The nickel plating of 3D-printed PLA-plastic parts

Сергій  Неліпович; Дмитро  Ущаповський; Вікторія  Воробйова; Георгій Васильєв

doi:10.25140/2411-5363-2026-2(44)-389-399

Автор(и)

Сергій Неліпович Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0009-0005-6972-1521
Дмитро Ущаповський Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна https://orcid.org/0000-0002-2809-2774
Вікторія Воробйова Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-7479-9140
Георгій Васильєв Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-4056-5551

DOI:

https://doi.org/10.25140/2411-5363-2026-2(44)-389-399

Ключові слова:

хіміко-гальванічна металізація; струмопровідний шар; сульфід міді; нікелеве покриття; PLA-пластик; 3D-друк

Анотація

Показана можливість отримання дрібнокристалічного та високопровідного струмопровідного шару із сульфіду міді на поверхні виробів з PLA-пластика, отриманих способом 3D-друку. Величина питомого опору отриманого провідного шару є сумірною із відповідним параметром для струмопровідних шарів, отриманих з графітового порошку механічним способом.

З огляду на встановлені подібні властивості поверхні струмопровідного шару із сульфіду міді та графітового, модельні дослідження механізму процесу електроосадження нікелю проведені на графітовому електроді. Зокрема, досліджено вплив різних поверхнево-активних добавок, введених у електроліт нікелювання на якість нікелевого покриття, отриманого на етапі гальванічної металізації. У процесі електроосадження нікелевих покриттів на поверхні виробів з PLA-пластика з мідно-сульфідним струмопровідним шаром була досягнута відтворюваність результатів отриманих на графітовому електроді. Встановлено, що додавання антипітингової добавки диспергатора-змочувача пришвидшує процес електроосадження нікелю на активованій сульфідом міді поверхні діелектрика. Введення відповідної добавки призводить до зменшення поверхневого натягу. Це з одного боку призводить до полегшення змочування електролітом гідрофобної електродної поверхні та зменшення перенапругу утворення нової металевої фази. З іншого боку, паралельно із електроосадженням нікелю виділяється водень, який блокує активні ділянки електродної поверхні і утруднює процес утворення нової нікелевої фази на них. Наявність відповідної добавки сприяє інтенсифікації десорбції водню і, як наслідок, утворенню нової нікелевої фази. Суттєве поліпшення рівномірності та отримання дрібнокристалічної структури покриття забезпечується використанням комплексу блискоутворюючих добавок на основі сахарину, що зумовлює підвищення розсіювальної здатності електроліту нікелювання в області малих значень густин струму до 0,5 А/дм².

Посилання

Islam, A., Hansen, H. N., & Tang, P. T. (2017). Direct electroplating of plastic for advanced electrical applications. CIRP Annals, 66(1), 209–212. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2017.04.124.

Bezuhlyy M., Linyucheva O., Bezuhla N., Byk M., Kostyuk S. (2017). Kontrolʹ formy elipsoyidalʹnykh reflektoriv biomedychnykh fotometriv. Visnyk Kyyivsʹkoho politekhnichnoho instytutu. Seriya Pryladobuduvannya, (53(1)), 62–69. https://doi.org/10.20535/1970.53(1).2017.106543.

Sang, W., Zhang, R., Shi, X., & Da, Y. (2023). Advanced metallized nanofibers for bio-medical applications. Advanced Science, 10, 2302044. https://doi.org/10.1002/advs.202302044.

Kara, G. K., & Tadjarodi, A. (2022). Designing a novel method for metallization of poly-acrylonitrile nanofiber surface by noble metallic nanoparticles: A study of synergistic relation between structural features and the mechanical/wetting properties. Express Polymer Letters, 16(5), 500–523. https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2022.38.

Chiang, Y.-Y., Wang, Y.-Y., & Wan, C.-C. (2000). Research on applying direct plating to additive process for printed circuit board. Journal of Electronic Materials, 29(8), 1001–1006. doi:10.1007/s11664-000-0164-7.

Ancutiene I., Janickis V., Ivanauskas R. (2006), Formation and characterization of con-ductive thin layers of copper sulfide (CuxS) on the surface of polyethylene and polyamide by the use of higher polythionic acids. Applied Surface Science. 252(12), 4218-4225 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2005.06.028.

Anichini, C., Czepa, W., Aliprandi, A., Consolaro, V. G., Ersen, I.-O., et al. (2021). Syn-thesis and characterization of ultralong copper sulfide nanowires and their electrical properties. Journal of Materials Chemistry C, 9, 12133-12140 https://doi.org/10.1039/D1TC03004C.

Lu, Y.-J., & Jia, J.-H. (2014). The effect of complexing agent on crystal growth, structure and properties of nanostructured Cu₂−xS thin films. Chinese Chemical Letters, 25(11), 1473–1478. https://doi.org/10.1016/J.CCLET.2014.06.003.

Strečková, M., Oriňáková, R., Rozik, R., Trnková, L., & Gálová, M. (2006). A study of nickel electrodeposition on paraffin-impregnated graphite electrode. Helvetica Chimica Acta, 89, 622–634. https://doi.org/10.1002/hlca.200690065.

Liu L., Chen R., Liu W., Zhang Y., Shi X., Pan Q. (2015). Fabrication of superhydro-phobic copper sulfide film for corrosion protection of copper. Surface and Coatings Technology, 272, 221-228 https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.04.003.

Ushchapovskyi, D. Yu., & Motronyuk, T. I. (2024). Halʹvanoplastyka. Laboratornyy praktykum. Vydannya onovlene ta dopovnene [Elektronnyy resurs]: navchalʹnyy posibnyk dlya zdobuvachiv stupenya bakalavra za osvitnʹoyu prohramoyu «Elektrokhimichni tekhnolohiyi ne-orhanichnykh i orhanichnykh materialiv» spetsialʹnosti 161 Khimichni tekhnolohiyi ta inzhener-iya. Kyyiv: KPI im. Ihorya Sikorsʹkoho. https://ela.kpi.ua/handle/123456789/65736.

Cai, J., Su, C., Yu, X., Peng, R., Liu, R., Zhang, X., Shen, P., & Liu, D. (2022). Under-standing the mechanism for promoting azurite sulfurization with ammonium sulfate. Minerals Engineering, 177, 107368. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2021.107368.

Lee, K., Henry, P., Fleming, S., & Blows, J. L. (2006). Drawing of optical fiber with in-ternal codrawn wire and conductive coating and electrooptic modulation demonstration. IEEE Photonics Technology Letters, 18(8), 914–916. https://doi.org/10.1109/LPT.2006.872290.

Thorzhevsky D. P., Zabaluyev A.S., Uschapovskyi D.Yu., Vasiliev G.S., Vorobyova V.I., Limuicheva O.V. (2025). The influence of electrolyte composition on the corrosion resistance of nickel-based metal-resistive coatings. Visnyk of Kherson National Technical University,1(92), 2025, 249-256. https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.1.1.33.

Grujicic, D., & Pesic, B. (2006). Electrochemical and AFM study of nickel nucle-ation mechanisms on vitreous carbon from ammonium sulfate solutions. Electrochimica Acta, 51(13), 2678–2690. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2005.08.017.