مروری بر روشهای مختلف آبکاری و پوشش دهی فلزات

مفهوم آبکاری الکتریکی

آبکاری الکتریکی (Electroplating) فرآیندی ارزان قیمت است که در آن با استفاده از جریان الکتریسیته , لایه نازکی از یک فلز بر سطح فلز دیگر رسوب داده می شود . در این روش فلز مصرفی (فلز رسوبی) در آند و فلز مبنا در کاتد و داخل محلولی الکترولیت قرار داده می شوند . در کاتد یونهای مثبت با دریافت الکترون خنثی شده و به صورت فیلم نازک و صافی بر روی فلز مبنا رسوب می کنند.

پیش از اجرای فرایند آبکاری , باید قطعه کار کاملا تمییز شده و از هر گونه آلاینده پاک گردد. در این کار انواع محلول های ماشینکاری , روانکارهای پرسکاری و کشش و آثار دست و گرد و خاک از سطح فلز برداشته می شود.

در ادامه به برخی از متداول ترین روشهای آبکاری فلزات می پردازیم :

آندایز آلومینیوم (Aluminum Anodizing)

در این روش لایه متخلخل و سختی از اکسید آلومینیوم بر سطح فلز ایجاد می شود. از مزایای آندایز کردن آلومینیوم می توان به موارد زیر اشاره نمود :

  • افزایش مقاومت فلز به خوردگی
  • افزایش خاصیت عایق بودن نسبت به الکتریسیته
  • بهبود چسبندگی رنگ بر سطح فلز
  • افزایش مقاومت سایشی ماده
  • افزایش روانکاری سطح فلز
  • بهبود ظاهری و براقیت سطح و در نتیجه امکان پذیر شدن انجام رنگ کاری های مختلف
  • افزایش تشعشع سطحی فلز

پوشش دهی کروم سخت

این پوشش در اثر رسوب الکتریکی محلول حاوی اسید کرومیک CrO3 ایجاد شده و عموما برای آلیاژهای آهنی بکار می رود ولی بر روی آلیاژهای پایه نیکل و آلومینیوم هم قابل انجام است. از پوشش کروم سخت در جاهایی که به مقاومت سایشی و خوردگی بالایی نیاز است ,استفاده می شود. از دیگر مزایای این نوع پوشش دهی می توان به ضریب اصطکاک پایین سطح در برابر خراش, سایش و خوردگی و همچنین بهبود عمر ابزار اشاره نمود. از پوشش کروم سخت برای بازسازی قطعات آسیب دیده  و جبران اضافه ماشینکاری نیز می توان استفاده نمود .از کاربردهای این نوع پوشش در صنعت می توان به موارد زیر اشاره نمود :

  • رینگ پیستون
  • جاذب های شوک
  • سوپاپ موتور
  • بوش سیلندر
  • غلتک های نساجی
  • قالب ها (برای پیشگیری از سایش ناشی از چسبیدن قطعات به قالب و کاهش دفعات پرداخت قالب های آسیب دیده)
  • بستها
  • گیجها (جبران ساییدگی گیجهای کنترلی و افزایش عمر آنها)
  • قلاویز و برقو

یکی از اثرات منفی پوشش کروم سخت , کاهش عمر خستگی قطعه است که باید مورد توجه طراحان قرار گیرد.

گالوانیزاسیون به روش غوطه وری گرم

با غوطه ورسازی فولاد و چدن در حمام روی مذاب , پوشش چسبنده و محافظ روی و ترکیبات روی و آهن در سطح تشکیل می

شود که از خوردگی آنها جلوگیری می کند.

کارآمدی پوشش گالوانیزه به عوامل زیر بستگی دارد :

  • خوردگی آرام روی در مقایسه با آهن
  • پس از آسیب دیدن روکش ,فلز پایه به صورت الکترولیتی محافظت می شود
  • دوام و مقاومت سایشی پوشش روی و لایه آلیاژهای آهن-روی
  • رنگ آمیزی پوشش گالوانیزه

آبکاری روی

به غیر از محیطهای دریایی که کادمیوم مناسب تر است , زمانیکه لایه نازکی از روی بر فولاد رسوب داده شود نسبت به نیکل و سایر پوششهای کاتدی هم ضخامت, در برابر خوردگی محافظت بهتری ارائه می دهد. عنصر روی ارزانتراست و دوام پوشش آن در مقایسه با نیکل / کروم کمتر می باشد ولی از نظر محافظت در برابر خوردگی در مقایسه با آنها کارایی بیشتری دارد.

در محیط های خورنده, عنصر روی در مجاورت آهن برای سایر فلزاتی که در گروه های گالوانیکی پایینتری از روی هستند, محافظت از نوع فدا شونده ایجاد می کند. اگر سطح روی از فلزات دیگر کوچکتر باشد و هدایت الکتریکی الکترولیت بالا باشد (مثل اتمسفرهای دریایی) خوردگی شدیدتر است.

طول عمر پوشش روی با ضخامت آن نسبت مستقیم دارد. سرعت خوردگی روی, در محیطهای صنعتی حداکثر , در محیطهای دریایی متوسط است. برای کاهش خوردگی, پوشش فسفاته یا کروماته مکمل بکار می رود که چسبندگی رنگ را بر عنصر روی افزایش می دهد.

نکته مهم در مورد آبکاری روی , عدم استفاده از آن در صنایع غذایی است که به دلیل اثرات سوء بر سلامتی انسان باید مورد توجه قرار گیرد.

آبکاری مس

مس فلز سرخ رنگی است که از خاصیت هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار بالایی برخوردار است. فلزمس علاوه بر کاربریهای صنعتی جهت آبکاری تزیینی نیز بکار می رود. باید توجه داشت که اگر فلز مس در معرض هوای آزاد قرار بگیرد به سرعت تیره و کدر شده و زنگ می زند و به همین دلیل باید با پوشش های لاکی و مقاوم به خوردگی محافظت شود.

در بخش صنعتی, آبکاری مس به چهار منظور اصلی انجام می شود:

1- به عنوان زیرلایه در فرآیندهای مختلف آبکاری از جمله آبکاری نیکل- کروم و فلزات رنگین

2- به عنوان پوشش محافظ  سطحی در فولاد هایی که تحت سخت کاری به روش کربن دهی قرار می گیرند.

3- به عنوان پوشش محافط در برابر محیط های خورنده

4- به عنوان محافظ الکترومغناطیسی و در مدارات الکتریکی

5- در فرایند الکتروفورمینگ.

6- به عنوان پوشش انتقال حرارت که مانعی در برابر انبساط حرارتی است زیرا تنشهای حرارتی ناشی از انبساط حرارتی را جذب می کند.

جهت آبکاری فلز سه نوع وان آبکاری بکار می رود که عبارتند از :

–         وان قلیایی (سیانید مس)

–       وان  اسیدی (‌سولفات مس)

–         الکترولس مس

آبکاری آلیاژهای مس

  1- آبکاری برنج (آلیاژ مس و روی)

این نوع آبکاری بیشتر کاربری تزئینی دارد ولی در حوزه مهندسی به عنوان پوشش سیم و ورقه فولادی در فرایندهای کشش سیم و کشش عمیق به عنوان روانساز بکار می رود. آبکاری برنج چسبندگی فولاد به لاستیک را نیز بهبود می بخشد.

2- آبکاری برنز (آلیاژ مس و قلع)

این نوع آبکاری علاوه بر کاربری های تزئینی در بخش صنعت جهت افزایش مقاومت خوردگی روی چهارچوب تابلوها, قفلها و لولاها بکار می رود. این پوشش در مواردی روانکاری را بهبود بخشیده و مقاومت سایشی را در مقابل فولاد افزایش می دهد.

آبکاری نیکل

این نوع آبکاری در 80 درصد موارد بعنوان پوشش تزئینی بکار می رود. در کاربری مهندسی از آن در جهت بهبود مقاومت خوردگی و سایشی , بازسازی قطعات سائیده شده, تغییر خواص مغناطیسی, آماده سازی سطوح جهت لعابکاری یا پوشش دهی آلی و … استفاده می شود.

پوشش فسفاته

این پوشش به رنگ خاکستری تیره بوده و بر روی چدن, فولاد و آلومینیوم از طریق غوطه وری و اسپری کردن انجام می شود. پوشش فسفاته در محلول اسید فسفریک انجام شده و با انجام آن, سطح فلز به لایه ای محکم و محافظ از کریستالهای غیرقابل حل فسفات تبدیل می شود.

بیشترین کاربرد پوشش های فسفاته به عنوان پوشش زیر رنگ است. علاوه بر آن از پوشش فسفاته در کاربردهای زیر نیز استفاده می شود :

  • به عنوان پایه ای برای روغن یا ضد زنگ
  • رونکاری و مقاومت در برابر سایش , کنده شدن, سایش سطحی قطعات متحرک در تماس با یکدیگر
  • ایجاد سطوح دارای قابلیت شکل پذیری سرد مطلوب
  • ایجاد مقاومت موقت یا کوتاه مدت در برابر خوردگی
  • پایه چسبندگی ورق های پلاستیکی- فلزی یا لاستیکی به فلز

سه پوشش عمده فسفاته در صنعت عبارتند از:

فسفات روی : این نوع پوشش فسفاته جهت افزایش مقاومت سایشی, به عنوان ضد زنگ پایه رنگ و روغن , کمک به شکل دهی سرد و کشش سیم و تیوب بکار می رود.

فسفات آهن : به عنوان پایه رنگ بکار می رود. به دلیل چسبندگی خوب این پوشش , رنگ در مقابل پوسته ای شدن ضربه ای بخوبی مقاومت می کند. مقاومت خوردگی فسفات آهن از فسفات روی کمتر است.

فسفات منگنز : بر روی قطعات آهنی برای جلوگیری از کنده شدن سطحی و گریپاژ اعمال می شود.

 

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *