English
簡體中文
摘 要：在介紹以玻璃銅為基體的工藝品經(jīng)表面預(yù)處理后進(jìn)行酸性光亮鍍銅及做舊著色處理的工藝流程、工藝配方及工藝條件的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)的非金屬電鍍工藝流程中的敏化―活化―化學(xué)鍍銅工序改為表面金屬化后化學(xué)鍍銀的工序。結(jié)果表明：選用本工藝流程制作的鍍件導(dǎo)電性好，光亮平整，其鍍層與基體結(jié)合力強(qiáng)，表面色澤均勻、金屬質(zhì)感好，仿古逼真。并且成本低，操作簡便。
關(guān)鍵詞：玻璃鋼；仿古；電鍍；配方；工藝規(guī)范
非金屬電鍍是一種較為成熟的工藝，常見的有在陶瓷、ABS等材料表面進(jìn)行電鍍，用不飽和樹脂澆注而成的各種造型的玻璃鋼仿古工藝品鍍件。強(qiáng)度比石膏、陶瓷、玻璃等制品高得多。非金屬上的直接電鍍工藝是Radovsky和Ronkese在1963年發(fā)明的，直到20世紀(jì)80年代才實現(xiàn)工業(yè)化。直接電鍍工藝根據(jù)采用的導(dǎo)電性物質(zhì)的不同，大致可以分為導(dǎo)電性高分子聚合物體系、Pd／Sn體系和碳粒子懸浮液體系。本文采用先在鍍件表面噴涂一層光滑平整具有導(dǎo)電性的鋼金粉，然后再進(jìn)行化學(xué)鍍銀增強(qiáng)其導(dǎo)電性的方法，使鍍件能夠直接酸性光亮鍍銅。
1 實驗部分
1.1 主要儀器與試劑
GJD硅整流器：上海青浦電器廠；手提式空壓機(jī)：深圳鑫宏迅科技有限公司；烘箱：南京天利制藥設(shè)備有限公司；電鍍槽、磷銅板。
試劑：不飽和樹脂、玻璃纖維、石膏、氫氧化鈉、碳酸鈉、硝基清漆、硅橡膠、硫酸銅、濃硫酸、雙氧水、硝酸銀、氰化鉀、硫化鉀、銅金粉、香蕉水、2―巰基苯駢咪唑(M)、2―咪唑烷硫酮(N)、聚二硫丙烷磺酸鈉(S)、聚乙二醇(P)、鉻酐、OP―10乳化劑。試劑均為化學(xué)純，上海試劑一廠生產(chǎn)。
1.2 工藝流程
本研究實驗制作了仿古文物“馬踏飛燕”、“佛像”以及十二生肖、觀音、駱駝、大象、獅子、麒麟等工藝品。工藝流程如下：
工藝造型――噴涂硝基清漆――制硅橡膠內(nèi)模――制石膏外模――澆注玻璃鋼仿古工藝品――脫模――修飾外型――玻璃鋼工藝成品鍍件化學(xué)除油――水洗――粗化――表面金屬化――化學(xué)鍍銀―― 水洗――酸性光亮鍍銅――水洗――鍍銅工藝品水洗――做舊――水洗――干燥――拋光――著青銅色――仿古工藝成品。
在玻璃鋼工藝成品鍍件的加工及其他的處理過程中，難免沾上油跡，通過除油可除去制件表面的污垢，對提高鍍層結(jié)合力有一定的促進(jìn)作用。因此鍍件在電鍍前必須先進(jìn)行除油處理。除油所用的試劑由氫氧化鈉(20～30g?L )、碳酸鈉(20～40g?L-1)、OP―10乳化劑(5～10mL?L-1)混合而成。將鍍件在50～60℃下置于除油液中浸泡10～15min，即可達(dá)到除油效果。
粗化分為機(jī)械粗化和化學(xué)粗化，目的是增強(qiáng)鍍層與鍍件基體結(jié)合力，使鍍層更牢固。如將機(jī)械粗化和化學(xué)粗化結(jié)合起來效果更好，即采用先機(jī)械粗化后化學(xué)粗化的方法。本研究中，采用鉻酐(15g)、濃硫酸(300mL)、水20mL混合而成的粗化液，在60～70℃下，對鍍件表面進(jìn)行進(jìn)一步處理20～30min。
玻璃鋼制品是絕緣體，與金屬材料的親合力極弱，無法直接電鍍，需先表面金屬化處理后才能施以電鍍。因此，本實驗在鍍件表面預(yù)先噴涂一層光滑平整具有導(dǎo)電性的銅金粉。
作為一種化學(xué)還原過程，化學(xué)鍍銀依靠銅金粉中銅的還原性較銀強(qiáng)，很容易將銀離子還原成金屬銀，而銀的導(dǎo)電性比銅強(qiáng)，從而增強(qiáng)了鍍件的導(dǎo)電性。
將經(jīng)過化學(xué)除油、粗化、表面金屬化處理和化學(xué)鍍銀處理過的玻璃鋼鍍件置于掛有磷銅板的電鍍槽鍍液中。電鍍液由一定配比的硫酸銅、硫酸、H2O2、M，N，S，P等配制而成。在室溫下，調(diào)節(jié)電鍍電流，使電流密度在2～5A?dm-2下，電鍍一定的時間。
光亮酸性電鍍銅后，進(jìn)行仿古做舊著色。著色后打磨拋光再涂堿式碳酸銅粉末，使工藝品產(chǎn)生青銅器的質(zhì)感。
1.3 結(jié)合力測試
結(jié)合力是把單位表面積的電鍍層從基體剝離所需的力。本實驗結(jié)合力測試采用劃痕法。
2 結(jié)果與討論
2.1 粗化條件對粗化效果的影響
本研究中采用機(jī)械粗化和化學(xué)粗化結(jié)合的方法實現(xiàn)對鍍件表面的粗化處理。其中，化學(xué)粗化所采用的鉻酐一硫酸粗化液能迅速完全地除去鍍件表面的污垢，而且粗化均勻，對鍍件表面光潔度及尺寸精度影響都很小。而且，由于粗化液只有兩種成分，配制簡單，而且很容易通過化學(xué)分析的方法，對溶液進(jìn)行調(diào)整和維護(hù)。
此外，粗化時間與鍍層的結(jié)合力關(guān)系密切，粗化時間太短，鍍層的結(jié)合力不夠；時間太長，鍍層的結(jié)合力反而下降。另外，溫度始終處于恒定值時，達(dá)到佳粗化度的時間較短，粗化速度較快。
2.2 表面金屬化處理
非金屬電鍍前，為了增加導(dǎo)電性，在表面進(jìn)行預(yù)處理是必須的步驟。傳統(tǒng)的非金屬電鍍前需要先敏化、再活化、再化學(xué)鍍銅。由于這種方法所用的活化液配方中，氨水易揮發(fā)失效，需及時調(diào)整或更換。本研究中，摒棄了傳統(tǒng)的預(yù)處理方法，設(shè)計采用銅金粉加入到硝基清漆中再用香蕉水稀釋制成金屬化液對鍍件表面進(jìn)行預(yù)處理。
在室溫下，以配制的金屬化液對鍍件表面進(jìn)行表面處理20min后，鍍件表面逐漸干燥，30min后表面完全干燥。表1為表面金屬化處理的工藝參數(shù)。
金屬化液中若銅金粉用量過多，則涂層厚度不均，影響成品外觀效果；用量過少，則鍍件導(dǎo)電性差，影響鍍層質(zhì)量。而若采用粗化后在玻璃鋼基體上涂導(dǎo)電膠進(jìn)行電鍍的方法，因?qū)щ娔z國內(nèi)難以買到，需要進(jìn)口，價格昂貴，成本較高。
2.3 化學(xué)鍍銀處理
化學(xué)鍍銀依靠還原劑的催化還原而連續(xù)地沉積銀，從而為電鍍創(chuàng)造條件。
在本實驗研究中，設(shè)計采用了氰化鉀配用硝酸銀作為化學(xué)鍍銀的鍍液。由于化學(xué)鍍銀液中氰化鉀的含量較高，化學(xué)鍍銀的起始速度降低，但溶液的穩(wěn)定性和鍍層加厚；另一方面，溶液的溫度過高則銀大量析于溶液中，過低則沉積速度太慢，影響工作效率。
關(guān)于化學(xué)鍍銀時間，理論上延長時間可降低鍍件電阻，但1～2min已達(dá)要求，再增加電阻降低有限。化學(xué)鍍銀工藝參數(shù)見表2。
化學(xué)鍍銀配方的使用，既能達(dá)到工藝要求，又能重復(fù)長時間使用，也不需要避光保存，具有很好的穩(wěn)定性。同時本研究不需要敏化和活化，既簡便又省時。
2.4 酸性光亮鍍銅
在電鍍過程中，必需及時補(bǔ)充光亮劑。因為光亮劑消耗到一定程度，就會影響鍍層光亮度及整平性。補(bǔ)充光亮劑后，如果鍍層光亮度及整平性仍不好，則需采用活性炭對鍍液進(jìn)行處理，過濾后再按配方比例加入光亮劑。電鍍5h后，鍍層厚度可達(dá)15μm。因銅鍍層整體包裹在鍍件外表，鍍成品貌似純銅制造，有很好的金屬質(zhì)感。鍍銅工藝參數(shù)見表3。
當(dāng)鍍層厚度達(dá)15～20μm時，電鍍銅工序即已完成，此時鍍層與鍍件基體結(jié)合力強(qiáng)，鍍成品具有金屬銅的色澤和質(zhì)感。
2.5 仿古處理
在室溫下將鍍銅后的工藝品置于做舊液中進(jìn)一步進(jìn)行仿古處理。表4中顯示出做舊液的配方及處理參數(shù)。
仿古處理后的工藝品，表面顯黑色，用清沽球打磨出光后再進(jìn)一步經(jīng)過涂抹堿式碳酸銅粉末，工藝品產(chǎn)生青銅器的質(zhì)感。
3 結(jié) 論
玻璃鋼鍍件制作工藝較為復(fù)雜，町由藝術(shù)家雕塑而成，也可在陶瓷等工藝品原件上進(jìn)行番甜模制作，是高雅藝術(shù)與實用技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。制成的玻璃鋼鍍件抗壓強(qiáng)度較大。
本實驗制作的仿古工藝品導(dǎo)電性好，光亮平整，其鍍層與基體結(jié)合力強(qiáng)，表面色澤均勻、質(zhì)感好，仿古逼真，并且成本低，操作簡便。