Kunststoff Lexikon

Kunststoffgalvanisierung

Unter Kunststoffgalvanisierung (auch Kunststoffmetallisierung genannt) versteht man das galvanische Überziehen eines Kunststoffs mit einer Metallschicht.

Die Vorteile von Kunststoffen als Grundmaterial sind vielfältig. Geringes Gewicht, Unempfindlichkeit gegenüber Korrosion, preiswertes Erstellen der Rohlinge durch Spritzgießen und Wegfall der mechanischen Oberflächenbehandlung sind die Hauptgründe, die Kunststoffe als Grundwerkstoff interessant machen. Während zum Beispiel früher in der Automobilindustrie für galvanisierte Außenteile (Türgriffe, Schriftzüge, Zierleisten, Kühlergrills…) ausschließlich Metalle (Stahl, Messing, Zinkdruckguss) als Grundmaterial eingesetzt wurde, sind sie heute nahezu vollständig von galvanisierten Kunststoffen verdrängt worden. Der Einsatz ist vielfältig und zieht sich durch alle Industriezweige, nicht nur zu dekorativen sondern auch zu technischen Zwecken wie zum Beispiel Shielding von Mobiltelefonen.

Üblicherweise sind Kunststoffe nicht elektrisch leitfähig, daher muss die Oberfläche für eine anschließende elektrolytische Beschichtung erst mit einer gut haftenden, elektrisch leitfähigen Schicht überzogen werden.

Hierfür stehen prinzipiell verschiedene Verfahren zur Verfügung:
kreis 203PVD (Physical Vapour Deposition)
kreis 203PECVD (Physical enhanced chemical vapour Deposition)
kreis 203Thermisches Spritzen
kreis 203Chemische Beschichtungen unter zuhilfenahme von
kreis 203Palladiumaktivierung
kreis 203Chemische Ätzverfahren (chemische Anbindungskräfte)
kreis 203Plasmavorbehandlung (physikalische Anbindungskräfte)
kreis 203Mechanische Aufrauhung (mechanische Anbindungskräfte)

Je nach Verfahren sind verschiedene Kunststoffe beschichtbar und verschiedene Haftfestigkeiten erzielbar.

PVD
In einem Hochvakuum wird ein 'Target' (Beschichtungsmaterial) mit Partikeln beschossen. Durch Herauslösen des Beschichtungsmaterials und Beschleu-nigung auf das Substrat werden i.d.R. Schichtdicken bis zu 3-5µm abgeschieden. Beschichtbare Kusntstoffe müssen vor allem Evakuierbar sein. Dies ist maßgeblich durch das Ausgasungsverhalten und die Wasseraufnahme des Kunststoffes beeinflusst.


PECVD
Reine [CVD]-verfahren (chemical Vapour Deposition) ermöglichen die Abscheidung von Materialien durch chemische Reaktion bei >500°C. Kunststoffe halten diesen Temperaturen i.d.R. nicht stand. Zur Reduzierung der Prozesstemperatur können Kombinationeverfahren der PVD- und CVD-Prozesse verwendet werden. (PECVD)


Thermisches Spritzen
Durch Aufheizen von Beschichtungsmaterial, Herauslösen und Beschleunigung von Partikeln und Beschuss des Substratmaterial erstarren die Partikel auf der Oberfläche. Schichtstärken sind üblicherweise im Bereich >50µm.


Chemische Ätzverfahren
Nicht jeder Kunststoff ist für eine galvanische Beschichtung unter zuhilfenahme chemischer Ätzverfahren geeignet. Industriell ist die Galvanisierung von ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat) und ABS-PC Kunststoffen am weitesten verbreitet. Weitere Kunststoffe wie PA6.6, PEI, LCP (Palladiumdotiert) sind ebenfalls mit diesen Verfahren metallisierbar.

Der erste Schritt in der Galvanisierung von ABS-Kunststoffen ist das Aufrauhen der Oberfläche. In einer Chrom/Schwefelsäurebeize wird ein Bestandteil des ABS, das Butadien, aus der Oberfläche herausgelöst und es entstehen Kavernen im mikroskopischen Bereich. In diese Kavernen werden Palladiumkeime, welche von einer Zinnhülle umgeben sind, eingelagert. In einem weiteren Schritt wird die Zinnhülle, welche für die Haftung des Keims in den Kavernen sorgt, soweit entfernt, daß der Keim frei liegt. Das hohe Standardpotenzial des Palladiums, sorgt im anschließenden Schritt, der chemischen (außenstromlosen) Vernicklung, für den Start der Reaktion. Hier gibt ein Reduktionsmittel welches selbst oxidiert wird, die zur Nickelabscheidung notwendigen Elektronen ab. So entsteht die erste dünne, leitfähige Nickelschicht, welche durch das Auffüllen der Kavernen eine starke mechanische Verzahnung zum Kunststoff aufweist und entsprechend gut haftet.

Auf dieser Schicht kann dann konventionell weiter aufgebaut, und beispielsweise ein Kupfer-Nickel-Chrom System, wie es in der dekorativen Galvanotechnik weit verbreitet ist, aufgebracht werden.


Plasmabeschichtung
In einem Vakuumofen wird ein Plasma erzeugt. Durch physikalische Reaktion des Plasmas mit der Kunststoffoberfläche treten Modifikationen der Oberfläche auf, die eine Metallsierbarkeit verbessern.


Mechanische Aufrauhung
Durch Aufrauhungsprozesse wie Schleifen, Strahlen, Polieren, Hohnen, u.a. kann die Oberfläche des Kunststoffes mechanisch Verändert werden, um eine mecha-nische Verklammerung zu erzeugen.

Eine Kombination dieser Verfahren stellt z.B. das META-COAT-Verfahren dar.

Quelle: Wikipedia


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