Quels sont les procédés de métallisation de surface pour les pièces usinées CNC en plastique ?

Avec l'évolution des goûts esthétiques, la texture métallique gagne en popularité. Cependant, le coût relativement élevé des métaux limite leur utilisation dans certains objets du quotidien. Les plastiques, légers et dotés de propriétés intéressantes pour certains articles de consommation courante, présentent néanmoins une texture de surface peu esthétique qui peut leur donner un aspect bon marché. Comment, dès lors, donner aux plastiques une texture métallique, constituer une alternative plus avantageuse aux métaux et combiner leurs atouts ? Voici plusieurs procédés de métallisation de surface pour les pièces en plastique usinées CNC . Examinons de plus près ces procédés.

Qu'est-ce que la métallisation des matériaux polymères ? La métallisation des matériaux polymères consiste à utiliser des moyens physiques ou chimiques pour plaquer une couche de métal sur la surface des matériaux polymères, de sorte que la surface présente certaines propriétés du métal, telles que la conductivité électrique, le magnétisme, la conductivité thermique, etc. Les matériaux polymères métallisés ont un aspect métallique, une dureté de revêtement élevée et sont faciles à souder. Ils peuvent remplacer les produits métalliques et réduire les coûts. En même temps, comme les matériaux polymères ont généralement une ténacité, une résistance à la chaleur, une résistance à la corrosion, etc. élevées, la métallisation a une haute Les matériaux moléculaires fonctionnent mieux que les matériaux métalliques ordinaires. Avec le développement de la technologie, des poudres métalliques, etc., peuvent désormais être ajoutées aux résines plastiques pour préparer des matériaux métallisés.

Qu'est-ce que le procédé de métallisation plastique ? La métallisation plastique est essentiellement divisée en deux catégories, l'une est la métallisation de surface plastique et l'autre est la métallisation globale plastique. La première est divisée en méthode sèche et méthode humide. Les méthodes sèches comprennent principalement le dépôt physique en phase vapeur et le dépôt chimique en phase vapeur ; les méthodes humides comprennent principalement le placage chimique, la galvanoplastie et la réduction chimique.

Métallisation sèche (revêtement sec)

1. Dépôt physique en phase vapeur (PVD)

Le dépôt physique en phase vapeur (PVD) comprend principalement l'évaporation sous vide et la pulvérisation cathodique magnétron. L'espace où le film est déposé doit avoir un certain degré de vide, la technologie du vide est donc à la base du dépôt physique en phase vapeur.

La méthode d'évaporation sous vide consiste à chauffer le matériau de revêtement dans un environnement sous vide pour l'évaporer en très peu de temps et le déposer sur la surface en plastique pour former un revêtement.

Avantages :

Cette méthode permet une formation rapide du film et une grande efficacité, mais la liaison entre le film et le substrat est médiocre. Pour cette raison, la gravure au plasma et l'évaporation sous vide sont combinées pour améliorer la force de liaison (placage ionique).

Inconvénients :

Seuls les métaux à bas point de fusion comme l’aluminium peuvent être évaporés.

La méthode de pulvérisation magnétron utilise des ions à haute énergie pour bombarder le matériau cible, de sorte que les atomes sur la surface cible gagnent suffisamment d'énergie pour se détacher du matériau de base, sauter dans la direction de pulvérisation correspondante et se déposer sur la surface en plastique.

Par rapport à la méthode d'évaporation sous vide, la méthode de pulvérisation magnétron ne nécessite pas de prétraitement, a une force de liaison plus forte et peut déposer une variété de métaux.

2. Dépôt chimique en phase vapeur (CVD)

Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est un procédé qui consiste à introduire des gaz réactifs contenant les éléments de dépôt dans la chambre de réaction. Une réaction chimique se produit alors à la surface du substrat, et le produit solide se dépose sur la surface de pièces usinées par commande numérique (CNC) . Certains chercheurs ont réussi à déposer du cuivre sur la surface de pièces en PTFE usinées par CNC grâce à cette méthode.

Avantages : La couche de film déposée par dépôt chimique en phase vapeur est dense, possède une forte adhérence, une épaisseur relativement uniforme et une qualité de film stable.

Inconvénients : De nombreux facteurs influent sur la composition et la structure de la membrane (comme la vitesse de déplacement du gaz, la répartition de la pression, la température, etc.), et doivent être strictement contrôlés pour obtenir une membrane idéale. Dans le même temps, la température de réaction de la méthode traditionnelle de dépôt chimique en phase vapeur est généralement très élevée (900 à 2000 XNUMX °C), ce qui peut facilement entraîner des déformations et des modifications structurelles des pièces usinées CNC.

Revêtement humide

Étant donné que le placage chimique, la galvanoplastie, la réduction chimique et d'autres méthodes sont toutes réalisées en solution, on parle alors de placage humide.

1. Placage autocatalytique

Le placage chimique est actuellement la méthode de traitement de métallisation plastique la plus utilisée. Basé sur le principe de la réaction redox, un agent réducteur puissant est utilisé dans une solution contenant des ions métalliques pour réduire les ions métalliques en métal et les déposer sur la surface de divers matériaux pour former un revêtement dense. Méthodes.

Avantage

1) Le processus de placage ne nécessite pas d’alimentation électrique externe et l’équipement est simple ;

2) Il a une bonne capacité de placage au jet, et même les pièces plaquées avec des formes complexes et des trous et cavités intérieurs peuvent obtenir des revêtements uniformes ;

3) Le revêtement est dense et présente une faible porosité ;

4) Applicables à une large gamme de matériaux de base, les revêtements peuvent être déposés sur des métaux, des non-métaux et des substances organiques ;

5) Il est facile de préparer des alliages amorphes et certains films ayant des fonctions spéciales, telles que des revêtements magnétiques, optiques, électriques et autres revêtements fonctionnels.

Inconvénients : La solution de placage a une durée de vie courte, une faible stabilité et une vitesse de placage lente.

2. électrolytique

La galvanoplastie est un procédé qui utilise le principe de l'électrolyse pour plaquer une fine couche d'autres métaux ou alliages sur la surface de certaines pièces métalliques usinées CNC. Il s'agit d'un procédé qui utilise l'électrolyse pour fixer un film métallique à la surface de pièces métalliques ou d'autres matériaux.

Avantages : Le traitement électrolytique permet d’améliorer la résistance à la corrosion des métaux (les métaux revêtus sont généralement des métaux résistants à la corrosion), d’accroître leur dureté, de prévenir l’usure, d’améliorer la conductivité, la douceur, la résistance à la chaleur et l’esthétique de la surface.

Inconvénients : Ce procédé nécessite l’utilisation de dérivés de chrome et de nickel, métaux nocifs pour l’environnement. Le plastique le plus couramment utilisé pour le traitement électrolytique est l’ABS, suivi du PP. Il existe également des méthodes permettant de traiter avec succès le PSF, le PC, le PTFE, etc., mais elles sont plus complexes.

3. Méthode de réduction chimique

Les principales étapes de la préparation d'une surface métallisée polymère par la méthode de réduction chimique :

1) Dissoudre le polymère contenant des groupes polaires et le sel métallique qui peut former un complexe avec lui dans le solvant pour former une solution uniforme.

2) La solution est évaporée pour former un échantillon.

3) Placer l'échantillon dans la solution réductrice pour former une couche métallique conductrice sur la surface de l'échantillon par réaction de réduction chimique.

Avantages : La méthode de réduction chimique résout dans une certaine mesure les problèmes de mauvaise adhérence de surface, de faible durabilité, de coût élevé des équipements de revêtement, de complexité des procédés, etc., et présente un fort potentiel de développement.

Autres méthodes de revêtement par métallisation

1. Revêtement de peinture métallique

Les revêtements en poudre d'argent, de cuivre, de nickel, d'aluminium et d'autres métaux sont utilisés pour recouvrir les plastiques afin de les métalliser. En plus de donner à la surface du plastique un effet décoratif métallique, cette méthode peut également utiliser la conductivité de la couche comme méthode pour conférer à la coque en plastique du téléphone portable des propriétés de blindage.

2. Pulvérisation de métal

La projection de métal est une technologie de protection des matériaux qui utilise un flux de particules de métal en fusion à grande vitesse pour pulvériser la surface d'un substrat afin de produire un revêtement. Cela comprend la projection à l'arc, la projection au plasma, la projection à la flamme et la projection oxy-fuel à grande vitesse.

Avantage

1) Couleurs riches;

2) Usinage CNC dans un environnement liquide, on peut réaliser un traitement de surface de structures complexes ;

3) La technologie est mature et peut être produite en masse ;

4) Il possède une transparence unique et une brillance élevée.

Désavantages

1) Le coût est trop élevé.

2) Les particules métalliques et les flammes à haute température à l'état fondu endommageront la surface du matériau de la matrice polymère. En raison de la température de chauffage élevée de la projection thermique, le revêtement métallique obtenu est difficile à satisfaire aux exigences d'utilisation en raison de l'oxydation et de la grande porosité. 

Par conséquent, la pulvérisation à froid est généralement utilisée pour revêtir des couches métalliques à la surface des matériaux à base de polymères. La technologie de pulvérisation à froid ne nécessite qu'un faible apport de chaleur, présente une faible température de chauffage et une vitesse de vol des particules élevée, ce qui évite efficacement l'impact thermique de la pulvérisation thermique, réduisant ainsi la distorsion tridimensionnelle de la surface du substrat, l'oxydation du revêtement, le changement de phase et d'autres problèmes.

3. Méthode composite à base de poudre métallique

La méthode de composite à poudre métallique consiste à ajouter des pigments métalliques spéciaux, tels que de la poudre métallique, un mélange maître de couleur, des matériaux de granulation, etc. pendant le processus de moulage du plastique, afin que les produits en plastique puissent obtenir des effets nacrés, un lustre métallique et d'autres effets. Cette méthode permet d'éviter certains processus de pulvérisation et constitue une méthode de métallisation globale des plastiques. À l'heure actuelle, certaines entreprises de plastique développent de tels produits. Les particules de plastique produites peuvent être directement utilisées pour le moulage. Le processus est simple et le coût de l'usinage CNC est réduit.

Résumé

Le processus de métallisation de surface des pièces usinées CNC en plastique permet d'obtenir une apparence métallique du plastique, le transformant en faux métal. Les produits en plastique obtenus grâce au processus de métallisation de surface en plastique présentent plus d'avantages que les matériaux métalliques en termes de conductivité électrique, de magnétisme et de conductivité thermique. Cependant, il existe encore très peu de types de plastiques pouvant être utilisés pour la métallisation. Les plus courants sont l'ABS, suivi du PP, puis du PSF, du PC, du PTFE, etc. La métallisation de surface des pièces usinées CNC en plastique en est encore à ses balbutiements et ses applications seront plus étendues à l'avenir.