نکاتی که باید در انواع آبکاری فلزات بدانید
نکاتی که باید در انواع آبکاری فلزات بدانید
آبکاری آهن روشی است که از آن برای افزایش مقاومت انواع فلزات در برابر شرایط نامطلوب محیطی مانند خوردگی، اکسیداسیون، ضربه، فشار، سایش و … استفاده میشود. به طور کلی برای آبکاری فلزات از لایه‌ای از فلز یا آلیاژهای خاص بر روی محصول فلزی ساخته شده استفاده میکنند که دارای مقاومت بالایی در برابر شرایط محیطی هستند، اما این کار زیاد هم آسان نیست و نحوه انجام آن نیاز به آموزش آبکاری فلزات دارد.
آموزش آبکاری فلزات
هر چند برای یادگیری نحوه آبکاری فلزات باید به صورت عملی آموزش ببینید و افزایش مهارت عملی از ضروریات این کار است؛ اما بهتر است تکنیک‌‌ها و نکات مهم را نیز به صورت تئوری فرا گیرید که در ادامه همه موارد مهم را برای شما توضیح خواهیم داد.
مواد لازم برای آبکاری فلزات
در مرحله اول برای آبکاری فلزات باید مواد مورد نیاز برای این کار را آماده کنید؛ انتخاب این مواد به کیفیت و نتیجه‌ای که برای یک محصول خاص انتظار داریم بستگی دارد. از طرفی شرایط انجام آبکاری و حمام مورد استفاده برای این کار نیز نقش مهمی در انتخاب مواد مناسب دارند. آلیاژها و فلزاتی که بیشترین کاربرد را برای آبکاری دارند عبارتند از:
- نیکل و نیکل سیاه
- کروم
- پالادیوم یا آلیاژ پالادیوم
- طلا
- نقره
- مس
- قلع
- پلاتین
- روتنیوم
- کادمیوم
- برنج
- روی
در نظر داشته باشید که ممکن است برای برخی آبکاریها تنها از یک فلز استفاده نمایید اما در مواردی نیاز به ترکیب چند فلز به صورت آلیاژ باشد که این کار ارزش آبکاری شما را بالا می‌برد. در این موارد باید قیمت تمام شده مورد انتظار برای محصول ساخته شده در نظر گرفته شود.
چگونه فلزات را آبکاری کنیم
آبکاری الکتروشیمیایی فلزات که متداول‌ترین نوع آبکاری است بر اساس جایگزینی الکتریکی عمل میکند. آند و کاتد ویژگی‌‌های الکتریکی فلز هستند که از آنها برای آبکاری استفاده میشود. کاتد قسمتی است که پوشش فلزی آبکاری روی آن قرار می‌گیرد. کاتد و آند هر دو در یک حمام الکترولیتی غوطه‌‌ور شده و یک جریان dc از میان آنها عبور میکند.
این حمام از نمک و فلزی که قرار است به عنوان ماده آبکاری استفاده شود ساخته شده است. بعد از عبور جریان، یون‌های فلزی به سطح کاتد انتقال پیدا کرده و روی قطعه متصل به کاتد می‌‌نشینند. این روش آبکاری تقریباً مانند روش الکتروفرمینگ است اما تفاوت‌هایی هم با آن دارد. در واقع در آبکاری فلزی که توضیح دادیم جنس ماده آبکاری با جنس محصول مورد نظر یکی است.
اما در الکتروفرمینگ ابتدا یک لایه نازک از روی قطعه مورد نظر برداشته شده و بعد با آلیاژ مورد نظر آبکاری انجام خواهد شد. در نتیجه در این روش، مقاومت محصول در برابر شرایط محیطی بیشتر خواهد شده و قیمت آن نیز افزایش می‌یابد. این دو روش میتوانند به صورت جداگانه یا ترکیبی استفاده شوند. اگر برای محصولی از هر دو روش استفاده شود ارزش آن بسیار بیشتر خواهد شد.
انتخاب الکترولیت های مورد نیاز برای آبکاری فلزات
انتخاب الکترولیت مناسب برای آبکاری در میزان کیفیت آبکاری نقش بسیار مهمی دارد. الکترولیت‌ها خواص مختلفی دارند؛ مثلاً برخی اسیدی، برخی بازی و برخی به صورت نمک‌های فلزی یا نمک‌های مذاب هستند. برای انتخاب صحیح نوع الکترولیت مناسب، باید مواردی مثل خوردگی، مقاومت، روشنایی محصول و میزان بازتاب، سختی، مقاومت مکانیکی، انعطاف پذیری و مواردی از این دست را در نظر داشته باشید.
آماده سازی سطح محصول برای آبکاری فلزی
آماده کردن سطح محصول قبل از آبکاری به معنی پاکسازی آن از هر نوع جرم و آلاینده‌ای است که در صورت عدم پاکسازی، باعث ایجاد ناهمواری در محصول نهایی و کیفیت پایین محصول خواهد شد. همچنین آلاینده‌‌ها میتوانند مانع از رسوب و چسبندگی فلز آبکاری شوند و طول عمر مفید آن را کاهش میدهند. این کار در سه مرحله زیر انجام میشود:
تمیز کردن محصول
برای تمیز کردن، اغلب از حلال‌های خاص قلیایی، آب یا پاک کننده‌‌های اسیدی استفاده میشود.
پرداخت
پرداخت به معنی یک دست کردن سطح محصول مثلاً با سمباده مخصوص است تا آبکاری به صورت یکنواخت و زیبا انجام شود.
شستشوی کامل محصول
شستشو، آخرین مرحله آماده کردن سطح مورد نظر برای آبکاری است که ممکن است به روش فیزیکی یا شیمیایی بر حسب نوع محصول انجام شود. در تمیز کردن شیمیایی از حلال های مخصوص استفاده میشود. اما در تمیز کردن فیزیکی از انرژی مکانیکی مثل فشار زیاد آب و فرچه برای حذف آلاینده‌‌ها استفاده میکنند.
آموزش آبکاری الکتریکی
تجهیزات مختلفی برای آبکاری الکتریکی استفاده میشود. انتخاب تجهیزات مناسب به مواردی مثل اندازه قطعات، هندسه، الکترولیت و … بستگی دارد.
در ادامه با متداول‌ترین روش‌های آبکاری الکتریکی آشنا می‌شویم:
بشکه ای یا چرخشی (Barrel plating)
در این روش از بشکه‌‌های چرخان استفاده میکنند. بشکه‌‌های مورد نظر را به صورت افقی یا با زاویه 35 درجه قرار میدهند و قطعات کوچک را در حمام الکترولیتی که در آنها ایجاد کرده‌اند می‌ریزند تا به طور همزمان آبکاری شوند. در این روش یک رسانای خارجی به بشکه متصل شده و با چرخیدن بشکه اتصال الکتریکی برقرار خواهد شد. این روش زیاد مناسب محصولات گران قیمت نیست زیرا به دلیل چرخاندن بشکه‌‌ها احتمال خوردگی یا شکستن قطعات به خصوص قطعات ظریف وجود دارد.
چنگکی (Rack Plating)
اگر به دلایل گفته شده نتوانستیم از آبکاری بشکه‌ای استفاده کنیم به سراغ روش چنگکی می‌رویم؛ در این روش از چنگک‌‌هایی با سیم سنگین مسی استفاده میشود که می‌توان با آنها قطعات را نگه داشت. برای اتصال الکتریکی نیز از همین چنگک‌ها استفاده میکنند. قطعه مورد نظر با استفاده از یک گیره نگه داشته میشود و مواد پوششی، روی سطح مورد نظر قرار می‌گیرد.
نواری
در این روش از یک نوار ممتد که به یک قرقره متصل است استفاده میکنند و با نوار قطعه مورد نظر را از داخل محلول آبکاری عبور میدهند. اغلب برای آبکاری سیمها از این روش استفاده میشود.
کاربرد آبکاری الکتریکی
از آبکاری الکتریکی بیشتر برای قطعات مورد نیاز در صنایع الکترونیکی و هوا و فضا استفاده میشود. کروم فلزی است که در اکثر آبکاری‌‌هایی الکتریکی از آن استفاده میشود. معمولاً آبکاری‌‌های موجود در وسایل خانگی، دوچرخه، تجهیزات بیمارستانی، سیمها و اتصالات و … با کروم انجام میشود. رنگ این فلز معمولاً روشن است اما ممکن است در برخی موارد از کروم مشکی نیز استفاده کنند.
در این نوع آبکاری تنها لایه‌ای نازک از کروم روی محصول قرار می‌گیرد و مانند سایر آبکاریها ابتدا از پوشش نیکل استفاده نمی‌کنند. با اینکه کروم یک فلز پایه است که با چیزی ترکیب نمی‌‌شود در برابر اکسیداسیون بسیار مقاوم است. در واقع کروم، حالت خنثی دارد و در برابر کدر شدن و خوردگی دوام بالایی دارد و به همین جهت برای وسایل تزئینی بسیار مناسب است.
کاربردهای مهندسی آبکاری فلزات
مهندسان و طراحان از آبکاری فلزات در موارد بسیار زیادی استفاده میکنند که برخی از مهمترین آنها عبارتند از:
- پوشش یاتاقان
از آبکاری الکتریکی برای افزایش مقاومت یاتاقان موتور اتومبیل و برای جلوگیری از خوردگی و سایش استفاده میکنند. معمولاً برای این کار از فلزاتی مثل سرب، قلع، مس و ایندیوم به صورت ترکیبی استفاده میشود.
- کاربردهای الکتریکی
برای برخی از وسایل الکتریکی نیز برای افزایش خواصی مانند مقاومت تماسی، مقاومت ارتباطی، کاهش خوردگی و … استفاده میشود که طلا و پالادیوم مهمترین فلزات کاربردی برای این امر هستند.
