رفتن به مطلب

آند و کاتد


ارسال های توصیه شده

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD]پیلی که به عنوان منبع انرژی الکتریکی بکار می‌رود، یک پیل ولتایی یا یک گالوانی نامیده می‌شود که از نام آلساندو ولتا و لوئیجی گالوانی ، نخستین کسانی که تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی را مورد آزمایش قرار دادند، گرفته شده است. در این پیل ، نیم پیلی که در آن واکنش اکسیداسیون صورت می‌گیرد، نیم پیل آند و نیم پیلی که در آن واکنش کاهش یا احیا صورت می‌گیرد، نیم پیل کاتد نامیده می‌شود. در ترسیم یک پیل گالوانی ، نیم پیل آند در سمت چپ و نیم پیل کاتد در سمت راست نمایش داده می‌شود. پیل دانیل در یک دانیل ، نیم پیل سمت چپ شامل الکترودی از فلز روی و محلول ZnSO4 و نیم پیل سمت راست شامل الکترودی از فلز مس در یک محلول CuSO4 است. این دو نیم پیل توسط یک دیواره متخلخل از هم جدا شده‌اند. این دیواره از اختلاط مکانیکی محلولها ممانعت می‌کند، ولی یونها تحت تأثیر جریان الکتریکی از آن عبور می‌کنند. واکنش نیم پیل آند به صورت Zn(s) → Zn2 + (aq)+ 2e و واکنش نیم پیل کاتد به صورت (2e + 2 + Cu(aq) → Cu(s است. آند هرگاه الکترودهای روی و مس با یک سیم به هم متصل شوند، الکترونها از الکترود روی به طرف الکترود مس جاری می‌شوند. در الکترود روی ، فلز روی اکسید می‌شود و به صورت یونهای روی در می‌آید. این الکترود ، آند پیل است و الکترونهایی که محصول اکسیداسیون هستند، از این قطب ، پیل را ترک می‌کنند. کاتد الکترونهای ایجاد شده در آند ، از مدار خارجی گذشته به الکترود مس می‌رسند و در آنجا یونهای مس II را کاسته و آنها را به مس فلزی تبدیل می‌سازند. مسی که بدین ترتیب تولید می‌شود، بر روی الکترود سمت راست می‌نشیند. الکترود مس ، کاتد پیل است که در آنجا الکترونها وارد پیل (یا سلول) می‌شوند و کاهش یا احیا صورت می‌گیرد. علامت آند و کاتد چون الکترونها در الکترود روی تولید می‌شوند، این آند به عنوان قطب منفی در نظر گرفته می‌شود. الکترونها در مدار خارجی هر پیل ولتایی که در حال کارکردن است، از قطب منفی به طرف قطب مثبت سیر می‌کنند. بنابراین کاتد که در آنجا الکترونها در واکنش الکترودی مصرف می‌شوند، قطب مثبت است. جهت حرکت آنیونها و کاتیونها در نخستین نظر ، شگفت آور به نظر می‌رسد که آنیونها یعنی یونهایی که بار منفی دارند، باید به طرف آند که الکترود منفی است، سیر کنند و بر عکس کاتیونها که حامل بار مثبت هستند به طرف کاتد که قطب مثبت است، بروند (باید توجه داشت که در داخل پیل حرکت یونها مدار الکتریکی را کامل می‌کنند). اما بررسی دقیق واکنشهای الکترودی پاسخ این مساله ظاهرا غیر عادی را بدست می‌دهد. در آند ، یونهای روی تولید می‌شوند و الکترونها در فلز ، به جای می‌مانند. از طرف دیگر ، خنثی بودن الکتریکی محلول همواره باید حفظ شود. بنابراین در محلول پیرامون الکترود باید به همان قدر بار منفی از آنیونها وجود داشته باشد که بار مثبت از کاتیونها وجود دارد. از این رو یونهای SO-24 به طرف آند می‌روند تا اثر یونهای Zn2+ را که تولید می‌شوند خنثی کنند. در همان زمان ، یونهای روی از آند دور می‌شوند و به طرف کاتد می‌روند. در کاتد الکترونها صرف کاهش یونهای 2+Cu و تبدیل آنها به فلز مس می‌شوند. در حالی که یونهای 2+Cu بار خود را تخلیه می‌کنند، یونهای 2+Cu بیشتری به محوطه پیرامون کاتد می‌آیند تا جای یونهای خارج شده را بگیرند. اگر چنین نشود ، یونهای SO2-4 اضافی در اطراف کاتد ایجاد می‌شوند. نقش دیواره متخلخل دیواره متخلخل را به این منظور اضافه می‌کنند که از اختلاط مکانیکی محلول نیم پیلها ممانعت به عمل آورد. بدیهی است که اگر یونهای 2+Cu با الکترود فلز روی تماس پیدا کنند، الکترونها به جای آن که از مدار خارجی بگذرند، مستقیما به یونهای 2+Cu منتقل خواهند شد. وقتی که سلول بطور عادی کار می‌کند، انتقال از این مدار کوتاه صورت نمی‌گیرد. زیرا یونهای 2+Cu در جهتی حرکت می‌کنند که از الکترود روی دور شوند. پتانسیل احیا و نقش آن در تعیین آند و کاتد در مقایسه پتانسیل احیا دو عنصر ، عنصری که پتانسیل احیای بالاتری دارد، به عنوان کاتد و عنصری که پتانسیل احیای پایین تری دارد، به عنوان آند پیل در نظر گرفته می‌شود. در پیل دانیل نیز ، چون روی پتانسیل احیای پایین تری در مقایسه با فلز مس دارد، به عنوان آند و مس به عنوان کاتد و عنصر احیا شونده بکار رفته است. چگونگی نمایش آند و کاتد در یک پیل اگر در پیل دانیل ، محلولهای 1M از ZnSO4 و 1M از CuSO4 بکار رفته باشد، آن پیل را با نمادگذاری زیر نشان می‌دهیم: (Zn(s)│Zn2 + (1M)│Cu2 + (1M)│Cu(s که در آن ، خطوط کوتاه عمودی ، حدود فازها را نشان می‌دهند. بنابر قرار داد ، ماده تشکیل دهنده آند را اول و ماده تشکیل دهنده کاتد را در آخر می‌نویسیم و مواد دیگر را به ترتیبی که از طرف آند با آنها برخورد می‌کینم، میان آنها قرار می‌دهیم.

 

 

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]منبع : elmiran1.mihanblog.com

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

لینک به دیدگاه

موارد مصرف در صنعت ابکاری فلزات که به شرح کامل ذیل برای دوستانم میزارم

فرآیند آبکاری الکتریکی اساساً برای رسوب دادن نیکل، طلا یا نقره روی جواهر آلات، چاقو و قطعات دوچرخه به کار رفت. مهارت علمی سازندان انگلیسی ، آلمانی و آمریکایی و مرغوبیت ممتاز محصول آنها این فرآیند را عمومیت داد. امروزه آبکاری الکتریکی تا حدی توسعه یافته است که نه تنها مرحله نهایی تولید بعضی محصولات است بلکه برای ایجاد پوششهای محافظی مثل کادمیم، کروم یا اکسید آلومینیوم روی قطعات به کار می رود.

اساس آبکاری الکتریکی به این صورت است که در اثر عبور جریان مستقیم از یک الکترولیت فلز محلول در آن روی کاتد رسوب کرده و متعاقباً مقداری از فلز آند وارد محلول می شود به این ترتیب الکترولیت ثابت می ماند. آبکاری الکتریکی برای ایجاد پوشش های تزئینی و محافظ، اصلاح سطوح ساییده شده یا اضافه ماشینکاری شده، قطعه سازی یا به عبارتی شکل دهی الکتریکی قطعات شکل پیچیده که دارای زوایای مقعر، ابعاد دقیق و سطوح طرح دار (مثل صفحات چاپی) هستند، عملیات آندکاری، تمیزکاری الکترولیتی، پرداخت الکترولیتی، اسید شویی آندی، استخراج و تصفیه فلزات به کار می رود.

ضخامت پوششهای رسوب ـ الکتریکی به دانسیته جریان، راندمان جریان و مدت زمان عملیات بستگی دارد. خواص فیزیکی تابع دانسیته جریان، دما ، ترکیب حمام، کیفیت سطحی قطعه و عوامل افزودنی به حمام است. از این نظر نمکهای آبکاری الکتریکی اهمیت زیادی پیدا کرده اند به طوری که روز به روز تقاضای آنها افزایش می یابد.

کیفیت رسوب الکتریکی بر حسب کاربرد آن تغییر می کند اگر هدف از آبکاری این باشد که برای مدت کوتاهی از زنگ زدن فولاد جلوگیری شود ممکن است پوشش نازکی هم کافی باشد ولی اگر شفافیت رسوب نیز مهم باشد در این صورت کیفیت بالاتری طلب خواهد شد. کیفیت رسوبهای نازک از طریق آزمایش اندازه گیری ضخامت و مقاومت خوردگی تعیین می گردد.

کیفیت آبکاری به واکنشهای که در طول عملیات روی کاتد انجام می گیرند بستگی دارد. اگر حمام به طور صحیح آماده و تنظیم شده باشد واکنشهای فوق نیز مطلوب خواهند بود. ولی کلاً شرایط مناسب عملیاتی از نظر کاتد و حمام تولید رسوبی رضایت بخشی را تضمین نمی کند.

 

آماده کردن حمام :

اولین قدم برای آماده کردن حمام جدید این است که وان خالی کاملاً تمیز شود. ذرات و گرد و غبار از طریق جارو کردن و خشکانده خارج گشته و مواد روغنی توسط کهنه آغشته به حلال مناسب پاک شوند. وانهای پلاستیکی یا لاستیکی به تمیز کاری بیشتری نیاز دارند. وانهای چدنی ممکن است به رنگ کاری یا آسترکشی نیاز داشته باشند. وان عملیات بعد از اسیدشویی با آب آبکشی می شود. اگر وان بلافاصله مورد استفاده قرار نگیرد آن را با محلول 1% هیدرواکسید سدیم یا تری فسفات سدیم پر می کنند تا زنگ نزند. در غیر این صورت مقداری آب به آن ریخته و بعد ترکیبات دیگر اضافه می گردد. برای نمکهای حل شونده معمولاً 3/1 وان را پر می کنند ولی برای نمکهای سخت ـ حل شونده نظیر نمکهایی که به حمامهای غلیظ نیکل اضافه می گردند باید از 3/2 وان استفاده کرد. ترتیب اضافه کردن ترکیبات مهم است. برای مثال در آماده کردن حمام سیانیدی مس، سیانید قلیایی قبل از سیانید مس نامحلول به حمام اضافه می شود. ولی ترتیب اضافه کردن کربنات، نمک راشل یا سوزآور خیلی مهم نیست. نمکها و کلاً ترکیبات دیگر باید به طور آرام به حمام اضافه شده و همزمان محلول هم زده شود. این کار ممکن است به طوردستی و با یک بیلچه انجام بگیرد. در صورتی که نمکها سریع اضافه شوند ممکن است در اثر گلوله ـ گلوله شدن انحلال خیلی سخت انجام بگیرد.

بعد از انحلال کامل همه نمکها وزن مخصوص الکترولیت را توسط هیدرومتر بومه اندازه می گیرند. در صورتی که وزن مخصوص حمام مناسب باشد آبکاری آزمایشی روی چند نمونه انجام می گیرد. بدین ترتیب مشخص می شود که آیا می توان از حمام استفاده کرد یا ترکیب آن باید مجدداً تنظیم شود. برای مثال ممکن است pH و عوامل افزودنی به اصلاح نیاز داشته باشند یا تصفیه اولیه لازم باشد. بعد از اینکه ترکیب حمام در دامنه مورد نظر تنظیم گشته و آبکاری آزمایشی انجام گرفت آزمایش را برای شارژ کامل اجرا می کنند تا رفتار جریان از نظر ولتاژ، اشکالهای الکتریکی و تماس قلابها و آویزها به شمشهای اتصال چک شود. در آبکاری الکتریکی شستشو دادن، آبکشی ، اسیدشویی و چربی گیری اهمیت زیادی دارد در اینجا هر کدام از عملیات فوق به طور مختصر توضیح داده می شود :

1) شستشو : این کار توسط انواع تمیز کننده های قلیایی انجام می گیرد انتخاب نوع آن به موادی که باید شسته شوند و همین طور روش شستشو (غوطه وری خالص یا با استفاده از سیستم الکتریکی) بستگی دارد. پاک کننده ها موادی چون فسفات سدیم، هیدرواکسید سدیم، سیلیکات سدیم، کربنات سدیم، بورات سدیم یا ترکیبی از مواد فوق هستند ولی موماً حاوی فسفات یا سیلیکات همراه با مقداری کربنات یا هیدرواکسید هستند.

در تمیز کاری الکتریکی قطعات ممکن است قطب آند یا کاتد باشند. تمیز کننده های آندی ترجیح داده می شوند چون ناخالصیهای فلزی نمی توانند روی قطعات رسوب کنند.

2) چربی گیری : قبل از شستشوی الکتریکی چربی گیری انجام می گیرد. به این صورت قطعات را در حلالهای سرد غوطه ور کرده یا در معرض بخار داغ قرار می دهند. بخار حلال روی فلز کندانس شده و چربی را حل می کند.

3) اسید شویی : در فرآیند های آبکاری برای تأمین سطح فعال باید فیلمهای غیرآلی سطح شامل پوسته های اکسیدی یا محصولات زنگ از سطح حذف شوند. در غیر این صورت چسبندگی رسوب به سطح کار ضعیف شده و ممکن است رسوب حفره ـ حفره و یا پوسته ـ پوسته گردد.

4) آبکشی : آبکشی ممکن است به صورت غوطه وری در آب جاری یا با استفاده از اسپری انام بگیرد. بعضی وقتها برای اطمینان از خارج شدن نمکهای سطحی ممکن است آبکشی تکرار شود.

 

جزئیات تمیزکاری قطعات فلزی :

سطح قطعات فلزی معمولاً حاوی گرد و خاک، گریس، پوسته های اکسیدی و مایعات خاص مصرف شده در فرآیند تولید است. چنانکه قبلاً گفته شد برای تأمین چسبندگی مطمئن بایستی هرگونه آلاینده ای که از تماس مستقیم محلول حمام با سطح فلزی جلوگیری می کند پاک گردد. علاوه بر این قبل از آبکاری باید شیارها و خراشها و یا پوششهای سطحی اصلاح شوند.

محلولهای تمیزکاری : برای پاک کردن مواد روغنی با گریس روی سطح قطعات آنها را در محلول قلیایی حاوی L/g 20 کربنات سدیم یا پتاسیم و سپس در آب گرم غوطه ور می کنند. برای جلوگیری از خوردگی یا زنگ زدن ممکن است آبکشی در آب سرد نیز انجام بگیرد.

زنگ آهن، زنگ مس از طریق شستشو در اسیدهای معدنی رقیق حذف می شوند. برس کاری به راحت کنده شدن پوسته های سطح کمک می کند. در صورتی که بعد از اسیدشویی ابتدایی پوسته ها کاملاً پاک نشوند می توان عملیات را تکرار کرد.لکه های تیره نازک را می توان از طریق غوطه وری در محلول قوی سیانید پتاسیم (g/L 7) و چند قطره مایع آمونیاک پاک کرد. پوسته های اسیدی مس و روی در مخلوط 1 جزء اسید سولفوریک و 20 جزء آب بخوبی تمیز می شوند. برای پوسته های ضخیم تر باید از محلول اسیدی غلیظ تری استفاده کرد.زنگ آهن روی قطعات فولادی یا چدنی بخوبی در محلول 6 جزء اسید سولفوریک، 1 جزء اسید هیدرولیک و 160 جزء آب حذف می شود. مدت زمان غوطه وری min1 یا بیشتر است. برای پاک کردن لکه های اسیدی قلع یا روی از محلول قلیایی داغ استفاده می کنند.

فرآیند جیوه دهی : در این فرآیند حدود 30 گرم جیوه را داخل ظرف شیشه ای ریخته و به آن 30 گرم اسید نیتریک رقیق شده توسط سه برابر آب مقطر اضافه می کنند. برای این که جیوه کاملاً حل شود مخلوط را آرام آرام گرم کرده به آن اسید می افزایند. در نهایت 4 لیتر آب به محلول فوق اضافه کرده و خوب به هم می زنند. با غوطه ور کردن قطعات برنجی مسی یا نقره آلمانی در این محلول لایه ای نازک و براقی از جیوه سطح آنها را می پوشاند.

تمیزکاری الکترولیکی : فرآیند حذف کردن پوسته های سطحی در محلول با استفاده از جریان الکتریسیته است. در این فرآیند قطعات را از کاتد یا آند آویزه کرده و در وانی حاوی محلولی که هدایت الکتریکی خوبی دارد مثل اسید یا سیانید غوطه ور می کنند. انتخاب نوع محلول (از نظر اسیدی یا قلیایی بودن) به موادی که باید تمیز شوند بستگی دارد. برای تمیز کردن لکه های اضافی گریس یا زنگ محلول قلیایی مناسب است. در اثر عبور جریان برای مدت 10 تا 15 دقیقه از محلول تمام زایده های سطحی حذف می گردند.

تمیزکاری مکانیکی : تمیزکاری مکانیکی مکمل تمیزکاری شیمیایی و الکتروشیمیایی است. در این روش ابتدا به منظور پاک کردن چربیهای سطحی قطعات را توسط محلول پتاس شستشو داده و سپس در محلول اسیدی غوطه ور می کنند. بعد از مدت زمان مناسبی قطعات را خارج کرده و آبکشی می نمایند. در این حالت با استفاده از برس سیمی (به صورت دستی یا سنگ دستی) می توان مواد زاید سطحی را براحتی حذف کرد.

سطح قطعات کوچک ریخته گری و پرسکاری را می توان از طریق چرخاندن در داخل بشکه ای تمیز کرد. در این روش سطح قطعات در اثر غلتیدن روی همدیگر و سایش پاک می شود. از طریق ساچمه پاشی نیز می توان سطح قطعات را تمیز نمود. در روش دیگر قطعات را داخل بشکه حاوی ساچمه های فولادی که توسط الکتروموتوری حول محور قائم می چرخد می ریزند در این روش در اثر لغزش ساچمه روی قطعات، سطحی تمیز با درخشندگی بالا به دست می آید. این روش برای براق کردن سطح قطعات بعد از آبکاری نیز به کار می رود.آبكاري مس :آب مس به عنوان پوشش زيرين ،‌در سيستم چند پوششي ،‌عايق حرارتي براي انتقال حرارت ،‌در الكتروفرمينگ و در بردهاي مدار چاپي به طور گسترده اي مورد استفاده قرار مي گيرد . اگر چه فلز مس در مقابل خوردگي نسبتاً مقاوم است ،‌وقتي در مجاورت هوا قرار مي گيرد به سرعت جلاي خود را از دست مي دهد و لك مي شود . وقتي يك سطح زيبا و با دوام مورد نياز باشد ،‌آب مس به ندرت به تنهايي به كار مي رود . آب مس براق در سيستم هاي چند پوششي ،‌به عنوان پوشش زيرين محافظ مورد استفاده قرار مي گيرد ،‌يا وقتي تنها به عنوان پوشش تزئيني به كار مي رود ،‌توسط لايه اي از لاك شفاف در مقابل كدر و لك شدن ،‌محافظت مي شود ،‌براي آبكاري مس مي توان از الكتروليت هاي متعددي استفاده كرد كه متداول ترين آنها عبارتند از :محلول هاي سيانيد و پيروففات قليايي ،‌حمام هاي اسيدي سولفات و فلوئوبورات .حمام هاي قليايي آبكاري :حمام هاي پروفسفات قليايي به علت سرعت خوب آبكاري ،‌اغلب براي ايجاد پوشش ضخيم به كار مي روند ،‌هر چند كه بايد به دقت كنترل شوند . با استفاده از حمام هاي سيانيد قليايي كه كنترل آنها نسبتاً آسان است ،‌مي توان پوشش هاي نازكي با ضخامت يكنواخت به دست آورد . با توجه به قابليت هاي بالاي پوشش دادن اين حمام ها بيشترين كاربرد را دارند . حمام هاي سيانيد رقيق و سانيد را شل براي ايجاد پوشش نازكي از مس به ضخامت m μ 3 تا (0.05-0..1mil)1.0 بيش از آبكاري مس و يا فلزات ديگر مورد استفاده قرار مي گيرند . حمام هاي سيانيد را شل غليظ براي ايجاد پوشش هايي تا ضخامت حدود m μ 8 (0.3mil)، كاملاً مناسب هستند . با يك تغيير كوچك در تغيير الكتروليت را شل در آبكاري با الكتروليت ثابت ،‌ با همزن مكانيكي يا براي بازدهي بيشتر با هم زدن توسط هوا مورد استفاده قرار مي گيرد . همچنين در مواردي كه جريان معكوس متناوب و يا جريان منقطع استفاده مي شود نيز اين الكتروليت كاربرد دارد . حمام هاي آبكاري سيانيد مس با غلظت مس كم و سيانيد آزاد زياد ،‌سطح قطعات مختلف را طي عمليات آبكاري تمييز مي كنند . اگر چه از اين الكتروليت ها نبايد به منظور تمييز كردن استفاده نمود ،‌ولي به هر حال اين حمام ها توانايي ايجاد پوشش نازكي از مس روي قطعاتي كه تميز كردنشان مشكل است را دارند . استفاده از ساير حمام ها منجر به پوشش ناقص و چسبندگي ضعيف مي شود .حمام هاي سانيد سديم و پتاسيم با راندمان بالابا اضفه كردن مواد افزودني خاص به حمام هاي غليظ ،‌مي توان از آنها براي توليد پوشش هايي با براقي و قدرت هم سطح كنندگي متفاوت و ضخامت هايي از 8 تا m μ 5 20mils)تا 0.3) استفاده كرد . اين الكتروليت ها به طور معمول ،‌پوشش هاي ضخيم ،‌صاف و براقي ايجاد مي كنند . به دليل قدرت بالاي پوشش اين الكتروليت ها ،‌نقاط گود و تو رفته نيز داراي پوشش ضخيم و يكنواخت مي گردند . براي ايجاد پوشش هاي صاف و بدون حفره عموماً از مواد افزودني خاصي در اين حمام ها استفاده مي شود . قبل از آبكاري در حمام هاي باراندمان بالا ، ابتدا قطعات بايد با يك لايه نازك مس به ضخامت حدود m μ (0.05mil)10 از يك الكتروليت رقيق سيانيد مس پوشش داده شوند .مشخصات حمام هاي باراندمان بالا عبارتند از :- دماي نسبتاً بالا- غلظت زياد مس- سرعت عمل بالا سرعت آبكاري در اين حمام ها 3 تا 5 برابر حمام هاي سيانيد رقيق و سيانيد راشل مي باشد . قطعاتي كه در اين الكتروليت ها آبكاري مي شوند ،‌بايد كاملاً تمييز شوند . در غير اين صورت پوشش ايجاد شده از كيفيت پاييني برخوردار خواهد شد . همچنين براي زدودن آلودگي هاي آلي ،‌حمام بايد مرتب تصفيه شود .كمپلكس هاي تشكيل شده از تركيب سيانيد پتاسيم و سيانيد مس داراي حلاليت بيشتري از كمپلكس هاي ايجاد شده از تركسيب سيانيد سديم و سيانيد مس مي باشند . استفاده از حمام سيانيد بهتر از حمام سديم سيانيد است زيرا احتمال سوختن پوشش در لبه كمتر مي شود . بنابراين امكان استفاده از دانسيته جريان بالاتر را فراهم مي كند ،‌در نتيجه سرعت آبكاري بيشتر مي شود . در الكتروليت هاي با راندمان بالا براي يكنواخت كردن پوشش روي قطعات پيچيده از جريان منقطع استفاده مي شود . با استفاده از جريان معكوس به صورت تناوبي ،‌پوشش يكنواخت تر خواهد شد .معكوس كردن تناوبي جريان در اين الكتروليت ها موجب كاهش خلل و فرج پوشش نيز مي شود . تركيبات و شرايط كار حمام هاي آبكاري سيانيد مس در جدول 1 داده شده است .استفاده از مواد افزودني اختصاصي ،‌سبب افزايش راندمان آندي و كاندي ،‌افزايش خرده گيري آند و در نهايت موجب عملكرد بهتر اين الكرتوليتها مي شود . اين مواد سبب براق شدن پوشش و همچنين ريز شدن دانه ها مي شوند . افزودني هاي اختصاصي براي كنترل تاثيرات آلودگي هاي آلي و غير آلي نيز مورد استفاده قرار مي گيرند .******** جدول شماره (1) حمام هاي پيروفسفات مس براي آبكاري چند پوششي تزئيني ،‌بردهاي مدار چاپي و به عنوان عايق در عمليات حرارتي فولادها به كار مي رود . حدود غلظت و شرايط كار در جدول 2 داده شده است .جدول شماره( 2)[TABLE]

[TR]

[TD=colspan: 2]حدود غلظت ها (g/l (oz/gal

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]مس

[/TD]

[TD=width: 327](5-3)38-22

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]پيروفسفات

[/TD]

[TD=width: 327](33-20)250-150

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]آمونياك

[/TD]

[TD=width: 327](3/0-10/0)3-1

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]نسبت وزني پيروفسفات به مس

[/TD]

[TD=width: 327](2/1-9/0)5/8-0/7

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 655, colspan: 2]شرايط كار

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]دما

[/TD]

[TD=width: 327](FÚ 140-105)Ú 60-40

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]دانسيته جريان

[/TD]

[TD=width: 327]0/7-0/1

(A/ft2 70-10)

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]راندمان كاند

[/TD]

[TD=width: 327]%100-95

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]ولتاژ در تانك

[/TD]

[TD=width: 327]V5-2

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]PH با دستگاه

[/TD]

[TD=width: 327](a)8/8-0/8

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]آندها

[/TD]

[TD=width: 327]مس

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 655, colspan: 2](a با اسيد پروفسفريك و هيدرواكسيد پتاسيم مي توان ثابت نگه داشت

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

خواص حمام پيروفسفات مس ،‌حد واسطي بين حمام هاي اسيدي و سانيدي است ،‌و بيشتر شبيه حمام سيانيد با راندمان بالا سيانيد با راندمان بالا مي باشد . راندمان الكترود 100% است و قدرت پوشش دادن و سرعت آبكاري تا وقتي كه حمام در PH تقريباً خنثي عمل مي كند ،‌خوب است . پوشش هاي به دست آمده حاوي دانه هاي ريز و نيمه براق هستند . هنگام استفاده از حمام پيروفسفات براي آبكاري فولاد ،‌قطعات داي كاست از جنس روي ،‌منيزيم ،‌آلومينيم بايد از يك پوشش اوليه بسيار نازك استفاده كرد . براي ايجاد اين پوشش نازك ،‌مي توان از محلول سيانيد رقيق مس يا پيروفسفات مس ،‌نيكل يا محلول هاي ديگر استفاده كرد .حمامهاي آبكاري اسيدي :از حمامهاي اسيدي بطور گسترده در الكترورمينگ و تصفيه الكتريكي مس ،‌تهيه پودر مس و آبكاري تزئيني استفاده مي شود . اين حمامها شامل مس دو ظرفيتي بوده ،‌ قابليت داشتن ناخالصي هاي يوني بيشتري نسبت به حمام هاي قليايي دارند ،‌اما قدرت پوشش دادن ضعيف تري برخوردارند . خلل و فرج حاصل از حمام اسيدي كمتر است كه در پر كردن تخلخل هاي قطعات داي كاست بسيار موثر مي باشد . بيش از آن كه فولاد يا آلياژ روي داي كاست در حمام اسيدي مس آبكاري شود ،‌بايد در حمام رقيق سيانيد مس يا نيكل پوشش داده شود .پوشش نازكي از نيكل مانع رسوب كردن مس و پوسته شدن پوشش مي شود . حدود غلظت و شرايط كار در حمام هاي آبكاري اسيدي مس در جدول 3 داده شده است .**************** جدول شماره (3) خواص پوشش :عوامل مختلف در مراحل آماده سازي سطح و آبكاري ،‌اثرات مهمي بر روي كيفيت پوشش مس ايجاد شده دارد . بعضي از آنها ممكن است اثر منفي بر ميزان چسبندگي مس روي قطعه كار داشته باشند . برخي ديگر بر روي ميزان خلل و فرج ،‌براقي ،‌سختي ،‌زبري ،‌پوسته شدن ،‌لحيم كاري و هم سطح كنندگي تاثير مي گذارند .● براق بودن : پوششهاي مس براق اغلب در اثر افزودن مواد براق كننده به الكتروليت ايجاد مي گردند . اگر چه فرچه كاري پوشش نيز منجر به براقي آن مي شود آبكاري در حمامهاي سياتيد غليظ ،‌در صورتي كه با قلع جريان و يا معكوس شدن متناوب جريان صورت گيرد ،‌نيز منجر به بهتر شدن براقي پوشش مس مي گردد. فرچه كاري و پوليش الكتريكي قطعه قبل از آبكاري منجر به ايجاد پوشش صاف و نيمه براق در يك الكتروليت فاقد براقي مي شود . اگر از الكتروليت حاوي براقي استفاده شود ميزان براقي پوشش افزايش مي يابد . فرچه كاري پوشش براي براق نمودن آن هزينه زيادي در بر دارد . آبكاري در حمامهاي سياتيد داراي زاندمان بالا با جريان منقطع و يا جريان متناوب معكوس براقي پوشش را بهبود مي بخشد . تكنيكهاي پيشرفته ريخته گري و پرداخت مكانيكي قبل از آبكاري مي توانند كيفيت پوشش مس را بهبود بخشند.● چسبندگي : براي بدست آوردن چسبندگي مناسب ،‌نوع سطح و نحوه آماده سازي آن بر اثر آبكاري بسيار مهم است .بطور كلي كيفيت پوشش در قطعات ريختگي و سطوح متخلخل در مقايسه با ساير قطعات پائين تر است . نوع جنس قطعه نيز از عوامل تعيين كننده است . در قطعات دايكاست با پايه منيزيوم يا آلومينيم ،‌لايه ي زينكاته اي كه بين قطعه و پوشش مس قرار مي گيرد ،‌عامل كنترل كننده و بحراني مي باشد .● فولادهاي ضد زنگ : سرعت فرو بردن قطعات از جنس فولاد ضد زنگ كه سطوح آن كاملاً فعال شده به حمام آبكاري تاثير مهمي در چسبندگي پوشش خواهد داشت . بعضي براقي هاي آلي ممكن است روي چسبندگي پوششهاي بعدي تاثير منفي داشته باشند . چسبندگي پوششهاي مس از الكتروليتهاي اسيدي هنگامي مي تواند مناسب باشد كه قطعه قبلاً توسط حمام رقيق مس پوشش نازكي داده شده باشد .● خلل و فرج : ميزان تخلخل پوشش مس را مي توان با انتخاب نوع حمام آبكاري مس ،‌تركيب الكتروليت و كنترل آن ،‌جنس قطعه و شرايط سطحي كه بايد آبكاري شود . كنترل نمود. ميزان تخلخل روي يك سطح تعيين كننده روش پرداخت براي حداقل رساندن آ» مي باشد . يك سطح متخلخل از مساحت جانبي بزرگي برخوردار است و براي آنكه راندمان آبكاري بالا باشد بايد از دانسيته جريان بالايي استفاده كرد .● پوسته شدن : سطح بيشتر در مورد قطعات با پايه روي به خصوص وقتي كه قطعه آبكاري شده در معرض حرارت قرار مي گيرد رخ مي دهد ممكن است قطعات از جنس منيزيومي و يا آلومينيومي نيز پوسته شوند كه علت آن مي تواند كيفيت نامطلوب قطعات ريخته شده يا آماده نمودن نامناسب سطح و يا هر دو باشد . ميزان پوسته شدن پوشش نازك مس روي قطعات ريخته شده با پايه روي كه بعداً در معرض حرارت قرار مي گيرد را مي توان با كم كردن PH حمام سيانيد از 6/12-12 به حدود 10 كاهش داد . از آنجايي كه در اين PH كم ،‌ممكن است گاز خطرناك سيانيد هيدروژن آزاد شود مراقبتهاي لازم بايد انجام شود . به همين دليل تهويه خوب حمام امري ضروري است . پوسته شدن پوشش مس روي منيزيم و آلومينيم به خصوص در هنگام لحيم كاري و يا وقتي كه قطعه در معرض حرارت قرار نگيرد پوسته شدن نمايان نمي گردد. بهتر است قطعات آلومينيمي و منيزيمي را كه آب مس داده شده اند به طور آزمايشي در معرض حرارت كنترل شده كه بايد بعد ها متحمل شود ،‌قرار داد . اگر چسبندگي در سطح تماس ضعيف باشد اين امر موجب پوسته شدن پوشش قبل از آبكاري ديگر مي گردد.● زبري : زبري در پوشش اغلب در اثر وجود ذرات خارجي بر حمام ايجاد مي شود . وجود اين ذرات ناشي از تميز نمودن نادرست و يا مهاجرت ذرات فلز مس و يا اكسيد مس يك ظرفيتي ايجاد شده در آند به طرف كاند مي باشد . چنين زبري به خصوص در الكتروليت سيانيد سديم غليظ ايجاد مي گردد و مي توان با استفاده از كيسه هاي دور آند از به وجود آمدن آن جلوگيري كرد .● قابليت لحيم كاري : پوشش زماني خوب است كه :الف – سطح مس عاري از اكسيد باشد .ب- پوشش به اندازه ي كافي ضخيم باشد .ج- چسبندگي آب مس داده شده بسيار خوب باشد .لحيم كاري مستقيم قطعاتي كه پوشش مس داده شده و سپس در دستگاهي آب بندي شده كه مورد استفاده قرار مي گيرند امري معمولي است . براي قطعات الكترونيكي از جنس آلومينيم و منيزيم كه كاربدهاي فضايي دارند لحيم كاري امري متداول است . اين قطعات بايد قبل از لحيم كاري زينكانه شده و سپس آب مس داده شود . براي قطعاتي كه در معرض هوا قرار مي گيرند يك پوشش نهايي از جنس كادميم كروماته شده يا قلع بر روي لايه مس در ايجاد قابليت لحيم كاري و همچنين مقاومت در برابر خوردگي بسيار موثر است .● سختي « الكتروليتهاي سيانيد بدون حضور معرفهاي افزودني نسبت به حمامهاي اسيدي پوشش سخت تري ايجاد مي كنند . استفاده از معرفهاي افزودني در تمامي الكتروليها موجب افزايش سختي پوشش مي گردد. به طور كلي سختي پوشش مربوط به دانه هاي ريز است اما مي توان سختي را بدون ريز كردن دانه نيز با جهت دادن صحيح كريستالها افزايش داد . در حمامهاي اسيدي تغيير غلظت سولفات مس و يا اسيد سولفوريك تاثير چنداني روي سختي پوشش ندارد .● هم ترازي : تاثير بسيار مهمي بر روي ظاهر پوشش و نيز ظاهر محصول نهايي (وقتي كه پوششهاي ديگري نيز بر روي مس نشانده مي شود ) دارد . اغلب فلزي كه بايد پوشش داده شود صافي مطلوب را ندارد . مي توان بر روي سطوح قطعات فلزي به طريق مكانيكي و يا شيميايي كاركرد تا زبري سطح پيش از آبكاري كاهش يابد .بعضي الكتروليتهاي مس قدرت هم سطح كنندگي خوبي دارند . بدين ترتيب در هزينه پرداخت كاري سطح قبل از آبكاري و يا ساير طرق صاف كردن سطح صرفه جويي مي شود . وقتي كه به الكتروليتهاي غليظ پتاسيم ،‌برخي معرفهاي افزودني اضافه شود و در حين آبكاري جريان منقطع و يا متناوب معكوس استفاده گردد ،‌هم سطحي بسيار خوبي حاصل مي شود .الكتروليتهاي سيانيد پتاسيم غليظ ،‌مخلوط سديم و پتاسيم و سيانيد راشل( نه به اندازه الكتروليت سيانيد غليظ ولي تا حد قابل قبولي ) خواص هم سطح كنندگي خوبي را با جريان منقطع و يا جريان معكوس متناوب ايجاد مي كنند .● مس در سيستمهاي چند پوششي : آب مس اغلب به عنوان پايه براي پوششهاي بعدي در سيستمهاي چند پوششي مورد استفاده قرار مي گيرد .● هزينه : هزينه آبكاري مس به نوع تاسيسات بستگي دارد . در صورتي كه تجهيزات مدرن ،‌اتوماتيك باشند براقي ها و معرفهاي مرطوب كننده بيشترين هزينه را در بر دارد . چنانچه عمليات در مخزن ثابت انجام گيرد . هزينه كارگر مهمترين عامل است . افزايش دانسيته جريان سبب كاهش زمان لازم براي ايجاد پوشش با ضخامت معين مي گردد و در نتيجه هزينه پايين مي آيد به كمك شكل 5 ميتوان هزينه مس رسوب كرده روي قطعه را كه عمليات آبكاري عادي و متداول است تخمين زد . به عنوان مثال شكل 5 نشان مي دهد كه gr 20(oz4) مس لازم است براي آبكاري ناحيه اي به مساحت (VFt2)0.7m2 با پوششي به ضخامت 20 ميكرون (0.8 mhl) است . هزينه پوشش مس با ضرب كردن وزن مس مورد نياز در هزينه آندهاي مسي بدست مي آيد . براي مساحتهايي بيشتر از (10Ft2)24m2 اين مقدار را بايد در فاكتور مناسبي ضرب نمود .اصول آبکاری

به طور کلی ترسیب فلز با استفاده از یک الکترولیت را می‌توان به صورت واکنش زیر نشان داد:

فلز

ترسیب فلز با روشهای زیر انجام می‌شود:

 

آبکاری الکتریکی

در این روش ترسیب گالوانیک یک فلز بر پایه واکنشهای الکتروشیمیایی صورت می‌گیرد. هنگام الکترولیز در سطح محدود الکترود/الکترولیت در نتیجه واکنشهای الکتروشیمیایی الکترون‌ها یا دریافت می‌شوند (احیا) و یا واگذار می‌شوند (اکسیداسیون). برای اینکه واکنشها در جهت واحد مورد‌ نظر ادمه یابند لازم است به طور مداوم از منبع جریان خارجی استفاده شود. واکنشهای مشخص در آند و کاتد همچنین در الکترولیت همیشه به صورت همزمان صورت می‌گیرند. محلول الکترولیت باید شامل یونهای فلز رسوب‌کننده باشد و چون یونهای فلزها دارای بار مثبت می باشند به علت جذب بارهای مخالف تمایل به حرکت در جهت الکترود یا قطبی که دارای الکترون اضافی می‌باشد (قطب منفی یا کاتد) را دارند. قطب مخالف که کمبود الکترون دارد قطب مثبت یا آند نامیده می‌شود. به طور کلی سیکل معمول پوشش‌دهی را می‌توان به صورت زیر در نظر گرفت:

- یک اتم در آند یک یا چند الکترون از دست می‌دهد و در محلول پوشش‌دهی به صورت یون مثبت در می‌آید.

- یون مثبت به طرف کاتد یعنی محل تجمع الکترون‌ها جذب شده و در جهت آن حرکت می‌کند.

- این یون الکترون‌های از دست داده را در کاتد به دست آورده و پس از تبدیل به اتم به صورت جزیی از فلز رسوب می‌کند.

 

قوانین فارادی

قوانین فارادی که اساس آبکاری الکتریکی فلزها را تشکیل می‌دهند نسبت بین انرژی الکتریکی و مقدار عناصر جا به جا شده در الکترودها را نشان می‌دهند.

قانون اول: مقدار موادی که بر روی یک الکترود ترسیب می‌شود مستقیما″ با مقدار الکتریسیته‌ای که از الکترولیت عبور می‌کند متناسب است.

قانون دوم :مقدار مواد ترسیب شده با استفاده از الکترولیت‌های مختلف توسط مقدار الکتریسیته یکسان به صورت جرم‌هایی با اکی‌والان مساوی از آنهاست.

بر اساس این قوانین مشخص شده است که 96500 کولن الکتریسیته (یک کولن برابر است با جریان یک آمپر در یک ثانیه) لازم است تا یک اکی‌والان گرم از یک عنصر را رسوب دهد یا حل کند.

 

آبکاری بدون استفاده از منبع جریان خارجی

هنگام ترسیب فلز بدون استفاده از منبع جریان خارجی الکترون‌های لازم برای احیای یون‌های فلزی توسط واکنش‌‌های الکتروشیمیایی تامین می‌شوند. بر این اساس سه امکان وجود دارد:

ترسیب فلز به روش تبادل بار (تغییر مکان‌) یا فرایند غوطه‌وری: اساس کلی این روش بر اصول جدول پتانسیل فلزها پایه‌ریزی شده است. فلزی که باید پوشیده شود باید پتانسیل آن بسیار ضعیف‌تر (فلز فعال) از پتانسیل فلز پوشنده (فلز نجیب) باشد. و فلزی که باید ترسیب شود باید در محلول به حالت یونی وجود داشته باشد. برای مثال به هنگام غوطه‌ور نمودن یک میله آهنی در یک محلول سولفات مس فلز آهن فعال است و الکترون واگذار می‌کند و به شکل یون آهن وارد محلول می‌شود. دو الکترون روی میله آهن باقی می‌ماند. یون مس دو الکترون را دریافت کرده احیا می‌شود و بین ترتیب مس روی میله آهن می‌چسبد. و هنگامی که فلز پایه که باید پوشیده شود (مثلا آهن) کاملا″ توسط فلز پوشنده (مثلا مس) پوشیده شود آهن دیگر نمی‌تواند وارد محلول شود و الکترون تشکیل نمی‌شود و در نتیجه عمل ترسیب خاتمه می‌یابد. موارد استعمال این روش در صنعت آبکاری عبارت است از: مس‌اندود نمودن فولاد٬ نقره‌کاری مس و برنج٬ جیوه‌کاری٬ حمام زنکات٬ روشهای مختلف کنترل و یا آزمایش٬ جمع‌آوری فلز از حمام‌های فلزات قیمتی غیر قابل استفاده (طلا) با استفاده از پودر روی.

ترسیب فلز به روش اتصال: این روش عبارت است از ارتباط دادن فلز پایه با یک فلز اتصال. جسم اتصال نقش واگذارکننده الکترون را ایفا می‌کند. برای مثال هنگامی که یک میله آهنی (فلز پایه) همراه یک میله آلومینیومی٬ به عنوان جسم اتصال در داخل یک محلول سولفات مس فرو برده می‌شود٬ دو فلز آهن و آلومینیوم به جهت فعالتر بودن از مس٬ به صورت یون فلزی وارد محلول می‌شوند و روی آنها الکترون باقی می‌ماند و چون فشار انحلال آلومینیوم از آهن بیشتر است از این رو اختلاف پتانسیلی بین دو فلز ایجاد شده و الکترون‌ها در روی یک سیم رابط٬ از سوی آلومینیوم به طرف آهن جاری می‌شوند. بنابراین مشاهده می‌شود که مقدار زیادی از یونهای مس محلول روی آهن ترسیب می‌شوند. ضخامت قشر ایجاد شده نسبت به روش ساده تبادل بار بسیار ضخیم‌تر است. از روش اتصال برای پوشش‌کاری فلزات پیچیده استفاده می‌شود.

روش احیا: ترسیب فلز با استفاده از محلولهای حاوی مواد احیا کننده٬ روش احیا نامیده می‌شود. یعنی دراین روش الکترونهای لازم برای احیای یونهای فلزات توسط یک احیا کننده فراهم می‌شود. پتانسیل احیا کننده‌ها باید از فلز پوشنده فعالتر باشند٬ اما بابد خاطر نشان ساخت که اختلاف پتانسیل به دلایل منحصرا″ کاربردی روکش‌ها٬ نباید بسیار زیاد باشد. برای مثال هیپوفسفیت سدیم یک احیا کننده برای ترسیب نیکل است ولی برای ترسیب مس که نجیب‌تر است٬ مناسب نیست. مزیت استفاده از این روش در این است که می‌توان لایه‌هایی با ضخامت دلخواه ایجاد نمود. زیرا اگر مقدار ماده احیا کننده در الکترولیت ثابت نگه داشته شود می‌توان واکنش ترسیب را کنترل نمود. به ویژه غیر هادی‌ها را نیز بعد از فعال نمودن آنها٬ می‌توان پوشش‌کاری کرد.

 

آماده سازی قطعات برای آبکاری

برای بدست آوردن یک سطح فلزی مناسب نخستین عملی است که با دقت باید صورت گیرد٬ زیرا چسبندگی خوب زمانی به وجود می‌آید که فلز پایه٬ سطحی کاملا تمیز و مناسب داشته باشد. بدین علت تمام لایه‌ها و یا قشرهای مزاحم دیگر از جمله کثافات٬ لکه‌های روغنی٬ لایه‌های اکسید٬ رسوبات کالامین که روی آهن در درجه‌های بالا ایجاد می‌شوند را از بین برد. عملیات آماده سازی عبارتند از:

سمباده‌کاری و صیقل‌کاری: طی آن سطوح ناصاف را به سطوح صاف و یکنواخت تبدیل می‌کنند.

چربی‌زدایی: طی آن چربی‌های روی سطح فلزات را می‌توان توسط عمل انحلال٬ پراکندگی٬ امولسیون٬ صابونی کردن و یا به روش تبادل بار از بین برد.

پرداخت: انحلال شیمیایی قشرهای حاصل از خوردگی روی سطح فلزات را پرداخت کردن می‌نامند که اساسا″ به کمک اسیدهای رقیق و در بعضی موارد توسط بازها انجام می‌گیرد.

آبکشی٬ خنثی‌سازی٬ آبکشی اسیدی٬ خشک کردن: خنثی‌سازی برای از بین بردن مقدار کم اسید یا مواد قلیایی که در خلل و فرج قطعه باقی می‌مانندو همچنین آبکشی اسیدی برای جلوگیری از امکان تشکیل قشر اکسید نازک غیر قابل رؤیت که موجب عدم چسبندگی لایه الکترولیتی می‌شود.

 

موقعیت های استفاده از نانوتکنولوژی صنایع آبکاری

در سالهای اخیر نانوتکنولوژی که همان علم و تکنولوژی کنترل و بکارگیری ماده در مقیاس نانومتر است٬ تحقیقات فزاینده و موقعیت‌های تجاری زیادی را در زمینه‌های مختلف ایجاد نموده است. یک جنبه خاص از نانوتکنولوژی به مواد دارای ساختار نانویی یعنی موادی با بلورهای بسیار ریز که اندازه آنها معمولا کمتر از 100 میکرومتر است می‌پردازد٬ که این مواد برای اولین بار حدود دو دهه قبل به عنوان فصل مشترکی معرفی شدند. این مواد نانوساختاری با سنتز الکتروشیمیایی تولید شده‌اند که دارای خواصی از قبیل٬ استحکام٬ نرمی‌ و سختی٬ مقاومت به سایش٬ ضریب اصطکاک٬ مقاومت الکتریکی٬ قابلیت انحلال هیدروژن و نفوذپذیری٬ مقاومت به خوردگی موضعی و ترک ناشی از خوردگی تنشی و پایداری دمایی را دارا هستند. دریچه‌های آبکاری الکتریکی برای سنتز این ساختارها با استفاده از تجهیزات و مواد شیمیایی مرسوم برای طیف گستره‌ای از فلزات خالص و آلیاژها گشوده شده است. یک روش مقرون به صرفه برای تولید محصولاتی با اشکال بسیار متفاوت از پوششهای نازک و ضخیم٬ فویلها و صفحه‌ها با اشکال غیر ثابت تا اشکال پیچیده شکل‌یافته با روشهای الکتریکی است. از این رو فرصتهای قابل توجهی برای صنعت آبکاری وجود دارد تا نقش تعیین‌کننده‌ای را در گسترش کاربردهای جدید نانوتکنولوژی ایفا نماید که این امر به آسانی با تکیه بر اصول قابل پیش‌بینی متالوژیکی که در سالیان گذشته مشخص شده قابل تحقق است.آبکاری با نیکل

نیکل یکی از مهمترین فلزاتی است که در آبکاری به کار گرفته می‌شود.تاریخچه آبکاری نیکل به بیش از صدها سال پیش باز می‌گردد این کار در سال 1843 هنگامی که R.Rotlger توانست رسوبات نیکل را از حمامی شامل سولفات نیکل و آمونیوم بدست آورد آغاز گردید بعد از آن Adams اولین کسی بود که توانست آبکاری نیکل را در موارد تجاری انجام دهد. نیکل رنگی سفید شبیه نقره دارد که کمی متمایل به زرد است و به راحتی صیقل‌پذیر و دارای خاصیت انبساط و انقباض٬ جوش‌پذیر بوده و مغناطیسی می‌بلاشد. آبکاری با نیکل اساسا به منظور ایجاد یک لایه براق برای یک لایه بعدی مانند کروم و به منظور فراهم آوردن جلای سطحی خوب و مقاومت در برابر خوردگی برای قطعات فولادی٬ برنجی و حتی بر روی پلاستیکهایی که با روش‌های شیمیایی متالیزه شده‌‌‌اند به کار می‌رود. مواد شیمیایی که در الکترولیتهای نیکل به کار می‌روند عبارتنداز:

نمک فلزی (مهمترین آنها سولفات نیکل است و همچنین از کلرید نیکل و سولفومات نیکل نیز استفاده می‌شود.)

نمک رسانا (برای بالا بودن قابلیت رسانایی ترجیحا از کلریدها مخصوصا کلرید نیکل استفاده می‌شود.)

مواد تامپونه کننده (برای ثابت نگه داشتن PH اصولا اسید بوریک به کار برده می‌شود.)

مواد ضد حفره‌ای شدن (برای جلوگیری از حفره ای شدن به الکترولیتهای نیکل موادی اضافه می کنند که مواد ترکننده نامیده می شوند. سابقا از مواد اکسید کننده به عنوان مواد ضد حفره استفاده می‌شد.)

 

آبکاری با کروم

روکش‌های لایه کروم رنگی شبیه نقره٬ سفید مایل به آبی دارند. قدرت انعکاس سطح کروم‌کاری شده و کاملا″ صیقلی شده در حد 65% است (برای نقره 88%و نیکل 55%) در حالی که خاصیت انعکاس نقره و نیکل با گذشت زمان ضایع می‌شود٬ در مورد کروم تغییری حاصل نمی‌شود. لایه‌های کروم قابل جوشکاری نبوده و رنگ‌کاری و نقاشی را نمی‌پذیرند. کروم در مقابل گازها٬ موادقلیایی و نمکها مقاوم است اما اسید سولفوریک واسید کلریدریک وسایر اسیدهای هالوژن‌دار در تمام غلظتها ودر تمام درجه حرارتها بر روی کروم تاثیر می گذارند. به دنبال رویین شدن شیمیایی٬ روکش‌های کروم مقاومت خوبی در اتمسفر از خود نشان می‌دهند و کدر نمی‌شوند. از این رو به تمیز کردن و یا نو نمودن توسط محلولها یا محصولات حل کننده اکسیدها را ندارند. روکش‌های کروم تا 500 درجه سانتیگراد هیچ تغییری از نظر کدر شدن متحمل نمی‌‌شوند. رویین شدن حالتی است که در طی آن در سطح کروم٬ اکسید کروم (3+) تشکیل می شود. این عمل موجب جابه‌جایی پتانسیل کروم از 0.717 به 1.36 ولت می شود و کروم مثل یک فلز نجیب عمل می نماید. لایه های پوششی کروم براق با ضخامت پایین (در حدود 1 میکرومتر)که غالبا در کروم‌کاری تزیینی با آن روبه رو هستیم فولاد را در مقابل خوردگی حفاظت نمی‌کنند کروم کاری ضخیم که در مقابل خوردگی ضمانت کافی داشته باشد فقط از طریق کروم‌کاری سخت امکانپذیر است. با توجه به اینکه پوشش‌های کروم الکترولیتی سطح مورد آبکاری را به طور کامل نمی‌پوشانند از این رو کروم‌کاری تزیینی هرگز به تنهایی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد بلکه همواره آن را به عنوان پوشش نهایی بر روی واکنش‌هایی که حفاظت سطح را در مقابل خوردگی ضمانت می‌نمایند به کار می‌روند. معمولا به عنوان پایه محافظ از نیکل استفاده می‌شود.

 

آبکاری با مس

مس فلزی است با قابلیت کشش بدون پاره شدن٬ نرم و هادی بسیار خوب جریان برق و گرما. مس از هیدروژن نجیب‌تر است و در نتیجه نه تنها در مقابل آب و محلولهای نمک‌دار بلکه در مقابل اسیدهایی که اکسیدکننده نیستند نیز مقاومت دارد. اکسیدکننده‌ها و اکسیژن هوا به راحتی مس را به اکسید مس (I) و یا اکسید مس (II) تبدیل می‌کنند اکسیدهایی که برخلاف خود فلز در اکثر اسیدها حل می‌شوند. به دلیل وجود گازهای مخرب در محیط که دارای گوگرد هستند٬ روی اشیایی که از جنس مس هستند لایه هایی از سولفور مس به رنگ‌های تاریک و یا سبز تشکیل می‌شود.

الکترولیت‌های آبکاری مس

الکتر‌ولیت‌هایی برپایه اسید سولفوریک یا اسید فلوریدریک

الکتر‌ولیت‌هایی که فسفات در بر دارند

الکتر‌ولیت‌ها ی سیانیدی

 

الکترولیت‌های اسیدی بر پایه سولفات مس به غیر از مس‌اندود نمودن مستقیم سرب٬ مس و نیکل برای دیگر فلزات مناسب نیستند. اینها روی آهن٬ آلومینیم و روی به طور مستقیم تولید روکش نمی‌کنند اگر در یک الکترولیت اسید اشیایی از جنس آهن٬ آلومینیم و روی فرو ببریم یک لایه اسفنجی در نتیجه مبادله یونی ایجاد می‌شود. این یک لایه پایداری بدون چسبندگی برای لایه‌های دیگر خواهد بود. بنابراین قبل از مس‌اندود نمودن این فلزات در محیط اسیدی باید حتما یک عملیات مس‌اندود نمودن در محیط اسیدی انجام گرفته باشد. الکترولیت‌های سیانیدی٬ علی‌رغم سمی بودنشان به علت دارا بودن خواص خوب اهمیت زیادی پیدا کرده‌اند. پوششهای حاصل از حمام‌های سیانیدی دارای توان پوششی خوبی می‌باشند٬ آنها دارای دانه‌بندی حاصل از چسبندگی فوق‌العاده‌ای‌اند. در نتیجه پدیده‌های شدید پلاریزاسیون٬ قدرت نفوذ الکترولیت‌های سیانیدی بهتر از حمام های مس‌کاری اسید است. الکترولیت‌های پیروفسفات مس برای ایجاد روکش‌های زینتی روی زاماک٬ فولاد٬ آلیاژهای آلومینیم و برای پوشش سطحی فولاد بعد از عملیات سمانتاسیون به کار برده می‌شود. موارد کابردی دیگر می‌توان مس‌کاری سیم‌ها و شکل‌یابی با برق را نام برد.

 

آلیاژهای مس

برنج: آْلیاژی از مس و روی که CuZn30 نامیده می‌شود.

برنز: آلیاژی از مس و قلع می‌باشدآبکاری با طلا

طلا فلزی‌ است قیمتی (نجیب)٬ به رنگ زرد٬ در طبیعت به صورت خالص پیدا می‌شود. طلا در مقابل اتمسفر٬ آب٬ محلول‌های نمکی و اسیدها آسیب ناپذیر است. تنها تیزاب (یک حجم نیتریک و سه حجم اسید کلریدریک) یا اسید کلریدریک با داشتن اکسیدکننده‌ها طلا را حل می‌کند. برای بهتر نمودن خواص پوشش طلای ترسیب شده به طریق الکتروشیمیایی٬ به الکترولیت‌های طلا مواد شیمیایی کاملا مشخص افزوده می‌شود. پوشش‌های آلیاژی نقش مهمی در روکش طلای الکترولیتی دارند. همچنین می‌توان به طور مناسبی خواص ویژه روکش‌ها٬ مانند سختی٬ براق نمودن و رنگ را تحت تاثیر قرار داد.

طلاکاری با ضخامت کم (آبنوس‌کاری الکتریکی طلا) درزرگری به کار می‌رود. ایجاد لایه‌هایی با ضخامت نسبتا نازک به ضخامت در حدود 0.01 الی 0.1 میکرومتر فلز پایه را در مقابل کدر شدن مقاوم می‌کند. به علاوه رفته رفته لایه‌های ضخیم به ویژه در قطعات صنعتی به کار می‌برند٬ به عنوان مثال در صنعت الکترونیک برای ارتباطات در مدارهای چاپی٬ در صنایع فضایی٬ در ساختن وسایل سفره (کارد٬ قاشق و چنگال) و در صنعت شیمیایی به عنوان ضدخوردگی.ماده سازی زاماک و آلومینیوم برای آبکاریمقدمه:

درحین فرآیند پوشش دهی قطعات آلیاژی آلومینیومی و یا سرب خشک (زاماک) همیشه مشکلاتی به همراه بوده اند که عمده آنها مربوط به پروسه آبکاری نیست بلکه انتخاب ماده اولیه خام، نوع آلیاژ یا نحوه تولید قطعه از یک سو و عدم کارایی دقیق پروسه آبکاری از نظر مواد اولیه مصرفی، آماده سازی و شرایط کاری از سوی دیگر نقش بسزایی در کیفیت آبکاری قطعات خواهند گذاشت.

متن زیر سخنرانی آقای برگر از متخصصین شرکت ENTHONE تحت عنوان آماده سازی زاماک و آلومینیوم به منظور آبکاری تزئینی در شهر لایپزیک آلمان ایراد گردیده که به نظر خوانندگان گرامی می رسد. امید است که مورد توجه علاقه مندان قرار گیرد.

منظور از واژه آبکاری جداسازی الکتروشیمیایی فلزات از محلول آبی آنهاست منوط بر این که سطح قطعه برای پوشش دهی ایده آل همیشه دارای کیفیت یکسان باشد، ازجمله در نحوه تولید قطعه و انتخاب ماده اولیه و عملیات مکانیکی و همچنین بر روند پوشش دهی به طور مرتب باید دقت نظر داشت.

اصولا پوشش دهی در سطوح فشرده و متراکم بهتر انجام می پذیرد و ربطی به ساختار داخلی قطعه ندارد. باید توجه داشت که هنگام عملیات مکانیکی مثل سمباده کاری – پولیش کاری و پرداخت با ویبره سطح قطعه تخریب نشود.

چه در صورت ایجاد نقص در سطوح قطعه نهایتا پوشش بدی حاصل خواهد شد و مشکلاتی را نظر حفره های روباز و یا درز به همراه دارد که پس از آبکاری مشاهده خواهد شد.

بایستی قطعات را در شرایطی در انبار نگهداری کرد که سطح قطعه زنگ نزند زیرا که سطح زنگ زده مشکلاتی را در پوشش دهی به همراه خواهد داشت.

 

مراحل آبکاری

تمیزکاری (چربی زدایی)

روش غوطه وری در محلول قلیایی ضعیف موجب حذف بقایای پرداختکاری و زایده های حین عملیات مکانیکی خواهد شد. باید توجه داشت که درجه قلیائیت بالا نباشد چرا که منجر به خوردگی شیمیایی سرب خشک می شود و در صورتی که مواد چربی زدایی حاوی ماده اکتیوکننده باشد نیازی به چربی گیری برقی نیست.

برای جداسازی مواد چسبنده سطح قطعاتی که از قبل پرداخت مکانیکی می شود، روش چربی زدایی آلتراسونیک نتیجه بهتری دارد منوط به اینکه از مواد مخصوص استفاده شود و رعایت شرایط لازم به عمل آید.

چربی گیری برقی

برای حذف باقی مانده فیلم اکسیدهای سطح قطعه در مرحله بعدی ازچربی زدایی برقی استفاده می شود. از ویژگی این نوع مواد چربی گیری فعال کردن (اکتیو) سطح قطعه است و با ترکیبات متفاوت که با روش کاتدیک و یا آندیک مورد استفاده قرار می گیرد.

اما امروزه بیشتر روش آندی به کار گرفته می شود آن هم به دلیل ترکیبات مواد چربی زدایی که اثر خوردگی فلز پایه را ندارد.

خنثی سازی

بقایای مواد قلیایی که در عملیات قبل در سطوح قطعه به جا مانده در محلول های خنثی سازی حذف و سطح قطعه را فعال می نماید، با استفاده از اسیدهای معینی مثل اسید سولفوریک و کلریدریک می باشد که به دلیل خوردگی شدید فلز حتی در زمان کوتاه کاربرد ندارد، از این رو از اسیدهای خشک نظیر ترکیبات اسید فلورئیدریکی که اثر اکتیو کنندگی هم دارد استفاده می شود.

مس سیانوری

قاعدتا مس به عنوان اولین پوشش از طریق الکترولیت سیانوری انجام می پذیرد – با ویژگی ای که عدم خوردگی سطح فلز پایه و یا پوشش دهی جابجایی را نداشته باشد، رسوب چسبنده ای را ایجاد می نماید که این لایه سطح قطعه (سرب خشک) را در مرحله بعدی در مقابل مواد خورنده محافظت می نماید، لذا در چنین شرایطی با درجه PH پایین و سیانور آزاد بالا نسبت به یون مس باید کار شود.

از طرفی روشهای مختلفی به عنوان جایگزین الکترولیت مس سیانوری در محدوده آزمایش عرضه گردیده ولی نتوانست مناسب باشند زیرا این روش ها مطمئنا قطعه را در مقابل واکنش شیمیایی (پوشش تبادلی) محافظت نمی کرد به همین دلیل این نوع ترکیبات با عدم چسبندگی لایه مس و ایجاد حباب در پوشش، کارایی لازم را عملا ندارند.

مراحل بعدی آبکاری

سطح قطعه آبکاری شده سیانوری آماده پذیرش پوشش های دیگر می باشد. در مورد قطعات غیرهندسی و پیچیده بخصوص در شرایطی که سطوح قطعه دارای حفره باشد یا لایه مس غیرمتراکم باشد احتمال حل شدن مقدار جزئی از فلز روی را باید انتظار داشت لذا برای جلوگیری از حل شدن فلز روی، چنانچه مس ضخیم تری داده شود نتیجه بهتری به دست می آید.

روند ادامه آبکاری بر سطوح قطعات پس از پوشش مس عبارتند از:

الف: مس اسیدی – نیکل براق – کروم

ب: نیکل نیمه براق – نیکل براق –کروم

در مورد قطعات آلومینیومی هم مثل زاماک باید از یک سو به مشخصات و ویژگی آلیاژ مختلف آلومینیوم و از طرفی که به روش های مختلف تولید قطعه از جمله: روش ریخته گری مداوم – آهنگری – پرسکاری مداوم – ریخته گری ماسه ای – ریخته گری قالبی – ریخته گری تحت فشار (دایکاست) توجه داشت.

 

پروسه متداول آبکاری آلومینیوم:

تمیزکاری غوطه وری

در ابتدا مواد زائد نظیر روغن، چربی، براده فلز و همچنین بقایای پولیش کاری و سایر ناخالصی ها را به روش چربی زدایی آلتراسونیک با در نظرگرفتن درجه PH زیر 10 که اثر خوردگی کمتری در سطح فلز دارد از سطوح قطعه حذف می کنند در مورد قطعات آلومینیوم استفاده از روش آتراسونیک مشابه چربی زدایی قطعات زاماک است.

حذف اکسیدهای سطح

لایه اکسیدهای طبیعی ایجاد شده، سطوح قطعات آلومینیومی را در محلول قلیایی قوی حذف می کنند. برای این منظور در کنار موادی نظیر سود سوزآور مواد افزودنی دیگری به آن اضافه می نمایند که مانع از تشکیل مجدد اکسید در سطح قطعه شود.

تمیزکاری ظریف

در مرحله قبل جهت حذف اکسیدهای سطح قطعه باید به ترکیب مختلف آلیاژ آلومینیوم که در حین فرآیند منجر به ایجاد نازک Smart (فیلم نازک سیاه رنگ دوده ای در سطح قطعه) در سطوح می گردد، توجه کرد که این لایه نازک بقایای ترکیبات مس – سیلسیم و منیزیم اند که باید قبل از آبکاری از سطوح قطعه کاملا حذف گردند. برای این منظور ابتدا آن را در محول اسیدنیتریک نیمه غلیظ غوطه ور می نمایند تا آلودگی های فوق از سطح قطعات زدوده شود.

اما در مورد قطعات آلومینیومی آلیاژی استفاده از اسید فلوئویدریک لازم است اما به دلیل وجود خطرات جانبی به جای استفاده از محلول مزبور می توان از مواد مشابه نظیر ترکیبات فلورایددار یا اسید سولفوریک استفاده نمود و برای آلومینیوم خالص هم از محلول بدون اسیدنیتریک استفاده می شود.

زینکات

در عمل زینکات کردن لایه اکسید حذف و منجر به تشکیل قشر نازک روی که سطح قطعه را از اکسیداسیون مجددا محافظت می نماید می گردد.

حال می توان روی این لایه ایجاد شده مستقیم آبکاری نمود، اما امروزه به جای ایجاد قشر روی خالص از ترکیبات کمپلکس فلز روی با سایر فلزات برای افزایش چسبندگی بالا استفاده می نمایند.

برای ایجاد چسبندگی بهینه در مورد آلیاژهای متفاوت آلومینیومی که مساله ساز ند می توان قشر روی را در دو مرحله انجام داد. در چنین حالتی پوشش حاصله ضخامت یکسانی خواهد داشت.

پس از عمل زینکات کردن روش های گوناگونی جهت ادامه آبکاری وجود دارد. قبلا این چنین معمول بود که ابتدا با مس سیانوری سطح قطعه آبکاری می شد و به منظور حذف سیانید از الکترولیت های مخصوص نیکل اولیه استفاده می شد که حتی با PH پایین اثرخوردگی ضعیفی نیز بر سطح قطعه ایجاد می کرد و این امکان هم وجود داشت که قطعه مستقیما به الکترولیت نیکل براق جهت آبکاری هدایت شود.

و برای جلوگیری از حل شدن بخشی از پوشش روی( Zn )بخصوص در جریان برق بالا که مشکلاتی را به همراه دارد می توان از شدت جریان پایین استفاده نمود. در مواقع نادر از محلول های مخصوص قلیایی و بدون جریان برق (نیکل شیمیایی) بعنوان پوشش اولیه در ادامه آبکاری استفاده می شود.

متن زیر سخنرانی آقای برگر از متخصصین شرکت ENTHONE تحت عنوان آماده سازی زاماک و آلومینیوم به منظور آبکاری تزئینی در شهر لایپزیک آلمان ایراد گردیده که به نظر خوانندگان گرامی می رسد. امید است که مورد توجه علاقه مندان قرار گیرد.

منظور از واژه آبکاری جداسازی الکتروشیمیایی فلزات از محلول آبی آنهاست منوط بر این که سطح قطعه برای پوشش دهی ایده آل همیشه دارای کیفیت یکسان باشد، ازجمله در نحوه تولید قطعه و انتخاب ماده اولیه و عملیات مکانیکی و همچنین بر روند پوشش دهی به طور مرتب باید دقت نظر داشت.

اصولا پوشش دهی در سطوح فشرده و متراکم بهتر انجام می پذیرد و ربطی به ساختار داخلی قطعه ندارد. باید توجه داشت که هنگام عملیات مکانیکی مثل سمباده کاری – پولیش کاری و پرداخت با ویبره سطح قطعه تخریب نشود.

چه در صورت ایجاد نقص در سطوح قطعه نهایتا پوشش بدی حاصل خواهد شد و مشکلاتی را نظر حفره های روباز و یا درز به همراه دارد که پس از آبکاری مشاهده خواهد شد.

بایستی قطعات را در شرایطی در انبار نگهداری کرد که سطح قطعه زنگ نزند زیرا که سطح زنگ زده مشکلاتی را در پوشش دهی به همراه خواهد داشت.

 

مراحل آبکاری

تمیزکاری (چربی زدایی)

روش غوطه وری در محلول قلیایی ضعیف موجب حذف بقایای پرداختکاری و زایده های حین عملیات مکانیکی خواهد شد. باید توجه داشت که درجه قلیائیت بالا نباشد چرا که منجر به خوردگی شیمیایی سرب خشک می شود و در صورتی که مواد چربی زدایی حاوی ماده اکتیوکننده باشد نیازی به چربی گیری برقی نیست.

برای جداسازی مواد چسبنده سطح قطعاتی که از قبل پرداخت مکانیکی می شود، روش چربی زدایی آلتراسونیک نتیجه بهتری دارد منوط به اینکه از مواد مخصوص استفاده شود و رعایت شرایط لازم به عمل آید.

چربی گیری برقی

برای حذف باقی مانده فیلم اکسیدهای سطح قطعه در مرحله بعدی ازچربی زدایی برقی استفاده می شود. از ویژگی این نوع مواد چربی گیری فعال کردن (اکتیو) سطح قطعه است و با ترکیبات متفاوت که با روش کاتدیک و یا آندیک مورد استفاده قرار می گیرد.

اما امروزه بیشتر روش آندی به کار گرفته می شود آن هم به دلیل ترکیبات مواد چربی زدایی که اثر خوردگی فلز پایه را ندارد.

خنثی سازی

بقایای مواد قلیایی که در عملیات قبل در سطوح قطعه به جا مانده در محلول های خنثی سازی حذف و سطح قطعه را فعال می نماید، با استفاده از اسیدهای معینی مثل اسید سولفوریک و کلریدریک می باشد که به دلیل خوردگی شدید فلز حتی در زمان کوتاه کاربرد ندارد، از این رو از اسیدهای خشک نظیر ترکیبات اسید فلورئیدریکی که اثر اکتیو کنندگی هم دارد استفاده می شود.

مس سیانوری

قاعدتا مس به عنوان اولین پوشش از طریق الکترولیت سیانوری انجام می پذیرد – با ویژگی ای که عدم خوردگی سطح فلز پایه و یا پوشش دهی جابجایی را نداشته باشد، رسوب چسبنده ای را ایجاد می نماید که این لایه سطح قطعه (سرب خشک) را در مرحله بعدی در مقابل مواد خورنده محافظت می نماید، لذا در چنین شرایطی با درجه PH پایین و سیانور آزاد بالا نسبت به یون مس باید کار شود.

از طرفی روشهای مختلفی به عنوان جایگزین الکترولیت مس سیانوری در محدوده آزمایش عرضه گردیده ولی نتوانست مناسب باشند زیرا این روش ها مطمئنا قطعه را در مقابل واکنش شیمیایی (پوشش تبادلی) محافظت نمی کرد به همین دلیل این نوع ترکیبات با عدم چسبندگی لایه مس و ایجاد حباب در پوشش، کارایی لازم را عملا ندارند.

مراحل بعدی آبکاری

سطح قطعه آبکاری شده سیانوری آماده پذیرش پوشش های دیگر می باشد. در مورد قطعات غیرهندسی و پیچیده بخصوص در شرایطی که سطوح قطعه دارای حفره باشد یا لایه مس غیرمتراکم باشد احتمال حل شدن مقدار جزئی از فلز روی را باید انتظار داشت لذا برای جلوگیری از حل شدن فلز روی، چنانچه مس ضخیم تری داده شود نتیجه بهتری به دست می آید.

روند ادامه آبکاری بر سطوح قطعات پس از پوشش مس عبارتند از:

الف: مس اسیدی – نیکل براق – کروم

ب: نیکل نیمه براق – نیکل براق –کروم

در مورد قطعات آلومینیومی هم مثل زاماک باید از یک سو به مشخصات و ویژگی آلیاژ مختلف آلومینیوم و از طرفی که به روش های مختلف تولید قطعه از جمله: روش ریخته گری مداوم – آهنگری – پرسکاری مداوم – ریخته گری ماسه ای – ریخته گری قالبی – ریخته گری تحت فشار (دایکاست) توجه داشت.

 

پروسه متداول آبکاری آلومینیوم:

تمیزکاری غوطه وری

در ابتدا مواد زائد نظیر روغن، چربی، براده فلز و همچنین بقایای پولیش کاری و سایر ناخالصی ها را به روش چربی زدایی آلتراسونیک با در نظرگرفتن درجه PH زیر 10 که اثر خوردگی کمتری در سطح فلز دارد از سطوح قطعه حذف می کنند در مورد قطعات آلومینیوم استفاده از روش آتراسونیک مشابه چربی زدایی قطعات زاماک است.

حذف اکسیدهای سطح

لایه اکسیدهای طبیعی ایجاد شده، سطوح قطعات آلومینیومی را در محلول قلیایی قوی حذف می کنند. برای این منظور در کنار موادی نظیر سود سوزآور مواد افزودنی دیگری به آن اضافه می نمایند که مانع از تشکیل مجدد اکسید در سطح قطعه شود.

تمیزکاری ظریف

در مرحله قبل جهت حذف اکسیدهای سطح قطعه باید به ترکیب مختلف آلیاژ آلومینیوم که در حین فرآیند منجر به ایجاد نازک Smart (فیلم نازک سیاه رنگ دوده ای در سطح قطعه) در سطوح می گردد، توجه کرد که این لایه نازک بقایای ترکیبات مس – سیلسیم و منیزیم اند که باید قبل از آبکاری از سطوح قطعه کاملا حذف گردند. برای این منظور ابتدا آن را در محول اسیدنیتریک نیمه غلیظ غوطه ور می نمایند تا آلودگی های فوق از سطح قطعات زدوده شود.

اما در مورد قطعات آلومینیومی آلیاژی استفاده از اسید فلوئویدریک لازم است اما به دلیل وجود خطرات جانبی به جای استفاده از محلول مزبور می توان از مواد مشابه نظیر ترکیبات فلورایددار یا اسید سولفوریک استفاده نمود و برای آلومینیوم خالص هم از محلول بدون اسیدنیتریک استفاده می شود.

زینکات

در عمل زینکات کردن لایه اکسید حذف و منجر به تشکیل قشر نازک روی که سطح قطعه را از اکسیداسیون مجددا محافظت می نماید می گردد.

حال می توان روی این لایه ایجاد شده مستقیم آبکاری نمود، اما امروزه به جای ایجاد قشر روی خالص از ترکیبات کمپلکس فلز روی با سایر فلزات برای افزایش چسبندگی بالا استفاده می نمایند.

برای ایجاد چسبندگی بهینه در مورد آلیاژهای متفاوت آلومینیومی که مساله ساز ند می توان قشر روی را در دو مرحله انجام داد. در چنین حالتی پوشش حاصله ضخامت یکسانی خواهد داشت.

پس از عمل زینکات کردن روش های گوناگونی جهت ادامه آبکاری وجود دارد. قبلا این چنین معمول بود که ابتدا با مس سیانوری سطح قطعه آبکاری می شد و به منظور حذف سیانید از الکترولیت های مخصوص نیکل اولیه استفاده می شد که حتی با PH پایین اثرخوردگی ضعیفی نیز بر سطح قطعه ایجاد می کرد و این امکان هم وجود داشت که قطعه مستقیما به الکترولیت نیکل براق جهت آبکاری هدایت شود.

و برای جلوگیری از حل شدن بخشی از پوشش روی( Zn )بخصوص در جریان برق بالا که مشکلاتی را به همراه دارد می توان از شدت جریان پایین استفاده نمود. در مواقع نادر از محلول های مخصوص قلیایی و بدون جریان برق (نیکل شیمیایی) بعنوان پوشش اولیه در ادامه آبکاری استفاده می شفرآیند آبکاری الکتریکی اساساً برای رسوب دادن نیکل، طلا یا نقره روی جواهر آلات، چاقو و قطعات دوچرخه به کار رفت. مهارت علمی سازندان انگلیسی ، آلمانی و آمریکایی و مرغوبیت ممتاز محصول آنها این فرآیند را عمومیت داد. امروزه آبکاری الکتریکی تا حدی توسعه یافته است که نه تنها مرحله نهایی تولید بعضی محصولات است بلکه برای ایجاد پوششهای محافظی مثل کادمیم، کروم یا اکسید آلومینیوم روی قطعات به کار می رود.اساس آبکاری الکتریکی به این صورت است که در اثر عبور جریان مستقیم از یک الکترولیت فلز محلول در آن روی کاتد رسوب کرده و متعاقباً مقداری از فلز آند وارد محلول می شود به این ترتیب الکترولیت ثابت می ماند. آبکاری الکتریکی برای ایجاد پوشش های تزئینی و محافظ، اصلاح سطوح ساییده شده یا اضافه ماشینکاری شده، قطعه سازی یا به عبارتی شکل دهی الکتریکی قطعات شکل پیچیده که دارای زوایای مقعر، ابعاد دقیق و سطوح طرح دار (مثل صفحات چاپی) هستند، عملیات آندکاری، تمیزکاری الکترولیتی، پرداخت الکترولیتی، اسید شویی آندی، استخراج و تصفیه فلزات به کار می رود.

ضخامت پوششهای رسوب ـ الکتریکی به دانسیته جریان، راندمان جریان و مدت زمان عملیات بستگی دارد. خواص فیزیکی تابع دانسیته جریان، دما ، ترکیب حمام، کیفیت سطحی قطعه و عوامل افزودنی به حمام است. از این نظر نمکهای آبکاری الکتریکی اهمیت زیادی پیدا کرده اند به طوری که روز به روز تقاضای آنها افزایش می یابد.

کیفیت رسوب الکتریکی بر حسب کاربرد آن تغییر می کند اگر هدف از آبکاری این باشد که برای مدت کوتاهی از زنگ زدن فولاد جلوگیری شود ممکن است پوشش نازکی هم کافی باشد ولی اگر شفافیت رسوب نیز مهم باشد در این صورت کیفیت بالاتری طلب خواهد شد. کیفیت رسوبهای نازک از طریق آزمایش اندازه گیری ضخامت و مقاومت خوردگی تعیین می گردد.

کیفیت آبکاری به واکنشهای که در طول عملیات روی کاتد انجام می گیرند بستگی دارد. اگر حمام به طور صحیح آماده و تنظیم شده باشد واکنشهای فوق نیز مطلوب خواهند بود. ولی کلاً شرایط مناسب عملیاتی از نظر کاتد و حمام تولید رسوبی رضایت بخشی را تضمین نمی کند.

 

آماده کردن حمام :

اولین قدم برای آماده کردن حمام جدید این است که وان خالی کاملاً تمیز شود. ذرات و گرد و غبار از طریق جارو کردن و خشکانده خارج گشته و مواد روغنی توسط کهنه آغشته به حلال مناسب پاک شوند. وانهای پلاستیکی یا لاستیکی به تمیز کاری بیشتری نیاز دارند. وانهای چدنی ممکن است به رنگ کاری یا آسترکشی نیاز داشته باشند. وان عملیات بعد از اسیدشویی با آب آبکشی می شود. اگر وان بلافاصله مورد استفاده قرار نگیرد آن را با محلول 1% هیدرواکسید سدیم یا تری فسفات سدیم پر می کنند تا زنگ نزند. در غیر این صورت مقداری آب به آن ریخته و بعد ترکیبات دیگر اضافه می گردد. برای نمکهای حل شونده معمولاً 3/1 وان را پر می کنند ولی برای نمکهای سخت ـ حل شونده نظیر نمکهایی که به حمامهای غلیظ نیکل اضافه می گردند باید از 3/2 وان استفاده کرد. ترتیب اضافه کردن ترکیبات مهم است. برای مثال در آماده کردن حمام سیانیدی مس، سیانید قلیایی قبل از سیانید مس نامحلول به حمام اضافه می شود. ولی ترتیب اضافه کردن کربنات، نمک راشل یا سوزآور خیلی مهم نیست. نمکها و کلاً ترکیبات دیگر باید به طور آرام به حمام اضافه شده و همزمان محلول هم زده شود. این کار ممکن است به طوردستی و با یک بیلچه انجام بگیرد. در صورتی که نمکها سریع اضافه شوند ممکن است در اثر گلوله ـ گلوله شدن انحلال خیلی سخت انجام بگیرد.

بعد از انحلال کامل همه نمکها وزن مخصوص الکترولیت را توسط هیدرومتر بومه اندازه می گیرند. در صورتی که وزن مخصوص حمام مناسب باشد آبکاری آزمایشی روی چند نمونه انجام می گیرد. بدین ترتیب مشخص می شود که آیا می توان از حمام استفاده کرد یا ترکیب آن باید مجدداً تنظیم شود. برای مثال ممکن است pH و عوامل افزودنی به اصلاح نیاز داشته باشند یا تصفیه اولیه لازم باشد. بعد از اینکه ترکیب حمام در دامنه مورد نظر تنظیم گشته و آبکاری آزمایشی انجام گرفت آزمایش را برای شارژ کامل اجرا می کنند تا رفتار جریان از نظر ولتاژ، اشکالهای الکتریکی و تماس قلابها و آویزها به شمشهای اتصال چک شود. در آبکاری الکتریکی شستشو دادن، آبکشی ، اسیدشویی و چربی گیری اهمیت زیادی دارد در اینجا هر کدام از عملیات فوق به طور مختصر توضیح داده می شود :

1) شستشو : این کار توسط انواع تمیز کننده های قلیایی انجام می گیرد انتخاب نوع آن به موادی که باید شسته شوند و همین طور روش شستشو (غوطه وری خالص یا با استفاده از سیستم الکتریکی) بستگی دارد. پاک کننده ها موادی چون فسفات سدیم، هیدرواکسید سدیم، سیلیکات سدیم، کربنات سدیم، بورات سدیم یا ترکیبی از مواد فوق هستند ولی موماً حاوی فسفات یا سیلیکات همراه با مقداری کربنات یا هیدرواکسید هستند.

در تمیز کاری الکتریکی قطعات ممکن است قطب آند یا کاتد باشند. تمیز کننده های آندی ترجیح داده می شوند چون ناخالصیهای فلزی نمی توانند روی قطعات رسوب کنند.

2) چربی گیری : قبل از شستشوی الکتریکی چربی گیری انجام می گیرد. به این صورت قطعات را در حلالهای سرد غوطه ور کرده یا در معرض بخار داغ قرار می دهند. بخار حلال روی فلز کندانس شده و چربی را حل می کند.

3) اسید شویی : در فرآیند های آبکاری برای تأمین سطح فعال باید فیلمهای غیرآلی سطح شامل پوسته های اکسیدی یا محصولات زنگ از سطح حذف شوند. در غیر این صورت چسبندگی رسوب به سطح کار ضعیف شده و ممکن است رسوب حفره ـ حفره و یا پوسته ـ پوسته گردد.

4) آبکشی : آبکشی ممکن است به صورت غوطه وری در آب جاری یا با استفاده از اسپری انام بگیرد. بعضی وقتها برای اطمینان از خارج شدن نمکهای سطحی ممکن است آبکشی تکرار شود.

 

جزئیات تمیزکاری قطعات فلزی :

سطح قطعات فلزی معمولاً حاوی گرد و خاک، گریس، پوسته های اکسیدی و مایعات خاص مصرف شده در فرآیند تولید است. چنانکه قبلاً گفته شد برای تأمین چسبندگی مطمئن بایستی هرگونه آلاینده ای که از تماس مستقیم محلول حمام با سطح فلزی جلوگیری می کند پاک گردد. علاوه بر این قبل از آبکاری باید شیارها و خراشها و یا پوششهای سطحی اصلاح شوند.

محلولهای تمیزکاری : برای پاک کردن مواد روغنی با گریس روی سطح قطعات آنها را در محلول قلیایی حاوی L/g 20 کربنات سدیم یا پتاسیم و سپس در آب گرم غوطه ور می کنند. برای جلوگیری از خوردگی یا زنگ زدن ممکن است آبکشی در آب سرد نیز انجام بگیرد.

زنگ آهن، زنگ مس از طریق شستشو در اسیدهای معدنی رقیق حذف می شوند. برس کاری به راحت کنده شدن پوسته های سطح کمک می کند. در صورتی که بعد از اسیدشویی ابتدایی پوسته ها کاملاً پاک نشوند می توان عملیات را تکرار کرد.لکه های تیره نازک را می توان از طریق غوطه وری در محلول قوی سیانید پتاسیم (g/L 7) و چند قطره مایع آمونیاک پاک کرد. پوسته های اسیدی مس و روی در مخلوط 1 جزء اسید سولفوریک و 20 جزء آب بخوبی تمیز می شوند. برای پوسته های ضخیم تر باید از محلول اسیدی غلیظ تری استفاده کرد.زنگ آهن روی قطعات فولادی یا چدنی بخوبی در محلول 6 جزء اسید سولفوریک، 1 جزء اسید هیدرولیک و 160 جزء آب حذف می شود. مدت زمان غوطه وری min1 یا بیشتر است. برای پاک کردن لکه های اسیدی قلع یا روی از محلول قلیایی داغ استفاده می کنند.

فرآیند جیوه دهی : در این فرآیند حدود 30 گرم جیوه را داخل ظرف شیشه ای ریخته و به آن 30 گرم اسید نیتریک رقیق شده توسط سه برابر آب مقطر اضافه می کنند. برای این که جیوه کاملاً حل شود مخلوط را آرام آرام گرم کرده به آن اسید می افزایند. در نهایت 4 لیتر آب به محلول فوق اضافه کرده و خوب به هم می زنند. با غوطه ور کردن قطعات برنجی مسی یا نقره آلمانی در این محلول لایه ای نازک و براقی از جیوه سطح آنها را می پوشاند.

تمیزکاری الکترولیکی : فرآیند حذف کردن پوسته های سطحی در محلول با استفاده از جریان الکتریسیته است. در این فرآیند قطعات را از کاتد یا آند آویزه کرده و در وانی حاوی محلولی که هدایت الکتریکی خوبی دارد مثل اسید یا سیانید غوطه ور می کنند. انتخاب نوع محلول (از نظر اسیدی یا قلیایی بودن) به موادی که باید تمیز شوند بستگی دارد. برای تمیز کردن لکه های اضافی گریس یا زنگ محلول قلیایی مناسب است. در اثر عبور جریان برای مدت 10 تا 15 دقیقه از محلول تمام زایده های سطحی حذف می گردند.

تمیزکاری مکانیکی : تمیزکاری مکانیکی مکمل تمیزکاری شیمیایی و الکتروشیمیایی است. در این روش ابتدا به منظور پاک کردن چربیهای سطحی قطعات را توسط محلول پتاس شستشو داده و سپس در محلول اسیدی غوطه ور می کنند. بعد از مدت زمان مناسبی قطعات را خارج کرده و آبکشی می نمایند. در این حالت با استفاده از برس سیمی (به صورت دستی یا سنگ دستی) می توان مواد زاید سطحی را براحتی حذف کرد.

سطح قطعات کوچک ریخته گری و پرسکاری را می توان از طریق چرخاندن در داخل بشکه ای تمیز کرد. در این روش سطح قطعات در اثر غلتیدن روی همدیگر و سایش پاک می شود. از طریق ساچمه پاشی نیز می توان سطح قطعات را تمیز نمود. در روش دیگر قطعات را داخل بشکه حاوی ساچمه های فولادی که توسط الکتروموتوری حول محور قائم می چرخد می ریزند در این روش در اثر لغزش ساچمه روی قطعات، سطحی تمیز با درخشندگی بالا به دست می آید. این روش برای براق کردن سطح قطعات بعد از آبکاری نیز به کار می رود.آبكاري مس :آب مس به عنوان پوشش زيرين ،‌در سيستم چند پوششي ،‌عايق حرارتي براي انتقال حرارت ،‌در الكتروفرمينگ و در بردهاي مدار چاپي به طور گسترده اي مورد استفاده قرار مي گيرد . اگر چه فلز مس در مقابل خوردگي نسبتاً مقاوم است ،‌وقتي در مجاورت هوا قرار مي گيرد به سرعت جلاي خود را از دست مي دهد و لك مي شود . وقتي يك سطح زيبا و با دوام مورد نياز باشد ،‌آب مس به ندرت به تنهايي به كار مي رود . آب مس براق در سيستم هاي چند پوششي ،‌به عنوان پوشش زيرين محافظ مورد استفاده قرار مي گيرد ،‌يا وقتي تنها به عنوان پوشش تزئيني به كار مي رود ،‌توسط لايه اي از لاك شفاف در مقابل كدر و لك شدن ،‌محافظت مي شود ،‌براي آبكاري مس مي توان از الكتروليت هاي متعددي استفاده كرد كه متداول ترين آنها عبارتند از :محلول هاي سيانيد و پيروففات قليايي ،‌حمام هاي اسيدي سولفات و فلوئوبورات .حمام هاي قليايي آبكاري :حمام هاي پروفسفات قليايي به علت سرعت خوب آبكاري ،‌اغلب براي ايجاد پوشش ضخيم به كار مي روند ،‌هر چند كه بايد به دقت كنترل شوند . با استفاده از حمام هاي سيانيد قليايي كه كنترل آنها نسبتاً آسان است ،‌مي توان پوشش هاي نازكي با ضخامت يكنواخت به دست آورد . با توجه به قابليت هاي بالاي پوشش دادن اين حمام ها بيشترين كاربرد را دارند . حمام هاي سيانيد رقيق و سانيد را شل براي ايجاد پوشش نازكي از مس به ضخامت m μ 3 تا (0.05-0..1mil)1.0 بيش از آبكاري مس و يا فلزات ديگر مورد استفاده قرار مي گيرند . حمام هاي سيانيد را شل غليظ براي ايجاد پوشش هايي تا ضخامت حدود m μ 8 (0.3mil)، كاملاً مناسب هستند . با يك تغيير كوچك در تغيير الكتروليت را شل در آبكاري با الكتروليت ثابت ،‌ با همزن مكانيكي يا براي بازدهي بيشتر با هم زدن توسط هوا مورد استفاده قرار مي گيرد . همچنين در مواردي كه جريان معكوس متناوب و يا جريان منقطع استفاده مي شود نيز اين الكتروليت كاربرد دارد . حمام هاي آبكاري سيانيد مس با غلظت مس كم و سيانيد آزاد زياد ،‌سطح قطعات مختلف را طي عمليات آبكاري تمييز مي كنند . اگر چه از اين الكتروليت ها نبايد به منظور تمييز كردن استفاده نمود ،‌ولي به هر حال اين حمام ها توانايي ايجاد پوشش نازكي از مس روي قطعاتي كه تميز كردنشان مشكل است را دارند . استفاده از ساير حمام ها منجر به پوشش ناقص و چسبندگي ضعيف مي شود .حمام هاي سانيد سديم و پتاسيم با راندمان بالابا اضفه كردن مواد افزودني خاص به حمام هاي غليظ ،‌مي توان از آنها براي توليد پوشش هايي با براقي و قدرت هم سطح كنندگي متفاوت و ضخامت هايي از 8 تا m μ 5 20mils)تا 0.3) استفاده كرد . اين الكتروليت ها به طور معمول ،‌پوشش هاي ضخيم ،‌صاف و براقي ايجاد مي كنند . به دليل قدرت بالاي پوشش اين الكتروليت ها ،‌نقاط گود و تو رفته نيز داراي پوشش ضخيم و يكنواخت مي گردند . براي ايجاد پوشش هاي صاف و بدون حفره عموماً از مواد افزودني خاصي در اين حمام ها استفاده مي شود . قبل از آبكاري در حمام هاي باراندمان بالا ، ابتدا قطعات بايد با يك لايه نازك مس به ضخامت حدود m μ (0.05mil)10 از يك الكتروليت رقيق سيانيد مس پوشش داده شوند .مشخصات حمام هاي باراندمان بالا عبارتند از :- دماي نسبتاً بالا- غلظت زياد مس- سرعت عمل بالا سرعت آبكاري در اين حمام ها 3 تا 5 برابر حمام هاي سيانيد رقيق و سيانيد راشل مي باشد . قطعاتي كه در اين الكتروليت ها آبكاري مي شوند ،‌بايد كاملاً تمييز شوند . در غير اين صورت پوشش ايجاد شده از كيفيت پاييني برخوردار خواهد شد . همچنين براي زدودن آلودگي هاي آلي ،‌حمام بايد مرتب تصفيه شود .كمپلكس هاي تشكيل شده از تركيب سيانيد پتاسيم و سيانيد مس داراي حلاليت بيشتري از كمپلكس هاي ايجاد شده از تركسيب سيانيد سديم و سيانيد مس مي باشند . استفاده از حمام سيانيد بهتر از حمام سديم سيانيد است زيرا احتمال سوختن پوشش در لبه كمتر مي شود . بنابراين امكان استفاده از دانسيته جريان بالاتر را فراهم مي كند ،‌در نتيجه سرعت آبكاري بيشتر مي شود . در الكتروليت هاي با راندمان بالا براي يكنواخت كردن پوشش روي قطعات پيچيده از جريان منقطع استفاده مي شود . با استفاده از جريان معكوس به صورت تناوبي ،‌پوشش يكنواخت تر خواهد شد .معكوس كردن تناوبي جريان در اين الكتروليت ها موجب كاهش خلل و فرج پوشش نيز مي شود . تركيبات و شرايط كار حمام هاي آبكاري سيانيد مس در جدول 1 داده شده است .استفاده از مواد افزودني اختصاصي ،‌سبب افزايش راندمان آندي و كاندي ،‌افزايش خرده گيري آند و در نهايت موجب عملكرد بهتر اين الكرتوليتها مي شود . اين مواد سبب براق شدن پوشش و همچنين ريز شدن دانه ها مي شوند . افزودني هاي اختصاصي براي كنترل تاثيرات آلودگي هاي آلي و غير آلي نيز مورد استفاده قرار مي گيرند .******** جدول شماره (1) حمام هاي پيروفسفات مس براي آبكاري چند پوششي تزئيني ،‌بردهاي مدار چاپي و به عنوان عايق در عمليات حرارتي فولادها به كار مي رود . حدود غلظت و شرايط كار در جدول 2 داده شده است .جدول شماره( 2)[TABLE]

[TR]

[TD=colspan: 2]حدود غلظت ها (g/l (oz/gal

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]مس

[/TD]

[TD=width: 327](5-3)38-22

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]پيروفسفات

[/TD]

[TD=width: 327](33-20)250-150

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]آمونياك

[/TD]

[TD=width: 327](3/0-10/0)3-1

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]نسبت وزني پيروفسفات به مس

[/TD]

[TD=width: 327](2/1-9/0)5/8-0/7

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 655, colspan: 2]شرايط كار

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]دما

[/TD]

[TD=width: 327](FÚ 140-105)Ú 60-40

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]دانسيته جريان

[/TD]

[TD=width: 327]0/7-0/1

(A/ft2 70-10)

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]راندمان كاند

[/TD]

[TD=width: 327]%100-95

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]ولتاژ در تانك

[/TD]

[TD=width: 327]V5-2

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]PH با دستگاه

[/TD]

[TD=width: 327](a)8/8-0/8

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 327]آندها

[/TD]

[TD=width: 327]مس

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=width: 655, colspan: 2](a با اسيد پروفسفريك و هيدرواكسيد پتاسيم مي توان ثابت نگه داشت

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

خواص حمام پيروفسفات مس ،‌حد واسطي بين حمام هاي اسيدي و سانيدي است ،‌و بيشتر شبيه حمام سيانيد با راندمان بالا سيانيد با راندمان بالا مي باشد . راندمان الكترود 100% است و قدرت پوشش دادن و سرعت آبكاري تا وقتي كه حمام در PH تقريباً خنثي عمل مي كند ،‌خوب است . پوشش هاي به دست آمده حاوي دانه هاي ريز و نيمه براق هستند . هنگام استفاده از حمام پيروفسفات براي آبكاري فولاد ،‌قطعات داي كاست از جنس روي ،‌منيزيم ،‌آلومينيم بايد از يك پوشش اوليه بسيار نازك استفاده كرد . براي ايجاد اين پوشش نازك ،‌مي توان از محلول سيانيد رقيق مس يا پيروفسفات مس ،‌نيكل يا محلول هاي ديگر استفاده كرد .حمامهاي آبكاري اسيدي :از حمامهاي اسيدي بطور گسترده در الكترورمينگ و تصفيه الكتريكي مس ،‌تهيه پودر مس و آبكاري تزئيني استفاده مي شود . اين حمامها شامل مس دو ظرفيتي بوده ،‌ قابليت داشتن ناخالصي هاي يوني بيشتري نسبت به حمام هاي قليايي دارند ،‌اما قدرت پوشش دادن ضعيف تري برخوردارند . خلل و فرج حاصل از حمام اسيدي كمتر است كه در پر كردن تخلخل هاي قطعات داي كاست بسيار موثر مي باشد . بيش از آن كه فولاد يا آلياژ روي داي كاست در حمام اسيدي مس آبكاري شود ،‌بايد در حمام رقيق سيانيد مس يا نيكل پوشش داده شود .پوشش نازكي از نيكل مانع رسوب كردن مس و پوسته شدن پوشش مي شود . حدود غلظت و شرايط كار در حمام هاي آبكاري اسيدي مس در جدول 3 داده شده است .**************** جدول شماره (3) خواص پوشش :عوامل مختلف در مراحل آماده سازي سطح و آبكاري ،‌اثرات مهمي بر روي كيفيت پوشش مس ايجاد شده دارد . بعضي از آنها ممكن است اثر منفي بر ميزان چسبندگي مس روي قطعه كار داشته باشند . برخي ديگر بر روي ميزان خلل و فرج ،‌براقي ،‌سختي ،‌زبري ،‌پوسته شدن ،‌لحيم كاري و هم سطح كنندگي تاثير مي گذارند .● براق بودن : پوششهاي مس براق اغلب در اثر افزودن مواد براق كننده به الكتروليت ايجاد مي گردند . اگر چه فرچه كاري پوشش نيز منجر به براقي آن مي شود آبكاري در حمامهاي سياتيد غليظ ،‌در صورتي كه با قلع جريان و يا معكوس شدن متناوب جريان صورت گيرد ،‌نيز منجر به بهتر شدن براقي پوشش مس مي گردد. فرچه كاري و پوليش الكتريكي قطعه قبل از آبكاري منجر به ايجاد پوشش صاف و نيمه براق در يك الكتروليت فاقد براقي مي شود . اگر از الكتروليت حاوي براقي استفاده شود ميزان براقي پوشش افزايش مي يابد . فرچه كاري پوشش براي براق نمودن آن هزينه زيادي در بر دارد . آبكاري در حمامهاي سياتيد داراي زاندمان بالا با جريان منقطع و يا جريان متناوب معكوس براقي پوشش را بهبود مي بخشد . تكنيكهاي پيشرفته ريخته گري و پرداخت مكانيكي قبل از آبكاري مي توانند كيفيت پوشش مس را بهبود بخشند.● چسبندگي : براي بدست آوردن چسبندگي مناسب ،‌نوع سطح و نحوه آماده سازي آن بر اثر آبكاري بسيار مهم است .بطور كلي كيفيت پوشش در قطعات ريختگي و سطوح متخلخل در مقايسه با ساير قطعات پائين تر است . نوع جنس قطعه نيز از عوامل تعيين كننده است . در قطعات دايكاست با پايه منيزيوم يا آلومينيم ،‌لايه ي زينكاته اي كه بين قطعه و پوشش مس قرار مي گيرد ،‌عامل كنترل كننده و بحراني مي باشد .● فولادهاي ضد زنگ : سرعت فرو بردن قطعات از جنس فولاد ضد زنگ كه سطوح آن كاملاً فعال شده به حمام آبكاري تاثير مهمي در چسبندگي پوشش خواهد داشت . بعضي براقي هاي آلي ممكن است روي چسبندگي پوششهاي بعدي تاثير منفي داشته باشند . چسبندگي پوششهاي مس از الكتروليتهاي اسيدي هنگامي مي تواند مناسب باشد كه قطعه قبلاً توسط حمام رقيق مس پوشش نازكي داده شده باشد .● خلل و فرج : ميزان تخلخل پوشش مس را مي توان با انتخاب نوع حمام آبكاري مس ،‌تركيب الكتروليت و كنترل آن ،‌جنس قطعه و شرايط سطحي كه بايد آبكاري شود . كنترل نمود. ميزان تخلخل روي يك سطح تعيين كننده روش پرداخت براي حداقل رساندن آ» مي باشد . يك سطح متخلخل از مساحت جانبي بزرگي برخوردار است و براي آنكه راندمان آبكاري بالا باشد بايد از دانسيته جريان بالايي استفاده كرد .● پوسته شدن : سطح بيشتر در مورد قطعات با پايه روي به خصوص وقتي كه قطعه آبكاري شده در معرض حرارت قرار مي گيرد رخ مي دهد ممكن است قطعات از جنس منيزيومي و يا آلومينيومي نيز پوسته شوند كه علت آن مي تواند كيفيت نامطلوب قطعات ريخته شده يا آماده نمودن نامناسب سطح و يا هر دو باشد . ميزان پوسته شدن پوشش نازك مس روي قطعات ريخته شده با پايه روي كه بعداً در معرض حرارت قرار مي گيرد را مي توان با كم كردن PH حمام سيانيد از 6/12-12 به حدود 10 كاهش داد . از آنجايي كه در اين PH كم ،‌ممكن است گاز خطرناك سيانيد هيدروژن آزاد شود مراقبتهاي لازم بايد انجام شود . به همين دليل تهويه خوب حمام امري ضروري است . پوسته شدن پوشش مس روي منيزيم و آلومينيم به خصوص در هنگام لحيم كاري و يا وقتي كه قطعه در معرض حرارت قرار نگيرد پوسته شدن نمايان نمي گردد. بهتر است قطعات آلومينيمي و منيزيمي را كه آب مس داده شده اند به طور آزمايشي در معرض حرارت كنترل شده كه بايد بعد ها متحمل شود ،‌قرار داد . اگر چسبندگي در سطح تماس ضعيف باشد اين امر موجب پوسته شدن پوشش قبل از آبكاري ديگر مي گردد.● زبري : زبري در پوشش اغلب در اثر وجود ذرات خارجي بر حمام ايجاد مي شود . وجود اين ذرات ناشي از تميز نمودن نادرست و يا مهاجرت ذرات فلز مس و يا اكسيد مس يك ظرفيتي ايجاد شده در آند به طرف كاند مي باشد . چنين زبري به خصوص در الكتروليت سيانيد سديم غليظ ايجاد مي گردد و مي توان با استفاده از كيسه هاي دور آند از به وجود آمدن آن جلوگيري كرد .● قابليت لحيم كاري : پوشش زماني خوب است كه :الف – سطح مس عاري از اكسيد باشد .ب- پوشش به اندازه ي كافي ضخيم باشد .ج- چسبندگي آب مس داده شده بسيار خوب باشد .لحيم كاري مستقيم قطعاتي كه پوشش مس داده شده و سپس در دستگاهي آب بندي شده كه مورد استفاده قرار مي گيرند امري معمولي است . براي قطعات الكترونيكي از جنس آلومينيم و منيزيم كه كاربدهاي فضايي دارند لحيم كاري امري متداول است . اين قطعات بايد قبل از لحيم كاري زينكانه شده و سپس آب مس داده شود . براي قطعاتي كه در معرض هوا قرار مي گيرند يك پوشش نهايي از جنس كادميم كروماته شده يا قلع بر روي لايه مس در ايجاد قابليت لحيم كاري و همچنين مقاومت در برابر خوردگي بسيار موثر است .● سختي « الكتروليتهاي سيانيد بدون حضور معرفهاي افزودني نسبت به حمامهاي اسيدي پوشش سخت تري ايجاد مي كنند . استفاده از معرفهاي افزودني در تمامي الكتروليها موجب افزايش سختي پوشش مي گردد. به طور كلي سختي پوشش مربوط به دانه هاي ريز است اما مي توان سختي را بدون ريز كردن دانه نيز با جهت دادن صحيح كريستالها افزايش داد . در حمامهاي اسيدي تغيير غلظت سولفات مس و يا اسيد سولفوريك تاثير چنداني روي سختي پوشش ندارد .● هم ترازي : تاثير بسيار مهمي بر روي ظاهر پوشش و نيز ظاهر محصول نهايي (وقتي كه پوششهاي ديگري نيز بر روي مس نشانده مي شود ) دارد . اغلب فلزي كه بايد پوشش داده شود صافي مطلوب را ندارد . مي توان بر روي سطوح قطعات فلزي به طريق مكانيكي و يا شيميايي كاركرد تا زبري سطح پيش از آبكاري كاهش يابد .بعضي الكتروليتهاي مس قدرت هم سطح كنندگي خوبي دارند . بدين ترتيب در هزينه پرداخت كاري سطح قبل از آبكاري و يا ساير طرق صاف كردن سطح صرفه جويي مي شود . وقتي كه به الكتروليتهاي غليظ پتاسيم ،‌برخي معرفهاي افزودني اضافه شود و در حين آبكاري جريان منقطع و يا متناوب معكوس استفاده گردد ،‌هم سطحي بسيار خوبي حاصل مي شود .الكتروليتهاي سيانيد پتاسيم غليظ ،‌مخلوط سديم و پتاسيم و سيانيد راشل( نه به اندازه الكتروليت سيانيد غليظ ولي تا حد قابل قبولي ) خواص هم سطح كنندگي خوبي را با جريان منقطع و يا جريان معكوس متناوب ايجاد مي كنند .● مس در سيستمهاي چند پوششي : آب مس اغلب به عنوان پايه براي پوششهاي بعدي در سيستمهاي چند پوششي مورد استفاده قرار مي گيرد .● هزينه : هزينه آبكاري مس به نوع تاسيسات بستگي دارد . در صورتي كه تجهيزات مدرن ،‌اتوماتيك باشند براقي ها و معرفهاي مرطوب كننده بيشترين هزينه را در بر دارد . چنانچه عمليات در مخزن ثابت انجام گيرد . هزينه كارگر مهمترين عامل است . افزايش دانسيته جريان سبب كاهش زمان لازم براي ايجاد پوشش با ضخامت معين مي گردد و در نتيجه هزينه پايين مي آيد به كمك شكل 5 ميتوان هزينه مس رسوب كرده روي قطعه را كه عمليات آبكاري عادي و متداول است تخمين زد . به عنوان مثال شكل 5 نشان مي دهد كه gr 20(oz4) مس لازم است براي آبكاري ناحيه اي به مساحت (VFt2)0.7m2 با پوششي به ضخامت 20 ميكرون (0.8 mhl) است . هزينه پوشش مس با ضرب كردن وزن مس مورد نياز در هزينه آندهاي مسي بدست مي آيد . براي مساحتهايي بيشتر از (10Ft2)24m2 اين مقدار را بايد در فاكتور مناسبي ضرب نمود .اصول آبکاری

به طور کلی ترسیب فلز با استفاده از یک الکترولیت را می‌توان به صورت واکنش زیر نشان داد:

فلز

ترسیب فلز با روشهای زیر انجام می‌شود:

 

آبکاری الکتریکی

در این روش ترسیب گالوانیک یک فلز بر پایه واکنشهای الکتروشیمیایی صورت می‌گیرد. هنگام الکترولیز در سطح محدود الکترود/الکترولیت در نتیجه واکنشهای الکتروشیمیایی الکترون‌ها یا دریافت می‌شوند (احیا) و یا واگذار می‌شوند (اکسیداسیون). برای اینکه واکنشها در جهت واحد مورد‌ نظر ادمه یابند لازم است به طور مداوم از منبع جریان خارجی استفاده شود. واکنشهای مشخص در آند و کاتد همچنین در الکترولیت همیشه به صورت همزمان صورت می‌گیرند. محلول الکترولیت باید شامل یونهای فلز رسوب‌کننده باشد و چون یونهای فلزها دارای بار مثبت می باشند به علت جذب بارهای مخالف تمایل به حرکت در جهت الکترود یا قطبی که دارای الکترون اضافی می‌باشد (قطب منفی یا کاتد) را دارند. قطب مخالف که کمبود الکترون دارد قطب مثبت یا آند نامیده می‌شود. به طور کلی سیکل معمول پوشش‌دهی را می‌توان به صورت زیر در نظر گرفت:

- یک اتم در آند یک یا چند الکترون از دست می‌دهد و در محلول پوشش‌دهی به صورت یون مثبت در می‌آید.

- یون مثبت به طرف کاتد یعنی محل تجمع الکترون‌ها جذب شده و در جهت آن حرکت می‌کند.

- این یون الکترون‌های از دست داده را در کاتد به دست آورده و پس از تبدیل به اتم به صورت جزیی از فلز رسوب می‌کند.

 

قوانین فارادی

قوانین فارادی که اساس آبکاری الکتریکی فلزها را تشکیل می‌دهند نسبت بین انرژی الکتریکی و مقدار عناصر جا به جا شده در الکترودها را نشان می‌دهند.

قانون اول: مقدار موادی که بر روی یک الکترود ترسیب می‌شود مستقیما″ با مقدار الکتریسیته‌ای که از الکترولیت عبور می‌کند متناسب است.

قانون دوم :مقدار مواد ترسیب شده با استفاده از الکترولیت‌های مختلف توسط مقدار الکتریسیته یکسان به صورت جرم‌هایی با اکی‌والان مساوی از آنهاست.

بر اساس این قوانین مشخص شده است که 96500 کولن الکتریسیته (یک کولن برابر است با جریان یک آمپر در یک ثانیه) لازم است تا یک اکی‌والان گرم از یک عنصر را رسوب دهد یا حل کند.

 

آبکاری بدون استفاده از منبع جریان خارجی

هنگام ترسیب فلز بدون استفاده از منبع جریان خارجی الکترون‌های لازم برای احیای یون‌های فلزی توسط واکنش‌‌های الکتروشیمیایی تامین می‌شوند. بر این اساس سه امکان وجود دارد:

ترسیب فلز به روش تبادل بار (تغییر مکان‌) یا فرایند غوطه‌وری: اساس کلی این روش بر اصول جدول پتانسیل فلزها پایه‌ریزی شده است. فلزی که باید پوشیده شود باید پتانسیل آن بسیار ضعیف‌تر (فلز فعال) از پتانسیل فلز پوشنده (فلز نجیب) باشد. و فلزی که باید ترسیب شود باید در محلول به حالت یونی وجود داشته باشد. برای مثال به هنگام غوطه‌ور نمودن یک میله آهنی در یک محلول سولفات مس فلز آهن فعال است و الکترون واگذار می‌کند و به شکل یون آهن وارد محلول می‌شود. دو الکترون روی میله آهن باقی می‌ماند. یون مس دو الکترون را دریافت کرده احیا می‌شود و بین ترتیب مس روی میله آهن می‌چسبد. و هنگامی که فلز پایه که باید پوشیده شود (مثلا آهن) کاملا″ توسط فلز پوشنده (مثلا مس) پوشیده شود آهن دیگر نمی‌تواند وارد محلول شود و الکترون تشکیل نمی‌شود و در نتیجه عمل ترسیب خاتمه می‌یابد. موارد استعمال این روش در صنعت آبکاری عبارت است از: مس‌اندود نمودن فولاد٬ نقره‌کاری مس و برنج٬ جیوه‌کاری٬ حمام زنکات٬ روشهای مختلف کنترل و یا آزمایش٬ جمع‌آوری فلز از حمام‌های فلزات قیمتی غیر قابل استفاده (طلا) با استفاده از پودر روی.

ترسیب فلز به روش اتصال: این روش عبارت است از ارتباط دادن فلز پایه با یک فلز اتصال. جسم اتصال نقش واگذارکننده الکترون را ایفا می‌کند. برای مثال هنگامی که یک میله آهنی (فلز پایه) همراه یک میله آلومینیومی٬ به عنوان جسم اتصال در داخل یک محلول سولفات مس فرو برده می‌شود٬ دو فلز آهن و آلومینیوم به جهت فعالتر بودن از مس٬ به صورت یون فلزی وارد محلول می‌شوند و روی آنها الکترون باقی می‌ماند و چون فشار انحلال آلومینیوم از آهن بیشتر است از این رو اختلاف پتانسیلی بین دو فلز ایجاد شده و الکترون‌ها در روی یک سیم رابط٬ از سوی آلومینیوم به طرف آهن جاری می‌شوند. بنابراین مشاهده می‌شود که مقدار زیادی از یونهای مس محلول روی آهن ترسیب می‌شوند. ضخامت قشر ایجاد شده نسبت به روش ساده تبادل بار بسیار ضخیم‌تر است. از روش اتصال برای پوشش‌کاری فلزات پیچیده استفاده می‌شود.

روش احیا: ترسیب فلز با استفاده از محلولهای حاوی مواد احیا کننده٬ روش احیا نامیده می‌شود. یعنی دراین روش الکترونهای لازم برای احیای یونهای فلزات توسط یک احیا کننده فراهم می‌شود. پتانسیل احیا کننده‌ها باید از فلز پوشنده فعالتر باشند٬ اما بابد خاطر نشان ساخت که اختلاف پتانسیل به دلایل منحصرا″ کاربردی روکش‌ها٬ نباید بسیار زیاد باشد. برای مثال هیپوفسفیت سدیم یک احیا کننده برای ترسیب نیکل است ولی برای ترسیب مس که نجیب‌تر است٬ مناسب نیست. مزیت استفاده از این روش در این است که می‌توان لایه‌هایی با ضخامت دلخواه ایجاد نمود. زیرا اگر مقدار ماده احیا کننده در الکترولیت ثابت نگه داشته شود می‌توان واکنش ترسیب را کنترل نمود. به ویژه غیر هادی‌ها را نیز بعد از فعال نمودن آنها٬ می‌توان پوشش‌کاری کرد.

 

آماده سازی قطعات برای آبکاری

برای بدست آوردن یک سطح فلزی مناسب نخستین عملی است که با دقت باید صورت گیرد٬ زیرا چسبندگی خوب زمانی به وجود می‌آید که فلز پایه٬ سطحی کاملا تمیز و مناسب داشته باشد. بدین علت تمام لایه‌ها و یا قشرهای مزاحم دیگر از جمله کثافات٬ لکه‌های روغنی٬ لایه‌های اکسید٬ رسوبات کالامین که روی آهن در درجه‌های بالا ایجاد می‌شوند را از بین برد. عملیات آماده سازی عبارتند از:

سمباده‌کاری و صیقل‌کاری: طی آن سطوح ناصاف را به سطوح صاف و یکنواخت تبدیل می‌کنند.

چربی‌زدایی: طی آن چربی‌های روی سطح فلزات را می‌توان توسط عمل انحلال٬ پراکندگی٬ امولسیون٬ صابونی کردن و یا به روش تبادل بار از بین برد.

پرداخت: انحلال شیمیایی قشرهای حاصل از خوردگی روی سطح فلزات را پرداخت کردن می‌نامند که اساسا″ به کمک اسیدهای رقیق و در بعضی موارد توسط بازها انجام می‌گیرد.

آبکشی٬ خنثی‌سازی٬ آبکشی اسیدی٬ خشک کردن: خنثی‌سازی برای از بین بردن مقدار کم اسید یا مواد قلیایی که در خلل و فرج قطعه باقی می‌مانندو همچنین آبکشی اسیدی برای جلوگیری از امکان تشکیل قشر اکسید نازک غیر قابل رؤیت که موجب عدم چسبندگی لایه الکترولیتی می‌شود.

 

موقعیت های استفاده از نانوتکنولوژی صنایع آبکاری

در سالهای اخیر نانوتکنولوژی که همان علم و تکنولوژی کنترل و بکارگیری ماده در مقیاس نانومتر است٬ تحقیقات فزاینده و موقعیت‌های تجاری زیادی را در زمینه‌های مختلف ایجاد نموده است. یک جنبه خاص از نانوتکنولوژی به مواد دارای ساختار نانویی یعنی موادی با بلورهای بسیار ریز که اندازه آنها معمولا کمتر از 100 میکرومتر است می‌پردازد٬ که این مواد برای اولین بار حدود دو دهه قبل به عنوان فصل مشترکی معرفی شدند. این مواد نانوساختاری با سنتز الکتروشیمیایی تولید شده‌اند که دارای خواصی از قبیل٬ استحکام٬ نرمی‌ و سختی٬ مقاومت به سایش٬ ضریب اصطکاک٬ مقاومت الکتریکی٬ قابلیت انحلال هیدروژن و نفوذپذیری٬ مقاومت به خوردگی موضعی و ترک ناشی از خوردگی تنشی و پایداری دمایی را دارا هستند. دریچه‌های آبکاری الکتریکی برای سنتز این ساختارها با استفاده از تجهیزات و مواد شیمیایی مرسوم برای طیف گستره‌ای از فلزات خالص و آلیاژها گشوده شده است. یک روش مقرون به صرفه برای تولید محصولاتی با اشکال بسیار متفاوت از پوششهای نازک و ضخیم٬ فویلها و صفحه‌ها با اشکال غیر ثابت تا اشکال پیچیده شکل‌یافته با روشهای الکتریکی است. از این رو فرصتهای قابل توجهی برای صنعت آبکاری وجود دارد تا نقش تعیین‌کننده‌ای را در گسترش کاربردهای جدید نانوتکنولوژی ایفا نماید که این امر به آسانی با تکیه بر اصول قابل پیش‌بینی متالوژیکی که در سالیان گذشته مشخص شده قابل تحقق است.آبکاری با نیکل

نیکل یکی از مهمترین فلزاتی است که در آبکاری به کار گرفته می‌شود.تاریخچه آبکاری نیکل به بیش از صدها سال پیش باز می‌گردد این کار در سال 1843 هنگامی که R.Rotlger توانست رسوبات نیکل را از حمامی شامل سولفات نیکل و آمونیوم بدست آورد آغاز گردید بعد از آن Adams اولین کسی بود که توانست آبکاری نیکل را در موارد تجاری انجام دهد. نیکل رنگی سفید شبیه نقره دارد که کمی متمایل به زرد است و به راحتی صیقل‌پذیر و دارای خاصیت انبساط و انقباض٬ جوش‌پذیر بوده و مغناطیسی می‌بلاشد. آبکاری با نیکل اساسا به منظور ایجاد یک لایه براق برای یک لایه بعدی مانند کروم و به منظور فراهم آوردن جلای سطحی خوب و مقاومت در برابر خوردگی برای قطعات فولادی٬ برنجی و حتی بر روی پلاستیکهایی که با روش‌های شیمیایی متالیزه شده‌‌‌اند به کار می‌رود. مواد شیمیایی که در الکترولیتهای نیکل به کار می‌روند عبارتنداز:

نمک فلزی (مهمترین آنها سولفات نیکل است و همچنین از کلرید نیکل و سولفومات نیکل نیز استفاده می‌شود.)

نمک رسانا (برای بالا بودن قابلیت رسانایی ترجیحا از کلریدها مخصوصا کلرید نیکل استفاده می‌شود.)

مواد تامپونه کننده (برای ثابت نگه داشتن PH اصولا اسید بوریک به کار برده می‌شود.)

مواد ضد حفره‌ای شدن (برای جلوگیری از حفره ای شدن به الکترولیتهای نیکل موادی اضافه می کنند که مواد ترکننده نامیده می شوند. سابقا از مواد اکسید کننده به عنوان مواد ضد حفره استفاده می‌شد.)

 

آبکاری با کروم

روکش‌های لایه کروم رنگی شبیه نقره٬ سفید مایل به آبی دارند. قدرت انعکاس سطح کروم‌کاری شده و کاملا″ صیقلی شده در حد 65% است (برای نقره 88%و نیکل 55%) در حالی که خاصیت انعکاس نقره و نیکل با گذشت زمان ضایع می‌شود٬ در مورد کروم تغییری حاصل نمی‌شود. لایه‌های کروم قابل جوشکاری نبوده و رنگ‌کاری و نقاشی را نمی‌پذیرند. کروم در مقابل گازها٬ موادقلیایی و نمکها مقاوم است اما اسید سولفوریک واسید کلریدریک وسایر اسیدهای هالوژن‌دار در تمام غلظتها ودر تمام درجه حرارتها بر روی کروم تاثیر می گذارند. به دنبال رویین شدن شیمیایی٬ روکش‌های کروم مقاومت خوبی در اتمسفر از خود نشان می‌دهند و کدر نمی‌شوند. از این رو به تمیز کردن و یا نو نمودن توسط محلولها یا محصولات حل کننده اکسیدها را ندارند. روکش‌های کروم تا 500 درجه سانتیگراد هیچ تغییری از نظر کدر شدن متحمل نمی‌‌شوند. رویین شدن حالتی است که در طی آن در سطح کروم٬ اکسید کروم (3+) تشکیل می شود. این عمل موجب جابه‌جایی پتانسیل کروم از 0.717 به 1.36 ولت می شود و کروم مثل یک فلز نجیب عمل می نماید. لایه های پوششی کروم براق با ضخامت پایین (در حدود 1 میکرومتر)که غالبا در کروم‌کاری تزیینی با آن روبه رو هستیم فولاد را در مقابل خوردگی حفاظت نمی‌کنند کروم کاری ضخیم که در مقابل خوردگی ضمانت کافی داشته باشد فقط از طریق کروم‌کاری سخت امکانپذیر است. با توجه به اینکه پوشش‌های کروم الکترولیتی سطح مورد آبکاری را به طور کامل نمی‌پوشانند از این رو کروم‌کاری تزیینی هرگز به تنهایی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد بلکه همواره آن را به عنوان پوشش نهایی بر روی واکنش‌هایی که حفاظت سطح را در مقابل خوردگی ضمانت می‌نمایند به کار می‌روند. معمولا به عنوان پایه محافظ از نیکل استفاده می‌شود.

 

آبکاری با مس

مس فلزی است با قابلیت کشش بدون پاره شدن٬ نرم و هادی بسیار خوب جریان برق و گرما. مس از هیدروژن نجیب‌تر است و در نتیجه نه تنها در مقابل آب و محلولهای نمک‌دار بلکه در مقابل اسیدهایی که اکسیدکننده نیستند نیز مقاومت دارد. اکسیدکننده‌ها و اکسیژن هوا به راحتی مس را به اکسید مس (I) و یا اکسید مس (II) تبدیل می‌کنند اکسیدهایی که برخلاف خود فلز در اکثر اسیدها حل می‌شوند. به دلیل وجود گازهای مخرب در محیط که دارای گوگرد هستند٬ روی اشیایی که از جنس مس هستند لایه هایی از سولفور مس به رنگ‌های تاریک و یا سبز تشکیل می‌شود.

الکترولیت‌های آبکاری مس

الکتر‌ولیت‌هایی برپایه اسید سولفوریک یا اسید فلوریدریک

الکتر‌ولیت‌هایی که فسفات در بر دارند

الکتر‌ولیت‌ها ی سیانیدی

 

الکترولیت‌های اسیدی بر پایه سولفات مس به غیر از مس‌اندود نمودن مستقیم سرب٬ مس و نیکل برای دیگر فلزات مناسب نیستند. اینها روی آهن٬ آلومینیم و روی به طور مستقیم تولید روکش نمی‌کنند اگر در یک الکترولیت اسید اشیایی از جنس آهن٬ آلومینیم و روی فرو ببریم یک لایه اسفنجی در نتیجه مبادله یونی ایجاد می‌شود. این یک لایه پایداری بدون چسبندگی برای لایه‌های دیگر خواهد بود. بنابراین قبل از مس‌اندود نمودن این فلزات در محیط اسیدی باید حتما یک عملیات مس‌اندود نمودن در محیط اسیدی انجام گرفته باشد. الکترولیت‌های سیانیدی٬ علی‌رغم سمی بودنشان به علت دارا بودن خواص خوب اهمیت زیادی پیدا کرده‌اند. پوششهای حاصل از حمام‌های سیانیدی دارای توان پوششی خوبی می‌باشند٬ آنها دارای دانه‌بندی حاصل از چسبندگی فوق‌العاده‌ای‌اند. در نتیجه پدیده‌های شدید پلاریزاسیون٬ قدرت نفوذ الکترولیت‌های سیانیدی بهتر از حمام های مس‌کاری اسید است. الکترولیت‌های پیروفسفات مس برای ایجاد روکش‌های زینتی روی زاماک٬ فولاد٬ آلیاژهای آلومینیم و برای پوشش سطحی فولاد بعد از عملیات سمانتاسیون به کار برده می‌شود. موارد کابردی دیگر می‌توان مس‌کاری سیم‌ها و شکل‌یابی با برق را نام برد.

 

آلیاژهای مس

برنج: آْلیاژی از مس و روی که CuZn30 نامیده می‌شود.

برنز: آلیاژی از مس و قلع می‌باشدآبکاری با طلا

طلا فلزی‌ است قیمتی (نجیب)٬ به رنگ زرد٬ در طبیعت به صورت خالص پیدا می‌شود. طلا در مقابل اتمسفر٬ آب٬ محلول‌های نمکی و اسیدها آسیب ناپذیر است. تنها تیزاب (یک حجم نیتریک و سه حجم اسید کلریدریک) یا اسید کلریدریک با داشتن اکسیدکننده‌ها طلا را حل می‌کند. برای بهتر نمودن خواص پوشش طلای ترسیب شده به طریق الکتروشیمیایی٬ به الکترولیت‌های طلا مواد شیمیایی کاملا مشخص افزوده می‌شود. پوشش‌های آلیاژی نقش مهمی در روکش طلای الکترولیتی دارند. همچنین می‌توان به طور مناسبی خواص ویژه روکش‌ها٬ مانند سختی٬ براق نمودن و رنگ را تحت تاثیر قرار داد.

طلاکاری با ضخامت کم (آبنوس‌کاری الکتریکی طلا) درزرگری به کار می‌رود. ایجاد لایه‌هایی با ضخامت نسبتا نازک به ضخامت در حدود 0.01 الی 0.1 میکرومتر فلز پایه را در مقابل کدر شدن مقاوم می‌کند. به علاوه رفته رفته لایه‌های ضخیم به ویژه در قطعات صنعتی به کار می‌برند٬ به عنوان مثال در صنعت الکترونیک برای ارتباطات در مدارهای چاپی٬ در صنایع فضایی٬ در ساختن وسایل سفره (کارد٬ قاشق و چنگال) و در صنعت شیمیایی به عنوان ضدخوردگی.ماده سازی زاماک و آلومینیوم برای آبکاریمقدمه:

درحین فرآیند پوشش دهی قطعات آلیاژی آلومینیومی و یا سرب خشک (زاماک) همیشه مشکلاتی به همراه بوده اند که عمده آنها مربوط به پروسه آبکاری نیست بلکه انتخاب ماده اولیه خام، نوع آلیاژ یا نحوه تولید قطعه از یک سو و عدم کارایی دقیق پروسه آبکاری از نظر مواد اولیه مصرفی، آماده سازی و شرایط کاری از سوی دیگر نقش بسزایی در کیفیت آبکاری قطعات خواهند گذاشت.

متن زیر سخنرانی آقای برگر از متخصصین شرکت ENTHONE تحت عنوان آماده سازی زاماک و آلومینیوم به منظور آبکاری تزئینی در شهر لایپزیک آلمان ایراد گردیده که به نظر خوانندگان گرامی می رسد. امید است که مورد توجه علاقه مندان قرار گیرد.

منظور از واژه آبکاری جداسازی الکتروشیمیایی فلزات از محلول آبی آنهاست منوط بر این که سطح قطعه برای پوشش دهی ایده آل همیشه دارای کیفیت یکسان باشد، ازجمله در نحوه تولید قطعه و انتخاب ماده اولیه و عملیات مکانیکی و همچنین بر روند پوشش دهی به طور مرتب باید دقت نظر داشت.

اصولا پوشش دهی در سطوح فشرده و متراکم بهتر انجام می پذیرد و ربطی به ساختار داخلی قطعه ندارد. باید توجه داشت که هنگام عملیات مکانیکی مثل سمباده کاری – پولیش کاری و پرداخت با ویبره سطح قطعه تخریب نشود.

چه در صورت ایجاد نقص در سطوح قطعه نهایتا پوشش بدی حاصل خواهد شد و مشکلاتی را نظر حفره های روباز و یا درز به همراه دارد که پس از آبکاری مشاهده خواهد شد.

بایستی قطعات را در شرایطی در انبار نگهداری کرد که سطح قطعه زنگ نزند زیرا که سطح زنگ زده مشکلاتی را در پوشش دهی به همراه خواهد داشت.

 

مراحل آبکاری

تمیزکاری (چربی زدایی)

روش غوطه وری در محلول قلیایی ضعیف موجب حذف بقایای پرداختکاری و زایده های حین عملیات مکانیکی خواهد شد. باید توجه داشت که درجه قلیائیت بالا نباشد چرا که منجر به خوردگی شیمیایی سرب خشک می شود و در صورتی که مواد چربی زدایی حاوی ماده اکتیوکننده باشد نیازی به چربی گیری برقی نیست.

برای جداسازی مواد چسبنده سطح قطعاتی که از قبل پرداخت مکانیکی می شود، روش چربی زدایی آلتراسونیک نتیجه بهتری دارد منوط به اینکه از مواد مخصوص استفاده شود و رعایت شرایط لازم به عمل آید.

چربی گیری برقی

برای حذف باقی مانده فیلم اکسیدهای سطح قطعه در مرحله بعدی ازچربی زدایی برقی استفاده می شود. از ویژگی این نوع مواد چربی گیری فعال کردن (اکتیو) سطح قطعه است و با ترکیبات متفاوت که با روش کاتدیک و یا آندیک مورد استفاده قرار می گیرد.

اما امروزه بیشتر روش آندی به کار گرفته می شود آن هم به دلیل ترکیبات مواد چربی زدایی که اثر خوردگی فلز پایه را ندارد.

خنثی سازی

بقایای مواد قلیایی که در عملیات قبل در سطوح قطعه به جا مانده در محلول های خنثی سازی حذف و سطح قطعه را فعال می نماید، با استفاده از اسیدهای معینی مثل اسید سولفوریک و کلریدریک می باشد که به دلیل خوردگی شدید فلز حتی در زمان کوتاه کاربرد ندارد، از این رو از اسیدهای خشک نظیر ترکیبات اسید فلورئیدریکی که اثر اکتیو کنندگی هم دارد استفاده می شود.

مس سیانوری

قاعدتا مس به عنوان اولین پوشش از طریق الکترولیت سیانوری انجام می پذیرد – با ویژگی ای که عدم خوردگی سطح فلز پایه و یا پوشش دهی جابجایی را نداشته باشد، رسوب چسبنده ای را ایجاد می نماید که این لایه سطح قطعه (سرب خشک) را در مرحله بعدی در مقابل مواد خورنده محافظت می نماید، لذا در چنین شرایطی با درجه PH پایین و سیانور آزاد بالا نسبت به یون مس باید کار شود.

از طرفی روشهای مختلفی به عنوان جایگزین الکترولیت مس سیانوری در محدوده آزمایش عرضه گردیده ولی نتوانست مناسب باشند زیرا این روش ها مطمئنا قطعه را در مقابل واکنش شیمیایی (پوشش تبادلی) محافظت نمی کرد به همین دلیل این نوع ترکیبات با عدم چسبندگی لایه مس و ایجاد حباب در پوشش، کارایی لازم را عملا ندارند.

مراحل بعدی آبکاری

سطح قطعه آبکاری شده سیانوری آماده پذیرش پوشش های دیگر می باشد. در مورد قطعات غیرهندسی و پیچیده بخصوص در شرایطی که سطوح قطعه دارای حفره باشد یا لایه مس غیرمتراکم باشد احتمال حل شدن مقدار جزئی از فلز روی را باید انتظار داشت لذا برای جلوگیری از حل شدن فلز روی، چنانچه مس ضخیم تری داده شود نتیجه بهتری به دست می آید.

روند ادامه آبکاری بر سطوح قطعات پس از پوشش مس عبارتند از:

الف: مس اسیدی – نیکل براق – کروم

ب: نیکل نیمه براق – نیکل براق –کروم

در مورد قطعات آلومینیومی هم مثل زاماک باید از یک سو به مشخصات و ویژگی آلیاژ مختلف آلومینیوم و از طرفی که به روش های مختلف تولید قطعه از جمله: روش ریخته گری مداوم – آهنگری – پرسکاری مداوم – ریخته گری ماسه ای – ریخته گری قالبی – ریخته گری تحت فشار (دایکاست) توجه داشت.

 

پروسه متداول آبکاری آلومینیوم:

تمیزکاری غوطه وری

در ابتدا مواد زائد نظیر روغن، چربی، براده فلز و همچنین بقایای پولیش کاری و سایر ناخالصی ها را به روش چربی زدایی آلتراسونیک با در نظرگرفتن درجه PH زیر 10 که اثر خوردگی کمتری در سطح فلز دارد از سطوح قطعه حذف می کنند در مورد قطعات آلومینیوم استفاده از روش آتراسونیک مشابه چربی زدایی قطعات زاماک است.

حذف اکسیدهای سطح

لایه اکسیدهای طبیعی ایجاد شده، سطوح قطعات آلومینیومی را در محلول قلیایی قوی حذف می کنند. برای این منظور در کنار موادی نظیر سود سوزآور مواد افزودنی دیگری به آن اضافه می نمایند که مانع از تشکیل مجدد اکسید در سطح قطعه شود.

تمیزکاری ظریف

در مرحله قبل جهت حذف اکسیدهای سطح قطعه باید به ترکیب مختلف آلیاژ آلومینیوم که در حین فرآیند منجر به ایجاد نازک Smart (فیلم نازک سیاه رنگ دوده ای در سطح قطعه) در سطوح می گردد، توجه کرد که این لایه نازک بقایای ترکیبات مس – سیلسیم و منیزیم اند که باید قبل از آبکاری از سطوح قطعه کاملا حذف گردند. برای این منظور ابتدا آن را در محول اسیدنیتریک نیمه غلیظ غوطه ور می نمایند تا آلودگی های فوق از سطح قطعات زدوده شود.

اما در مورد قطعات آلومینیومی آلیاژی استفاده از اسید فلوئویدریک لازم است اما به دلیل وجود خطرات جانبی به جای استفاده از محلول مزبور می توان از مواد مشابه نظیر ترکیبات فلورایددار یا اسید سولفوریک استفاده نمود و برای آلومینیوم خالص هم از محلول بدون اسیدنیتریک استفاده می شود.

زینکات

در عمل زینکات کردن لایه اکسید حذف و منجر به تشکیل قشر نازک روی که سطح قطعه را از اکسیداسیون مجددا محافظت می نماید می گردد.

حال می توان روی این لایه ایجاد شده مستقیم آبکاری نمود، اما امروزه به جای ایجاد قشر روی خالص از ترکیبات کمپلکس فلز روی با سایر فلزات برای افزایش چسبندگی بالا استفاده می نمایند.

برای ایجاد چسبندگی بهینه در مورد آلیاژهای متفاوت آلومینیومی که مساله ساز ند می توان قشر روی را در دو مرحله انجام داد. در چنین حالتی پوشش حاصله ضخامت یکسانی خواهد داشت.

پس از عمل زینکات کردن روش های گوناگونی جهت ادامه آبکاری وجود دارد. قبلا این چنین معمول بود که ابتدا با مس سیانوری سطح قطعه آبکاری می شد و به منظور حذف سیانید از الکترولیت های مخصوص نیکل اولیه استفاده می شد که حتی با PH پایین اثرخوردگی ضعیفی نیز بر سطح قطعه ایجاد می کرد و این امکان هم وجود داشت که قطعه مستقیما به الکترولیت نیکل براق جهت آبکاری هدایت شود.

و برای جلوگیری از حل شدن بخشی از پوشش روی( Zn )بخصوص در جریان برق بالا که مشکلاتی را به همراه دارد می توان از شدت جریان پایین استفاده نمود. در مواقع نادر از محلول های مخصوص قلیایی و بدون جریان برق (نیکل شیمیایی) بعنوان پوشش اولیه در ادامه آبکاری استفاده می شود.

متن زیر سخنرانی آقای برگر از متخصصین شرکت ENTHONE تحت عنوان آماده سازی زاماک و آلومینیوم به منظور آبکاری تزئینی در شهر لایپزیک آلمان ایراد گردیده که به نظر خوانندگان گرامی می رسد. امید است که مورد توجه علاقه مندان قرار گیرد.

منظور از واژه آبکاری جداسازی الکتروشیمیایی فلزات از محلول آبی آنهاست منوط بر این که سطح قطعه برای پوشش دهی ایده آل همیشه دارای کیفیت یکسان باشد، ازجمله در نحوه تولید قطعه و انتخاب ماده اولیه و عملیات مکانیکی و همچنین بر روند پوشش دهی به طور مرتب باید دقت نظر داشت.

اصولا پوشش دهی در سطوح فشرده و متراکم بهتر انجام می پذیرد و ربطی به ساختار داخلی قطعه ندارد. باید توجه داشت که هنگام عملیات مکانیکی مثل سمباده کاری – پولیش کاری و پرداخت با ویبره سطح قطعه تخریب نشود.

چه در صورت ایجاد نقص در سطوح قطعه نهایتا پوشش بدی حاصل خواهد شد و مشکلاتی را نظر حفره های روباز و یا درز به همراه دارد که پس از آبکاری مشاهده خواهد شد.

بایستی قطعات را در شرایطی در انبار نگهداری کرد که سطح قطعه زنگ نزند زیرا که سطح زنگ زده مشکلاتی را در پوشش دهی به همراه خواهد داشت.

 

مراحل آبکاری

تمیزکاری (چربی زدایی)

روش غوطه وری در محلول قلیایی ضعیف موجب حذف بقایای پرداختکاری و زایده های حین عملیات مکانیکی خواهد شد. باید توجه داشت که درجه قلیائیت بالا نباشد چرا که منجر به خوردگی شیمیایی سرب خشک می شود و در صورتی که مواد چربی زدایی حاوی ماده اکتیوکننده باشد نیازی به چربی گیری برقی نیست.

برای جداسازی مواد چسبنده سطح قطعاتی که از قبل پرداخت مکانیکی می شود، روش چربی زدایی آلتراسونیک نتیجه بهتری دارد منوط به اینکه از مواد مخصوص استفاده شود و رعایت شرایط لازم به عمل آید.

چربی گیری برقی

برای حذف باقی مانده فیلم اکسیدهای سطح قطعه در مرحله بعدی ازچربی زدایی برقی استفاده می شود. از ویژگی این نوع مواد چربی گیری فعال کردن (اکتیو) سطح قطعه است و با ترکیبات متفاوت که با روش کاتدیک و یا آندیک مورد استفاده قرار می گیرد.

اما امروزه بیشتر روش آندی به کار گرفته می شود آن هم به دلیل ترکیبات مواد چربی زدایی که اثر خوردگی فلز پایه را ندارد.

خنثی سازی

بقایای مواد قلیایی که در عملیات قبل در سطوح قطعه به جا مانده در محلول های خنثی سازی حذف و سطح قطعه را فعال می نماید، با استفاده از اسیدهای معینی مثل اسید سولفوریک و کلریدریک می باشد که به دلیل خوردگی شدید فلز حتی در زمان کوتاه کاربرد ندارد، از این رو از اسیدهای خشک نظیر ترکیبات اسید فلورئیدریکی که اثر اکتیو کنندگی هم دارد استفاده می شود.

مس سیانوری

قاعدتا مس به عنوان اولین پوشش از طریق الکترولیت سیانوری انجام می پذیرد – با ویژگی ای که عدم خوردگی سطح فلز پایه و یا پوشش دهی جابجایی را نداشته باشد، رسوب چسبنده ای را ایجاد می نماید که این لایه سطح قطعه (سرب خشک) را در مرحله بعدی در مقابل مواد خورنده محافظت می نماید، لذا در چنین شرایطی با درجه PH پایین و سیانور آزاد بالا نسبت به یون مس باید کار شود.

از طرفی روشهای مختلفی به عنوان جایگزین الکترولیت مس سیانوری در محدوده آزمایش عرضه گردیده ولی نتوانست مناسب باشند زیرا این روش ها مطمئنا قطعه را در مقابل واکنش شیمیایی (پوشش تبادلی) محافظت نمی کرد به همین دلیل این نوع ترکیبات با عدم چسبندگی لایه مس و ایجاد حباب در پوشش، کارایی لازم را عملا ندارند.

مراحل بعدی آبکاری

سطح قطعه آبکاری شده سیانوری آماده پذیرش پوشش های دیگر می باشد. در مورد قطعات غیرهندسی و پیچیده بخصوص در شرایطی که سطوح قطعه دارای حفره باشد یا لایه مس غیرمتراکم باشد احتمال حل شدن مقدار جزئی از فلز روی را باید انتظار داشت لذا برای جلوگیری از حل شدن فلز روی، چنانچه مس ضخیم تری داده شود نتیجه بهتری به دست می آید.

روند ادامه آبکاری بر سطوح قطعات پس از پوشش مس عبارتند از:

الف: مس اسیدی – نیکل براق – کروم

ب: نیکل نیمه براق – نیکل براق –کروم

در مورد قطعات آلومینیومی هم مثل زاماک باید از یک سو به مشخصات و ویژگی آلیاژ مختلف آلومینیوم و از طرفی که به روش های مختلف تولید قطعه از جمله: روش ریخته گری مداوم – آهنگری – پرسکاری مداوم – ریخته گری ماسه ای – ریخته گری قالبی – ریخته گری تحت فشار (دایکاست) توجه داشت.

 

پروسه متداول آبکاری آلومینیوم:

تمیزکاری غوطه وری

در ابتدا مواد زائد نظیر روغن، چربی، براده فلز و همچنین بقایای پولیش کاری و سایر ناخالصی ها را به روش چربی زدایی آلتراسونیک با در نظرگرفتن درجه PH زیر 10 که اثر خوردگی کمتری در سطح فلز دارد از سطوح قطعه حذف می کنند در مورد قطعات آلومینیوم استفاده از روش آتراسونیک مشابه چربی زدایی قطعات زاماک است.

حذف اکسیدهای سطح

لایه اکسیدهای طبیعی ایجاد شده، سطوح قطعات آلومینیومی را در محلول قلیایی قوی حذف می کنند. برای این منظور در کنار موادی نظیر سود سوزآور مواد افزودنی دیگری به آن اضافه می نمایند که مانع از تشکیل مجدد اکسید در سطح قطعه شود.

تمیزکاری ظریف

در مرحله قبل جهت حذف اکسیدهای سطح قطعه باید به ترکیب مختلف آلیاژ آلومینیوم که در حین فرآیند منجر به ایجاد نازک Smart (فیلم نازک سیاه رنگ دوده ای در سطح قطعه) در سطوح می گردد، توجه کرد که این لایه نازک بقایای ترکیبات مس – سیلسیم و منیزیم اند که باید قبل از آبکاری از سطوح قطعه کاملا حذف گردند. برای این منظور ابتدا آن را در محول اسیدنیتریک نیمه غلیظ غوطه ور می نمایند تا آلودگی های فوق از سطح قطعات زدوده شود.

اما در مورد قطعات آلومینیومی آلیاژی استفاده از اسید فلوئویدریک لازم است اما به دلیل وجود خطرات جانبی به جای استفاده از محلول مزبور می توان از مواد مشابه نظیر ترکیبات فلورایددار یا اسید سولفوریک استفاده نمود و برای آلومینیوم خالص هم از محلول بدون اسیدنیتریک استفاده می شود.

زینکات

در عمل زینکات کردن لایه اکسید حذف و منجر به تشکیل قشر نازک روی که سطح قطعه را از اکسیداسیون مجددا محافظت می نماید می گردد.

حال می توان روی این لایه ایجاد شده مستقیم آبکاری نمود، اما امروزه به جای ایجاد قشر روی خالص از ترکیبات کمپلکس فلز روی با سایر فلزات برای افزایش چسبندگی بالا استفاده می نمایند.

برای ایجاد چسبندگی بهینه در مورد آلیاژهای متفاوت آلومینیومی که مساله ساز ند می توان قشر روی را در دو مرحله انجام داد. در چنین حالتی پوشش حاصله ضخامت یکسانی خواهد داشت.

پس از عمل زینکات کردن روش های گوناگونی جهت ادامه آبکاری وجود دارد. قبلا این چنین معمول بود که ابتدا با مس سیانوری سطح قطعه آبکاری می شد و به منظور حذف سیانید از الکترولیت های مخصوص نیکل اولیه استفاده می شد که حتی با PH پایین اثرخوردگی ضعیفی نیز بر سطح قطعه ایجاد می کرد و این امکان هم وجود داشت که قطعه مستقیما به الکترولیت نیکل براق جهت آبکاری هدایت شود.

و برای جلوگیری از حل شدن بخشی از پوشش روی( Zn )بخصوص در جریان برق بالا که مشکلاتی را به همراه دارد می توان از شدت جریان پایین استفاده نمود. در مواقع نادر از محلول های مخصوص قلیایی و بدون جریان برق (نیکل شیمیایی) بعنوان پوشش اولیه در ادامه آبکاری استفاده می شود

لینک به دیدگاه

لازم به ذکر است که موارد مصرف سیستم کاتد و اندی در صنعت به عنوان ابکاری فلزات در بالا ذکر گردید:icon_gol:

فایل زیر بسیا جالبه هم برا هنرمندا هم شیمیست ها حتما بخونین:a030:

20131009145959-9874-40.pdf

لینک به دیدگاه

به گفتگو بپیوندید

هم اکنون می توانید مطلب خود را ارسال نمایید و بعداً ثبت نام کنید. اگر حساب کاربری دارید، برای ارسال با حساب کاربری خود اکنون وارد شوید .

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از 75 اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به صورت لینک

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.

×
×
  • اضافه کردن...