La sensibilità alla temperatura del pretrattamento ABS
La galvanoplastica della plastica ABS richiede una sequenza di pretrattamento in più- fasi prima che possa iniziare la deposizione chimica. La fase di attacco con acido cromico irruvidisce la superficie plastica per creare siti di adesione meccanica. Lo stadio di attivazione del palladio-stagno deposita i nuclei catalitici. Entrambe le fasi richiedono un controllo rigoroso della temperatura per risultati coerenti.
L'attacco con acido cromico funziona a 60-70 gradi. Una variazione di temperatura di ±3 gradi attraverso il bagno produce differenze misurabili nella ruvidità superficiale. Le parti della zona calda si sovraccaricano-, creando pori sovradimensionati che indeboliscono l'adesione. Parti della zona fredda sotto-incisione, lasciando un'area superficiale insufficiente per l'incollaggio dei metalli. Il risultato è una variabilità dell'adesione tra batch-che si manifesta come formazione di bolle o desquamazione nei successivi test di cicli termici.
I bagni di attivazione al palladio funzionano a 25-40 gradi. Le escursioni termiche superiori a 45 gradi provocano l'agglomerazione del colloide di palladio-stagno, riducendo l'attività catalitica. Al di sotto dei 20 gradi, la cinetica di attivazione rallenta e la copertura diventa incompleta. Entrambi i difetti producono skip-plating nella deposizione chimica di nichel o rame.
Il problema della distribuzione del calore nelle grandi vasche di pretrattamento
I serbatoi di pretrattamento dell'ABS sono spesso di grandi dimensioni-da 3.000 a 8.000 litri, per ospitare griglie di automobili, cruscotti di elettrodomestici e impianti idraulici. Una singola bobina di immersione ad un'estremità del serbatoio crea gradienti termici attraverso il volume di lavoro. Il bagno vicino alla bobina raggiunge il punto di regolazione mentre l'estremità lontana resta indietro di 5-8 gradi.
Gli operatori compensano aumentando la temperatura impostata sul controller, surriscaldando la zona della bobina vicina-per aumentare la temperatura-dell'estremità lontana. Ciò peggiora il problema dell'over{3}}incisione per le parti nella zona calda mentre la zona fredda rientra a malapena nelle specifiche. La questione fondamentale non è la capacità di apporto di calore ma l’uniformità di distribuzione del calore.
Tabella 1: Confronto dell'uniformità della temperatura in base alla configurazione dello scambiatore di calore in un serbatoio di attacco da 5.000 litri
| Configurazione | Massimo. Temp. Deviazione (grado) | Oltre-zona di rischio Etch | In-Etch Risk Zone | Valutazione della consistenza del batch |
|---|---|---|---|---|
| Bobina singola SS, un'estremità | ±7 | Bobina vicina | Estremità lontana | Povero |
| Bobine doppie SS, entrambe le estremità | ±4 | Entrambe le estremità | Centro | Moderare |
| Griglia in PTFE a-copertura totale | ±1.5 | Nessuno | Nessuno | Eccellente |
Dati di mappatura della temperatura provenienti da array di termocoppie nei serbatoi di incisione ABS di produzione. La configurazione a griglia fornisce una superficie di riscaldamento distribuita sull'intero ingombro del serbatoio.
La soluzione del fascio di tubi in PTFE
I fasci tubieri dello scambiatore di calore in PTFE possono essere configurati come array di griglie estese che si estendono sul fondo del serbatoio o come circuiti multipli indipendenti suddivisi in zone su diverse sezioni del serbatoio. Questa flessibilità di progettazione deriva dalla natura leggera e flessibile dei tubi in fluoropolimero.
Una griglia in PTFE a copertura totale-dispone la superficie riscaldante in modo uniforme lungo l'impronta del serbatoio. Ogni metro quadrato di fondo del serbatoio ha un apporto termico approssimativamente uguale. Le differenze di temperatura nel volume di lavoro si riducono entro ±1,5 gradi. Le parti in qualsiasi punto del serbatoio presentano le stesse condizioni di incisione o attivazione.
L'ambiente chimico del pretrattamento dell'ABS richiede questo approccio di riscaldamento distribuito. L'acido cromico a 65 gradi attacca l'acciaio inossidabile attraverso la corrosione dei bordi dei grani. Le zone impoverite di cromo- attorno ai cordoni di saldatura si corrodono preferibilmente, rilasciando ioni di nichel e ferro nel bagno di attacco. I fasci tubieri in PTFE sono senza giunture e chimicamente inerti nell'acido cromico, eliminando sia la corrosione localizzata che la contaminazione metallica.
Miglioramenti alla coerenza dei batch
L’uniformità della temperatura si traduce direttamente nella coerenza del processo. Le parti incise in condizioni termiche identiche sviluppano una morfologia superficiale identica. L'attivazione del palladio-stagno procede a velocità uniforme su tutte le superfici della parte. L'iniziazione chimica del nichel o del rame è simultanea e completa.
Un impianto di placcatura automobilistica che passa da doppie bobine in acciaio inossidabile a una griglia in PTFE a copertura totale-nel serbatoio di incisione in ABS ha documentato il miglioramento. I fallimenti di adesione legati all'incisione-, misurati mediante test del ciclo termico secondo le specifiche automobilistiche, sono diminuiti dal 2,3% del tasso di scarto allo 0,4%. Il miglioramento ha ripagato il retrofit della griglia in PTFE entro otto mesi attraverso la riduzione di scarti e rilavorazioni.
Riepilogo
Il pretrattamento galvanico della plastica ABS richiede una stretta uniformità della temperatura che le fonti di calore a punto singolo-non sono in grado di garantire. Le bobine metalliche nei bagni di acido cromico si corrodono e introducono contaminazione creando gradienti termici che producono una preparazione superficiale incoerente.
I fasci tubieri dello scambiatore di calore in PTFE configurati come griglie di-copertura completa forniscono il riscaldamento distribuito sull'intera superficie del serbatoio. La deviazione della temperatura si riduce a ±1,5 gradi. L'attacco chimico dell'acido cromico viene eliminato. La consistenza del batch migliora in modo misurabile nei test di adesione e nell'avvio elettroless.
Per gli impianti di placcatura in ABS che cercano di migliorare l'uniformità del pretrattamento, è disponibile l'analisi ingegneristica per la configurazione della griglia in PTFE previa presentazione delle dimensioni del serbatoio, della temperatura operativa, delle specifiche del mezzo riscaldante e dei dati attuali sull'uniformità della temperatura.
