Працэс гальванічнага пакрыцця ABS, PP, PA, PC і іншых распаўсюджаных аўтамабільных пластмас

Згодна са статыстыкай Кітайскай асацыяцыі вытворцаў аўтамабіляў, вытворчасць і продаж аўтамабіляў у маёй краіне ў 2022 годзе складуць 27.021 мільёна адзінак і 26.864 мільёна адзінак адпаведна (першае месца ў свеце на працягу 14 гадоў запар), што на 3.4% і 2.1% больш у параўнанні з аналагічным перыядам мінулага года. Аўтамабільная прамысловасць працягвае расці і развівацца, уносячы выдатны ўклад у садзейнічанне эканамічнаму росту, але яна таксама ўскладняе праблемы з энергетыкай і навакольным асяроддзем. Даследаванні паказваюць, што памяншэнне вагі аўтамабіля можа эфектыўна знізіць расход паліва і выкіды. На кожныя 10% зніжэння вагі аўтамабіля расход паліва можа быць зніжаны на 6%-8%, а выкіды CO2 - на 5%-6%.

Тэхналогію лёгкай вытворчасці аўтамабіляў можна падзяліць на тры аспекты: аптымізаваная канструкцыя, выкарыстанне лёгкіх матэрыялаў і перадавыя тэхналогіі вытворчасці. Сярод іх выкарыстанне лёгкіх матэрыялаў з'яўляецца найбольш прамым спосабам дасягнення зніжэння вагі аўтамабіля. Пластыкі маюць добрыя ўласцівасці, такія як лёгкая вага, нізкі кошт і лёгкасць фармавання. У прыватнасці, выкарыстанне тэхналогіі гальванічнага пакрыцця надае пластыкам металічны выгляд і бляск, што эфектыўна паляпшае дэкаратыўныя, антыкаразійныя, механічныя і іншыя ўласцівасці пластыкаў, што робіць пластыкі папулярным выбарам для аўтамабіляў. Неметалічныя матэрыялы найбольш выкарыстоўваюцца ў працэсе лёгкай вытворчасці, і існуе тэндэнцыя "замены сталі пластыкам".

У гэтым артыкуле апісваецца агульная сітуацыя з аўтамабільнымі пластмасамі, коратка апісваюцца сферы прымянення некалькіх пластмас, такіх як ABS, ПП, ПА і ПК, якія шырока выкарыстоўваюцца ў аўтамабілях, а таксама тлумачацца працэсы іх гальванічнага пакрыцця. Дайце спасылку для далейшых даследаванняў.

1. Агляд прымянення пластмас у аўтамабілях

Пластык — гэта палімерны матэрыял, які ў асноўным складаецца з арганічнай сінтэтычнай смалы і можа фармавацца пры награванні і ціску. Дзякуючы сваім выдатным уласцівасцям, такім як лёгкая вага, нізкі кошт, лёгкасць апрацоўкі і розныя віды апрацоўкі паверхні, ён шырока выкарыстоўваецца ў дэталях салона і звонку аўтамабіляў, канструкцыйных дэталях і функцыянальных дэталях. З пастаянным развіццём тэхналогій лёгкай канструкцыі аўтамабіляў выкарыстанне пластыкаў у аўтамабілях рэзка ўзрасло.

Сярод аўтамабільных пластмас універсальныя пластмасы маюць адносна нізкі кошт і складаюць больш за 50%, за імі ідуць інжынерныя пластмасы, на якія прыпадае каля 15%. Спецыяльныя пластмасы даражэйшыя, і іх выкарыстанне адносна невялікае. Згодна са статыстыкай даследаванняў, да аўтамабільных пластмас, якія знаходзяцца на пярэднім краі і падыходзяць для гальванічнага пакрыцця, адносяцца ABS, PP, PA, PC і г.д.

2. Выкарыстанне ABS у аўтамабілях і яго гальванічнае пакрыццё

1. Прымяненне ABS у аўтамабілях

АБС — гэта тэрмапластычны інжынерны пластык з шырокім спектрам ужывання. Паколькі АБС-пластык мае такія недахопы, як дрэнная ўстойлівасць да надвор'я, змяненне колеру і гаручасць, яго часта змешваюць з іншымі палімерамі пры выкарыстанні ў аўтамабілях для атрымання больш распаўсюджаных мадыфікаваных прадуктаў, такіх як: АБС/ПК, АБС/ПА, пластыкавыя сплавы АБС/ПВХ і г.д. ABS лінія экструзіі лістоў

Сплаў ABS/PC можа палепшыць цеплавую ўстойлівасць і трываласць на разрыў ABS, знізіць глейкасць расплаву PC, палепшыць прадукцыйнасць апрацоўкі і знізіць адчувальнасць унутранага напружання і ўдарнай глейкасці вырабу да таўшчыні вырабу. Ён у асноўным выкарыстоўваецца для ўнутранага і вонкавага аздаблення аўтамабіляў, аўтамабільных фар і іншых дэталяў з высокай трываласцю і высокай цеплавой устойлівасцю;

Сплаў ABS/PA мае ўстойлівасць да дэфармацыі, добрую цякучасць і ўнікальныя матавыя ўласцівасці, і можа выкарыстоўвацца ў такіх дэталях, як бамперы, прыборныя панэлі і дэкаратыўныя панэлі стоек.

Сплаў АБС/ПВХ не толькі валодае цеплаўстойлівасцю і ўдаратрываласцю, але таксама валодае вогнеўстойлівымі, самазатухаючымі ўласцівасцямі і хімічнай устойлівасцю. Ён у асноўным выкарыстоўваецца ў аўтамабільных прыборных панэлях, абалонцы прыборных панэляў і іншых дэталях, якія патрабуюць вогнеўстойлівасці.

2. Працэс гальванічнага пакрыцця ABS

Гальванічная апрацоўка пластыка АБС патрабуе добрай сувязі паміж металічным пакрыццём і падкладкай, а ўтрыманне бутадыену павінна кантралявацца на ўзроўні ад 18% да 23%. Працэс гальванічнага пакрыцця пластыка АБС ўключае тры этапы: папярэдняя апрацоўка, хімічнае пакрыццё і гальванічнае пакрыццё. Асноўным тэхналагічным працэсам з'яўляецца зняцце напружання → выдаленне алею → наданне шурпатасці → аднаўленне шасцівалентнага хрому → актывацыя паладыем і волавам → выдаленне гідраксіду волава → хімічнае нікеляванне (або меджанне) → папярэдняе пакрыццё → гальванічнае пакрыццё, сярод якіх найбольш важнай з'яўляецца апрацоўка паверхні перад пакрыццём. Папярэдняя апрацоўка паверхні, спрашчэнне працэсу, замена экалагічна чыстых раствораў для пакрыцця і г.д. заўсёды былі актуальнымі тэмамі ў даследаваннях.

3. Выкарыстанне поліпрапілену ў аўтамабілі і яго гальванізацыйнае пакрыццё

1. Ужыванне поліпрапілену ў аўтамабілях

ПП — гэта лёгкі тэрмапластычны пластык агульнага прызначэння без паху, нетаксічны, бясколерны і напаўпразрысты, з добрай хімічнай устойлівасцю, цеплаўстойлівасцю, электраізаляцыяй і высокатрывалымі механічнымі ўласцівасцямі. Даданне ў сыравіну армавальных рэчываў, рэчываў, якія павялічваюць цвярдзенне, і г.д. можа змяніць палімерныя кампаненты і макрамалекулярную структуру або крышталічную канфігурацыю поліпрапілену, каб палепшыць яго агульныя характарыстыкі.

Калі ў поліпрапілен дадаць пэўную долю шкловалакна, можна атрымаць поліпрапілен, узмоцнены шкловалакном, з большай калянасцю і цеплаўстойлівасцю, які часта выкарыстоўваецца ў канструкцыйных дэталях аўтамабіляў і дэталях з высокімі рабочымі тэмпературамі, такіх як: уваходная труба маторнага адсека, корпус паветранага фільтра, вентылятар радыятара і г.д. Даданне адпаведнай колькасці тальку і карбанату кальцыю ў поліпрапілен таксама можа палепшыць калянасць і цеплаўстойлівасць поліпрапілену. Гэты мадыфікаваны поліпрапілен часта выкарыстоўваецца ў рамах аўтамабільных бампераў, прыборных панэлях, дэфлектарах, калонках і г.д.; даданне поліпрапілену або ўмацавальных рэчываў, такіх як этыленпрапілендыенавы каўчук (EPDM), можа быць выкарыстана ў некаторых канструкцыйных дэталях з высокімі патрабаваннямі да трываласці ў дарагіх аўтамабілях.

2. Працэс гальванічнага пакрыцця поліпрапілену

З пункту гледжання працэсу гальванічнага пакрыцця, поліпрапілен можна падзяліць на звычайны тып, гальванічны тып і праводзячы тып.

Звычайнае гальванічнае пакрыццё поліпрапілену мае дрэнную дакладнасць памераў і праблематычнае шурпатасць. Перад травленнем і шурпатасцю яго неабходна набракаць арганічным растваральнікам. Звычайна выкарыстоўваным арганічным растваральнікам з'яўляецца ксілол. Пасля шурпатасці яго можна апрацоўваць у адпаведнасці з працэсамі сенсібілізацыі, актывацыі і іншымі працэдурамі пластыка АБС;

Гальванічная ПП вырабляецца шляхам дадання пэўнай колькасці напаўняльнікаў, такіх як ZnO і TiO2, да поліпрапілену. Гэтыя напаўняльнікі могуць растварацца падчас хімічнага травлення і надання шурпатасці паверхні, што паляпшае трываласць счаплення пакрыцця. Для гальванічнага ПП працэс таксама можа выконвацца па прынцыпе гальванічнага травлення АБС-пластыка, за выключэннем таго, што тэмпературу раствора падчас хімічнага травлення неабходна павысіць да 70~80℃;

Праводны поліпрапілен атрымліваюць шляхам дадання графітавага парашка з масавай доляй каля 30% да поліпрапілену. Ён мае добрую электраправоднасць і можа быць гальванізаваны ў адпаведнасці з працэсам металічных дэталяў. Распрацоўка поліпрапілену гальванічнага класа і ўдасканаленне працэсаў надання шурпатасці заўсёды былі актуальнымі тэмамі ў даследаваннях працэсаў гальванічнага пакрыцця поліпрапілену.

4. Выкарыстанне ПА ў аўтамабілі і яго гальванізацыя

1. Ужыванне ПА ў аўтамабілях

Пластык ПА мае добрыя механічныя ўласцівасці, цеплаўстойлівасць, зносаўстойлівасць, хімічную ўстойлівасць і самазмазку, нізкі каэфіцыент трэння, пэўную вогнеўстойлівасць, лёгкую апрацоўку і падыходзіць для напаўнення шкловалакном і іншымі напаўняльнікамі.

Шкловалакновы армаваны PA можа выкарыстоўвацца для пластыкавых дэталяў і дэталяў рухавіка ў маторным адсеку; высокатэрмаўстойлівы сплаў PA/ABS, які выкарыстоўваецца ў аўтамабільных люстэрках задняга выгляду, вечках паліўных бакаў, крылах і г.д.; сплаў PA/PPE мае выдатную тэрмаўстойлівасць, трываласць, вогнеўстойлівасць, праводнасць і іншыя ўласцівасці, і можа выкарыстоўвацца ў аўтамабільных цэнтральных электрычных скрынках, крылах, вялікіх перагародках, ахоўных панэлях і г.д.

2. Працэс гальванічнага пакрыцця ПА

Перад гальванізацыяй звычайных вырабаў з поліаміду (ПА) неабходна праверыць напружанне. Гэты метад заключаецца ў тым, каб апусціць выраб у н-гептан. Калі на працягу 5-15 секунд з'явяцца расколіны, напружанне неабходна зняць. Напружаныя вырабы можна змясціць у халодную ваду і нагрэць да кіпення. Вытрымаць 3 гадзіны, а затым павольна астудзіць вадой, каб ліквідаваць унутранае напружанне. Працэс папярэдняй апрацоўкі перад гальванізацыяй ПА прыкладна такі ж, як і для АБС-пластыка, за выключэннем працэсу надання шурпатасці. Распрацоўка гальванічных матэрыялаў, ахова навакольнага асяроддзя і ўдасканаленне працэсаў дагэтуль застаюцца актуальнымі тэмамі даследаванняў.

5. Выкарыстанне ПК у аўтамабілі і яго гальваніка

1. Прымяненне ПК у аўтамабілях

ПК — гэта высокамалекулярны палімер, які змяшчае карбанатныя групы ў малекулярным ланцугу. Ён валодае высокай ударатрываласцю, добрай устойлівасцю да стомленасці, добрай стабільнасцю памераў, празрыстасцю і добрай свабоднай фарбавальнасцю. Аднак з-за нізкай устойлівасці да драпін і зносаўстойлівасці яго часта выкарыстоўваюць у выглядзе пластыкавых сплаваў для ўнутранага і вонкавага аздаблення аўтамабіляў. Напрыклад, сплавы ПК/ПЭТ і ПК/ПБТ маюць высокую цеплаўстойлівасць і ўдаратрываласць ПК, а таксама зносаўстойлівасць і апрацоўчыя ўласцівасці поліэстэру. Яны падыходзяць для вырабу кампанентаў кузава аўтамабіляў, бакавых ахоўных прылад, рам дзвярэй аўтамабіляў і маюць нізкія ўдаратрывалыя ўласцівасці, такія як высокі бампер.

2. Працэс гальванічнага пакрыцця ПК

Працэс папярэдняй апрацоўкі ПК уключае кантроль унутраных напружанняў, зняцце напружанняў, апрацоўку ад набракання, хімічнае травленне і наданне шурпатасці. Кантроль напружанняў заключаецца ў тым, каб апусціць дэталь у водны раствор з масавай доляй ацэтону 70% і пакінуць яе пры пакаёвай тэмпературы на 1 хвіліну, каб назіраць, ці з'явяцца расколіны. Метад зняцця напружанняў заключаецца ў тым, каб павольна павышаць тэмпературу ў печы да 110~130℃, вытрымліваць яе ў цяпле на працягу 2~6 гадзін, а затым павольна астуджаць; набраканне заключаецца ў тым, каб апусціць дэталь у растваральнікі, такія як метанол, этанол, фенол і эфір, пакуль паверхня не стане злёгку белай; хімічнае травленне для надання шурпатасці можа праводзіцца з выкарыстаннем высокасульфатнага раствора для хімічнага надання шурпатасці ABS, але тэмпература павінна быць вышэйшай. Яно таксама можа праводзіцца ў вадкасцях для надання шурпатасці, такіх як гідраксід натрыю, нітрат натрыю і нітрыт натрыю. Падрыхтоўка сплаўных матэрыялаў і ўдасканаленне працэсаў папярэдняй апрацоўкі паверхні з'яўляюцца актуальнымі тэмамі ў даследаваннях гальванічнага пакрыцця ПК.

6. Іншыя пластмасы для аўтамабільнай прамысловасці і іх гальванічнае пакрыццё

Акрамя чатырох вышэйзгаданых шырока выкарыстоўваных аўтамабільных пластыкаў, у аўтамабільнай прамысловасці таксама шырока выкарыстоўваюцца PE, PET, POM, PPO, PVC і г.д. PE мае добрую ізаляцыю і хімічную стабільнасць, а таксама лёгка апрацоўваецца. Яго часта выкарыстоўваюць у вырабе панэляў салона аўтамабіляў, багажных адсекаў, паліўных бакаў, абалонак, крылаў і г.д.;

ПЭТ мае добрую ўстойлівасць да паўзучасці, стомленасці, трэння і памернай стабільнасці. Мадыфікаваны ПЭТ часта выкарыстоўваецца ў рамах люстэркаў задняга віду ў аўтамабілях, дынаміках, рамах люкаў, столях і г.д.; ПОМ мае ​​больш высокую трываласць, чым пластык АБС, і вядомы як «суперсталь» або «гоначная сталь». Ён мае добрыя механічныя ўласцівасці, ізаляцыю, устойлівасць да растваральнікаў і апрацоўвальнасць. Мадыфікаваны ПОМ можа выкарыстоўвацца ў аўтамабільных сілавых клапанах і універсальных шарнірах. Падшыпніках, ручках, шклопад'ёмніках і г.д.

ППО нетаксічны, празрысты, мае нізкую адносную шчыльнасць і валодае выдатнай механічнай трываласцю, устойлівасцю да паўзучасці, цеплаўстойлівасцю і стабільнасцю памераў. ППО/ПС, ППО/ПА, ППО/ПБТ і іншыя сплавы часта выкарыстоўваюцца ў аўтамабільных каўпаках, корпусах аўтамабільных фар, скрынках засцерагальнікаў, вялікіх перагародках, буферных пракладках і г.д.; ПВХ мае добрыя электрычныя ўласцівасці, устойлівасць да кіслот і шчолачаў, а таксама добрую хімічную стабільнасць. Яго можна выкарыстоўваць у аўтамабільных сістэмах супраць сутыкненняў, тканінах унутраных панэляў дзвярэй, паверхнях і ўшчыльняльніках прыборных панэляў і г.д.

Асноўнае адрозненне ў працэсе гальванічнага пакрыцця вышэйзгаданых пластмас заключаецца ў папярэдняй апрацоўцы і наданні шурпатасці. Пакуль працэс надання шурпатасці падыходзіць для стварэння найлепшай шурпатай паверхні, сенсібілізацыя, актывацыя, хімічнае пакрыццё і гальванічнае пакрыццё могуць быць бесперашкодна праведзены на паверхні. Тут мы не будзем паўтарацца.

Валакнапластык — гэта кампазітныя матэрыялы, якія вырабляюцца шляхам дадання валакністых матэрыялаў і тканін да пластмас або смол. Яны сталі важным напрамкам развіцця лёгкіх аўтамабільных матэрыялаў. Шкловалакнопластык (GFRP), таксама вядомы як шкловалакно, мае такія перавагі, як высокая ўдзельная трываласць, каразійная стойкасць, добрыя электраізаляцыйныя ўласцівасці і лёгкасць афарбоўвання. Ён часта выкарыстоўваецца ў канструкцыйных дэталях кузава аўтамабіляў, крылах, дахах, бамперах і г.д.

Вугляпластык валодае высокай трываласцю, добрай эластычнасцю, устойлівасцю да стомленасці і зносаўстойлівасцю і ў асноўным выкарыстоўваецца ў кузавах, шасі, колах і г.д. высокакласных аўтамабіляў. У якасці армуючага матэрыялу для вырабу натуральных валакністых пластыкаў выкарыстоўваюцца натуральныя раслінныя валокны, такія як джут і сізаль. Яны не толькі валодаюць выдатнымі характарыстыкамі, але і экалагічна чыстыя. Іх можна выкарыстоўваць у панэлях салона дзвярэй, абіўцы столі, спінках сядзенняў, прыборных панэлях і г.д. Валакнапластык вырабляецца на аснове пластыкаў і смол. Даследаванні працэсу гальванічнага пакрыцця па-ранейшаму сканцэнтраваны на падрыхтоўцы матэрыялаў гальванічнага класа і ўдасканаленні гэтага працэсу.

7. Вывад і перспектыва

Дзякуючы пастаяннаму развіццю тэхналогій лёгкай вытворчасці аўтамабіляў, пластык стаў найбольш шырока выкарыстоўваным лёгкім неметалічным матэрыялам. Шырокае прымяненне тэхналогіі гальванічнага пакрыцця не толькі надае пластыкавым дэталям металічны выгляд і тэкстуру, паляпшаючы эстэтыку і камфорт аўтамабільных дэталяў, але і паляпшае механічныя ўласцівасці і хімічную стабільнасць пластыкавых дэталяў, узбагачаючы выкарыстанне пластмас у аўтамабілях.

Гальванічнае пакрыццё пластыкамі для аўтамабіляў спрыяе замене металічных матэрыялаў і паскарае працэс памяншэння вагі аўтамабіляў. Змешаныя мадыфікаваныя пластыкі і валакніста-армаваныя пластыкі ўсё часцей выкарыстоўваюцца ў аўтамабілях дзякуючы сваім выдатным уласцівасцям. Падрыхтоўка матэрыялаў гальванічнага класа і ўдасканаленне працэсаў гальванічнага пакрыцця стануць ключом да развіцця тэхналогіі металізацыі паверхні пластыка.