امروزه استفاده از پلاستیک‎های آبکاری شده در صنایع مختلف ازجمله صنایع اتوموبیل سازی، صنایع الکترونیک، صنایع تولید لوازم خانگی و ...، گسترش چشمگیری یافته است. 

از جمله عواملی که استفاده از پلاستیک در تولید قطعات را امری مقرون به صرفه می‎سازد،  می توان به موارد زیر اشاره کرد:

                    آزادی بیشتر در طراحی و انتخاب قطعه

                    وزن کمتر در مقایسه با قطعات از جنس دیگر

                    حذف عملیات دوباره کاری مانند(پرداختکاری سطح)

                   قابلیت انعطاف بیشتر در قیاس با قطعات مشابه فلزی

                   استحكام فیزیكی قابل قبول و مناسب و مقاوم بودن آن ها در برابر فرسودگی

                   هزینه کمتر

باید توجه داشت که بسیاری از پلاستیک ها قابلیت آبکاری دارند اما در عین حال آبکاری پلاستیکها برای آن دسته ازپلاستیک ها استفاده می‎شود که بعد از آبکاری چسبندگی مناسبی بین پوشش و قطعه پلاستیکی بوجود آید.

پلاستیکهایی که امروزه به طور وسیع آبکاری می‎شوند عبارتند از :
• آلیاژ ABS
• پلی سولفون
• نایلون
• پلی استر
• پلی اتراترکتون ( Polyetheretherkeetone )
• پلی پروپیلن
• پلی آریل اتر
• پلی فنیل اکسید
• تفلون
• پلی اتریمید
در بین این پلاستیکها ABS با خواصی چون قالب پذیری و انعطاف پذیری خوب، هزینه پائین تولید،چسبندگی بالا، کیفیت ظاهری خوب، پایداری ابعادی و تولید آسان بهترین نوع پلاستیک برای آبکاری می باشد. این پلاستیک از پلیمریزاسیون سه ماده اکریلو نیتریل، بوتادین و استایرن بدست می آید و دارای وزن مخصوص 1.04 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و رنگ آن کدر است، در دمای 100 درجه سانتیگراد نرم میشود.بوتادین جزء لاستیکی این پلاستیک است که به صورت ذره هایی با قطر کمتر از یک میکرون در شبکه اکریلو نیتریل- استایرن پخش شده است.ذرات لاستیکی مذکور، این ماده را ارتجاعی میکند. این ذرات در تماس با محلولهای شیمیایی خورده میشوند و حفره هایی در پلاستیک ایجاد میکنند که این حفره ها، چسبندگی لایه فلزی آبکاری شده را روی پلاستیک  بهبود می‎بخشند.

روشهای پوشش دهی پلاستیکها:

1-آینه كاری :

ابتدا قطعه را زبر كرده (در سطوح آن خلل و فرج ریز ایجاد كرده ) متعاقبا با كلرید قلع دو ظرفیتی آن را حساس كرده و سپس با استفاده از پاشیدن دو محلول شیمیایی به طور هم زمان بر روی قطعه و در اثر مخلوط شدن دو محلول ، فلز نقره احیا شده و در سطوح قطعه به صورت یك فیلم درخشنده خواهد نشست.

2-استفاده از لاكهای هدایت کننده:

استفاده از لاك های هدایت كننده كه از مخلوط رزین های آلكید و اپوكسی با ذرات میكرونی گرافیت یا نقره یا پودر فلزی تهیه میشوند، علی رغم گران بودن این لاكها کاربرد این روش بیشتر بر روی قطعاتی است که به لحاظ شیمیایی قابلیت آبکاری را ندارند.

3-پوشش گذاری تحت خلا :

پوشش گذاری تحت خلا نیز كه با فرایندهای مختلفی صورت می گیرد، از روشهای متداول و رایج جهت پوشش دهی غیر هادیها به ویژه پلاستیك ها میباشد.با استفاده از این روش،  پوشش هایی با ضخامت یك نانومتر تا یك میكرون قابل حصول می باشد. به لحاظ نازكی پوشش داده شده با این روش در مقایسه با آبكاری قطعه به روش الكتروپلیتینگ استفاده از لاكهای شیمیایی قبل و بعد از پوشش دهی به منظور دستیابی به یك سطح با كیفیت بالا و محافظت شده ضروری می باشد.

4- الکتروپلیتینگ:

این روش متداولترین روش آبکاری پلاستیکهاست و دارای مراحل مختلف پوشش دهی الکترولس و الکترولیتی است. این روش به تفصیل در زیر آورده شده است.

از بین روشهای فوق، روش پوشش گذاری تحت خلاء و الکتروپلیتینگ بیشترین کاربردها را دارند. در زیر به مقایسه این دو روش پرداخته می شود.

1- در مقایسه با روش پوشش گذاری تحت خلاء روش الكتروپلیتینگ به سرمایه گذاری اولیه كمتری نیاز دارد.

2- چسبندگی فلز به سطح قطعه در آبكاری به روش الكتروپلیتینگ بسیار بهتر از روشهای تحت خلا بوده و در نتیجه پایداری و دوام پوشش داده شده بهتر است.امكان افزایش ضخامت پوشش تا ده میكرون و بالاتر و به دست آوردن خصوصیات فیزیكی لازم بر روی سطح قطعه وجوددارد در حالیكه پوشش های ایجاد شده با روشهای تحت خلا معمولا زیر یك میكرون است و به همین دلیل استفاده از لاكهای محافظ بعد ازپوشش دهی ضروری می باشد.

3- برای جلوگیری از خروج نرم كننده ها، مواد فرار و سایر افزودنیها از سطح یك قطعه پلاستیكی در شرایط خلا در بسیاری از موارد لازم است یك پوشش پلیمری اولیه نیز بر روی قطعه پلاستیكی داده شود كه موجب افزایش هزینه خواهد شد.

4- آبكاری سطوح قطعات پیچیده با روش الكتروپلیتینگ راحت تر صورت می گیرد.

5- در روشهای تحت خلا به نیروهای با تخصص بالاتری در مقایسه با روش الكتروپلیتینگ نیاز می باشد.

در مقابل در رابطه با برخی موارد، كاربرد روش استفاده از پوشش دهی تحت خلا به آبكاری با روش الكتروپلیتینگ برتری دارد كه اهم آن عبارتند از:

1- در این روش به علت اینكه قطعه در تماس مستقیم با مواد شیمیایی قرار نمی گیرد خصوصیات فیزیكی پلیمر تغییر نمی یابد.

2- در روش پوشش دهی تحت خلا ، ایجاد پوشش بر روی اكثر پلاستیكها امكان پذیر است در حالیكه در روش الكتروپلیتینگ پوشش دهی بروی چند نوع پلاستیك موفق بوده و در برخی موارد به محلولهای زبرسازی گران قیمت نیاز می باشد.

3- در برخی موارد یك پوشش با ضخامت بسیار كم (زیر یك میكرون كه با لاك محافظت شده باشد ) پاسخ گوی نیاز خواهد بود كه در چنین حالتی قیمت تمام شده در مقایسه با روش الكتروپلیتینگ كمتر خواهد بود.

4- معمولا به آماده سازی قطعه از طریق پوشش دهی با لاك و رزینهای شیمیایی بعد از پوشش دهی نیاز می باشد.

5- روش پوشش دهی تحت خلا پساب آلوده كننده محیط زیست نداشته و به تجهیزات تصفیه پساب نیازی ندارد. در این روش تنها در مرحله لاك زنی (دادن پوشش از رزینهای شیمیایی قبل و بعد از پوشش دهی فلزی ) و در صورت استفاده از روش اسپری كردن لاك و رزین، بایستی بخارات و حلالهای تبخیر شده ضمن كار به وسیله هواكش به خارج از محیط كارگاه منتقل شده و در ارتفاع مناسب رها شوند.

6- به علت این كه در روشهای پوشش دهی تحت خلا تجهیزات و دستگاه پوشش دهی خارجی بوده و همچنین مواد و قطعات مصرفی وارداتی هستند ارز بری بیشتر می باشد. به عنوان مثال فلزی كه برای پوشش دهی مورد استفاده قرار می گیرد باید از خلوص بالایی برخوردار باشد.

7-پوشش دهی در روشهای تحت خلا در یك محیط بسیار تمیز بایستی صورت گیرد بطوری كه محیط از ذرات گرد و غبار عاری باشد . بنابراین به مراتب تمیز تر و بهتر ازمحیط آبكاری به روش الكتروپلیتینگ می باشد كه معمولا آلوده به انواع گازه ای سمی و غیر سمی بوده ونیاز به تهویه دائمی دارد.

9-با توجه به توضیحات فوق روشن است كه هر یك از روشهای فوق در محدوده كار برد مربوط به خود بهترین كارایی را خواهند داشت ودر مواردكاملا مشابه نیز بایستی انتخاب روش با بررسی معایب و محاسن هر روش صورت گیرد.

روش الکتروپلیتینگ:

با توجه به اینکه پلاستیک ماده ای است که ماهیتا نارسانا می باشد در ابتدا لازم است که به ماده ای که خاصیت رسانایی را داشته باشد تبدیل شده و سپس آبکاری روی آن انجام گیرد.

اساساَ آبکاری پلاستیکها شامل دو مرحله است:

                   رسانا یا نیمه رسانا کردن قطعه و ایجاد قابلیت هدایت الکتریکی روی سطح آن

                    آبکاری کردن قطعه (نشاندن لایه فلزی روی قطعه) با روش آبکاری الکتریکی

مراحل رسانا کردن یک قطعه پلاستیکی چنین است:

                   چربی گیری

                    اسید شویی یا پیش زبرسازی

                   زبرسازی

                   کروم گیری

                   خنثی سازی

                   اسید گیری

                  حساس سازی

                  شتاب دهی

                   آبکاری شیمیایی بدون برق.

لازم به ذکر است که پس از برخی مراحل باید شست وشوی قطعه با آب به منظور جلوگیری از آلودگی فرایند بعدی توسط محلول فرایند قبل از آن  صورت گیرد. در زیر به تفصیل مراحل بالا ذکر می‎شوند.

1- چربیگیری (چربی زدایی):

وقتی ABS و دیگر پلیمرها از قالب بیرون می آیند دارای الکتریسیته ساکن هستند و اگر در محیط پوشیده نشوند، ذرات گردو غبار هوا را به خود جذب میکنند. این آلودگی و آلودگیهای ناشی از روغن آماده سازی قالب برای تزریق و همچنین آلودگی ناشی از جابجایی،وجود مرحله چربی گیری را ضروری میکند. استفاده از یک ماده چربی گیر باعث افزایش عمر محلول زبرسازی میشود.

2-اسیدشویی (پیش زبرسازی):

برای پیشگیری از انتقال مواد چربی گیر قلیایی به محلول زبرسازی اسیدی و کاهش اسیدیته و عمر مفید آن بهتر است این مرحله قبل از زبرسازی وجود داشته باشد تا ضمن خنثی کردن قلیایی بودن سطح قطعه، آن را برای زبرسازی آماده کند.

 
3-زبرسازی (Etching):

زبر سازی میکروسکپی قطعه و ایجاد خلل و فرج در سطح آن، چسبندگی فلز به پلیمر را افزایش می‎دهد. زبرسازی به دو روش مکانیکی و شیمیایی صورت می گیرد. در روش مکانیکی، از روشهای سند بلاست یا شات بلاست بر روی قطعه در حال دوران استفاده می‎شود و سطح آن را زبر میکنند. البته با توجه به آلودگی زیادی که این روشها برای اپراتور به همراه دارند در حال منسوخ شدن هستند.

روش شیمیای روش بهتر و متداول تری است که در آن، جزء بوتادین خورده میشود و در عین حال ساختمان اکریلو نیتریل استایرن تخریب نمیگردد و سطح قطعه با خلل و فرج زاویه دار آماده پذیرایی فیلم هادی است.

4-کروم گیری:

در این مرحله اسید کرومیکی که پس از زبر سازی همراه قطعه است، گرفته میشود و هدف از آن، صرفه جویی در مصرف اسیدکرومیک است. پس از کروم گیری شستوشوی قطعه با آب انجام میشود که کاهش قابل توجه اسید کرومیک روی قطعه و افزایش عمرمحلول خنثی سازی را در مرحله بعد به دنبال دارد.

5-خنثی سازی:

هدف از خنثی سازی، حذف آخرین محلول اسید کرومیک روی قطعه است که میتواند محلولهای بعدی را آلوده کند. اسید کرومیک باقیمانده در حفره های کور قطعه یا در محل اتصال آویزها از آبکاری شیمیایی این گونه مکان‎ها جلوگیری می‎کند.

6-اسیدگیری:

پس از خنثی سازی، قطعه باید از محلول خنثی ساز پاک شود.

7-حساس سازی:

این مرحله در حقیقت قلب فرایند به شمار می‎رود. برای آبکاری روی پلاستیک ابتدا باید سطح آن را حساس کرد. این کار معمولا با نشاندن ذره های کوچک پالادیوم روی قطعه صورت میگیرد که این ذرات بعدا کاتالیزوری برای شروع آبکاری خواهند بود.در این مرحله قطعه در محلولی از کلرید قلع و کلرید پالادیوم غوطه ور میشود و پس از گذشت زمان لازم کمپلکسی از قلع و پالادیوم روی سطح قطعه بوجود می آید که در مرحله شتاب دهی نمکهای قلع حذف میشود و تنها فلز پالادیوم روی سطح باقی می‎ماند. محلول حساس سازی باید از نور محافظت شود تا طول عمر آن افزایش یابد. پس از این مرحله نیز شست وشو لازم است.

8-شتاب دهی:

در این مرحله نمکهای قلع و بیشتر هیدروکسید قلع حذف میشوند. این نمکها جزئی از کمپلکس روی سطح قطعه اند که پالادیوم را تا هنگام استفاده حفظ میکند. در این مرحله قلع در محلول حل میشود و فقط فلز پالادیوم در سطح قطعه باقی میماند. این پالادیوم است که مرکز تجمع فلز روکش به‎ شمار می آید. شست وشو در این مرحله همانند شست وشوی قبل از شتاب دهی نمیتواند محلول روی سطح راکاملا بزداید ولی واکنشهای هیدرولیزی سطح قطعه، وجود این مرحله را ضروری میکند.

9-آبکاری شیمیایی (Electroless Plating):

به آبکاری با یک محلول شیمیایی گفته میشود که بدون ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی صورت میگیرد و قطعه ای را که داخل محلول فرو برده میشود، آبکاری میکند. پلاستیک فعال شده باید با روکش فلزی پوشانده شود تا هادی گردد.ضخامت این پوشش باید حداقل حدود 0.05 تا 0.5 میکرون باشد تا بتواند جریان لازم را برای شروع آبکاری الکترولیتی از خود عبور دهد. این محلولها روکشهای بسیار نازکی بوجود می آورند و تا زمانی که سطح قطعه کاملا پوشانده شود، واکنش ادامه می یابد. محلولهای آبکاری شیمیایی باید هم دربردارنده نمک فلزی باشند و هم یک احیا کننده برای واکنش شیمیایی که بتواند کاتیونها را احیا کند. این کار به یک شروع کننده نیاز دارد که معمولا خود فلز است. در واکنش انجام شده کاتیون فلز مورد نظر احیا میشود و روی قطعه می‎نشیند. وقتی یک پلاستیک فعال شده در چنین محلولی فرو برده میشود، هر ذره پالادیوم، مرکز تجمع فلز (مس یا نیکل) به دور خود می‎شود. جزیره های تشکیل شده از فلز بسرعت به یکدیگر می‌پیوندند و تمام سطح قطعه رامی‎پوشانند. با اتمام آبکاری شیمیایی، قطعه پلاستیکی به قطعه ای با سطح هادی و رسانای جریان برق تبدیل می‌شود و از این مرحله به بعد روش متعارف آبکاری قطعات فلزی قابل استفاده است.

تنها باید نکاتی را که به ماهیت پلاستیکی قطعه برمیگردد، در این موارد رعایت کرد:

                 به علت سبک بودن قطعات پلاستیکی باید از مکانیزمهایی برای قرار دادن قطعه روی آویز کاتد استفاده شود تا اتصال کافی بمنظورعبور جریان برق به وجود آید.

                  برای قطعات ریز از سبدهای مخصوص استفاده شود.

                  پلیمری برای آبکاری انتخاب شود که در رده پلیمرهای مخصوص آبکاری باشد.

شکل ظاهری قطعه بعد از هر مرحله متفاوت است در مرحله اول دارای یک لایه یکنواخت آب در مرحله دوم کمی تیره در مرحله سوم غیر یکنواخت بودن سطح قطعه و غیر شفاف بودن در مرحله چهارم و پنجم سطحی خرمایی شکل دارد در مرحله ششم به حالت قبل روشنتر و در مرحله هفتم باید پوشش یکنواخت و کاملی روی قطعه تشکیل شود.

پس از این مرحله قطعه پلاستیکی به یک قطعه با قابلیت هدایت جریان الکتریکی تبدیل شده است و می‌‎توان به راحتی پوشش های الکترولیتی را روی آن اعمال کرد.

پس از خارج کردن قطعه از وان الکترولس معمول‎ترین فرایندی که مورد استفاده قرار می‎گیرد فرایند آبکاری مس اسیدی براق است. این پوشش ضمن اینکه هدایت قطعه را به شکل زیادی بهبود می‎بخشد و امکان سوختن پوشش را در فرایندهای بعدی که ممکن است به واسطه میزان هدایت پایین قطعه باشد، را از بین می‎برد توانایی بالایی در پر کردن حفره ها و ترکها روی سطح پلاستیک دارد که موجب درخشندگی و یکنواختی بیشتر پوششهای بعدی می‎شود.

پس از انجام فرایند مس اسیدی حال قطعه به صورت قطعه فلزی با قابلیت هدایت بالا قابلیت انجام هر نوع فرایند پوشش‎دهی را دارد. معمولترین فرایند پس از مس اسیدی نیکل است. به واسطه اینکه نیکل براق چسبندگی کمتری روی قطعه دارد و همچنین دارای شکل پذیری کمتری نسبت به پوشش نیکل مات است قبل از انجام نیکل براق لازم است که یک پوشش نیکل مات روی قطعه اعمال شود. پس از آن برای بهبود بیشتر چسبندگی نیکل براق به نیکل مات می‎توان یک لایه پوشش نیکل نیمه براق را نیز روی قطعه اعمال کرد و پس از آن پوشش دهی نیکل براق را انجام داد.

پس از مرحله نیکل براق به منظور بهبود کیفیت ظاهری و افزایش طول عمر پوشش معمولا یک لایه پوشش کروم با ضخامت پایین روی قطعه اعمال می‎شود.

پس از انجام فرایند کروم، پوشش کاری قطعه کامل شده و پس از انجام مراحل شستشو و خشک کردن پوشش دهی قطعه به پایان می‎رسسد.

در حال حاضر کرم-نیکل براق متداولترین پوشش آبکاری پلاستیک ها می باشند. این پوشش معمولا شامل مس-نیکل و لایه نازکی از کرم می باشد. عمدتا ضخامت پوشش و مشخصات آن را می توان در گستره وسیعی تغییر داد و پوشش هایی ایجاد نمودکه بتوانند در شرایط متناسب کاری و عملکرد قطعه نقش مناسبی را داشته باشد.

جداسازی فلز از محلول الکترولیت به کمک انرژی الکتریکی جریان خارجی را الکترولیز مینامند.

الکترولیز به کمک جریان مستقیم صورت میگیرد و الکتریسیته مصرفی به انرژی شیمیایی و گرمایی تبدیل میشود. تبدیل این انرژی در آبکاری الکترولیت را تجزیه و فلز را آزاد میکند و آن را به شکل پوشش روی کاتد یا قطعه متصل به کاتد می نشاند.

شریط عملیاتی برای ایجاد پوشش رسانای قطعه پلاستیكی