انواع آبکاری فلزات

معرفی انواع آبکاری فلزات

این مقاله نگاهی عمیق به انواع آبکاری فلزی خواهد داشت.

این مقاله جزئیات بیشتری در مورد موضوعاتی مانند:

• اصل آبکاری فلزات
• انواع آبکاری فلز بر اساس فلز مورد استفاده
• کاربردها و مزایای آبکاری فلزات
• و خیلی بیشتر…

فصل اول: اصل آبکاری فلزات

این فصل در مورد اینکه آبکاری فلز چیست، انواع فرآیندهای آن و مواد مورد استفاده بحث خواهد شد.

آبکاری فلز چیست؟

آبکاری فلز فرآیندی است که در آن یک لایه نازک از پوشش فلزی بر روی سطح یا روی زیرلایه یک قطعه، محصول یا جزء فلزی اعمال می شود. فرآیند آبکاری فلز می تواند شامل آبکاری الکتریکی باشد که با استفاده از جریان الکتریکی، یون های فلزی را بر روی سطح بستر رسوب می دهد.

آبکاری بدون الکترود، یون های فلزی را روی قطعه کار نیز بدون استفاده از الکترود اعمال می کند. با وجود این فرآیند، هر کدام دارای مزایای بسیاری با هدف اصلی بهبود مقاومت در برابر خوردگی یک فلز هستند.

حتی اگر آبکاری فلز می تواند از یک قطعه یا جزء در برابر عوامل محیطی محافظت کند که به طور بالقوه می تواند به آن آسیب برساند، ظاهر قطعه را نیز بهبود می بخشد. انواع مختلفی از پوشش ها وجود دارد که می تواند صنعتی یا تجاری باشد.

روکش تزیینی تجاری بر روی اقلامی که هر روز استفاده می شود استفاده می شود تا ظاهر و استحکام بهتری به آنها بدهد. بیشتر پوشش های تجاری بر روی ابزارهای خاص، ظروف نقره و جواهرات استفاده می شود. روکش‌های صنعتی روی قطعات فلزی اعمال می‌شوند تا استقامت و مقاومت در برابر سایش را بهبود بخشند تا بتوانند در شرایط سخت مقاومت کنند. این به محافظت و تقویت قطعات ماشین آلات و قطعات کامیون کمک می کند.

پوشش ها همچنین قادر به بهبود لحیم کاری و استحکام با کاهش اصطکاک برای کاهش سایش بالقوه هستند. با اعمال یک پوشش روی فلز، رسانایی فلز یا توانایی آن برای هدایت جریان الکتریکی تغییر می کند. فلزات پوشش داده شده را می توان رنگ آمیزی کرد و خواص مغناطیسی را بهبود بخشید.

فرآیندهای آبکاری فلز

فرآیندهای مختلف آبکاری فلز عبارتند از:

فرآیند آبکاری

آبکاری فرآیندی است که در آن از رسوب الکتریکی برای پوشش دادن قطعه کار در یک لایه نازک فلز استفاده می شود. الکترولیز کنترل شده توسط مهندسان برای انتقال پوشش فلزی مورد نظر از آند (قسمتی که حاوی فلزی است که از آن به عنوان آبکاری استفاده می شود) به کاتد (بخشی که قرار است آبکاری شود) استفاده می شود. کاتد و آند هر دو در یک حمام شیمیایی الکترولیت غوطه ور می شوند و یک بار الکتریکی پیوسته اعمال می شود.

جریان الکتریکی باعث حرکت یون‌های با بار منفی (آنیون‌ها) به آند و حرکت یون‌های با بار مثبت (کاتیون‌ها) به کاتد می‌شود و یک لایه نازک در اطراف تشکیل می‌دهد یا قطعه کار مورد نظر را در یک پوشش فلزی یکنواخت قرار می‌دهد. با فرآیند آبکاری الکتریکی، یک ماده زیرلایه گرفته می شود و در یک پوسته نازک فلزی مانند مس یا نیکل محصور می شود.

فرآیند آبکاری به دلیل نیاز اساسی که زیرلایه یک ماده رسانا است، بیشتر روی فلزات دیگر استفاده می شود. فرآیندهای پیش پوشش اتوکاتالیستی کمتر رایج دیگری وجود دارند که توسعه یافته اند که یک رابط رسانا بسیار نازک ایجاد می کنند که به فلزات مختلف، به ویژه آلیاژهای نیکل و مس، اجازه می دهد تا روی قطعات ساخته شده از پلاستیک اندود شوند.

آبکاری در مقابل الکتروفرمینگ

هر دو فرآیند آبکاری و شکل دهی الکتریکی با استفاده از رسوب الکتریکی انجام می شود. تفاوت عمده بین این دو فرآیند در این است که الکتروفرمینگ از قالبی استفاده می کند که پس از شکل گیری یک قطعه برداشته می شود.

فرآیند الکتروفرمینگ برای ایجاد قطعات فلزی جامد استفاده می شود، در حالی که آبکاری الکتریکی برای پوشش یک قطعه کار موجود که از ماده ای متفاوت از فلز ساخته شده است، استفاده می شود.

مواد مورد استفاده در آبکاری

یک فلز منفرد را می توان روی یک جسم یا ترکیبی از فلزات آبکاری کرد. بسیاری از تولیدکنندگان برای افزایش استحکام و رسانایی، لایه‌بندی فلزاتی مانند نیکل و مس را انتخاب می‌کنند. متداول ترین مواد مورد استفاده در فرآیند آبکاری به شرح زیر است:

• برنج
• کادمیوم
• کروم
• فلز مس
• طلا
• اهن
• نیکل
• نقره
• تیتانیوم
• فلز روی

تقریباً از هر ماده ای می توان در ساخت زیرلایه ها استفاده کرد، از فولاد ضد زنگ و انواع مختلف فلزات گرفته تا پلاستیک. صنعتگران مواد آلی دارند که آبکاری شده اند، مانند نوارهای پارچه ای نرم و گل. لازم به ذکر است که بسترهایی که نارسانا هستند مانند پلاستیک، شیشه و چوب باید قبل از فرآیند آبکاری آنها رسانا شوند. این را می توان با پوشش دادن یک بستر غیر رسانا در لایه ای از اسپری یا رنگ رسانا به دست آورد.

آبکاری الکترولس

آبکاری الکترولس یک روش آبکاری فلز است که به جای برق از مواد شیمیایی استفاده می کند. قطعه کار در یک عامل کاهنده با یک کاتالیزور غوطه ور می شود که یون های فلزی را به فلز تبدیل می کند و یون ها را روی سطح قطعه کار رسوب می دهد. این به طور گسترده ای برای آبکاری فلزات پلاستیک، مانند مدارهای الکترونیکی چاپی استفاده می شود. کالاهای مصرفی برای دوام بیشتر و ظاهری زیباتر به آنها روکش فلزی می‌شوند.

آبکاری الکترولس غیر گالوانیکی است و شامل واکنش های همزمان در محلول آبی بدون استفاده از جریان الکتریکی است. این واکنش زمانی رخ می دهد که یک عامل احیا کننده هیدروژن، معمولا هیپوفسفیت سدیم، آزاد می کند و برای تولید بار منفی روی سطح قطعه کار اکسید می شود. آبکاری بدون الکترود به طور یکنواخت یون‌های فلزی را در داخل سوراخ‌ها، در امتداد لبه‌ها و روی اشکال نامنظم رسوب می‌دهد، که به سختی می‌توان با استفاده از آبکاری الکتریکی، صفحه فلزی را به‌کار برد.

مواد غیر رسانای مختلفی وجود دارند که به عنوان بخشی از عملکردشان در یک برنامه کاربردی به رسانایی نیاز دارند. از جمله این مواد می توان به پلاستیک و انواع فلزات اشاره کرد. فرآیند آبکاری فلزات الکترولس، فلزات رسانا را بر روی سطوح غیر رسانا رسوب می دهد تا رسانا شود به طوری که می توان آن را آبکاری کرد یا برای کاربرد رسانا استفاده کرد.

آبکاری نیکل رایج ترین روش آبکاری الکترولس است، اگرچه لایه های مس، طلا و نقره نیز می توانند به روشی مشابه اعمال شوند. فرآیند آبکاری الکترولس را آبکاری خودکار کاتالیزوری یا آبکاری شیمیایی نیز می‌گویند.

آبکاری الکترولس روشی برای آبکاری فلز است که غیرگالوانیکی است که شامل چندین واکنش همزمان در یک محلول آبی است. واکنش ها بدون استفاده از منبع تغذیه خارجی رخ می دهد.

این واکنش زمانی حاصل می شود که یک عامل احیا کننده هیدروژن، معمولاً هیپوفسفیت سدیم، آزاد می کند و اکسید می شود، بنابراین بار منفی روی سطح قطعه تولید می شود.

آبکاری بدون الکتریسیته امکان حمام کردن تمام قسمت‌های جسم را با غلظت ثابت یون فلزی فراهم می‌کند و به طور یکنواخت فلز را در داخل سوراخ‌ها، در امتداد لبه‌ها و روی اجسامی که شکل نامنظم دارند و با فرآیند آبکاری به سختی به طور یکنواخت ورق فلز می‌شوند، رسوب می‌دهد.

استفاده از آبکاری الکترولس نیز برای رسوب یک سطح رسانا بر روی یک جسم غیر رسانا انجام می شود تا امکان پوشش فلزی توسط فرآیند آبکاری الکتریکی را فراهم کند.

آبکاری غوطه وری

آبکاری غوطه وری با فرو بردن در محلول یونی فلز نجیب برای تولید واکنش جایگزین، لایه هایی از فلزات نجیب را به سطح فلز دیگر می چسباند. این باعث می شود که یک پوشش فلزی بر روی یک فلز پایه از محلول های حاوی فلز پوشش رسوب کند. در این فرآیند، جابجایی معمولی یک فلز توسط یون فلزی وجود دارد که سطوح پتانسیل اکسیداسیون کمتری نسبت به یون فلزی جابجا شده دارد.

این فرآیند همچنین برای بهبود خواص الکتریکی و همچنین برای تقویت چسبندگی پوشش‌های چسبنده یا پوشش‌های آلی به زیرلایه استفاده می‌شود. آبکاری غوطه وری را آبکاری غوطه ور یا جایگزینی فلز نیز می گویند. آبکاری غوطه ور با فرآیندهای مختلف آبکاری متفاوت است به این معنا که هیچ جریان خارجی وجود ندارد. از این اصل پیروی می کند که وقتی اجزای فلزی مانند مس در الکترولیت دارای یون های فلز نجیب تر غوطه ور می شوند، جزء یا فلزی که نجیب کمتری دارند انحلال می یابند.

این منجر به آزاد شدن الکترون‌ها می‌شود که به فلزات بسیار نجیب اجازه می‌دهد تا ته نشین شوند. برخلاف فرآیند آبکاری الکترولس، فلزات ته نشین شده پس از پوشش کامل جسم تحت پوشش با فلزات نجیب بالاتر متوقف می شوند. این نوع آبکاری فلزی در دماهای بالا اتفاق می افتد مانند غوطه وری در طلا در دمای 80 درجه سانتی گراد تا 90 درجه سانتی گراد در حالی که در نقره غوطه وری در دمای 50 درجه سانتی گراد تا 60 درجه سانتی گراد انجام می شود.

آبکاری آبکاری در مقابل آبکاری بدون برق

آبکاری و آبکاری الکترولس چقرمگی یک جزء و مقاومت آن در برابر خوردگی را بهبود می بخشد. آنها بخشی را جذاب تر می کنند مانند آبکاری جواهرات یا سایر کالاهای مصرفی. تفاوت اصلی بین این فرآیندها استفاده از جریان الکتریکی است که برای آبکاری الکتریکی استفاده می شود اما با آبکاری الکترولس استفاده نمی شود.

آبکاری از یک منبع انرژی مانند یکسو کننده یا باتری برای تامین جریان الکتریکی به یک جزء در یک محلول شیمیایی استفاده می کند. اعمال جریان، ترکیب شیمیایی فلزات را تغییر می دهد و یک پوشش فلزی سخت و بادوام را روی سطح یک جزء رسوب می دهد. این پیچیده تر از آبکاری الکترولس است، به شرایط فوق العاده تمیز نیاز دارد، به تجهیزات بالقوه خطرناک متکی است و ممکن است برای دستیابی به ضخامت آبکاری لازم به کاربردهای متعدد نیاز داشته باشد.

آبکاری الکترولس فرآیندی است که پیچیدگی بسیار کمتری دارد. در فرآیند آبکاری الکترولس، جزء ابتدا با پاک کننده های شیمیایی برای حذف عناصر و روغن های خورنده تمیز می شود، سپس در محلول آبی غوطه ور شده و مواد شیمیایی ضد اکسیداسیون به آن اضافه می شود. جزء حاصل آبکاری شده و مقاومت بالایی در برابر خوردگی و اصطکاک از خود نشان می دهد.

آبکاری نیکل الکترولس هیچ نیازی به فیلتراسیون پیچیده یا تجهیزات دیگر ندارد و به دلیل عدم وجود برق، خطر حوادث مرتبط با برق وجود ندارد.

فصل دوم: انواع آبکاری فلز توسط فلز

در این فصل انواع مختلف آبکاری فلز بر اساس فلز مورد استفاده بحث خواهد شد.

آبکاری نیکل الکترولس

این نوعی درمان با استفاده از آلیاژی است که برای افزایش سختی و مقاومت فلز یا پلاستیک طراحی شده است. فرآیند آبکاری نیکل الکترولس ساده‌تر از آبکاری همتای خود است. در این فرآیند، برای شروع فرآیند آبکاری، نیازی به عبور جریان الکتریکی از محلول موجود در حمام شیمیایی نیست.

بلکه سطح فلز از طریق یک سری واکنش های اتوکاتالیستی و تمیز کردن قرار می گیرد که با پوشش های الکتریکی کامل شده است. در زیر مراحل آبکاری نیکل الکترولس آورده شده است:

1. پیش فرآوری

اولین مرحله تصفیه سطح است که به موجب آن با یک سری مواد شیمیایی برای از بین بردن روغن و گریس تمیز می شود. برای اینکه قطعه به درستی آبکاری شود، در آماده سازی قطعه به تمیزکاری کامل نیاز است. تمیز کردن هر جزء بر اساس سطح مواد به دقت انجام می شود.

2. آماده سازی سطح

هنگامی که بستر تمیز شد، با استفاده از محلول اختصاصی یا اچ اسید فعال می شود و سطح را به گونه ای آماده می کند که نیکل-فسفر روی آن رسوب کند.

3. تفسیر

پس از پایان فرآیند آبکاری، فرآیند الکترولس نیکل مقاومت بیشتری در برابر اصطکاک و خوردگی برای قطعه ایجاد می کند.

ضخامت های آبکاری نیکل الکترولس

رسوب آبکاری نیکل الکترولس را می توان با سرعت 5 میکرون در ساعت تا 25 میکرون در ساعت انجام داد. از آنجایی که فرآیند پیوسته است و بر روی خود ساخته می شود، فرآیند ضخامتی را ارائه می دهد که اساساً نامحدود است. با این حال، با افزایش ضخامت، عیوب دقیقه به وضوح دیده می شود. بسته به نیازهای خاص، یکی از پنج گزینه پوشش مختلف توسط پوشش الکتریکی اعمال می شود.

آبکاری روی

روی ماده ای ارزان است و از آن برای ایجاد پوشش گالوانیزه بر روی زیرلایه های فلزی مختلف استفاده می شود. علاوه بر آبکاری بودن المان، اعمال المان به روشی از طریق فرآیند شراردیزاسیون، غوطه ور شدن در حمام مذاب و با پاشش انجام می شود. در فرآیند سرد یا الکترولیتی، قسمتی که قرار است آبکاری شود به عنوان کاتد در حمامی که حاوی الکترولیت نمک های محلول روی همراه با روی فلزی به عنوان آند است قرار می گیرد.

این فرآیند پوششی از روی خالص را تولید می کند که بسیار انعطاف پذیر است که یکنواختی و ضخامت آن را می توان دقیقاً کنترل کرد. فرآیند sherardizing برای پوشش اقلام سخت افزاری کوچک مانند میخ و پیچ استفاده می شود. اقلام همراه با گرد و غبار روی در بشکه قرار می گیرند و تا دمای تقریباً 500 درجه سانتیگراد گرم می شوند.

سپس قطعات در داخل بشکه فرو می روند تا پوششی از 10 درصد آهن و 90 درصد روی تولید شود. استفاده از روی مذاب نیز ممکن است با غوطه وری یا پوشش دستی اقلام بزرگ انجام شود. افزودن مقدار کمی آلومینیوم به حمام گاهی برای بهبود سیالیت و بهبود پوشش اشکال عجیب و غریب انجام می شود.

آبکاری کادمیوم

این نوع آبکاری اغلب برای اقلام متفرقه خودرو استفاده می شود. سازندگان هواپیما آن را برای ویژگی‌های حفاظت فداکارانه و همچنین روان‌کاری طبیعی آن، برای قطعاتی که مرتباً برداشته و دوباره نصب می‌شوند، مشخص می‌کنند. این نوع آبکاری فلزی برای محیط های دریایی مناسب است که در برابر نمک و آب شیرین به خوبی مقاومت می کند.

به دلایل ایمنی، استفاده از این نوع آبکاری در طول سال ها کاهش یافته است، حتی اگر هنوز در دسترس است. در حال حاضر چندین تولید کننده هواپیما از آبکاری آلیاژ روی نیکل به عنوان جایگزینی برای آبکاری کادمیوم استفاده می کنند.

آبکاری کروم

این نوع آبکاری فقط در مقاصد تزئینی استفاده می شود، اما در برابر خوردگی و سختی نیز مقاومت بالایی از خود نشان می دهد که آن را برای کاربردهای صنعتی که در آن نگرانی از سایش وجود دارد، مفید است. گاهی اوقات برای بازگرداندن تلرانس روی قطعات فرسوده استفاده می شود. کروم عمدتاً روی نیکل در تولید مبلمان ساخته شده از فولاد و تزئینات خودرو آبکاری می شود.

فرآیند آبکاری کروم یک فرآیند آبکاری الکتریکی است که شامل استفاده از یک اسید کرومیک به نام کروم شش ظرفیتی است. برای مقاصد صنعتی، حمام های کروم سه ظرفیتی که از کلرید کروم یا سولفات کروم تشکیل شده اند، گزینه دیگری هستند.

آبکاری آلومینیوم

آلومینیوم دارای مجموعه گسترده ای از آلیاژها است که برخی از آنها دارای خواص الکتریکی و مکانیکی هستند که جایگزینی برای مس به عنوان ماده آبکاری می شود. سری 1000 آلومینیوم دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی استثنایی با مقاومت عالی در برابر خوردگی و کارایی فوق العاده است. از طرف دیگر، آلومینیوم سری 7000 با روی و مقادیر کمی منیزیم آلیاژ شده است که باعث می شود حرارت پذیری و بسیار قوی باشد.

ثبات قیمت آلومینیوم و استفاده روزافزون از آن عامل دیگری است که آن را به عنوان یک ماده آبکاری جذاب می کند. این فلز کمتر نجیب است و به راحتی یک لایه اکسید تشکیل می دهد که استفاده از آن را به عنوان فلز آبکاری محدود می کند. علاوه بر این، آبکاری آلومینیوم به دلیل ناهماهنگی در شکل گیری ساختار دانه و ضعیف بودن پیوند آن با فلز پایه محدود شده است.

آبکاری روی آلومینیوم

فرآیندهای مورد استفاده برای پوشش آلومینیوم عبارتند از غوطه وری، آبکاری الکتریکی و آبکاری الکترولس. نگرانی اصلی هنگام آبکاری روی آلومینیوم، لایه اکسیدی آن است که در چسبندگی لایه اضافه شده اختلال ایجاد می کند. یک فیلم غوطه وری روی برای جلوگیری از توسعه لایه اکسید استفاده می شود که روش اصلی روی است.

فلزات روکش شده به آلومینیوم

• قلع – قلع برای صفحه بندی قطعات الکترونیکی آلومینیومی استفاده می شود، زیرا می تواند جریان الکتریکی را هدایت کند و در برابر خوردگی مقاومت کند. روی سطح آلومینیوم یک روکش مات یا روشن ایجاد می کند.
• نیکل – پوشش های نیکل سختی آلیاژ آلومینیوم را افزایش داده و مقاومت در برابر خوردگی آن را افزایش می دهد.
• نقره – نقره آبکاری شده روی آلومینیوم مقاومت در برابر خوردگی و هدایت آلومینیوم را بهبود می بخشد و روانکاری و لحیم کاری را فراهم می کند.
• طلا – آبکاری طلا روی آلومینیوم گران است. این برای زیست سازگاری طلا استفاده می شود که آن را برای آبکاری آلیاژهای آلومینیوم برای ایمپلنت های پزشکی ایده آل می کند.
• نیکل الکترولس – پوشش نیکل الکترولس آلومینیوم مقاومت در برابر خوردگی، روانکاری، سختی، مقاومت در برابر سایش را فراهم می کند و می تواند به عنوان یک پوشش زیرین برای بهبود چسبندگی و افزایش استحکام برای آبکاری الکتریکی عمل کند.

آبکاری مس

آبکاری مس فلز دیگری است که برای آبکاری برای کاربردهایی که نیاز به کارایی هزینه و رسانایی بالا دارند، محبوب است. آبکاری مس یک فلز آبکاری محبوب برای قطعات مورد استفاده در زمینه الکترونیکی مانند بردهای مدار چاپی است. مس به دلیل هزینه کم مواد و راندمان آبکاری بالا، یکی از فلزات ارزان‌تر آبکاری است.

سه نوع فرآیند در آبکاری مس مورد استفاده قرار می گیرد که عبارتند از: اسیدی، قلیایی و قلیایی ملایم. سطوح بالاتر قلیایی قدرت پرتابی بالاتری را ارائه می دهند، اما نیاز به چگالی کمتری از جریان و اقدامات احتیاطی ایمنی دارند که افزایش یافته است. نظارت بر این سطوح بسیار مهم است زیرا سیانید در حمام های مس قلیایی توسط بازرسان بهداشتی مرتبط شده است.

آبکاری طلا

طلا در برابر اکسیداسیون و همچنین رسانایی الکتریکی مقاومت بالایی دارد، بنابراین بسیار ارزشمند است. آبکاری طلا، که با سر خوردن متفاوت است، زیرا طلا یک فویل نیست، یکی از ساده‌ترین راه‌ها برای دادن این ویژگی‌ها به فلزاتی مانند نقره و مس است. این فرآیند بیشتر برای تزئین جواهرات و برای بهبود رسانایی قطعات مورد استفاده در الکترونیک مانند اتصالات الکتریکی استفاده می شود.

هنگامی که مس روکش طلا می شود، کدر شدن می تواند مشکلی باشد که با پیش از رسوب گذاری با ضربه نیکل به راحتی قابل حل است. هنگام تعیین عواملی مانند طول غوطه وری و مخلوط حمام بهینه، سختی و خلوص طلا را در نظر بگیرید.

آبکاری نقره

استفاده گسترده از نقره به عنوان ماده آبکاری به دلیل هدایت حرارتی و الکتریکی استثنایی آن است که به مراتب بهتر از طلا است. در برنامه هایی که نیاز به انتقال توان جریان بالا و برنامه های اتصال برق کم دارند استفاده می شود. روانکاری نقره آن را برای کاربردهای ضد گالش در دمای بالا در صنایع بلبرینگ و اتصال دهنده ها ایده آل می کند.

آبکاری نقره مس سطحی کاربردی برای انتقال گرما و برق ایجاد می کند. فرآیند آبکاری نقره بیش از 200 سال قدمت دارد که از آن برای صفحه دنده های سوئیچ و سایر اشکال اجزای الکتریکی استفاده می شد. اخیراً آبکاری نقره با افزایش استفاده از خودروهای برقی رشد کرده است.

در فرآیند آبکاری نقره، نقره در چندین لایه اعمال می شود زیرا در صورت استفاده مداوم می تواند از بین برود. نقره علاوه بر کاربرد عملی در ساخت، برای کاربردهایی که نیاز به جذابیت تزئینی با هدایت الکتریکی دارند نیز استفاده می شود. این یک جایگزین مقرون به صرفه برای طلا، پالادیوم و رودیوم است. استفاده از آن به دلیل تمایل به خوردگی گالوانیکی و اثرات رطوبت محدود است.

آبکاری نقره از فولاد ضد زنگ برای مهره ها، بست ها، حلقه های لغزنده، واشرهای رانش و بوش ها استفاده می شود. قطعات فولادی ضد زنگ که با نقره روکش شده اند در دماهای بالا روان کنندگی دارند و به قطعات خاصیت ضد گند زدگی و ضد گیر می دهند. خواص مثبت مختلف فولاد ضد زنگ به دلیل داشتن لایه اکسیدی، صفحه بندی آن را دشوار می کند. سازندگان از روش های مختلفی برای حذف لایه اکسیدی قبل از آبکاری استفاده می کنند.

یک طرف پایین بی‌اهمیت نقره، تمایل آن به کدر شدن است که به عنوان یک نقص تلقی می‌شود. تیرگی نقره بر خلاف سایر اشکال تیرگی است که یک لایه اکسید ایجاد می کند. تیرگی که روی نقره ظاهر می شود به دلیل قرار گرفتن آن در معرض سولفید هیدروژن یا گوگرد است تا لایه ای از نیترات نقره را تشکیل دهد که رسانا است و با پاک کردن سطح به راحتی می توان آن را از بین برد.

به طور خاص، آبکاری نقره راه حل مناسبی برای کاربردهایی نیست که در شرایط مرطوب قرار دارند، زیرا نقره بیشتر مستعد پوسته شدن و ترک خوردن است که ممکن است بستر پایه را در معرض دید قرار دهد.

قلع کردن

قلع فلزی نرم، انعطاف پذیر و سفید نقره ای است که رسانای خوبی است، به راحتی در هوا اکسید نمی شود و در برابر خوردگی مقاوم است. از آنجایی که غیر سمی و غیر سرطان زا است، به طور گسترده ای برای نگهداری و آماده سازی مواد غذایی استفاده می شود. برای قرن ها، قلع در ساخت سلاح های برنزی و ظروف اولیه پخت و پز استفاده می شد.

آبکاری قلع لایه نازکی از قلع را روی سطح فلز قرار می دهد تا لحیم کاری و رسانایی فلز را بهبود بخشد و همچنین مقاومت فلز در برابر خوردگی را افزایش داده و ظاهر آن را بهبود بخشد. از آنجایی که قلع رسانای خوبی برای الکتریسیته است، از آبکاری قلع برای پوشش دادن پایانه های الکتریکی، اتصال دهنده های باتری و اجزای مسی استفاده می شود که برای عبور جریان استفاده می شوند، مانند باس بارهای ساخته شده از مس که نیروی الکتریکی را انتقال می دهند.

فرآیند آبکاری قلع با تمیز کردن سطح فلز برای حذف ناخالصی ها یا آلودگی ها آغاز می شود. لایه ای از قلع با استفاده از آبکاری الکتریکی اعمال می شود که شامل غوطه ور شدن فلز در محلولی با یون های قلع است. جریان الکتریکی از محلول عبور می کند تا قلع روی سطح فلز رسوب کند. ضخامت لایه قلع با مدت زمان باقی ماندن فلز در محلول آبکاری تعیین می شود.

آبکاری رودیوم

رودیوم نوعی پلاتین است که مقاومت در برابر کدر شدن، مقاومت در برابر خراش و ظاهر سفید براق و براق دارد. این نوع آبکاری معمولاً در تولید جواهرات بخصوص در شرایطی که نیاز به آبکاری طلای سفید دارد استفاده می شود. مس، نقره و پلاتین نیز از فلزات پایه محبوبی هستند که در آبکاری رودیوم استفاده می شوند.

نقطه ضعف آبکاری رودیوم، پوشیدن نهایی مانع محافظ رودیوم در کاربردهایی است که سطوح سایش بالایی دارند. این در نهایت منجر به تغییر رنگ می شود و دور دوم آبکاری پس از چند سال ممکن است لازم باشد.

آبکاری پلاستیک

آبکاری و آبکاری الکترولس برای رسوب فلز بر روی پلاستیک به منظور محافظت بیشتر از مواد پلاستیکی برای فرآیندهای ساخت اضافی یا رسانایی پلاستیک استفاده می شود. در چندین صنعت، از آبکاری پلاستیک برای بهبود ظاهر پلاستیک و دادن پوششی صاف به آن استفاده می شود. انواع پلاستیک‌هایی که برای آبکاری فلزی ایده‌آل هستند، ترموپلاستیک‌هایی هستند که هنگام گرم شدن، شکل‌پذیر می‌شوند.

پلاستیکی که بیشتر آبکاری می شود اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) است که یک پلاستیک سخت، بادوام و مقرون به صرفه است که در برابر مواد شیمیایی مقاوم است. از آنجایی که ABS در برابر عوامل محیطی آسیب پذیر است و از استحکام مکانیکی ضعیفی برخوردار است، از آبکاری آن برای رفع نواقص استفاده می شود. چندین آزمایش روی ABS انجام شد تا مشخص شود چگونه می توان آن را آبکاری کرد. توسعه یک ماده شیمیایی برای آماده سازی ABS برای آبکاری، پیشرفت عمده ای بود که منجر به آبکاری سایر پلاستیک ها شد.

فرآیند آبکاری پلاستیک

کلید آبکاری پلاستیک، آماده سازی مناسب است که شامل اچ کردن پلاستیک در محلول مبتنی بر اسید کرومیک برای بهبود چسبندگی است. پس از حذف هر گونه اسید کرومیک اضافی، از محلولی از نمک های پالادیوم و قلع استفاده می شود تا پلاستیک برای فرآیند آبکاری آماده شود. مس یا نیکل در محلول آبکاری الکترولس با استفاده از محلول نمک پالادیوم و قلع به عنوان کاتالیزور استفاده می شود. پس از اتمام آبکاری الکترولس، پلاستیک برای آبکاری استاندارد آماده است.

مزایای آبکاری فلزات پلاستیک

• مقاومت در برابر خوردگی و شیمیایی
• رسانایی را اضافه می کند
• افزایش قدرت
• مقاومت تماس در برابر سایش و مواد شیمیایی
• محافظت در برابر تداخل فرکانس رادیویی (RFI) و تداخل الکترومغناطیسی (EMI)

فصل سوم: کاربردها و مزایای آبکاری فلزات

در این فصل کاربردها و مزایای آبکاری فلزات بحث خواهد شد.

کاربردهای آبکاری فلز

کاربردهای آبکاری فلز عبارتند از:

کاربردهای هوافضا

اجزای متعدد هواپیما برای افزودن یک پوشش فداکاری آبکاری شده اند که با کاهش نرخ خوردگی، طول عمر قطعات را بهبود می بخشد. به دلیل قرار گرفتن اجزای هواپیما در معرض تغییرات زیاد و شدید دما و همچنین عوامل محیطی، یک لایه فلز اضافی بر روی یک بستر فلزی اعمال می شود.

این به این معنی است که عملکرد یک قطعه به دلیل پارگی و سایش به خطر نیفتد. بسیاری از بست ها و پیچ و مهره های فولادی که برای صنعت هوافضا طراحی شده اند، آبکاری شده با کروم هستند.

هنر و دکوراسیون منزل

اقلام زیست تخریب پذیر مانند شاخه ها، گل ها و حتی حشرات اغلب به آثار هنری بادوام تبدیل می شوند که با فرآیند آبکاری فلزی ماندگاری طولانی دارند. آبکاری را می توان برای نشان دادن و حفظ جزئیات ظریف در مواردی که در غیر این صورت به راحتی تجزیه می شوند، به کار برد. آبکاری الکتریکی گاهی اوقات توسط طراحان دیجیتال برای تولید مجسمه ها استفاده می شود.

طراحان می توانند زیرلایه های سه بعدی را با استفاده از یک چاپگر رومیزی سه بعدی چاپ کنند و سپس طرح را در طلا، نقره، مس یا هر فلزی که برای دستیابی به پایان مورد نظر انتخاب می کنند، آبکاری می کنند. ترکیب آبکاری الکتریکی و پرینت سه بعدی در این روش، قطعاتی را تولید می کند که ساخت آنها راحت تر و ارزان تر است، در حالی که ظاهر آن تغییر نمی کند.

آبکاری خودرو

در صنعت خودرو، آبکاری بسیار رایج است. این توسط چندین شرکت بزرگ خودروسازی برای ایجاد سپرهای کرومی و سایر قطعات فلزی مختلف استفاده می شود. آبکاری الکتریکی همچنین می تواند در ایجاد قطعات سفارشی برای وسایل نقلیه مفهومی استفاده شود.

شرکت‌های سفارشی‌سازی خودرو و شرکت‌های ترمیم نیز از آبکاری برای استفاده از کروم، نیکل و سایر پرداخت‌ها در قطعات مختلف موتورسیکلت و خودرو استفاده می‌کنند.

مصارف صنعتی جواهرات برای آبکاری

صنعت جواهرات با آبکاری الکتریکی همراه است. طراحان جواهرات و تولیدات برای افزایش دوام، جذابیت زیبایی و رنگ دستبندها، آویزها، انگشترها و طیف وسیعی از اقلام دیگر به این فرآیند آبکاری فلزی تکیه می کنند.

جواهراتی که به عنوان روکش نقره یا طلا توصیف می شوند، شانس بالایی دارند که آبکاری شوند. فلزات مختلف به صورت ترکیبی برای دستیابی به پرداخت هایی که رنگ منحصر به فرد دارند استفاده می شود. به عنوان مثال مس، نقره و طلا اغلب برای ایجاد رزگلد ترکیب می شوند.

پزشکی و دندانپزشکی

فرآیند آبکاری فلزی به نام آبکاری الکتریکی برای افزودن سطوح بیرونی انعطاف پذیر به انواع عناصر دندانی و پزشکی استفاده می شود. کاشت طلا بیشتر برای ایجاد اینله دندان و کمک به فرآیندهای مختلف دندانی استفاده می شود.

قطعاتی که کاشته می شوند، مانند پیچ ​​ها، صفحات و اتصالات جایگزین، به طور مکرر آبکاری می شوند تا در برابر خوردگی مقاوم تر شوند و همچنین با استریلیزاسیون قبل از درج سازگاری بیشتری داشته باشند. ابزارهای جراحی و همچنین ابزارهای پزشکی مانند قطعات رادیولوژی و فورسپس نیز معمولاً آبکاری می شوند.

برنامه های کاربردی قدرت

بسیاری از اجزای خورشیدی و الکتریکی از طریق فرآیند آبکاری فلزی برای بهبود رسانایی آنها پوشش داده می شوند. کنتاکت سلول های خورشیدی و انواع مختلف آنتن ها به طور معمول با استفاده از آبکاری الکتریکی ساخته می شوند. سیم ها را می توان با آبکاری الکتریکی آنها در نیکل، نقره و چندین نوع فلز دیگر پوشش داد.

آبکاری طلا بیشتر در ترکیب با سایر فلزات برای بهبود دوام قطعه کار استفاده می شود. طلا همچنین به دلیل رسانایی، انعطاف پذیری و عدم تعامل با اکسیژن، اغلب برای بهبود طول عمر قطعات استفاده می شود.

نمونه سازی با آبکاری

برای تولید قطعات فلزی سفارشی یا کم حجم به منظور نمونه سازی، این کار می تواند زمان بر و بسیار پرهزینه با فرآیندهای تولید سنتی باشد. در نتیجه، آبکاری و چاپ سه بعدی توسط مهندسان برای صرفه جویی در زمان و راه حل کم هزینه ترکیب می شوند.

محصولات RF و مایکروویو

برای انتشار امواج رادیویی، آنتن ها باید دارای رسانایی الکتریکی باشند. حتی اگر قطعاتی که به صورت سه بعدی پرینت شده اند، جریان الکتریکی را رسانا نمی کنند، اما آزادی طراحی تقریبا بی نهایت و مواد دارای خواص حرارتی و مکانیکی خوب هستند. این مزایا را می توان در ترکیب با آبکاری الکتریکی برای دستیابی به رسانایی مورد نظر استفاده کرد. این منجر به راه حل بسیار خوبی برای آنتن های سفارشی با هدف تحقیق و توسعه در زمینه های دفاعی، آموزشی، پزشکی و خودرو می شود.

مزایای آبکاری فلز

مزایای آبکاری فلز عبارتند از:

مزایای فرآیند آبکاری آبکاری فلزات

آبکاری فواید بسیاری مانند بهبود استحکام، رسانایی و طول عمر قطعات دارد. تولیدکنندگان، هنرمندان و مهندسان از این مزایا به طرق مختلف بهره می برند. مهندسان اغلب از فرآیند آبکاری برای بهبود دوام و استحکام طرح های مختلف استفاده می کنند.

استحکام کششی قطعات مختلف را می توان با قرار دادن یک پوشش فلزی مانند نیکل و مس در اطراف آنها بهبود بخشید. با قرار دادن یک پوسته فلزی بر روی سطح یک قطعه، مقاومت آن ها در برابر عوامل محیطی مانند اشعه ماوراء بنفش در فضای باز، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی یا کاربردهای خورنده افزایش می یابد.

هنرمندان اغلب از فرآیند آبکاری الکتریکی برای حفظ عناصر طبیعی مستعد پوسیدگی مانند برگ ها استفاده می کنند و آنها را به آثار هنری با دوام تر تبدیل می کنند. در بخش پزشکی، آبکاری الکتریکی برای ساخت ایمپلنت های پزشکی که در برابر خوردگی مقاوم هستند و می توانند به درستی استریل شوند، استفاده می شود.

آبکاری روشی است که هنگام افزودن پوشش های فلزی آرایشی به محصولات مشتریان، مجسمه ها، مجسمه ها و آثار هنری موثر است. تولیدکنندگان متعددی نیز برای ایجاد قطعاتی با وزن سبک که حمل و نقل یا جابجایی آنها ساده و ارزان‌تر است، بستری را آبکاری می‌کنند.

آبکاری همچنین دارای مزیت رسانایی است. با توجه به خاصیت رسانایی ذاتی فلزات، آبکاری الکتریکی یک راه عالی برای بهبود رسانایی قطعه است. عملکرد قطعات الکتریکی، آنتن ها و سایر قطعات را می توان با آبکاری بهبود بخشید.

مزایای آبکاری الکترولس

• از برق استفاده نمی کند
• پوشش یکنواختی را فراهم می کند
• هیچ نیازی به قفسه ها یا جیگ های پیچیده وجود ندارد
• انعطاف پذیری در ضخامت و حجم آبکاری وجود دارد
• نظارت خودکار بر پر کردن مواد شیمیایی
• هیچ نیازی به روش فیلتراسیون پیچیده وجود ندارد
• در دسترس بودن روکش های روشن، نیمه روشن یا مات

مزایای آبکاری غوطه وری

• بهبود مقاومت در برابر خوردگی و سایش
• مقاومت الکتریکی بهبود یافته است
• هدایت الکتریکی بهبود یافته است
• بازتاب و ظاهر بهبود یافته است
• بهبود سختی و مقاومت شیمیایی
• تحمل گشتاور بهبود یافته
• بهبود قابلیت اتصال

معایب آبکاری فلزات

در حالی که آبکاری الکتریکی مزایای بسیاری دارد، معایب آن در ماهیت خطرناک و پیچیدگی خود فرآیند نهفته است. اگر اقدامات احتیاطی مناسب نادیده گرفته شود، احتمالاً کارگرانی که فرآیند آبکاری الکتریکی را انجام می دهند، از مواجهه با کروم شش ظرفیتی رنج می برند. تهویه مناسب برای کارگران در محل کار ضروری است.

اجرای صحیح آبکاری ساختاری بسیار دشوار است و به حمام های متعدد، زمان طولانی صفحه و سازگاری بین فلزات نیاز دارد. با توجه به خطرات موجود و تخصص مورد نیاز، بسیاری از طراحان و مهندسان تصمیم می‌گیرند تا یک تولیدکننده ثالث آبکاری را استخدام کنند که در این فرآیند تخصص دارد.

نتیجه انواع آبکاری فلزات

در این مقاله بحثی در مورد انواع فرآیندهای آبکاری فلزات مانند آبکاری الکتریکی، آبکاری الکترولس و آبکاری غوطه وری ارائه شده است. همچنین بحثی در مورد انواع مختلف آبکاری فلز بر اساس فلز مورد استفاده ارائه شد، به عنوان مثال در مورد آبکاری نیکل، آبکاری روی، آبکاری رودیوم و غیره ارائه شد. برای مثال آبکاری الکتریکی نیاز به اعمال جریان الکتریکی از منبع نیرو دارد در حالی که آبکاری الکترولس نیازی به عبور جریان الکتریکی ندارد. انواع مختلف آبکاری فلز بر اساس فلز مورد استفاده دارای مزایا و معایب مختلفی است، برای مثال آبکاری طلا مزیت عدم تعامل با اکسیژن و مقاومت بالا در برابر رسانایی را دارد. هنگام انتخاب نوع آبکاری فلزی،