آشنایی با مراحل آبکاری

این فرایند به معنای پوشش دادن یک جسم یا ماده با لایه های فلزی، با استفاده از جریان الکتریکی است. آبکاری در اصل یک فرآیند تکمیلی است که عمدتا برای پوشاندن اجسام فلزی با یک لایه نازک و بادوام از فلز دیگر استفاده می شود، این فرآیند رسوب الکتریکی نام دارد. در نتیجه این عملیات، سطح فلز در برابر خوردگی محافظت می شود، همچنین باعث زیباترشدن ظاهر( دادن رنگ خاص، درخشش، پوشش آینه ای ) فلز می‌شود. علاوه بر این، آبکاری الکتریکی گاهی اوقات برای افزایش ضخامت قطعات یا شکل دادن به اجسام ( با الکتروفرمینگ) نیز کارایی دارد. در ادامه ی این متن که توسط تیم تولید محتوا آران پوشش آماده سازی شده است با این فرایند و فواید آن بیشتر آشنا خواهید شد.

آبکاری چیست

آبکاری باعث اصلاح خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی یک قطعه می شود. استفاده از جریان الکتریکی باعث کاهش کاتیون های فلزی محلول (یون های با بار مثبت خالص) می شود، به طوری که یک لایه فلزی نازک و منسجم بر روی خود قطعه تشکیل می گردد که به عنوان یک الکترود منفی (آند) عمل می کند. فلزات رایج مورد استفاده برای آبکاری شامل طلا، نقره، نیکل، کروم، مس و آلیاژهای مختلف است. فلزات را می توان با فلزات دیگر گالوانیزه کرد. روکش آبکاری برای قطعات ساخته شده از فلز و سایر مواد مزایای بی شماری دارد. مراحل مختلفی در فرآیند آبکاری فلز وجود دارد اما می توان آن را به چهار مرحله تقسیم کرد:

فرآیند آبکاری فلز شامل رسوب یک لایه نازک فلز بر روی سطح یک بستر، معمولاً از طریق یک فرآیند الکتروشیمیایی است. در اینجا مراحل مختلف درگیر در یک فرآیند معمولی آبکاری فلز را بهصورت خلاصه شرح می دهیم:

1.آماده سازی بستر:

اولین مرحله آماده سازی سطح بستری است که آبکاری می شود. این فرایند شامل تمیز کردن، چربی زدایی و پرداخت برای از بین بردن هر گونه آلودگی، اکسید یا عیوب می باشد.

تمیز کردن و فعال سازی سطح:

در طی این مرحله زیرلایه کاملاً تمیز می شود تا روغن های باقی مانده، کثیفی یا آلودگی ها از بین برود. این کار برای اطمینان از چسبندگی خوب مواد آبکاری بسیار مهم است. ممکن است از محلول های پاک کننده اسیدی یا قلیایی استفاده شود.

پاکسازی الکتریکی (اختیاری):

در برخی موارد، از یک مرحله پاکسازی الکتریکی استفاده می شود. این شامل غوطه ور کردن بستر در محلول الکترولیت و اعمال جریان الکتریکی برای حذف هرگونه ناخالصی سطح باقی مانده است.

شستشو:

پس از تمیز کردن، زیرلایه شستشو داده می شود تا هر گونه مواد تمیز کننده یا باقی مانده از آن پاک شود. این کار معمولاً با استفاده از آب دیونیزه انجام می شود.

فعال سازی سطحی (اختیاری):

در برخی از فرآیندهای آبکاری، از مرحله فعال سازی سطحی برای بهبود چسبندگی مواد آبکاری استفاده می شود. این کار ممکن است شامل غوطه ور کردن بستر در محلولی باشد که سطح را برای آبکاری آماده می کند.

2.حمام آبکاری اصلی:

بستر در یک حمام  حاوی محلولی از نمک های فلزی، عوامل کمپلکس کننده و سایر مواد شیمیایی غوطه ور می شود. آندهای ساخته شده از همان فلز نیز در حمام قرار می گیرند. یک جریان مستقیم اعمال می‌شود و باعث می‌شود یون‌های فلزی از آندها حل شده و روی زیرلایه رسوب کنند.

3.زمان آبکاری و چگالی جریان:

زمان آبکاری و چگالی جریان (جریان در واحد سطح) به دقت کنترل می شود. این پارامترها بر ضخامت و کیفیت آبکاری تأثیر می گذارد.

شستشو:

پس از آبکاری، بستر کاملاً شسته می شود تا محلول اضافی آبکاری حذف شود.

پس از درمان (اختیاری):

بسته به کاربرد خاص، سطح آبکاری شده ممکن است تحت درمان های اضافی قرار گیرد. این می تواند شامل غیرفعال کردن، کروماسیون یا سایر فرآیندهای تکمیل سطح برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی یا تغییر خواص سطح باشد.

4.خشك كردن:

هنگامی که فرآیند آبکاری کامل شد، بستر آبکاری شده معمولاً خشک می شود تا رطوبت باقیمانده از بین برود.

کنترل و بازرسی کیفیت:

قطعه آبکاری شده تحت بازرسی دقیق قرار می گیرد تا اطمینان حاصل شود که استانداردهای کیفیت را برآورده می کند. این کار ممکن است شامل بازرسی بصری، اندازه گیری ضخامت، تست چسبندگی و سایر بررسی های کیفیت باشد.

انواع آبکاری

انواع مختلفی از فرآیندهای آبکاری وجود دارد که هر کدام برای کاربردها و مواد خاص طراحی شده اند. در اینجا برخی از رایج ترین انواع آبکاری آورده شده است:

• آبکاری الکتروشیمیایی:

این روش پرکاربردترین فرآیند است. این کار شامل استفاده از یک سلول الکترولیتی است که در آن یک جسم فلزی (کاتد) در محلول آبکاری همراه با آند ساخته شده از فلزی که قرار است آبکاری شود، غوطه ور می شود. یک جریان مستقیم اعمال می شود که باعث می شود یون های فلزی از آند حل شده و روی کاتد رسوب کنند.
کاربردها: برای پوشش های تزئینی، مقاومت در برابر خوردگی، افزایش رسانایی و سایر اهداف کاربردی استفاده می شود.

• الکترولس:

بر خلاف الکتریکی، الکترولس نیازی به جریان الکتریکی ندارد. در عوض، متکی به یک واکنش شیمیایی برای رسوب یک لایه فلز بر روی یک بستر است. این فرآیند معمولاً از یک عامل کاهنده برای تسهیل واکنش استفاده می کند.
کاربردها: آبکاری الکترولس برای اشکال پیچیده، مواد غیر رسانا و کاربردهایی که ضخامت پوشش یکنواخت حیاتی است استفاده می شود.

• گالوانیزه کردن:

روش گالوانیزه شامل پوشش فولاد یا آهن با یک لایه روی zinc برای محافظت در برابر خوردگی است. معمولاً از طریق گالوانیزه گرم، جایی که مواد در مذاب روی zinc غوطه ور می شوند، یا از طریق الکتروگالوانیزه کردن، که از فرآیند آبکاری برای اعمال پوشش روی zinc استفاده می کند، انجام می شود.
کاربردها: گالوانیزه به طور گسترده در صنایع ساختمانی، خودروسازی و سایر صنایع که مقاومت در برابر خوردگی ضروری است استفاده می شود.

• آندایز کردن:

آندایزینگ یک فرآیند الکتروشیمیایی است که لایه اکسید طبیعی یک سطح فلز را ایجاد می کند. این فرآیند شامل غوطه ور کردن یک فلز در حمام الکترولیتی و سپس اعمال الکتریسیته است. نوع حمام الکترولیتی مورد استفاده در فرآیند به نوع فلزی که آنودایز می شود بستگی دارد. به عنوان مثال، قطعات آلومینیومی به حمام الکترولیتی اسیدی نیاز دارند.

این روش 3 نوع مختلف دارد:

1. آنودایز اسید کروم (نوع I) : آندایز کردن با اسید کرومیک یک لایه نازک ایجاد می کند که نرم تر از سایر انواع پوشش های آندی است.

2. آنودایز سولفوریک (نوع II): اسید سولفوریک متداول ترین محلول آندایز کننده است. یک پوشش نسبتاً ضخیم ایجاد می کند. پوشش‌های نازک‌تر که به نازکی پوشش‌های نوع I نیستند، به عنوان نوع IIB شناخته می‌شوند.

3. آنودایز سخت (نوع II) : میتواند لایه ای سخت تر و بادوام تر ایجاد کند.

• کروماتینگ (پوشش تبدیل شیمیایی):

کروماسیون شامل تبدیل شیمیایی یک سطح فلزی برای ایجاد یک لایه محافظ است.  در آن لایه نازکی از اکسید کروم بر روی سطح فولاد ضد زنگ برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی تشکیل می شود.
کاربردها: کروماسیون برای محافظت در برابر خوردگی، به ویژه برای فلزاتی مانند آلومینیوم و فولاد ضد زنگ استفاده می شود.

• قلع کردن:

آبکاری قلع شامل رسوب یک لایه قلع بر روی یک بستر، اغلب از طریق فرآیند آبکاری الکتریکی است. سطوح قلع اندود به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و لحیم کاری معروف هستند.
کاربردها:  در صنایع الکترونیک برای قطعاتی مانند کانکتورها و بردهای مدار چاپی استفاده می شود.

• آبکاری طلا:

شامل رسوب یک لایه نازک طلا بر روی یک بستر است که معمولاً با استفاده از فرآیند آبکاری الکتریکی انجام می شود. سطوح با روکش طلا به دلیل جذابیت زیبایی ، هدایت الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی ارزشمند هستند.
کاربردها: در جواهرات، الکترونیک، هوا فضا و کاربردهای تزئینی استفاده می شود.

آبکاری آهن چیست و چگونه آهن را آبکاری کنیم؟

حمام های زیادی برای این کار وجود دارد منتها سولفات آهن و کلرید اهن بیشترین کاربرد را دارند.

 

اهمیت و کاربرد آن

این فرایند به طور گسترده در زمینه های مختلف زندگی استفاده می شود. بسیاری از قطعات فلزی که ما هر روز استفاده می کنیم ظاهر خوبی دارند و سطح فلزات با یک یا چند لایه فلز یا آلیاژ پوشانده شده اند. به عنوان مثال، شیرهای حمام و دستگیره درها با مس/ نیکل/ کروم آبکاری شده اند. جواهرات که ما استفاده میکنیم عمدتاً با روکش طلا، نقره و سایر فلزات یا آلومینیوم آنودایز شده است. این پوشش ها عمدتاً یک آبکاری تزئینی را به نمایش میگذارند و لایه محافظتی ایجاد میکنند.

زمینه کاربردی بعدی آنها ضد خوردگی است. در مصارف صنعتی بیشترین کاربرد را دارند به عنوان مثال، ورق فلز گالوانیزه به منظور بهبود مقاومت در برابر خوردگی ورق آهن، لایه ای از روی را، برروی ورق آهن قرار می دهد.

کاربرد دیگر، خاصیتی که در یک ماده وجود ندارد را بوجود می آورند مثلا پلاستیک نارسانا است، اما زمانی که یک لایه فلز رسانا با استفاده از فرآیند خاصی روی سطح پلاستیک قرار می گیرد پلاستیک خاصیت رسانایی پیدا میکند.

به طور کلی این فرایند در بسیاری از صنایع بسیار مهم و ضروری است. برخی از خواص آن به صورت زیر است:

• حفاظت در برابر خوردگی
• بهبود ظاهر زیبایی
• بهبود رسانایی الکتریکی
• قابلیت لحیم کاری و اتصال پذیری
• مقاومت در برابر سایش
• حفاظت از مواد شیمیایی و محیط زیست
• کاهش اصطکاک و روانکاری
• چسبندگی تقویت شده برای پوشش ها
• خواص ضد لک و ضد رسوب
• آبکاری انتخابی برای کاربردهای خاص

و…

 

 

 

برخی از مواد مورد استفاده در آبکاری:

سیانور (به عنوان ضد رسوب)

پیروفسفات ها

نمک رااشل

نیکل

مس

نیتریت سدیم

و …