This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
- ٥ -
الفهرس 11 المواد البالستيكية :الفصل األول
مقدمة 1-1
المواد البالستيكية 2-1
11
11
11 )اللدائن(تعريف عام لمفهوم المواد البالستيكية 3-1
12 التطور التاريخي للمواد البالستيكية 4-1
13 الخواص الرئيسية للمواد البالستيكية 5-1
13 تيكيةبعض مساوئ المواد البالس 6-1
13 استعماالت المواد البالستيكية 7-1
15 بنية المواد البالستيكية وأنواعها:الفصل الثاني
15 المكونات األساسية للراتنجات 1-2
15 المونومير 1-1-2
15 البوليمير 2-1-2
15 الكوبوليمير 3-1-2
16 طرق الحصول على المواد البالستيكية 2-2
16 مفهوم البلمرة 1-2-2
16 التكاثف والتكاثف المركب 2-2-2
16 اإلضافة 3-2-2
17 تصنيف المواد البالستيكية 3-2
17 التصنيف الحراري للمواد البالستيكية 1-3-2
18 المواد البالستيكية اللدنة حراريا 1-1-3-2
18 المتصلبة حرارياالمواد البالستيكية 2-1-3-2
19 التصنيف الكيميائي للمواد البالستيكية 2-3-2
19 التصنيف البنيوي للمواد البالستيكية 3-3-2
20 أنواع المواد البالستيكية اللدنة حراريا 4-2
20 أنواع المواد البالستيكية المقساة حراريا 5-2
23 وقوالبهاآليات تصنيع البالستيك : الفصل الثالث
23 مقدمة 1-3
23 اختالف التقنية حسب المادة المستخدمة 2-3
24 طرق التصنيع الخاصة بالمواد البالستيكية اللدنة حراريا 3-3
- ٦ -
24 البثق 1-3-3
25 الحقن 2-3-3
النفخ 3-3-3
النفخ مع البثق 1-3-3-3
نالنفخ مع الحق 2-3-3-3
26
26
26
27 التشكيل الحراري 4-3-3
28 السكب 5-3-3
28 طرق التصنيع الخاصة بالمواد البالستيكية المقساة حراريا 4-3
28 القولبة بالحقن 1-4-3
29 القولبة بالحقن التفاعلي 2-4-3
القولبة بالتحويل 3-4-3
القولبة بالضغط 4-4-3
30
30
31 بعض أنواع المواد البالستيكية القابلة للتلبيس وطرق تصنيعها وتطبيقاتها: ل الرابعالفص
:)THERMOSETS ()TS( البالستيكية المتصلبة حرارياد الموا:المجموعة الثانية2-1-3-2 غالبا ما يتم تحضير وإنتاج المواد البالستيكية المتصلبة حراريا اعتمادا على تفاعل كيميائي وعلى مـرحلتين
في المواد اللدنة حراريـا ولكنهـا تتضمن األولى منها تحضير سالسل جزيئيه طويلة على غرار ما يحدث
.الزالت تملك إمكانية تفاعل الحق
أما في المرحلة الثانية من التفاعل فيحدث تصادم بين تلك السالسل أثناء عمليات التشكيل وعادة ما تكون هذه
ـ ى المرحلة تحت شروط معينة من الضغط والحرارة في القالب نفسه ونحصل بالنتيجة وبعد تبريد المنتج عل
مادة صلبة وذات تركيب جزيئي ثالثي األبعاد وفي النهاية تكون المادة قد استقرت وأثناء عملية التشكيل هذه
تتكون روابط قوية جدا بين السالسل تؤدي إلى عدم إمكانية إذابة هذه المادة مرة أخرى باسـتعمال الحـرارة
تشكيلها من جديد حيث كك ال يمكن إعادة وفي حال تعريض هذه المواد إلى مصدر حراري فإنها تحترق وتتف
: انطالقا من
بوليمير مصهور
المركبات األولية للبوليمير بوليمير متصلب
ير قابل لإلعادةغ
ي انتج لدائن تركيبية كانت تصنف فـي ولكن يعتبر هذا التصنيف ناقصا وجافا والسبب هو أن التقدم المخبر
أقسام وأصبح من الممكن تطبيقها في أقسام أخرى فمثال أنتجت لدائن تركيبية واصبح من غيـر الـضروري
.اللكر، رارة والمثال على ذلك الدهاناتلتشكيلها وقولبتها ومعاملتها بالح
أصبح من الممكن قولبتها بـشكل مـستمر )TS( لبة حراريا أو المقساة بالحرارة كما أن بعض اللدائن المتص
.(TP)رق إنتاج المواد اللدنة حراريا بنفس ط
- ١٩ -
وهناك أصناف أخرى من اللدائن ال يمكن إدخالها في إحدى الزمرتين السابقتين فهي ليست بمواد لدنه قابلـة
ـ إلعادة التشكيل وال هي من المواد المتصلبة التي تقسو بالحرارة وال يمكن إعادة تلدينه ال ا مرة أخـرى ومث
.)تترا فلوريد ايتيلين(على ذلك
:لكن نذكر الفارق الرئيسي أال وهوهناك فوارق عديدة بين هذين الصنفين
حيث نحـصل علـى الـشكل ( إلى اللدونة تتم بالتسخين حتى الوصول )TP( أن عملية تصنيع النوع األول
.تبريد للحصول على الشكل النهائيلومن ثم ا) قطعة في هذه المرحلة بطرق مختلفةالمطلوب لل
يمكن إعادة تصنيعه مرات عديدة حيث يمكننا أن نصل إلى مرحلـة )TP( هذا النوع من المواد البالستيكية
.لدونة في كل مرة عن طريق التسخينال
بشكل بواسطة تفاعالت وعمليات كيميائية مرتبطة بعملية التشكيل نفسها و فيتم )TS( لنوع الثاني أما تصنيع ا
.)المطبقة أو الناتجة عن التفاعالتإما ( اد تحصل التقسية عن طريق الحرارةعام في هذه المو
حيث تحافظ على شكلها حتـى ولـو تعرضـت هذه المواد ل ال يمكن في أي حال من األحوال إعادة التصنيع
. بعدها المادة وتفقد جميع خواصهاللحرارة وذلك إلى حدود معينة تحترق
: البالستيكيةيف الكيميائي للمواد صنالت2-3-2 حيث يعتمد التصنيف الكيميائي للمواد البالستيكية على أشكال وأنواع المركبات الكيميائية لتلك المواد وبنـاء
:عليه تصنف المواد البالستيكية إلى أربع فئات منفصلة
تجات اإلضافة المركبة سواء ما كان تتضمن هذه الفئة منتجات المكثفات والمكثفات المركبة ومن :الفئة األولى
.دون تبلمر بسالسل خطية أو بدونهامنها معدال أم غير معدل أو مبلمرة أو
وتشتمل هذه الفئة على منتجات لدائن الفينول واللدائن األمينية والبولي استر غير المشبع وبعـض منتجـات
ا في ذلك النايلون المـستعمل لـدائنا ال خيوطـا المواد المكثفة ومنتجات اإلضافة المركبة مثل البولي أميد بم
تمكن هذه الطريقة من إنتاج القطع البالستيكية المعقدة : Injection Molding)( القولبة بالحقن 1-4-3
ذات األبعاد الدقيقة وتعتمد هذه الطريقة في مبدأ عملها على نفس مراحل حقن المواد البالستيكية اللدنة حراريا
للمرة األولى عن طريق الحرارة والحركة ومن ثم حقنها في فـراغ القالـب ) TS( الستيكية الب المادةأي تلدن
. متخذة شكل القالب الموضوعة فيهتحت ضغط معين ثم بالتبريد تتصلب هذه المادة معا
سميت هذه الطريقة بالحقن ألنها تعتمد على الحقن في فراغ القالب لكن يجب االنتباه بأنه ال يمكن بأي حـال
التجهيزات في هذه الطريقة تتألف من ، ن للمواد األولية اللدنة حراريا من األحوال استخدام تجهيزات تقنية الحق
.فراغ يتم حقن المواد األولية فيهقالب له
المادة األولية يمكن أن تكون مادة واحدة أو مادتين أو مادة واحدة مع محفز للتفاعل ومن الـضروري ضـبط
).المبدأإلى هنا الطريقتان متشابهتان تقريبا من حيث ( .قة للحصول على النتائج المطلوبةدالنسب الداخلة ب
لكن بعد حقن المادة األولية في فجوة القالب يتم إجراء عملية تسخين وهنا يكمن االخـتالف الجـوهري بـين
لشرط األساسي لحـدوث ين هو االطريقتين بالنسبة للمواد اللدنة حراريا والمواد المقساة حراريا حيث أن التسخ
.عملية التصلب
- ٢٩ -
بريد بدارة التسخين الشكل العام لقالب الحقن مشابه للشكل العام لقالب القولبة بالحقن إال أننا نستبدل دارة الت
: يوضح ذلك )3-11 (لالشك .لحدوث التصلب
.القولبة بالحقن قالب :)3-11 (الشكل
ميزات هذه الطريقة هو إمكانية وضع شكل أولي أو شكل داعم للقطعة فمثال يمكن استخدام األليـاف من أهم
. وإمالء الفراغات ومن ثم التسخينالمعدنية ضمن فراغ القالب ثم يتم الحقن
):Reactive Injection Molding( التفاعلي القولبة بالحقن 2-4-3ن أوليتين مع بعضهما البعض ولكن يتم حقن المواد كال علـى حـدة أساس هذه الطريقة يعتمد على دمج مادتي
ويـتم ويمكن دعم المادة بشبكة من األلياف قبل القيام بعملية الحقـن .يث يحدث التفاعل ضمن فراغ القالب بح
يوضـح )3-12 (الشكل. ضبط دخول المواد استخدام المواد األولية بشكل سائل وقد تستخدم صمامات للقيام ب
:ذلك
. القولبة بالحقن التفاعلي:)3-12 (الشكل
- ٣٠ -
:)Transfer Molding( القولبة بالتحويل3-4-3ذه الطريقة من ثالث في هذه التقنية يتم تحويل المادة من حجرة صغيرة إلى فراغ القالب ويتكون القالب في ه
نتوء يشبه فراغ اسطواني ولها وي الجزءان األساسيان يشكالن فراغ القالب والجزء العلوي يح : أجزاء رئيسية
المكبس عند تقريب الجزأين من بعضهما البعض يتم حقن المادة في فراغ القالب ثم يتم التسخين وتصلب الماد
ويستعمل في أسـالك الكيميائيضخات وأوعية التفاعل الحراري األنابيب وتوصيالتها وكذلك الصمامات والم
كما يـستعمل كفواصـل ربـط متحملـة ، المحركات ذات األسالك الرصاصيةالطائرات واألجهزة الحاسبة و
ويستفاد من خاصته بعدم االلتصاق في األدوات المنزلية المطبخيـة وأجهـزة ، ةالكيميائيللحرارة وللتأثيرات
).PTFE(أحد تطبيقات ال )4-5(يوضح الشكل و .تحضير األغذية
)PFTE( بعض تطبيقات:)4-5 (الشكل
- ٤٠ -
الخامسالفصل
تلبيس المواد البالستيكية بالمعادن
:نظرة تاريخية 1-5يعتبر تلبيس المواد الغير ناقلة كهربائيا بالمعادن معروفا منذ القدم، أشهرها كان تلبيس رؤوس الرماح الخشبية
بطبقة رقيقة من النحاس والمعروضة في المتاحف في بغداد والقاهرة ولكنه من غير المعروف حتى وقتنا
.الراهن بأي طريقة تمت عملية التلبيس هذه
وعاء من الفخار يحوي في مركزه على أسطوانة نحاسية وفي König.W وجد عالم اآلثار 1936العام في
لكن تنقصنا دائما المعلومات . من الحديد، المسافة بين المعدنين تم تثبيتها بقطعة من اإلسفلتالوسط مسمار
التلبيس هذا يخدم نفس الغايات التي التي تشرح كيفية جعل هذه الطبقة السطحية ناقلة كهربائيا وإذا كان هدف
.تستخدم في يومنا هذا
إذا جمع المرء هذا التصميم فيستطيع عندها وباستخدام الخل أو حمض الليمون أن يولد تيارا كهربائيا وهذا
وكان عندها أول 1800الذي يدعى بالخلية الغلفانية وتعمل تماما حسب التصميم الذي طوره العالم فولت عام
.صميم متطورت
Justusvon إلى تلبيس الزجاج بالفضة حيث طلى العالم الكيميائي الشهير 1835صدفة أخرى قادت في العام
Liebigهذا . وذلك عندما كان يجري تفاعال كيميائيا وبشكل غير مقصود الجدار الداخلي ألنبوب االختبار
.ى صناعة المرايااالكتشاف وما أتبعه من تطور صناعي الحق قادا أخيرا إل
يرسب معدن الفضة على سطح الزجاج المستوي والذي يعتبر غير ناقل للكهرباء وذلك من خالل المحلول
.كذلك يلبس البورسالن بالفضة بنفس هذا المبدأ) مثل سكر العنب(المائي لنترات الفضة وبمساعدة مادة مرجعة
لعقود الثالثة األولى من القرن الماضي، وكذلك تم نشرت أبحاث عديدة حول غلفنة المواد البالستيكية في ا
.تسجيل عدة براءات اختراع حول هذا الموضوع
.بشكل مفصل وشامل تم توصيف عملية تلبيس المواد البالستيكية التي كانت معروفة حينها 1938في العام
على فيلم آخر موجود على بنفس الوقت تم نشر براءة اختراع توضح كيفية ترسيب فيلم معدني الكتروكيميائيا
.المادة البالستيكية وذلك بهدف تدعيمه
تم نشر ملخص عمل يشرح فيه المعالجة الميكانيكية والحرارية وشدة االلتصاق لطبقة 1992أيضا في العام
معدنية مرسبة على الطبقة السطحية لمادة بالستيكية وذلك من خالل الترسيب الكيميائي الذي كان األكثر
.ارا حينهاانتش
والذي أعطى امكانية التخريش الكيميائي وذلك بمساعدة حمض الكبريت والكروم، ABS لبدءا من اكتشاف ا
.هذا الذي مكن من الحصول على التصاق جيد للطبقة المعدنية على البالستيك
.عادنمن هذه البدايات تم تطوير التقنيات التي تستخدم في يومنا هذا لتلبيس البالستيك بالم كذلك كيماويات المعادن التي مكنت من الحصول على طبقات ميكرونيـة و، )ABS( إن تقدم استعمال لدائن
جعل باإلمكان الحصول على مقولبات من اللدائن من الممكن توضع المعادن على أسطحها مـع تماسـك منها
لفيزيائية السيئة المقترنة باسـتعمال هذه المعادن وتالصقها باللدائن بشكل كاف وأدى ذلك إلى مقاومة النتائج ا
.اللدائن كما هي دون طالء معدني
- ٤١ -
من القطع المصنوعة من اللدائن المستعملة في صناعة السيارات من نـوع مـن ) %90( وأصبح اآلن حوالي
أنـواع تلبيسإضافة إلى إمكانية ، بالمعدن تلبيسه بالمعادن يستخدم بعد للتلبيسالخاصة القابلة ) ABS( لدائن
البولي فينيلين أوكـسيد مـع لـدائن ( أخرى من اللدائن تشمل البولي سلفون المقوى أو غير المقوى ومركبات
المقـوى 6/وبعض أنواع لدائن البولي بروبيلين المقواة وكذلك الفورم الدهيد والبولي آميد ) ABSأخرى مثل
ولكـن الـسعر والناحيـة . ونات وغيرها ومثل هذا التوسع جعل باإلمكان شموله للدائن الفينولية والبولي كرب
إضافة للنـواحي التلبيسالتجارية هي التي تحدد دوما إمكانية استعمال هذا النوع من اللدائن أو غيره لغايات
.الفنية األخرى المتعلقة بغايات االستخدام
الشخـصية اللوازم في السيارات أو لبعض كبديل لبعض القطع المعدنية دورا مهما )ABS( لقد احتلت لدائن
ومنذ أن أصبح باإلمكان صبغ أو تلوين اللدائن باستخدام االخضاب أو الـصبغات بـدأ ، أو للسباكة وغير ذلك
وحين توصل التقدم التقني إلى إمكان طالئها بالمعادن أصبح تصنيع واستخدام الحاجات مـن ، مثل هذا التغير
وإمكانية توفير أعداد ال حصر لهـا منهـا بـسرعة أكبـر اللدائن وفيرا بالنظر إلى سهولة التكيف باألشكال
وبكميات أضخم وبكلفة إنتاج أقل وبدأت تدخل تدريجيا لتحتل مكان القطع المعدنية المماثلـة ألشـكالها مـع
.احتفاظها بمقاومة معقولة
للنحاس ثم النيكـل الكهربائي النهائي بمعدني الكروم أو النيكل ما هو إال توضعات متتابعة التلبيسوالواقع أن
وهو عمل ذو تكلفة سواء كان ذلك على معدن أو على اللدائن المختلفـة ، ثم الكروم أو للنحاس ثم النيكل فقط
المعدني الكهربائي األخير من أنواع من النيكـل أو النحـاس تلبيس وهذا ال يمنع استعمال أنواع أخرى من ال
في حين أن النحاس أو خالئـط النحـاس ، لبعض أنواع التزيينات بالنسبة......المؤكسد أو الكروم األسود الخ
. والقصدير تستعمل في بعض القطع الكهربائية أو اإللكترونية
الكهربائي مواد حاجبة لهذا الطالء وتوضعه على بعض المناطق مـن قطـع التلبيسوقد تستعمل في عمليات
حاالت تستعمل عند الحاجة لـربط قطـع اللـدائن أو ومثل هذه ال ، المناطق المكشوفة فقط لبسحيث ت ، اللدائن
وكـذلك ، المناطق غير المطلية ببعضها بواسطة طرق االلتحام المعروفة كالترددات فوق الصوتية أو غيرهـا
المعدني عن األقسام الداخلية غير المتوجب طالؤها وخاصة في حال الرغبة بإبقائهـا منـاطق التلبيسإلبعاد
. االستعماالتعازلة للكهرباء في بعض
: بيس المواد البالستيكية بالمعادن من تل الهدف2-5نتيجة للتقدم العلمي وظهور المواد البالستيكية بكثرة وسهولة الحصول عليها وكذلك استخدامها كل ذلك جعـل
ناء عنهـا األنظار تتجه إلى إمكانية استخدام المواد البالستيكية كبديل لبعض القطع المعدنية التي يمكن االستغ
. المعدني الكهربائي وخاصة في حقل اللدائنالتلبيسبشكل جزئي أو بشكل كلي وخاصة بعد التقدم في
فالغاية من التحـضير . لمركبات زيادة أو نقصانا مر تبديال لبعض أنواع التحضير حسب نوع ا وقد يتطلب األ
وتحـضير ، ة في سطح المقولبات من اللـدائن إزالة المواد الغريبة التي تؤثر على تدخل سوائل المواد المؤثر
وأغلـب هـذه ، وهذا األمر يتبع نوع اللـدائن أو قلويا أو سائال منظفا حياديا التنظيف يمكن أن يكون حمضيا
السوائل ال تبلل بشكل عادي سطوح اللدائن ألنها هيدرو فوبية طاردة للماء مما يتطلب زيادة فـي التنظيـف
تنفيذه اعتبارا من ومثل هذا االحتياط يتوجب ، في النقل بعدم مساسها باأليدي والغسيل والمحافظة على النظافة
.تلوث دهني أو أية أوساخ أخرىعمليات القولبة ألبعاد تماس الزيوت واأليدي لها وحفظها بعيدة عن كل
):أي نظافة المنتجات( من شروط التلبيس الناجح النظافة 1-3-5 مخطط لها بعض كما هو يوجد العديد من األسباب التي تجعل األجزاء البالستيكية الملبسة ال تعمل بشكل جيد
من المستحيل الحفاظ على سطح البالسـتيك . هذه األسباب تقني جدا والبعض اآلخر يتعلق بتنظيف المنتجات
هـذه المعالجـات ، بعض األجزاء إلى أن يشغل ويشذب وغير ذلك من العمليات ، نظيفا أثناء عمليات تشكيله
- ٤٤ -
هـذا ، وتصبح السطوح ملوثة خالل التخزين والنقـل غالبا ما تترك األجزاء مغطاة بالغبار واألوساخ والزيت
.يعني أننا نحتاج إلى تنظيف القطع قبل التلبيس المعدني
:يوجد ثالث أنواع رئيسية من عمليات التنظيف
إن هذه العملية هي عملية تنظيف شائعة ويجب أن تشترك مع نظام : التنظيف بالماء المضغوط والمنظفات ): 1
.تجفيف فعال
ق األكثر كلفة هي باستخدام محاليل إزالة الزيوت والشحوم ويمكن أن تنجز بـالتغطيس المباشـر الطري): 2
محاليل محـددة ، ويمكن أيضا أن تنجز بتكثيف البخار ) بوجود أو بدون وجود تهييج باألمواج فوق الصوتية (
.دة البالستيكيةيمكن أن تحل مواد بالستيكية محددة لذلك يجب اختيار المنظف األنسب حسب نوع الما
يمكن أن تنظف القطع باستخدام تدفق من الهواء المضغوط ويوجد تحفظ واحد عند استخدام هذه الطريقـة ): 3
لذلك يجب أن يجفف الهواء ويفلتر قبل استخدامه فـي هـذه . وهو أن ضواغط الهواء عموما تكثف الرطوبة
وت العالقة على السطح لذلك يجب استخدام إحـدى التنظيف باستخدام الهواء لن يزيل الشحوم والزي ، الطريقة
.الطريقتين األوليتين إزالة هذه المواد
قبل التلبيس المعدني لتغطية بعض ) base coat(تتطلب العديد من المواد البالستيكية طبقة أساسية من الطالء
ولى من ثالث طبقات وهي األساسية هذه هي الطبقة األ ةالطبق. إلخ.......العيوب مثل زوائد الصب أو الحفر
هامة جدا ويجب أن تلتصق بشكل جيد إلى القطعة البالستيكية وتؤمن نعومة سطحية تحسن التـصاق الطبقـة
.المعدنية
.وبعد التلبيس المعدني توضع طبقة علوية لحماية الطبقة المعدنية المرسبة ولمنح اللمعان للقطعة المنتهية
العلوية باستخدام عملية طالء والطريقتان األكثر انتشارا هما البخ والطريقة يتم وضع الطبقة األساسية والطبقة
).flow coating(السائلة
، الزغـب ، أو األجزاء المطلية يمكن تحديدها بكل أو أي من الملوثات بما في ذلك الغبار التلبيساألوساخ في
الزغب . غيرة من الطالء المبخوخ الزائد جزيئات ص ، العناقيد الصغيرة في األصبغة غير الممزوجة بشكل جيد
وفـي المالبـس ) بشكل خاص الورق المقـوى (من أكثر الملوثات وجودا فهو يوجد طبيعيا في مواد التغليف
. الغبار يعد أيضا مشكلة خطيرة وأحيانا من المستحيل تجنبه. وأوراق التغطية
السطح ليكون ممتصا للماء هيدروفيل والستبعاد أية مواد أجنبية متبقية تحضير الكيميائيوالغاية من التنظيف
وكذلك إليجاد تجاويف ميكرونية على هذا السطح بمواد تؤمن ذلك لتهيئتها لتقبل والتصاق المـادة المتوسـطة
.خارجية الظاهرةالتي تحمل الطبقة المعدنية ال
لكروم التي يحضر بها السطح لكي ال تـؤثر علـى تفاعـل أما حوض التعادل فالغاية منه إزالة بقايا أمالح ا
ة األخرى السابقة لهذا التفاعل وألن إزالة هـذه األمـالح الكيميائيالخليط الكرومي المحدد للعملية أو للعمليات
وفي أغلب األحيان تجرب قطعة واحدة . مسرع في المرحلة التالية تمكن من اإلكساء الكامل للحفاز وبالتالي لل
.ر تقلبها للعامل المساعد والمسرع لمعرفة مقداالكيميائي من التنظيف انتهت
يوم حيـث تمتـصها والعامل المساعد أو الحفاز يتألف من سوائل حامضية قوية من القصدير وأمالح البـاالد
فالقصدير يجتذب من قبل المركبـات العـضوية . ولبات اللدائن بشكل محدود ومراقب من مق الطبقة السطحية
والمعـادن ية ويسوق الباالديوم ليشكل معه الطبقة الملتصقة التي تكون بمثابة طبقة وسيطة بين اللدائن السطح
أما دور المسرع فهو يؤدي عملية التحرك للقصدير غير المرغوب الذي يمكـن . المغلفنة التي تتوضع عليها
غلفنة دون غيره لمقولبـات اللـدائن واستعمال أحد أنواع معادن ال . بواسطته تحديد توضع المعدن على اللدائن
- ٤٥ -
يتعلق بحجم القطعة فمثال شبكة مقدمة السيارة تتطلب عادة غلفنتها بالنحاس أو النيكل بطبقة كافية مقبولة الكلفة
ميكرونا مضافا )25(وهذه الغلفنة األولية ال تقل سماكتها عن ، قل كهربائي جيد للغلفنة النهائية لتكون بمثابة نا
.لفنة النهائية وتعطي الصالبة الالزمة لشبكات اللدائن هذه إليها الغ
فهـي إضـافة للنـواحي الفنيـة ، بة للدائن ليست بسيطة أو عاديةأن تقنية الغلفنة بالنسوالبد من اإلشارة إلى
الكهربائي ترتبط بصورة أساسية بالشكل العام للقطعة المقولبة ووضعية السطوح التلبيسالمطلوبة في عمليات
.بمقدار سماكة طبقة معادن الغلفنةارتباط هذا كله و
:واع المعدن على اللدائن المغلفنةوفيما يلي جدول السماكات لطبقة أن من الميليمتر1/1000) المقياس بالميكرون(
ــصف النحاس ــل ن نيك
المع
كروم نيكل خاص نيكل المع
المواد المعرضة لحـرارة
معتدلة في الداخل القطـع
الصغيرة
12.5-7.5 ----- 7.5-5 ------ 0.00125-0.025
المواد المعرضة لحـرارة
متوسطة مع تبدل درجات
الرطوبة في الداخل القطع
المتوسطة
17.5-12.5 ------- 12.5-7.5 -------- 0.025-0.0375
المواد المعرضة للعوامـل
الحيوية المتبدلة في الداخل
والخارج ولحرارة مقبولـة
ــأثير اح ــى وت ــاك أعل تك
إضافي
25-15 10-7.5 10-7.5 20-15
------- 0.025-0.0375
المواد المستخدمة خارجيـا
تحت تأثيرات جوية مـن
حرارة ورطوبة قوية مثل
قطع السيارات الخارجية
25-17.5 12.5-10 12.5-10 2.5 0.025-0.0375
- ٤٦ -
الفصل السادس
ليات التصاق المعدن بالبوليمير تصور آل
هل يمكن أن نفتـرض أن التـصاق : طرح غالبا سؤال مركزي في موضوع تلبيس البالستيك بالمعادن وهو ي
المعادن بالبوليميرات ينتج فقط عن طاقة الروابط الكيميائية والتي تؤدي إلى قوى التماسك العالية؟ هذه الجواب
".ال " سيكون طبعا
اسك هذه تحصل بنتيجة طاقة الروابط الكيميائية والتي يمكن تجري محاوالت عديدة لجعل قوى االلتصاق والتم
.أن يحصل المرء بنتيجتها على تماسك عالي بين البوليمير والمعدن
؟ ق البوليميرات بالمعادن عمليامن هنا كيف يمكن للمرء تفسير عملية التصا
: لإلجابة على هذا السؤال هناك عدة نظريات وهي
:الغرس الميكانيكي 1-6
.تم بجعل السطوح خشنة، تكبير الطبقة السطحية، تشكيل الجيوبوي
:نظرية ترموديناميك الطبقة السطحية 2-6
لهـذا . تملك الذرات السطحية لجسم صلب ما، طاقة أعلى مما هي عليه الذرات الموجودة في داخل هذا الجسم
ن مـن بعـضهما الـبعض حتـى يعتقد بأن هذه الذرات هي ذرات غير مشبعة بالروابط، وعند اقتراب مادتي
الوصول لدرجة التالصق فعندها ستنخفض طاقة الذرات الموجودة على الطبقة السطحية والذي سيتم من خالل
بسبب النشاط التفاعلي العالي لذرات الطبقة السطحية فإنه ال يوجـد . ذلك اشباع تكافؤ الذرات السطحية الحرة
.ملطبقات سطحية مالصقة للهواء نظيفة وبشكل كا
تدعو هذه النظرية إلى تفسير التبادل المشترك بين طورين مختلفين استنادا إلى مبادئ ومعطيات الترموديناميك
).مثل الطاقة السطحية النوعية(للطبقات السطحية
Wu ،Good ،Fowkes ،Zesman ،Duprẻ: اعتمدت النظريات التالية على هذا التفسير
: زيائيةنظرية الجزيئات الفي 3-6 تعتمد على نماذج الكهرباء الساكنة وتأثيرات قـوى فانـدرفالس علـى de Bruyne) (إن نظرية االستقطاب
والتي تهتم بـشكل ) Derjagins(باإلضافة إلى ذلك هناك نظرية ). Lifschitz(الطبقة الفاصلة بين األطوار
.رئيسي بانزياح الشحنة في الطبقة الكهربائية الثنائية
: أثيرات الكيميائية المتبادلة الت4-6يعتبر االمتزاز الكيميائي هو أساس مجال أبحاث استخدام الوسائط المحفزة وهو مجال كبيـر جـدا ونتائجـه
إن ما يجعل هذه النظرية محدودة هو أن الجزيئات البوليميرية الصغيرة والمتوسطة هي التي تكون . مضمونة
.فعالة فقط
ة السطحية للبوليمير والمعدن ال تكون غالبا بسبب الفعالية المنخفـضة للمعـادن أو االلتصاق السيء بين الطبق
البوليمير ولكن تظهر الطبقة السطحية والنظيفة للمعادن فعالية جيدة بحيث أنه يتم تشكيل طبقـة رقيقـة جـدا
. والتي تلعب دور طبقة متوسطة تمنع التبادل المشترك بين المعدن والبوليمير
- ٤٧ -
. ا دراسة وتقدير التبادل المشترك الذي يحصل بين المعدن والجزيئات البوليميريةيتم دوم
والطبقات السطحيةCO2 التأثيرات المتبادلة القوية والرابطة بين يظهر): 6-1( الشكل
النظيفة للمعادن االنتقالية
- ٤٨ -
كللشا
)2-
6 :
(ينالتالب
رة بلوة لحيسط البقةلطى اعل
ن يليستاال
ت يئاجز
ة بني
ر غيين تيبي
.
- ٤٩ -
. غير متغيرة تقريبا (HC = CH)عند الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض تكون أبعاد جزيئات االستيلين
تظهر التغيرات كبيرة في ) T/∆p∆(يكون االرتباط الثالثي مع البالتين، وعند ارتفاع درجة الحرارة والضغط
). المعدن–الجزيئات (بنية االستيلين فهي تظهر قوى تبادل مشترك قوية بين
. الوضعي اللكترونات المعدنيمكن للمرء أن يرى أن هذه التأثيرات المتبادلة تتعلق بالترتيب
C-Cويمكن زيادة االتوضيح بدراسة وضـع الرابطـة .. وهو الذي يعطي توضيح أكبر للرابطة الكيميائية
يمكن تفسير هذه التأثيرات المتبادلة ضمن اطار النمـاذج . متعددة الروابط كما أظهر مثال االستيلين والبالتين
.نوعيا وحاليا كمياالرياضية والتي تعالج هذه التأثيرات
. التبادل المشترك على طبقة بين جزيء عضوي وطبقة سطحية لمعدن مايظهر) 6-3(شكل
التبادل المشترك على طبقة بين جزيء عضوي وطبقة سطحية لمعدن ما):6-3(شكل
دان 1،2 ة االلكترونية من الحالة الرابطة في الزوج الرابط تأثيرات متبادلة رابطة والتي تذهب فيها الكتليول
بنفس الوقت ينمو الربط بين الطبقة السطحية للمعدن والجـزيء . إلى الحالة المعاكسة للربط للمركب المقابل
.ليس لها أي تأثير 4 تعني التنافر، 3.الممتز عليه
بط المركب الجزيئي هو الـذي يـؤثر يكون وضع مستويات فيرمي بالنسبة للوضعيات الرابطة والمعاكسة للر
.بشكل كبير على انزياح الكثافة االلكترونية لتشكيل رابطة كالرابطة الكيميائية
هناك عدة طروحات و نظريات لتفسير التبادل المشترك الحاصـل بـين المعـدن : يمكن أن نختصر كالتالي
اصل فيجب أن يجـد أوال الطريقـة العلميـة عندما يريد المرء أن يفهم نظام التبادل المشترك الح . والبوليمير
المناسبة التي يمكن أن توضح هذا النوع من التبادل المشترك، ومنه تكون هذه الطريقة هي المفتاح لتفسير كل
.الظواهر والتبادالت المشتركة الحاصل
: من أهم هذه الطرق المستخدمة نذكر
.AMF ، SEM: الطرق الميكروسكوبية-
.EDX ،ESCA ،XPAاألشعة تحت الحمراء، : قات السطحية تحليل الطب-
.قياس زاوية التبلل، قياس التوتر السطحي للطبقات السطحية: التبلل-
1
4
2
3
5EF
الحالة المعاآسة للربط
الرابطة الحالة لجزيئاتفي ا
الطبقة السطحية للمعدن الجزيئات
الرابطة الحالة للطبقة السطحية للمعدن
الحالة المعاآسة للطبقةللربط
السطحية للمعدن
- ٥٠ -
السابعالفصل
التلبيس الكيميائي والكهربائي
المظهر الطبيعي للمواد البالستيكية مقبول تماما للعديد من التطبيقات ولكن أحيانـا تكـون هنـاك حاجـة إن
لهذا السبب ابتكرت العديد من الطـرق التـي . سطوح عاكسة بشكل مشابه للمعادن تملك لحصول على قطع ل
هذه الطرق يمكن أن تنجـز بـالطلي المعـدني أو بـالتلبيس ، تؤمن أغطية معدنية فوق األرضية البوليميرية
بين المعدن والمادة البوليميرية ترابطوومن العدل القول أن الطلي الغلفاني يمكن أن يمنح متانة أعلى ، المعدني
من بين طرق التلبيس المختلفة ويمكن أن يكون مفضال في االستخدامات مثل األجزاء الخارجيـة للـسيارات
.واالحتكاك التآكل واالهتراء ضدحيث المتطلبات الضرورية تتضمن مقاومة جيدة
بعض المنتجات البالستيكية الملبسة): 7-1( الشكل
وبدأ يظهر االهتمام الخـاص فـي ، الطلي الغلفاني للبالستيك خالل الستينات لطرق مليات التجارية طورت الع
. بدأ استخدام هذه التكنولوجيا في حقول أخرىوحاليامجال صناعة المركبات
ومن خـالل ، الطلي الغلفاني يمكن تطبيقها نظريا على المواد البالستيكية تعتمد على معدني تلبيسأي طريقة
).أصبحت تحظى بأهمية كبيرةحيث نيكل ال -الكروم(الممارسة تم تحديد مجال للمعادن المستخدمة
الطلـي (المشكلة المركزية التي يجب التغلب عليها أثناء تلبيس المواد البالستيكية باسـتخدام هـذه الطريقـة
علـى ، كهربائيـة تـذكر ناقليهية هي أن المواد البالستيكية مواد جيدة العزل الكهربائي وتفتقد أل ) الكهربائي
وتغمس فـي محلـول ) وتعالج سطوحها حين الضرورة (النقيض من ذلك فإن المواد المعدنية يمكن أن تنظف
.الترسيب وعند وصل تيار كهربائي مستمر فإن التغطية المطلوبة سوف تتم
على الـسطح كقاعـدة للترسـيب ةناقل) طبقة رقيقة ( المواد البوليميرية تأمين فيلم لتلبيسمن الضروري إذا
حيث أن جودة عملية التلبيس ، تأمين التصاق جيد للفيلم مع األرضية البوليميرية والشرط الهام هو ، الكهربائي
- ٥١ -
يمكن استخدام عدة طرق لتحضير الطبقـة المعدنيـة .االلتصاق هذا تعتمد على الطريقة التي تستخدم لتأمين
.الناقلة
ورعمليات تلبيس البالستيك كان السطح يخشن بوسـائل ميكانيكيـة أو بمعالجتـه في المراحل المبكرة من تط
مثل هذه الطرق كانت غير مناسبة لالنتـاج ، بالمحاليل قبل تغطيته بطالءات محتوية على الغرافيت أو الفضة
.ثابتة) جودة(بكميات كبيرة باإلضافة إلى الصعوبة في تحقيق نوعية
التـصاقا ه الطريقـة هذ تول حمضي كرومي لتخريش سطح البالستيك وقد أعط استخدم محل تم في الستينات
.جيدا بين البوليمير والطبقة المعدنية
للنيكـل )autocatalytic(تقدم سريع في مجال تكنولوجيا الترسـيب الالكهربـائي تم انجاز في الوقت ذاته
. والتي تستخدم مبادئها حتى يومنا هذاوالنحاس
مكان استخدام عملية جديدة كليا تمكن من تلبيس أجزاء محددة من سطح القطعة البالسـتيكية مؤخرا أصبح باإل
يمكـن ناقلة كهربائيا يعطي طبقة بنتيجته ذيوال )spraying(تعتمد هذه الطريقة على البخ ، المطلوب تلبيسها
ماسـكا يؤمن الـبخ سـطحا مت التقليدية وهكذا الكهركيميائيةتلبيسها بعد ذلك بالمعدن بواسطة طرق التلبيس
.ضروريا للعمليات الالحقة
:التلبيس الكيميائي 1-7وكما ذكرنا ، في التلبيس الكيميائي يمكن أن تترسب طبقة معدنية فوق السطح البالستيكي غير الناقل للكهرباء
.فإن النحاس والنيكل من أكثر المعادن تلبيسا باستخدام هذه الطريقة
عة المراد تلبيسها بواسطة محلول مؤكسد قوي يؤدي إلى إزالة بعـض مكونـات الطبقـة يخرش سطح القط
ا هيـدروفيلي وبنتيجة ذلك يصبح سطح البوليمير ، البالستيكية السطحية تاركا ثقوبا ميكروسكوبية على السطح
)hydrophilic( ، يش تغمـس بعد التخـر ، مما يساعد على تحسين االلتصاق بين البالستيك والمعدن المرسب
فـي ة الموجود المادة المرجعة القطعة في محلول معدني وتتشكل الطبقة المعدنية بواسطة تفاعل كيميائي بين
.المحلول وشوارد المعدن
:العمليات الكيميائية 1-1-7 :يمكن تمييز الخطوات التالية خالل عملية التلبيس
لتحـسين ) etchants(دم أحيانا قبل المخرشات يجب أن يستخ ) المعالجة بالمذيبات (التخريش األولي : 1)
وهذا يتم بـالملئ الخفيـف للـسطح ، السطح البالستيكي المترافق بعيوب صب أو اجهادات متبقية عالية
.بمهاجمة السطح بشكل موحد) etchant(بمذيب يسمح للمخرش
عندها أن يكون المخرش يمكن ، جزيئات البوتادين المطاطية على إذا كانت القطعة تحوي في تركيبها : 2)
حيث أن البوتادين يزال ، اكسيد الكروم الثالثي أو حمض الكبريت ، برمنغنات، عبارة عن حمض كرومي
تكون هي مواضع التشبيك الميكانيكي بـين المعـدن بشكل انتقائي من تركيبة البالستيك وهذا يترك ثقوبا
.والبالستيك
يـستخدم ويمكن أن ) neutralizer (ثار الحمض المتبقية للتخلص من آ بعد التخريش تغسل األجزاء : 3)
ويجب التأكد من أن كل الجزيئات المخرشة قد أزيلت تماما بـدون ، محلول لثاني كبريتات الصوديوم هنا
آثار باقية في الثقوب ألن هذا يؤدي إلى تلبيس سيء إذا خرجت الجزيئات المخرشة من الثقـوب خـالل
.)نزفعملية ال(الخطوات الالحقة
- ٥٢ -
من ) صمغي(عن طريق غمس القطعة في حمام غروي ) المحفز (في هذه الخطوة يتم تزويد المنشط : 4)
:الباالديوم على السطح حسب التفاعل التاليوهكذا يترسب ، والقصديرالباالديوم
PdSnPdSn +→+ +++ 422
. كمحفز لترسيب النحاس أو النيكل الباالديوم يعمل حيث
ويجب التأكد ، المعدني على سطح القطعةالباالديومل الذي يلي خطوة التنشيط يتواجد يبعد الغس: 5)
بواسطة حمام) stannous hydroxide(هيدروكسيد القصدير الرباعي من إزالة الفائض من
.لمحفز بدور االباالديوم معدني قبل أن يقومحمض عضوي أو من
وهـذا ، إرجـاع يرسب الفلم المعدني ويلتصق على سطح القطعة البالستيكية بواسطة تفاعل ، أخيرا :6)
ومعقـد معـدني و ، إرجاععنصر ، محلول شبه مستقر حاوي على أمالح معدنية يمكن انجازه باستعمال
الذيمعدن في المواضع كيميائي لل إرجاععندما يقدم السطح الحامل للبالديوم إلى المحلول يحدث .مثبت
:التفاعالت الرئيسية للنحاس والنيكل هي كالتالي، الباالديوم فيهيتواجد
202 242 HCuHCOOOHHCHOCu Pd ++⎯→⎯++ −−+
0
22
3222 3 NiOHHPOOHPOHNi Pd ++⎯→⎯++ −−−+
والتـي تكـون الزمـة ، على سطح البالستيك رقيقة يستخدم التلبيس الكيميائي بشكل واسع إلنتاج طبقة ناقلة
.ربائي الالحقةلعمليات التلبيس الكه
: عمليات التغطيس التقليدية2-1-7) لجـاذب للمـاء ا(في هذه العمليات تعالج القطعة البالستيكية في محلول التخريش لتوليد السطح الهيدروفيلي
وبعدئذ ينشط السطح حيث يمكن بعد ذلك ترسـيب طبقـة ، ولتشجيع االلتصاق بين هذا السطح والفلم المعدني
).الالكهربائي(أو النيكل بواسطة الترسيب الكيميائي رقيقة من النحاس
المعدن عليها فيما بعد بعملية الترسـيب الكهربـائي ترسيب يتم سطوحا ناقلة والتي هذه الطبقات الرقيقة تنتج
.التقليدية
:التاليةوكما ذكرنا فإننا نلجأ أحيانا إلى معالجة القطعة البالستيكية بالمذيبات أوال وهذا يحقق األهداف
. من أجل تسهيل العمليات التالية الخاصة بالتلبيسلسطح البالستيكإعطاء طراوة خاصة 1-
.يمكن أن تفيد في التخلص من االجهادات العالية الناتجة عن عمليات التصنيع2-
.إزالة بعض البوليميرات ذات السالسل القصيرة من أجل تحسين التصاق المعدن بالبالستيك3-
:لي بعض تراكيب المذيبات المستخدمة في معالجة البالستيك قبل تلبيسهوفيما ي
:من أجل البالستيك اللدن حراريا) : أ
.)hydroquinone( مل هيدروكينون 400 -
.)pyrocatechol( مل بيروكاتيكول 100 -
).Acetone( مل أسيتون 400 -
- ٥٣ -
.ابق لمدة ثالث دقائقيتم غمر القطع البالستيكية في المحلول الس
كما يجب أن يكون الحوض المستخدم نظيفا وناعما كما يلزم إجراء ، يجب أن تضبط تراكيب النيكل بدقة
ريع معدل الترسيب عند درجات حرارة منخفضة يجب عندها إضافة إذا أردنا تس، عمليات الترشيح والتبريد
. عوامل مرجعة قوية
. تينوسف صوديوم هيو gr/l 75 تستخدم أكثر من بعض التراكيب
حيث يصبح C° 50 من الجدير ذكره أن محلول الحوض يصبح مستقرا إذا ارتفعت درجة الحرارة ألكثر من
والذي يترسب بدوره مسببا العديد من ، نيكل فوسفيت غير المنحل نسبياالمحلول مشبعا بالفوسفيت الذي يشكل
- ٦٢ -
المشاكل منها تفكيك محلول النيكل ولتفادي ذلك يمكننا استخدام مرجعين أو أكثر مع وجود الصوديوم فوسفيت
. حيث تتأمن ثباتية للمحلول أكثر مع امكانية ترسيب سريعة وال يتشكل فوسفيت النيكل
: المترسبةسماكة الطبقة
إال (C°50-13) وذلك عند درجة حرارة min 5خالل فترة زمنية قدرها ) µm 0.38 – 0.25(يتم ترسيب
وذلك في حالة ترسيب طبقة من النيكل اللماع أو ) µm 0.38 - 0.63(أنه من المفضل ترسيب طبقة سماكتها
وفي بعض الحاالت يتم ترسيب طبقة ) min 10-8(وهذا يحدث خالل ، الكروم فوق الطبقة المترسبة كيميائيا
باستخدام )µm 13 -18(بواسطة محلول النيكل ويتبعها ترسيب طبقة بسماكة ) µm 0.30 -0.38(مقدارها
µm(ثم طبقة من الكروم بسماكة ) µm 2.6 -7.2(سلفات النيكل يتبعها طبقة من النيكل اللماع بسماكة
0.13 – 0.25(.
: ل عالي النقاوةالتلبيس بالنيك5-1-7 كما يمكن الترسيب ، باستخدام الهيدرازين كعامل مرجع %97.9يمكن إجراء هذ التلبيس بحيث يترسب بنقاوة
من النيكل باستخدام صوديوم هيبوفوسفيت %99كما يرسب ، باستخدام أمين بورات كمرجع %99.8بنقاوة
.ةوهذه الطرق يمكن استخدامها في تلبيس الدارات الكهربائي
: ABS يبين الجدول التالي مقارنة بين ترسيب النيكل والنحاس على بالستيك
النيكل النحاس
min 3 -10 min 30- 10 التلبيسزمن
0.50 - 0.25 0.25 – 0.075 سماكة الطبقة المترسبة
أوم0.08 أوم 5 الناقلية
مساوي للنحاس مساوي للنيكل االلتصاق
أقل من النحاس أعلى من النيكل بة لدونة الطبقة المترس
أعلى من النحاس أقل من النيكل مقاومة التآكل
:التلبيس االنتقائي6-1-7 عدا ذلك فإن ، )السطح الداخلي( وألغراض الحماية فإنه من الضروري تغطية سطح واحد من القطعة عادة
الخارجي قد تظهر صعوبات في تلوين هذا أيضا عند تغطية السطح ، الكلفة سوف تزداد بدون أي مقابل
المواد البالستيكية غير الملبسة بالمعدن يكون طليها بالدهان أسهل ، )التصاق الدهان بالطبقة المعدنية(الدهان
.وبدون مشاكل
والتلبيس االنتقائي هام في الحاالت ، بدأت القصة بفكرة الحصول على تلبيس انتقائي للبالستيك بدون تخريش
الطريقة التقليدية للتلبيس . يتطلب فيها الحفاظ على لون بعض األجزاء البالستيكية أو مظهرها البالستيكيالتي
على الجزء الذي ال يراد ) والذي يمتص الكروم في مرحلة التخريش(االنتقائي كانت بوضع طالء مقاوم
وهذا يولد الكثير من النفاية باإلضافة ، تلبيسه من القطعة ثم نقوم بالطلي لكامل القطعة ونقشر الطالء المقاوم
.إلى الجهد والتكلفة الزائدة الناتجة عن وضع وإزالة الطالء المقاوم
السبب ، والذي يلغي خطوة التخريش) latex-based(وقد قامت إحدى الشركات بتطوير طالء أساسه مطاط
حيث ) EMI( الحقل الكهرومغناطيسي الذي أدى إلى ظهور فكرة التلبيس للوجود هو اآلثار السلبية إلشعاعات
- ٦٣ -
أنه في بداية الثمانينات لوحظ أن بعض الناس لم يستطع استخدام الحاسبات أو التلفزيونات في بيوتهم بسبب
لذلك كان التلبيس االنتقائي حال ) Magnetic Field Interference(تداخل أو اعتراض الحقل المغناطيسي
ي طريقة مالئمة للبيئة ال تتطلب تخريشا كيميائيا أو معالجة أولية للجزء وه) EMI(فريدا يؤمن الحماية ضد
.البالستيكي المصبوب
باستخدام تقنيات البخ التقليدية يمكن وضع طبقة أساسية على الجزء المراد تلبيسه وبسبب هذا ): 7-4(الشكل
س الطالء المطور يمكن التخلي عن خطوة التخريش في عملية التلبي
العملية طبقة رقيقة موحدة من المعدن بشكل انتقائي في المكان المطلوب وهي تستند إلى عملية تلبيس تزود
إن). EMI(كيميائية تؤمن غطاء مستمرا ونقيا ومتماثل الخواص من النحاس أو النيكل النجاز الحماية ضد نحاس السفلية من األكسدة والصدأ وهي تؤمن ال كيميائية تحمي طبقة بطريقة يكل العلوية المرسبةطبقة الن
.باإلضافة لذلك مقاومة اهتراء وتآكل عالية
في الماء على مساحة المنطقة ) المعلق(قبل اجراء عملية التلبيس نقوم بتأمين طبقة من المطاط المحلول
لالنتقائية ) ط المبخوخةطبقة المطا(يؤسس الغطاء األساسي . المطلوب تلبيسها باستخدام تقنيات البخ التقليدية
باإلضافة إلى أنه ينتج اجهادا أقل على الجزء المصبوب بالمقارنة مع عملية ، ويبقي االلتصاق على األرضية
.التخريش الكيميائية
يلبس النحاس كيميائيا فوق الطبقة األساسية إلى الكمية المطلوبة حسب السماكة أو مقدار ): 7-5(الشكل
مطلوبةالحماية ال
إن سماكة التصفيحات ال تعتمد على سماكة الغطاء األساسي هذا والذي يمكنه الوصول إلى كل المناطق في
.ثم يجري التلبيس على جميع المناطق التي زودت بالطالء، األجزاء المعقدة
- ٦٤ -
لتي هي بحدود إن تأثير الحماية يعتمد على طبقة النحاس المرسبة كيميائيا والجيدة التوصيل الكهربائي وا
وفي كيميائيا الطالءات الناقلة استخدمت في حاالت خاصة بدال من ترسيب النحاس . ميكروانش) 150 -75(
، الفضة، ومن أكثر المواد المالئة شيوعا النحاس، هذه التقنية يكون المالىء الموصل متحدا في روابط الراتنج
.الغرافيت والنيكل
ويتفاوت أداء الحماية أيضا بحسب سماكة فلم الطالء ) 30–40(%ب تقدر هذه العملية تتضمن ضياعات بخ
يمكن أن يستخدم أيضا التلبيس . والمقاومة النوعية للسطح مؤثرة أيضا، الجاف باإلضافة إلى إيصالية الطالء
.بجو مفرغ من الهواء
وهذا يهيئ السطح لتلبيس النيكل ، بعد تلبيس النحاس يتم استعمال محلول يحوي الباالديوم لتنشيط النحاس
وبما أن النحاس سوف يتأكسد لدى تعرضه للعوامل الجوية مع مرور الوقت فإن طبقة رقيقة من ، كيميائيا
والنيكل يحمي أيضا من التآكل ويمكن ، ميكروانش يتم ترسيبها على األجزاء التي تم تلبيسها25النيكل بحدود
، ففي بعض الحاالت. طول إذا كان المطلوب الحصول على سماكة أكبرتغطيس األجزاء في المحلول لمدة أ
أو لتحسين مقاومة ، الطبقات ذات السماكات العالية تكون مطلوبة لتالئم عمليات وصل محددة مثل اللحام
.التآكل واالهتراء
:حسنات ومساوىء التلبيس الكيميائي7-1-7 في عمليات التلبيس يعد طريقة مهمة للحصول على طبقة مما ال شك فيه أن استخدام المحاليل الكيميائية
لها مزايا مهمة ولكن بالمقابل يحد من استخدامها ، كأي طريقة، معدنية متجانسة فوق األرضية المطلوبة وهي
:بعض االعتبارات ومن المزايا الهامة لهذه الطريقة
البالستيك وهو يستعمل بشكل خاص لتأمين التلبيس الكيميائي يرسب المعدن على المواد غير الناقلة مثل): 1
.طبقة معدنية أولية رقيقة الزمة ألي عملية تلبيس كهربائي الحقة
.أحواض التلبيس الكيميائي بسيطة وتعمل في مدى واسع من درجات الحرارة و التراكيز): 2
ئية والكيميائية التي تتطلب التجهيزات بسيطة نسبيا بالمقارنة مع عمليات ترسيب البخار المعدني الفيزيا): 3
.مفاعالت متطورة مزودة بجو مفرغ وملفات تحريض وأجهزة أخرى
التلبيس الكيميائي ال يعتمد على قوانين انتشار التيار الكهربائي وبذلك يمكن الترسيب على أي شكل بما ): 4
ائية ال يمكن الترسيب إال على السطح في ذلك التجويف الداخلي لألنابيب البالستيكية بينما في الطريقة الكهرب
.الخارجي فقط
%99.9التلبيس الكيميائي يرسب طبقة رقيقة متماثلة الخواص من الفضة والبالتين بنسبة نقاوة تصل إلى ): 5
في التلبيس الكيميائي يمكن ترسيب طبقات متتالية حيث أن التفاعل ال يتوقف بترسيب طبقة واحدة بل ): 6
. هذه الطبقة بطبقات أخرىيمكن تعزيز
: أما ما يحد عملية الترسيب الكيميائي فهي تتضمن
عندما يكون ، إن معدل سرعة العملية تابع لتراكيز العنصر المختزل على سطح األرضية البالستيكية) : 1
ي العنصر المختزل غير كاف يسبب ذلك بطىء الترسيب وبالمقابل زيادته تؤثر على االستقرار الكيميائ
.للحوض
.المحلول يكون معقد التركيب لذلك يجب فرض رقابة كيميائية صارمة على العملية) : 2
- ٦٥ -
ناقصة فإن الحمام الكيميائي يمكن أن يشكل ) chemical stabilizers( إذا كانت المثبتات الكيميائية ):3
معدنية الحرة يمكن أن هذه الجزيئات ال، جزيئات معدنية حرة تغطي القطعة المعالجة فتسبب خشونة السطح
.تتجمع على جدران حوض التغطيس أيضا
، المواد الكيميائية المستخدمة في هذه الطريقة أغلى من المواد المستخدمة في طريقة التلبيس الكهربائي) : 4
.وفترة حياة الحوض تكون أقصر حيث أن النواتج الثانوية تتجمع وتؤثر على استقرار الحمام
. للشوائب مع المعدنco-deposition) ثنائي(ريقة من المحتمل أن يحصل ترسيب مشترك في هذه الط) : 5
لييظهر معدات التلبيس الكيميائي بما فيها األحواض المتعاقبة للتغطيس والغس): 7-6(الشكل
):المحاليل(تقنية تلبيس جديدة تستخدم الطريقة الرطبة 8-1-7 وهي تأتي في إطار البحث عن ، ات التلبيس المعدني الكيميائية والكهربائية هذه الطريقة هي طريقة مكملة لعملي
. طرق اقتصادية سريعة بتطوير العمليات التقليدية
إن هذه الطريقة الجديدة تستند إلى مفهوم ديناميكي وهي عملية مالئمة للبيئة وال تسبب أي تلوث بيئي وهـي
DCP(Dynamic(الطريقة بالتلبيس الكيميائي الديناميكي لقد دعيت هذه ، تقوم على إجراءات رش متسلسلة
Chemical Plating . وهي تتضمن النقل بواسطة بخاخة باستخدام هواء مـضغوط وبندقيـة بـخ بفوهـة
وبذلك يتشكل فيلم سائل رقيق جدا ويكثف ، مضاعفة لسائل مائي يحوي العناصر المختزلة والعناصر المؤكسدة
حوي العناصر الفعالة وهو غير مستقر ترموديناميكيا وبالتالي فإن تفاعـل األكـسدة هذا الفيلم ي . على السطح
.سوف يحدث آنيا
وسماتها االقتصادية يجعالنها عملية منافسة ألنه ال توجد حاجة التلبيس الكيميائي الديناميكيإن سهولة عملية
ق األخرى كطريقة الجو المفرغ من الستخدام أجهزة ومعدات متطورة إلنجاز التلبيس بالمقارنة مع الطر
- ٦٦ -
، إلى عدم وجود مشاكل الترسيب على جدران الحوض كما في الطريقة الكيميائيةباإلضافة PVDالهواء
ويمكن نقل بندقية البخ ومكوناتها بسهولة نسبية هذا باإلضافة إلى أنه في بضع ثوان يمكن تلبيس أي سطح
- P-B- خليطة غرافيت أوNi- أو بخليطه غرافيتNi ،Cu ،Ag ،Coة ء أكان ناقال أم ال بالمعادن التاليسوا
Ni عند درجة حرارة الغرفة بدون خطوة التنشيط باستخدام الباالديوم.
، إن الطرق الكيميائية الرطبة مثل الترسيب الكهروكيميائي قد تكون مالئمة للطالء السميك والمناطق الصغيرة
، قة الجديدة وهي امكانية تلبيس مختلف األشكال لألرضية البوليميريةوهنا تكمن الميزة الفريدة لهذه الطري
.وهذه الطريقة تبدي فعالية كبيرة عند التلبيس االنتقائي
:ما زالت تعاني من عدة مشاكل عملية منها) الطريقة الكيميائية(وسائل التلبيس الرطبة التقليدية
.دةوحياة المحلول المحدو، صعوبة التحكم بحوض التلبيس -
من الجدول نالحظ المزايا العديدة التي تتمتع بها طريقة التلبيس الكيميائي الديناميكي بالمقارنة مع الطرق
. المختلفة للتلبيس
الستيكية حيث أصبح من إن اقتصادية هذه الطريقة وسهولتها يجعلها فتحا مهما في مجال تلبيس المواد الب
.السهولة بمكان تلبيس المواد البالستيكية بدون الخوف من النفايات السامة أو الحاجة ألجهزة معقدة
:المواد البالستيكية القابلة للتحليل الكهركيميائي مباشرة9-1-7 ليمكن تلبيسه ، فمن وقت آلخر كانت المحاوالت تستهدف جعل البالستيك ناقال للتيار الكهربائي بشكل كا
.مباشرة عن طريق غمسه في محاليل الترسيب الكهربائي بنفس الطريقة المتبعة مع المعادن
وقد عرض . بالسطح) carbon black(لقد كانت الطريقة عادة بدمج مواد ناقلة للتيار مثل الفحم األسود
وعلى الرغم من ، ب على السطحيؤمن التصاقا جيدا ويشجع الترسي) عنصر(مركب خاص يحتوي على عامل
.حيث يوجد صعوبة في صب وتشكيل المادة المالئة، هذه الحسنات إال أنه لسبب آخر لم ينجح تجاريا
وفي السياق نفسه يعمل الخبراء في شركة سيمنس على تطوير مركب بالستيكي ناقل للتيار يمكن معالجته في
.آالت حقن البالستيك العادية
يمكن معالجته تماما كالبالستيك وفي نفس الوقت ، مركبا مصنوعا من البالستيك والمعدنلقد طور الخبراء
هذا المركب الهجين يمكن استخدامه في تصنيع المكونات . يملك الخواص الكهربائية والمغناطيسية للمعدن
الت الحقن التقليدية وبالتسخين يمكن تشكيل هذه المادة باستخدام آ، الكهربائية مثل وحدات اإلرسال والتحكم
.المستخدمة في صناعة المواد البالستيكية
وفي الخطوات الالحقة يتم ، مكونات المحرك اإللكترونية تحاط عادة ببيوت بالستيكية مصنعة بالحقن غالبا
وفي النهاية ، ثم يتم لحام المقاومات والوشائع، تزويد طبقات معدنية رقيقة داخل هذه القطع لتعمل كموصالت
- ٧٠ -
وبمعنى آخر يوجد عدد كبير من خطوات اإلنتاج الضرورية لتصنيع وحدة تحكم بحجم . منها األسالك تسحب
.علبة السجائر
والبقية عبارة عن قصدير ينصهر ، نحاس% 50وحوالي ، بالستيك) % 20-10(تشمل المادة الجديدة حوالي
.واص الغير العادية للمادةتعطي بعض المكونات المختلفة الخ. بدرجات حرارة منخفضة نسبيا
بسبب درجة االنصهار المنخفضة للقصدير تبقى المادة سائلة أثناء المعالجة على الرغم من النسبة المرتفعة
.وجود النحاس بنسبة مرتفعة يجعل إيصالية هذه المادة أعلى جدا من المركبات التقليدية، للمادة المالئة
حيث يشكل النحاس شبكة متفرعة ، لكهربائية في درجات الحرارة العاليةتحتفظ المادة الجديدة باإليصالية ا
.ضمن البالستيك
حيث يمكن اإلكتفاء فقط ، الفائدة الرئيسية لهذه المادة تتمثل في االستغناء عن الخطوات الالحقة لتأمين الناقلية
الشخص الذي طور هذه Robert Greinerهذا ما قاله الدكتور ، بحقن هذا المركب للحصول على مادة ناقلة
.المادة
ولكن تحوم الشكوك حول ، لقد استمر تطوير بوليميرات ناقلة ذاتية للتيار الكهربائي بدون استخدام إضافات
أو من حيث الخصائص ) هل سيكون تصنيع هذه المواد مكلفا(جدوى هذه المواد سواء من الناحية االقتصادية
.مستقبالالمطلوبة الستخدام هذه المواد
:أساليب تخفيض خطوات التلبيس التقليدية10-1-7 من المالحظ أن عمليات التلبيس الكيميائي التقليدية تتطلب الكثير من مراحل الغسل والتغطيس باإلضافة إلى
. نهائيوهذا يترك أثرا سلبيا على االنتاجية وبالتالي على كلفة تصنيع المنتج ال، درجات الحرارة المرتفعة نسبيا
لذلك اتجهت الجهود إلى إيجاد تقنيات جديدة تساعد على تخفيض كلفة العملية التقليدية عن طريق اختصار
إن لم تتفوق عليها في معظم (بعض الخطوات واستخدام محاليل جديدة تعطي نفس نتائج الطريقة التقليدية
ستيكية باإلضافة إلى المحافظة على المظهر من حيث متانة ترابط الطبقة المعدنية مع األرضية البال) األحيان
.المعدني البراق وتحقيق نعومة عالية للسطح
- ٧١ -
ومن أهم التقنيات المستخدمة بكثرة في الوقت الحالي تقنية التلبيس المباشر وسنتطرق إلى مثالين عن هذه
.الطريقة يستخدمان لتلبيس مدى واسع من منتجات صناعة السيارات بشكل خاص
طورت الطريقة األولى للتلبيس المباشر على المواد البالستيكية غير الناقلة وهي طريقة ال تستخدم لقد*):
بدال من ذلك . المعادن الثمينة للتنشيط أو لعمليات الترسيب الكيميائي النتاج الطبقة المعدنية األولية الموصلة
. رضية البالستيكيةتسمح العملية للنيكل االلكتروليتي بالتلبيس المباشر على األ
وتخفض بشكل ملحوظ استهالك الماء وتزيل ، إن تقانة التلبيس المباشر هذه تنقص عدد خطوات المعالجة
)chalates (وتحسن معدل االنتاج.
وقد ، تكنولوجيا التلبيس المباشر المذكورة تستخدم عملية تخريش معتدلة تضمن درجة عالية من االلتصاق
.2001ة مصانع منذ عام استعملت لالنتاج في عد
الشروط البيئية الصارمة باإلضافة إلى البحث عن تخفيض التكاليف في صناعة السيارات أجبرت المختصين
.في صناعة التلبيس على البحث عن تقنيات مثل التلبيس المباشر
هي عامل مهم إن عملية التخريش . لجناية فوائد التلبيس المباشر يجب أن تحدد بعض اإلعتبارات بشكل جيد
.ABS+PC أو مزيج من ABSوهي مسؤولة عن درجة االلتصاق على األرضية البالستيكية سواء أكانت
أفضل درجة محتملة من . عملية التخريش مسؤولة أيضا عن قدرة األرضية البالستيكية الفعلية على التلبيس
.ستخدام مخرش معتدلااللتصاق وأفضل تلبيس باستخدام هذه الطريقة يمكن التوصل إليه با
:المخرش المعتدل
- مخرش باستخدام الطريقة الغروية التقليدية بواسطة مخرش حمضي كبريتيABSيظهر الشكل سطح مادة
. كرومي
بعد التخريش التقليدي وهو خشن جداABSل سطح ا): 7-10(الشكل
هذا التخريش الشديد ضروري ، ةالسطح المهاجم احتاج إلى نوع كالسيكي من عمليات التنشيط الغروي
وكنتيجة لهذا التخشين القوي قد يحطم سطح الجزء المشكل والنتيجة ، لاللتصاق الصحيح في العملية الغروية
.يمكن أن تؤثر على االلتصاق وتخفيض جودة السطح
بالستيكي هذا السطح ال، سطحا تم تخريشه تحت شروط معتدلة بعملية الترسيب المباشر) 7-11(يوضح الشكل
بين سطح األرضية والمعدن ) Botton hole(المخشن قليال بتجاويف يناسب جيدا آلية التصاق العروة
.المرسب
- ٧٢ -
التخريش المعتدل للسطح يعطي خشونة أقل مترافقة مع تكهفات أحادية ): 7-11(الشكل
شكيل المجموعات المعتدل تيحسن المخرش ، عوامل التخريش تؤثر مباشرة على البنية الكيميائية للسطح
حيث تكون النسبة المئوية ، على السطح البالستيكيOH) ،-C=O ،(-COOH- الوظيفية القطبية
مرتفعة وهذا يعطي رابطة كيميائية مع جزيئات محتملة منشطة ومشحونة ) OH-(لمجموعات الهيدروكسيل
. إيجابيا
هذين ، األرضية البالستيكية بواسطة جسر من الكبريتمعدن نشط إلى" تبلل"يتم في المحلول الناقل الالحق
.التفاعلين يعطيان التصاقا كيميائيا إضافيا
: مبينة في الشكلقنتائج االلتصا
. أن إمكانية التلبيس لسطح معين تعتمد بشكل حاسم على ظروف التخريش المطبقةختباراتأظهرت اإل
ودرجة حرارة ) 7-13الشكل(شكل خطي مع زمن التخريش يزداد ب ABSالتنشيط المعدني على سطح
وهكذا فإنه برفع شروط التخريش نحصل بالمقابل على زيادة في البنية المجهرية ). 7-14الشكل(التخريش
)micro-structuring (سطوح مزيج ، والنتيجة زيادة في حجم المنطقة المخرشةABS+PC ال تمر بمثل
.هذا التغيير الحرج
مقارنة بني بارامترات العملية التقليدية وعملية :)7-12(الشكل
- ٧٣ -
الطبقة املعدنية املنشطة مقابل درجة : )7-14(الطبقة املعدنية املنشطة مقابل زمن التخريش الشكل: )7-13(الشكل
حرارة التخريش
هذه الخاصية ، التنشيط المعدني السطحي" كمية"من خالل الخبرة يتم انجاز ترسيب سريع عن طريق زيادة
وبالنتيجة فإن سرعة تلبيس مادة ، استخدام منشطات الباالديوميمكن رؤيتها أيضا في التلبيس المباشر عند
ABS ولكن في حالة مزيج ، تخريش أعلى) متغيرات( يجب أن تزداد باستخدام عواملABS+PC فإن ذلك
.يكون ذو أهمية أقل
يش على عكس التوقعات فإن سرعة التلبيس المعدني في كال النوعين تصبح أبطأ عندما تزداد متغيرات التخر
تحت شروط ، )الشكلين في األسفل(وعند أزمان تخريش ودرجة حرارة محددة قد يظهر كبح كامل للعملية
.التخريش المرتفعة تزداد المنطقة البالستيكية المنشطة لكل واحدة مساحة
ازدياد درجة حرارة التلبيس تناقض سرعة التلبيس ب: )7-16( الشكل تناقص سرعة التلبيس بازدياد زمن التخريش: )7-15(الشكل
محتمل جدا أن تؤثر عوامل التخريش على النسبة المئوية وتركيب المجموعات الوظيفية على سطح من ال
.المادة البالستيكية
يكون أكبر باستخدام المخرشات المعتدلة عنه في حالة التخريش ) OH-(إن وجود مجموعات الهيدروكسيل
على السطح " خاملة" و" فعالة"يرسب المنشط الذي يحتوي على مركبات معدنية ،على كل حال. القوي
.مجموعات الهيدروكسيل تحسن ترسيب الجزيئات الفعالة على سطح البالستيكلذا يبدو أن ، البالستيكي
- ٧٤ -
وحسن أيضا بشكل آني تشكيل ، باإلعتماد على هذه النظرية استخدم محفز خفض بشكل كبير هجوم التخريش
).8الشكل(جموعات الهيدروكسيل م
.هذه الخطوة توسع إلى حد كبير مجال التطبيق لعملية التلبيس المباشر
:كيف تم تخفيض خطوات العملية التقليدية
باستخدام طريقة . إن التنشيط يلي عملية التخريش المعتدل والغسل الالحق في محلول معدني أميني معقد
.جة إلرجاع الكرومالتلبيس المباشر ال توجد حا
درجات الحرارة األعلى ، تعتمد على الشروط المطبقة أثناء اإلنتاج") نشاطه"حياته الفعلية و (إن جودة المنشط
، زمن الغمر في المنشط ال يؤثر على عملية التلبيس، يمكن أن يكون لها تأثير سلبي على المنشطC° 30من
. بالكامل بعد أربع دقائق من الغمر" مبللة"كونات يجب أن تكون شيء واحد يجب أن يتم التأكد منه وهو أن الم
.بعد التنشيط تغسل األجزاء بمحلول قلوي
sulfide( يجب أن يكون أقل من دقيقتين والمحلول الموصل السولفيني conditionerلالغمر في ا
conducting solution (ل ينتج اgray ،وبولي سولفيدات الفيلم الالصق باحكام والمؤلف من المعدن
)polysulfides.(
فإن تفاعالت أخرى تحدث sulfurousل والمحلول ا) المركب(أثناء التفاعل الذي يحدث بين المعدن المعقد
لحمام ). دقيقة واحدة تكفي(وهنا أيضا زمن الغمر ال يؤثر على التلبيس ، على السطح البالستيكي المنشط جدا
. تروليت بجهد أقل من جهد إرجاع المنشطيستخدم فقط الك، الطلي األولي
يستخدم النيكل في حال كان الجهد الناتج عن االلكتروليت الحمضي للنحاس شديد الكهرجابية
)electropositive ( يجب أن يبدأ الجهد من)فولط ويزداد بالتدريج ويجب أن يوصل بعد أربع دقائق)3-2 .
.dm²/min 1.0-0.5 نمو طبقة بشكل ثابت بمعدل في هذا األسلوب يتم تجنب االحتراق و يضمن
، دقيقة اعتمادا على حجم وتعقيد األجزاء12-5يعتمد وقت التغطيس على حجم األجزاء ويجب أن يتراوح بين
إن حسنات طريقة التلبيس المباشر هذه أكثر بكثير من .ويمكن تلبيس معدن آخر بعدئذ إذا كان ذلك مطلوبا
إن تخفيض عدد خطوات المعالجة وحمامات الغسل . الطريقة التقليدية لتلبيس البالستيكالمساوىء مقارنة مع
.دقيقة 50 -20يختصر وقت المعالجة األولية بمقدار
:الجدول التالي يوضح مقارنة بين الطريقة التقليدية والطريقة المباشرة
.الطبقة املعدنية املنشطة مقابل التراكيز):7-17(الشكل
- ٧٥ -
الحسنات والمساوىء التلبيس المباشر الطريقة التقليدية
تخفيض كلفة ماءالغسيل الغسيل أربع مرات الغسيل أربع مرات
، minutes 2اإلرجاع 30-50°C
عدم الحاجة ، انعدام الكلفة اليوجد
لتجهيزات اإلرجاع
عدم الحاجة ، انعدام الكلفة ال يوجد الغسيل ثالث مرات
ألحواض الغسيل
تغطيس أولي في حمض كلور
HClالماء
التخلص من كلفة المواد الكيميائية ال يوجد
5-4التنشيط باستخدام الباالديوم
min ،30°C
-minutes ،18 4 :التنشيط22°C
.أمونيوم، معدن معقد -
. عدم وجود الباالديوم-
حاجة محتملة للتبريد في -
. الصيف
min 0.5المبرد مرات3 ل يالغس
، minutes 3-2المسرع 50°C
، min 1المحلول الموصل room temperature
. طاقة أقل-
. معقدة ال وجود لعوامل اختزال-
. حياة عمل غير محدودة-
مرات3 الغسيل مرات3 الغسيل
10ترسيب النيكل كيميائيا
minutes ، 30°C
األحواض وتلفHNO3ال وجود - ال يوجد
. تحفيض كلفة الطاقة-
ال وجود للعناصر المعقدة أو -
.عناصر االختزال الغالية
الحاجة عدم، انعدام الكلفة ال يوجد مرات3 الغسيل
ألحواض الغسل
حاجة أقل لألحواض )حوض( توضع 11المجموع )حوض (توضع 24 المجموع
تحسين كفاءة العملية دقيقة 18المجموع دقيقة 48المجموع
الترسيب الكهربائي للنيكل أو أي معدن آخر
أكبر الشركات العالمية في وهي من Decomaالمثال الثاني عن التلبيس المباشر قامت بتطويره شركة *):
حيث أرادت هذه الشركة تطوير طريقة فريدة في ، تزويد األجزاء الخارجية والمكونات لصناعة السيارات
وتقديم هذا المنتج إلى أكبر شركات تصنيع السيارات Polybriteطلي البالستيك وذلك في فرعها المسمى
- ٧٦ -
الطريقة عبارة عن عملية تلبيس مباشر للكروم على مادة وهذه...) تويوتا ، نيسان، BMW، فورد(في العالم
ABS ومزيج من ABSومواد بالستيكية أخرى .
إحدى السيارات اليت تقوم Ford Windstars سيارة معالجة في هذه الطريقة فإن السوف تنخفض خطوات بعض أجزائها اخلارجية بتلبيسDecoma شركة باإلضافة إلى عدم الحاجة ألحواض الغسيل بالماء إلى
مقارنة مع طرق 30%مما ساعد في اختصار زمن المعالجة بحدود ، ة النحاس جانب التخلي عن هجم
. الترسيب التقليدية
:الشكل التالي يوضح مراحل عملية الترسيب المباشر
خطوات عملية التلبيس المباشر): 7-18( الشكل
العملية بعدما ندعوه ؟؟ خطوة الفوائد الكبيرة لهذه الطريقة في أنها مستقرة كيميائيا ويمكننا أن نقاطعتتجلى
خطوة وصل النحاس هي عملية قلوية وظيفتها استبدال القصدير الموجود في خليطة (وصل النحاس
).الفيلم الناتج يكون ناقال ويجعل السطح مهيأ للتغطيس في أكسيد النحاس، بالديوم كيماويا بالنحاس/القصدير
ال يفضل ترك القطع لمدة طويلة بسبب (لمحلول وتركها لمدة يوم عند هذه المرحلة يمكن إخراج األجزاء من ا
).امكانية تعرضها للتلوث ولكن عند الحاجة لمقاطعة العملية يمكن عمل ذلك
فائدة أخرى لهذه العملية هي عدم الحاجة لمعالجة النفايات ألن هذه العملية ال تحتوي على الفورم الدهيد حيث
عدم احتواء محاليل Decomaل عن قسم تطوير هذه العملية في شركة وهو المسؤوBrettالحظ السيد
وال تحتوي العملية على ، Ethylonediamide أو EDTAالمعالجة على عناصر معقدة مثل ملح
هيبوفوسفات الصوديوم ولهذا فإن مياه الغسل ليست بحاجة إلى أن تعالج بشكل منفصل مما يقلل حجم المياه
مثل مزيج ABSالتي تسجل للشركة أنها استطاعت تلبيس المواد البالستيكية غير مادة أحد األمور ، الملوثة
ABS/PC باالرتباط مع مزودي هذه المواد.
هذه المواد أخف )TPO(الشركة في صدد تطوير طريقة لترسيب الكروم على أوليفينات المواد اللدنة حراريا
ث إن صناعة السيارات أصبحت بحاجة إلى مواد بالستيكية حي، وزنا وأرخص مقارنة مع المواد المستخدمة
.أكثر مرونة وأخف وزنا وفي نفس الوقت المحافظة على مظهر الكروم واألداء الجيد للفوالذ
:وصف العملية
- ٧٧ -
:خطوات التلبيس المباشر باستخدام هذه الطريقة موضحة بالجدول التالي
قدرالزمن الم )Fº(درجة الحرارة خطوة المعالجة
min 1 12-5 158 - 149 التخريش
min 1 73.5 - 70 الغسيل
min 1*3 73.5 - 70 الغسيل ثالث مرات
min 0.5 73.5 - 70 إرجاع الكروم
min 1 73.5 - 70 الغسيل مرتين
التغطيس في حمض كلور الماء HCl
70 - 73.5 0.5 min
min 4 111 التنشيط
min 1 73.5 - 70 الغسيل مرتين
min 3 140 التحويل
min 1 73.5 - 70 الغسيل مرتين
min 40تقريبا 86 - 77 اكسيد النحاس
والسيطرة بشكل كامل على بعض الخطوات أثناء العملية فعند إرجاع الكروم مثال يتحول الكروم يجب التحكم
ألن بقاءها سوف يؤثر بشكل ضار ومن الضروري تحويل كل الشوارد الرباعية، الرباعي إلى كروم ثالثي
وبالتالي على عملية التلبيس المعدني بشكل عام وفي حاالت معينة يمكن أن تمنع ، على عملية التنشيط الالحقة
.عملية الترسيب المعدني بشكل كامل
تنقل األجزاء من محلول مؤلف من حمض هيدروكلوري ، التنشيط هو الخطوة األكثر أهمية في العملية
. والذي يحمي الباالديوم المنشط عالي التكثيف من التخفيف) Predip Solution(افة إلى الماء باإلض
عالج وذلك على شكل عناقيد غروية من المالباالديوم والقصدير مكثفان من قبل المنشط على السطح غير
Sn/Pd محاطة بكلور القصدير .
هذا يؤثر على الباالديوم المكثفة على ، القصديرالحجوم العنقودية محددة بتجمعات حمض هيدروكلوري و
. 30ºCبدرجة حرارة الغرفة حتى : تلبيس الفضة الكيميائي: 10)
.بالماء إلزالة المعادن المتبقية: الغسيل: 11)
.تلبيس البالتين أو الباالديوم كهربائيا أو كيميائيا: 12)
.بالماء إلزالة المعادن المتبقية: الغسيل: 13)
.التجفيف: 14)
ترسيب الكيميائي طبقة رقيقة من الفضة والبالتين علـى الـسطح الـداخلي والخـارجي ألداة عملية ال تعطي
إن أداة القسطرة الطبية هي عبارة عن أنبوب مجوف بجدران رقيقة، تصنع أوليا مـن المركبـات . القسطرة
طولها بـين وتتفاوت في ) polyurethane(والبولي أميد والبولي اورثان ) Latex(البوليميرية مثل المطاط
. إنش أو أكثر30عدة انشات و
إن ترسيب المعدن على أية أرضية بالستيكية معطاة يمكن أن يتم بعـدة طـرق، ولكـن طريقـة الترسـيب
وعلى الرغم من أن هذه الطريقـة قـد . الكهربائي تستعمل على نطاق واسع بسبب سهولتها والرخص النسبي
ضادة للجراثيم لكن أكثر الطرق الواعدة هي الترسيب الكيميائي، يكون لها دور في تطوير أداة طبية مناسبة م
ويفضل الترسيب الكيميائي ألن أغلب أدوات القسطرة تكون غير ناقلة للتيار الكهربائي باإلضافة إلـى أنهـا
مجوفة فالتلبيس الكهربائي يمكن أن يعطي ترسيبا على السطح الخارجي فقط من الجزء الناقل للتيـار بينمـا
التفاعـل الكيميـائي سـوف (رسيب الكيميائي يمكن أن يطلي أي سطح محفز داخل وخارج األداة المجوفة الت
).يرسب المعدن المطلوب
حتى تقديم المحفز المناسـب، ) بدون تفاعالت (صمم الترسيب الكيميائي بحيث يبقي الحمام في حالة استقرار
.عل الكيميائي وبهذا يترسب المعدن على السطحالسطح المحفز ينتج مواضعا تخفض طاقة التنشيط للتفا
أغلب المواد المستخدمة في أدوات القسطرة تختلف في درجة إنهاء السطوح فالبعض يكون خشنا وحتى مثقبا
وخصوصا أنواع المطاط، بعض مصنعي أدوات القسطرة البالستيكية المطاطية يقومون بتغطيتها بطبقة مـن
ليكون وذلك لتحسين القوام، ولهذا السبب فإن ألوان طبقة الغالف الرقيقـة سـوف أو السي ) Teflon(التيفلون
. تختلف باختالف أنواع أدوات القسطرة
عملية التخريش يمكن أن تؤثر على اللون حيث أن التخريش ببساطة يسبب خشونة السطح وهـذا يمكـن أن
.ل عكوسيةيعدل االنعكاسية التي يتمتع بها السطح فالسطوح األخشن تكون أق
- ١٠٢ -
وهي ناعمة ومثقبة مثل الزبدة، هذه الطبقة الرقيقـة يمكـن أن %99.9تصل نقاوة طبقة الفضة المرسبة إلى
تقشط بأداة حادة، إنها ليست بقساوة طبقة النيكل ولهذا فهي ال تعطي حواف حادة، وهي متوافقة مـع نعومـة
. األرضية البوليميرية
: الفضة عدوة البكتريا 1-2-10 الشكالن السابقان سطح أداة قسطرة قبل وبعد التلبيس الكيميائي، إن األخاديد في الشكل األول يمكـن أن يظهر
إن الفضة مضادة للجراثيم والجرعات الصغيرة ليس لها أي تأثير . تحصر البكتريا وتجعل من الصعب تنظيفها
على الرغم من . تسمم هذه البكتريا معروف على الجسم ومن المعتقد ان البكتريا تستهلك شوارد الفضة والتي
. ان المعادن األخرى كالزنك أكثر توافقا حيويا مع جسم اإلنسان ولكن الفضة تختار غالبا
لقد تم اختبار عينات ملبسة بالفضة في أوعية اختبار خاصة مزودة بجو من البكتريا ولوحظ بأن الفضة تعطي
رات على الكائنات الحية أظهرت نتائج مـشابهة مـع انخفـاض حماية ضد نمو الجراثيم وعندما تمت الختبا
ملحوظ في اإلصابات المتعلقة بأداة القسطرة، وقد تم السيطرة على نمو البكتريا حتى عندما قدمت البكتريا إلى
.الكائنات المختبرة والشكل يوضح تأثير الفضة على البكتريا
)إلى اليمين( فيه أداة القسطرة غير الملبسة وعاء اختبار مزود بالبكتريا،: )10-9 (الشكل
حماية حول األداة الملبسة يالحظ تكون منطقة) إلى اليسار(واألداة الملبسة بالفضة والبالتين
تفاصيال أكثر عن العالقة بين الـسطح الفـضي ألداة Drexelأظهرت دراسة قام بها باحثون من جامعة قد ل
لكيميائية ضمن الوعاء الدموي، وقد أظهر االختبار بأن للفضة دور هـام فـي وا القسطرة والديناميكا الحيوية
تخفيض نمو البكتريا عندما تكون في حالة شاردية أو على شكل محلول كيميائي بدال من أن تكون عبارة عن
.فيلم معدني سطحي
فـصل شـوارد الفـضة إذا المفتاح ليس وجود الفضة على سطح أداة القسطرة ولكن قدرة أداة القسطرة على
فوق طبقـة ) مثل البالتين (ولعزل الفضة بحالة شاردية تم ترسيب معدن نبيل آخر . ضمن الكتروليت معدني
. الفضة والنتيجة كانت سطحا من الفضة أكثر فعالية باإلضافة إلى نقصان مهم في نمو البكتريا حول الفـضة
نات الفضة تتعلق بالتزويد الجيـد أليونـات الكلوريـد التفاعالت الكيميائية التي تساعد في الحصول على أيو
.والموجودة أصال في مجرى الدم
- ١٠٣ -
عندما يمر معدن الفضة باألكسدة ويفصل على شكل شوارد الفضة يتفاعل فورا مع شوارد الكلوريد المتاحـة
ءا من كيميائيـة ليشكل مركبا من كلوريد الفضة، ويعتقد بأن البكتريا تستهلك الفضة وعندما تصبح الفضة جز
.البكتريا فإن هذه األخيرة تموت
) 2µm-1.3(إن كلفة طلي أداة القسطرة تتحدد بسماكة طبقة الفضة المراد الحصول عليها والتي هي بحـدود
).0.2µm-0.1(أما طبقة الباالديوم أو البالتين تكون أقل سماكة من ذلك بحدود
:وسائط التسجيل المغناطيسية3-10 وهـذه ،ختراع جديد من نوعه يتعلق بطريقة تلبيس طبقة معدنية رقيقة فوق األرضية البالسـتيكية لقد ظهر ا
.كون جيدة االلتصاق وذات سطح ناعمالطبقة ت
والذي يـشمل بالتلبيس الكيميائي أو الكهربائي، لقد تم القيام بدراسات مختلفة النتاج وسيط تسجيل مغناطيسي
إحدى الفوائد التي تم الحـصول ،مغناطيسي تكون بمثابة مسجل مغناطيسي تشكيل طبقة رقيقة من معدن فيرو
عليها عند تشكيل هذا الفيلم هي امكانية استخدام طبقة تسجيل مغناطيسي بسماكة منخفضة بسبب كثافة التـدفق
.عةا مناسبة للتسجيل بكثافة مرتفالمغناطيسي المرتفعة باإلضافة إلى الحصول على قوة ممانعة كبيرة نسبي
لم الفيرومغناطيسي هي سهولة الحصول على الفلم المعدني بـسماكة موحـدة يالفائدة األخرى الستخدام هذا الف
.إلخ. . . لكهربائي أو الكيميائي ومنخفضة عن طريق التلبيس ا
بهدف تشكيل طبقة مغناطيسية رقيقة باستخدام التلبيس الكيميائي تم تقديم عدد من المقترحات والطـرق التـي
.لطبقة المعدنية الرقيقة المتشكلةتراعي اإللتصاق الجيد والنعومة السطحية ل
تتضمن تأمين سطح نشط الزم للتلبيس الكيميائي بتشكيل فلم معـدني ،على سبيل المثال كانت إحدى الطرق،
.رقيق بواسطة ترسيب بخار المعدن في جو مفرغ من الهواء
) Undercoated( رقيقة ومـستمرة أولية وليميرية تشكيل طبقة تضمن اقتراح آخر لتنشيط سطح األرضية الب
. تتضمن بوليميرا عازال
:ملخص اإلختراع1-3-10 إنه عبارة عن طريقة لتشكيل طبقة معدنية رقيقة باستخدام التلبيس الكيميائي مع تجنـب المـساوئ
.لتلبيس الكيميائي التقليديةوالعقبات التي تصاحب طريقة ا
إن الهدف .سطحية جيدة مع كلفة تصنيع منخفضة المعدنية الرقيقة المتشكلة بالتصاق جيد ونعومة تتمتع الطبقة
هو تقوية التصاق الطبقة المعدنية الرقيقة المتشكلة بالتلبيس الكيميائي باألرضـية البوليميريـة من هذه العملية
. وسائل التسجيل المغناطيسيةوالتي هي عبارة عن صفيحة رقيقة تناسب
البالسـتيكية النقاط السابقة عبر طريقة تتضمن تشكيل طبقة معدنية رقيقة على األرضـية إلى مكن الوصول ي
تتألف بشكل رئيسي مـن Undercoated layer)(هذه الطريقة تشمل تأمين طبقة أولية بالترسيب الكيميائي،
ملية تنشيط سطحي ثم تلبـيس ثم تخضع هذه الطبقة إلى ع ،ليمير على سطح األرضية بووكبولي فنيل كلوريد
.كيميائي
- ١٠٤ -
:تفاصيل اإلختراع 2-3-10 ولهذا ، على األرضية البالستيكية ةقام المخترعون بعدد من الدراسات بهدف التوصل إلى طريقة تلبيس كيميائي
وجدوا أنه يمكن الحصول على فلم معدني رقيق يكون ممتازا في البريق المعدني وااللتصاق بواسطة تـأمين
vinylidene أوPolyvinylidene chloride تتكون بشكل رئيسي من (Undercoated layer)بقة أولية ط
chlorideوبعد ذلك تخضع هذه الطبقة مباشرة إلى عملية تنشيط بدون على األرضية البالستيكية، كوبوليمير
.ائي ثم إلى عملية تلبيس كيميائيةتخشين سطحي ميكانيكي أو كيمي
الختراع لم تعد هناك حاجة لعملية التخشين السطحي والفلم الناتج ممتاز لدرجة كبيرة في النعومـة طبقا لهذا ا
وعالوة على ذلك فإن ،Undercoated layer)(السطحية وهذا عائد لتأثير االستواء الناتج عن الطبقة األولية
ذا أثناء التحـضير للتنـشيط ال يـتم ل ، وال يتبلل إذا غمس في الماء، سطح الطبقة األولية ال يكون هيدروفيلي
.ى أن حوض التلبيس يبدي حياة أطول باإلضافة إل)السوائل(خسارة كمية مفرطة من الكحول ، )C - 100°200( تتراوح بـين )softening point(ملك درجة ليونة البولي فينيل الدين كلوريد المستخدم ي
لكوبوليمير الفينل الدين ) copolymerization ratio( ونسبة الكوبلمرة أو أقل،1000ودرجة بلمرة حوالي
.لوزن من ا)18–95%( من الوزن والنسبة المفضلة هي )8–98%(كلوريد هي عموما
مواد محسنة لاللتصاق ، مثبتات حرارية ،plasticizersيمكن أن تكون هناك إضافات في الطبقة األولية مثل
.50%بة االضافات عن ومن المفضل أال تزيد نس،مثل البول أسترات
والخشونة السطحية تعتمد على الهـدف مـن ،)2µm-0.2( من المفضل أن يكون سمك الطبقة األولية بحدود
.احص للخشونة أو بالطريقة البصريةويمكن أن تقاس باستعمال جهاز فتلبيس، ال
االيبوكـسي، النتـرو ، ABS مادةأفضل المواد البالستيكية التي استخدمت كأرضية في هذا االختراع كانت