Proceso de galvanoplastia de ABS, PP, PA, PC e outros plásticos automotrices de uso común

Segundo as estatísticas da Asociación Chinesa de Fabricantes de Automóbiles, a produción e as vendas de automóbiles do meu país en 2022 alcanzarán os 27.021 millóns de unidades e os 26.864 millóns de unidades, respectivamente (ocupando o primeiro lugar do mundo durante 14 anos consecutivos), o que supón un aumento interanual do 3.4 % e do 2.1 %. A industria automobilística continúa a crecer e desenvolverse, facendo contribucións excepcionais á promoción do crecemento económico, pero tamén agrava os problemas enerxéticos e ambientais. As investigacións demostran que o alixeiramento dos vehículos pode reducir eficazmente o consumo de combustible e as emisións dos vehículos. Por cada redución do 10 % no peso do vehículo, o consumo de combustible pódese reducir entre un 6 % e un 8 % e as emisións de CO2 entre un 5 % e un 6 %.

A tecnoloxía de lixeiros para automóbiles pódese dividir en tres aspectos: deseño estrutural optimizado, aplicación de materiais lixeiros e tecnoloxía de fabricación avanzada. Entre eles, a aplicación de materiais lixeiros é a forma máis directa de lograr a redución do peso dos automóbiles. Os plásticos teñen boas propiedades, como peso lixeiro, baixo custo e facilidade de moldeo. En particular, a aplicación da tecnoloxía de galvanoplastia dálles aos plásticos un aspecto e brillo metálicos, o que mellora eficazmente as propiedades decorativas, anticorrosivas, mecánicas e outras dos plásticos, o que fai que os plásticos sexan unha opción popular para os automóbiles. Os materiais non metálicos son os máis utilizados no proceso de lixeiros, e existe unha tendencia a "substituír o aceiro por plástico".

Este artigo presenta a situación xeral dos plásticos para automóbiles e resume as aplicacións de varios plásticos, como ABS, PP, PA e PC, que se empregan amplamente nos automóbiles, e explica os seus procesos de galvanoplastia. Proporciona referencias para futuras investigacións.

1. Visión xeral da aplicación dos plásticos nos automóbiles

O plástico é un material polimérico composto principalmente de resina sintética orgánica, que se pode moldear en condicións de quecemento e presión. Debido ás súas excelentes propiedades, como o peso lixeiro, o baixo custo, a facilidade de procesamento e os diversos tratamentos superficiais, úsase amplamente en pezas interiores de automóbiles, pezas exteriores, pezas estruturais e pezas funcionais. Co desenvolvemento continuo da tecnoloxía lixeira de automóbiles, o uso de plásticos nos automóbiles aumentou drasticamente.

Entre os plásticos para automóbiles, os plásticos de uso xeral teñen un prezo relativamente baixo e representan máis do 50 %, seguidos dos plásticos de enxeñaría, que representan arredor do 15 %. Os plásticos especiais son máis caros e o seu uso é relativamente pequeno. Segundo as estatísticas de investigación, as variedades de plástico para automóbiles que están á vangarda e son axeitadas para a galvanoplastia inclúen ABS, PP, PA, PC, etc.

2. Uso do ABS en automóbiles e a súa galvanoplastia

1. Aplicación do ABS en automóbiles

O ABS é un plástico de enxeñaría termoplástico cunha ampla gama de usos. Debido a que o plástico ABS ten deficiencias como a baixa resistencia ás inclemencias meteorolóxicas, a decoloración e a inflamabilidade, adoita mesturarse con outros polímeros cando se usa en automóbiles para preparar produtos modificados máis abundantes, como: aliaxes de plástico ABS/PC, ABS/PA, ABS/PVC, etc. ABS liña de extrusión de follas

A aliaxe de ABS/PC pode mellorar a resistencia á calor e á tracción do ABS, reducir a viscosidade da fusión do PC, mellorar o rendemento do procesamento e reducir a sensibilidade da tensión interna do produto e a resistencia ao impacto ao grosor do produto. Úsase principalmente para a decoración interior e exterior de automóbiles, luces de automóbiles e outras pezas con alta resistencia e alta resistencia á calor;

A aliaxe ABS/PA ten resistencia á deformación, boa fluidez e propiedades mates únicas, e pódese usar en pezas como parachoques, paneis de instrumentos e paneis decorativos de piares.

A aliaxe de ABS/PVC non só ten resistencia á calor e aos impactos, senón que tamén ten propiedades ignífugas, autoextinguibles e resistencia química. Úsase principalmente en cadros de mando de automóbiles, revestimentos de cadros de instrumentos e outras pezas que requiren resistencia á chama.

2. Proceso de galvanoplastia ABS

O plástico ABS de grao galvanizado require unha boa unión entre o revestimento metálico e o substrato, e o contido de butadieno debe controlarse entre o 18 % e o 23 %. O proceso de galvanizado de plástico ABS inclúe tres etapas: pretratamento, galvanizado químico e galvanizado. O fluxo principal do proceso xeral é o alivio de tensión → eliminación de aceite → rugosidade → redución de cromo hexavalente → activación de paladio e estaño → eliminación de hidróxido de estaño → galvanizado con níquel (ou cobre) electrolítico → prechapado → galvanizado, entre os cales o tratamento superficial antes do galvanizado é o máis crítico. O pretratamento superficial, a simplificación do proceso, a substitución da solución de galvanizado respectuosa co medio ambiente, etc. sempre foron temas candentes na investigación.

3. Uso do PP na automoción e a súa galvanoplastia

1. Aplicación do PP en automóbiles

O PP é un plástico termoplástico lixeiro de uso xeral, inodoro, non tóxico, incoloro e translúcido, con boa resistencia química, resistencia á calor, illamento eléctrico e propiedades mecánicas de alta resistencia. Engadir axentes de reforzo, axentes endurecedores, etc. ás materias primas pode cambiar os compoñentes poliméricos e a estrutura macromolecular ou a configuración cristalina do polipropileno para mellorar o seu rendemento xeral.

Se se lle engade unha certa proporción de fibra de vidro ao PP, pódese obter un PP reforzado con fibra de vidro con maior rixidez e resistencia á calor, que se emprega a miúdo en pezas estruturais de automóbiles e pezas con altas temperaturas de funcionamento, como: tubo de admisión do compartimento do motor, carcasa do filtro de aire, ventilador do radiador, etc. Engadir unha cantidade axeitada de po de talco e carbonato de calcio ao PP tamén pode mellorar a rixidez e a resistencia á calor do PP. Este PP modificado úsase a miúdo en marcos de parachoques de automóbiles, paneis de instrumentos, deflectores, columnas, etc.; engadir POE ou axentes endurecedores como o caucho de etileno propileno dieno (EPDM) pódese empregar nalgunhas pezas estruturais con requisitos de alta tenacidade en automóbiles de alta gama.

2. Proceso de galvanoplastia de PP

Desde a perspectiva do proceso de galvanoplastia, o PP pódese dividir en tipo ordinario, tipo de galvanoplastia e tipo condutor.

A galvanoplastia de PP ordinaria ten unha precisión dimensional deficiente e unha rugosidade problemática. Debe ser inchada cun solvente orgánico antes do gravado e a rugosidade. O solvente orgánico comúnmente usado é o xileno. Despois da rugosidade, pódese procesar segundo a sensibilización, activación e outros procesos e procedementos do plástico ABS;

O PP de calidade galvanizada fabrícase engadindo unha certa proporción de recheos como ZnO e TiO2 ao plástico de polipropileno. Estes recheos pódense disolver durante o proceso de gravado químico e rugosidade para formar unha superficie rugosa que mellore a forza de unión do revestimento. Para o PP galvanizado, tamén se pode levar a cabo segundo o proceso de galvanización do plástico ABS, agás que a temperatura da solución debe aumentarse a 70~80 ℃ durante o gravado químico;

O PP condutor obtense engadindo po de grafito cunha fracción másica de aproximadamente o 30 % ao polipropileno. Ten boa condutividade eléctrica e pódese galvanizar segundo o proceso das pezas metálicas. O desenvolvemento de PP de calidade galvanizada e a mellora dos procesos de rugosidade sempre foron temas candentes na investigación dos procesos de galvanización de PP.

4. Uso automotriz da PA e a súa galvanoplastia

1. Aplicación da PA en automóbiles

O plástico PA ten boas propiedades mecánicas, resistencia á calor, resistencia ao desgaste, resistencia química e autolubricación, baixo coeficiente de fricción, certa ignifugación, fácil procesamento e é axeitado para o recheo con fibra de vidro e outros recheos.

A PA reforzada con fibra de vidro pódese usar para pezas de plástico e pezas do motor no compartimento do motor; aliaxe PA/ABS de alta resistencia á calor, utilizada en espellos retrovisores de automóbiles, tapas de depósito de combustible, garda-lamas, etc.; a aliaxe PA/PPE ten unha excelente resistencia á calor, resistencia, ignifugación, condutividade e outras propiedades, e pódese usar en caixas eléctricas centrais de automóbiles, garda-lamas, deflectores grandes, paneis de protección, etc.

2. Proceso de galvanoplastia de PA

A tensión das pezas de PA ordinarias debe comprobarse antes da galvanoplastia. O método consiste en mergullar a peza en n-heptano. Se aparecen gretas nun prazo de 5 a 15 segundos, é necesario eliminar a tensión. As pezas de traballo sometidas a tensión poden colocarse en auga fría e quentarse ata ferver. Déixase repousar durante 3 horas e despois arrefríase lentamente con auga para eliminar a tensión interna. O proceso de pretratamento antes da galvanoplastia de PA é aproximadamente o mesmo que o do plástico ABS, agás o proceso de rugosidade. O desenvolvemento de materiais de galvanoplastia, a protección ambiental e a mellora dos procesos seguen sendo temas candentes na investigación.

5. Uso de PC en automoción e a súa galvanoplastia

1. Aplicación do PC en automóbiles

O PC é un polímero de alto peso molecular que contén grupos carbonato na cadea molecular. Ten as características de alta resistencia ao impacto, boa resistencia á fatiga, boa estabilidade dimensional, transparencia e boa tinguibilidade libre. Non obstante, debido á súa baixa resistencia aos arañazos e ao desgaste, úsase a miúdo en forma de aliaxes plásticas para a decoración interior e exterior de automóbiles. Por exemplo, as aliaxes de PC/PET e PC/PBT teñen a alta resistencia á calor e ao impacto do PC e as propiedades de resistencia ao desgaste e de procesamento do poliéster. Son axeitados para a fabricación de compoñentes de carrozaría de automóbiles, protectores laterais, marcos de portas de automóbiles e parachoques altos con propiedades de impacto a baixa temperatura.

2. Proceso de galvanoplastia de PC

O proceso de pretratamento do PC inclúe a inspección de tensión interna, o alivio de tensión, o tratamento de inchazo, o gravado químico e o desbaste. A inspección de tensión consiste en mergullar a peza nunha solución acuosa cunha fracción másica de acetona ao 70 % e deixala a temperatura ambiente durante 1 minuto para observar se aparecen gretas. O método de alivio de tensión consiste en aumentar lentamente a temperatura a 110 ~ 130 ℃ no forno, mantelo quente durante 2 ~ 6 horas e despois arrefriar lentamente; o inchazo consiste en mergullar a peza en solventes como metanol, etanol, fenol e éter ata que a superficie se volva lixeiramente branca; o gravado químico e o desbaste poden usar unha solución de desbaste químico con alto contido en ácido sulfúrico de ABS, pero a temperatura debe ser máis alta. Tamén se pode levar a cabo en líquidos de desbaste como hidróxido de sodio, nitrato de sodio e nitrito de sodio. A preparación de materiais de aliaxe e a mellora dos procesos de pretratamento superficial son temas candentes na investigación da galvanoplastia de PC.

6. Outros plásticos para uso na automoción e a súa galvanoplastia

Ademais dos catro plásticos de automoción amplamente utilizados mencionados anteriormente, o PE, o PET, o POM, o PPO, o PVC, etc. tamén se empregan amplamente na industria do automóbil. O PE ten un bo illamento e estabilidade química e é doado de procesar. Úsase a miúdo en paneis interiores de automóbiles, caixas de equipaxe, depósitos de combustible, vaíñas, garda-lamas, etc.

O PET ten boa resistencia á fluencia, resistencia á fatiga, resistencia á fricción e estabilidade dimensional. O PET modificado úsase a miúdo en marcos de espellos retrovisores de automóbiles, altofalantes de audio, marcos de teitos solares, teitos, etc.; o POM ten maior resistencia que o plástico ABS e coñécese como "superaceiro" ou "aceiro de carreiras". Ten boas propiedades mecánicas, illamento, resistencia aos solventes e procesabilidade. O POM modificado pódese usar en válvulas de potencia de automóbiles e xuntas universais. Rodamentos, manivelas, elevadores de ventás, etc.

O PPO non é tóxico, é transparente, ten unha baixa densidade relativa e posúe unha excelente resistencia mecánica, resistencia á fluencia, resistencia á calor e estabilidade dimensional. O PPO/PS, o PPO/PA, o PPO/PBT e outras aliaxes úsanse a miúdo en tapas de cubos de automóbiles, carcasas de luces de automóbiles, caixas de fusibles, deflectores grandes, almofadas de amortecemento, etc.; o PVC ten boas propiedades eléctricas, resistencia aos ácidos e aos álcalis e boa estabilidade química. Pódese usar en sistemas anticolisión de automóbiles, tecidos de paneis interiores de portas, superficies e selos de paneis de instrumentos, etc.

A principal diferenza no proceso de galvanoplastia dos plásticos mencionados é o proceso de pretratamento e rugosidade. Sempre que o proceso de rugosidade sexa axeitado para formar a mellor superficie rugosa, a sensibilización, a activación, o galvanoplastia sen electrodos e a galvanoplastia pódense levar a cabo sen problemas na superficie. , non se repetirá aquí.

Os plásticos reforzados con fibra son materiais compostos fabricados engadindo materiais fibrosos e tecidos a plásticos ou resinas. Converteronse nunha importante dirección de desenvolvemento para materiais lixeiros para automóbiles. O plástico reforzado con fibra de vidro (GFRP), tamén coñecido como fibra de vidro, ten as vantaxes dunha alta resistencia específica, resistencia á corrosión, boas propiedades de illamento eléctrico e fácil coloración. Úsase a miúdo en pezas estruturais da carrozaría dos automóbiles, garda-lamas, teitos, parachoques, etc.

O plástico reforzado con fibra de carbono ten as características de alta resistencia, boa elasticidade, resistencia á fatiga e resistencia ao desgaste, e úsase principalmente na carrozaría, chasis, rodas, etc. de automóbiles de gama alta. Os plásticos de fibra natural empregan fibras vexetais naturais como a xuta e o sisal como materiais de reforzo. Non só teñen un excelente rendemento, senón que tamén son respectuosos co medio ambiente. Pódense usar en paneis interiores de portas, forros do teito, respaldos dos asentos, paneis de instrumentos, etc. Os plásticos reforzados con fibra baséanse en plásticos e resinas. O foco da investigación sobre o seu proceso de galvanoplastia segue sendo a preparación de materiais de grao de galvanoplastia e a mellora do proceso de galvanoplastia.

7. Conclusión e perspectiva

Co desenvolvemento continuo da tecnoloxía de lixeiros para automóbiles, o plástico converteuse no material non metálico lixeiro máis utilizado. A ampla aplicación da tecnoloxía de galvanoplastia non só dá ás pezas de plástico unha aparencia e textura metálicas, mellorando a estética e o confort das pezas do automóbil, senón que tamén mellora as propiedades mecánicas e a estabilidade química das pezas de plástico, enriquecendo o uso dos plásticos na aplicación de automóbiles.

A galvanoplastia de plástico para automóbiles promove a substitución de materiais metálicos e acelera o proceso de alixeiramento dos automóbiles. Os plásticos modificados mesturados e os plásticos reforzados con fibra úsanse cada vez máis nos automóbiles debido ás súas excelentes propiedades. A preparación de materiais de calidade galvanoplastia e a mellora dos procesos de galvanoplastia converteranse na clave para o desenvolvemento da tecnoloxía de metalización de superficies plásticas.