки металевого нікелю стають надалі каталізаторами процесу нікелювання.  Для металізації діелектриків можна застосовувати кислі та лужні розчини [40]. Найбільш популярними для хімічного нікелювання неметалічних матеріалів є такі розчини (г / л):  1) Сульфат нікелю (кристалогідрат) 30  Гіпофосфіт натрію 10  Ацетат натрію 10  рН 4-6  Температура, ° З 90  Швидкість нікелювання, мкм / год 4-25  2) Хлорид нікелю (кристалогідрат) 30  Гіпофосфіт натрію 10  Цитрат натрію 100  Хлористий амоній до необхідного значення рН 8-9  Температура, ° З 90  Швидкість нікелювання, мкм / год 6  Для нікелювання при кімнатних температурах можна використовувати аміачні розчини (моль / л):  Нікель сірчанокислий (кристалогідрат) 0,1  Гіпофосфіт натрію 0,2  Хлористий амоній 9Аміакдо рН 9  Для нікелювання при невисоких температурах пропонуються цитратні розчини (моль / л):  Нікель хлористий (кристалогідрат) 0,5  Гіпофосфіт натрію 10  Цитрат амонію 0,4  Гідроксид натрію до рН 10.