بررسی آبکاری فلزات



بسم الله الرحمن الرحیم

عنوان
آبکاری فلزات

مقدمه
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.

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 ۱% 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 ۳/۱ وان را پر می کنند ولی برای نمکهای سخت ـ حل شونده نظیر نمکهایی که به حمامهای غلیظ نیکل اضافه می گردند باید از ۳/۲ 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 :
۱) 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.
۲) 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.
۳) اسید شویی : در فرآیند های آبکاری برای تامین 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.
۴) 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 تامین 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 ۱ جزء اسید سولفوریک و ۲۰ 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 ۶ جزء اسید سولفوریک، ۱ جزء اسید هیدرولیک و ۱۶۰ 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 ۳۰ گرم جیوه را داخل ظرف شیشه ای ریخته و به آن ۳۰ 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 ۴ 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 ۱۰ تا ۱۵ 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.
آبکاری مس :
آب مس به عنوان پوشش زیرین ، در سیستم چند پوششی ، عایق حرارتی برای انتقال حرارت ، در الکتروفرمینگ و در بردهای مدار چاپی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد . اگر چه فلز مس در مقابل خوردگی نسبتاً مقاوم است ، وقتی در مجاورت هوا قرار می گیرد به سرعت جلای خود را از دست می دهد و لک می شود . وقتی یک سطح زیبا و با دوام مورد نیاز باشد ، آب مس به ندرت به تنهایی به کار می رود . آب مس براق در سیستم های چند پوششی ، به عنوان پوشش زیرین محافظ مورد استفاده قرار می گیرد ، یا وقتی تنها به عنوان پوشش تزئینی به کار می رود ، توسط لایه ای از لاک شفاف در مقابل کدر و لک شدن ، محافظت می شود ، برای آبکاری مس می توان از الکترولیت های متعددی استفاده کرد که متداول ترین آنها عبارتند از :محلول های سیانید و پیروففات قلیایی ، حمام های اسیدی سولفات و فلوئوبورات .

حمام های پروفسفات قلیایی به علت سرعت خوب آبکاری ، اغلب برای ایجاد پوشش ضخیم به کار می روند ، هر چند که باید به دقت کنترل شوند . با استفاده از حمام های سیانید قلیایی که کنترل آنها نسبتاً آسان است ، می توان پوشش های نازکی با ضخامت یکنواخت به دست آورد . با توجه به قابلیت های بالای پوشش دادن این حمام ها بیشترین کاربرد را دارند . حمام های سیانید رقیق و سانید را شل برای ایجاد پوشش نازکی از مس به ضخامت m μ ۳ تا (۰٫۰۵-۰٫٫۱mil)1.0 بیش از آبکاری مس و یا فلزات دیگر مورد استفاده قرار می گیرند . حمام های سیانید را شل غلیظ برای ایجاد پوشش هایی تا ضخامت حدود m μ ۸ (۰٫۳mil)، کاملاً مناسب هستند . با یک تغییر کوچک در تغییر الکترولیت را شل در آبکاری با الکترولیت ثابت ، با همزن مکانیکی یا برای بازدهی بیشتر با هم زدن توسط هوا مورد استفاده قرار می گیرد .
همچنین در مواردی که جریان معکوس متناوب و یا جریان منقطع استفاده می شود نیز این الکترولیت کاربرد دارد . حمام های آبکاری سیانید مس با غلظت مس کم و سیانید آزاد زیاد ، سطح قطعات مختلف را طی عملیات آبکاری تمییز می کنند . اگر چه از این الکترولیت ها نباید به منظور تمییز کردن استفاده نمود ، ولی به هر حال این حمام ها توانایی ایجاد پوشش نازکی از مس روی قطعاتی که تمیز کردنشان مشکل است را دارند . استفاده از سایر حمام ها منجر به پوشش ناقص و چسبندگی ضعیف می شود .
حمام های سانید سدیم و پتاسیم با راندمان بالا
با اضفه کردن مواد افزودنی خاص به حمام های غلیظ ، می توان از آنها برای تولید پوشش هایی با براقی و قدرت هم سطح کنندگی متفاوت و ضخامت هایی از ۸ تا m μ ۵ ۲۰mils)تا ۰٫۳) استفاده کرد . این الکترولیت ها به طور معمول ، پوشش های ضخیم ، صاف و براقی ایجاد می کنند . به دلیل قدرت بالای پوشش این الکترولیت ها ، نقاط گود و تو رفته نیز دارای پوشش ضخیم و یکنواخت می گردند . برای ایجاد پوشش های صاف و بدون حفره عموماً از مواد افزودنی خاصی در این حمام ها استفاده می شود . قبل از آبکاری در حمام های باراندمان بالا ، ابتدا قطعات باید با یک لایه نازک مس به ضخامت حدود m μ (۰٫۰۵mil)10 از یک الکترولیت رقیق سیانید مس پوشش داده شوند .
مشخصات حمام های باراندمان بالا عبارتند از :
– دمای نسبتاً بالا
– غلظت زیاد مس
– سرعت عمل بالا
سرعت آبکاری در این حمام ها ۳ تا ۵ برابر حمام های سیانید رقیق و سیانید راشل می باشد . قطعاتی که در این الکترولیت ها آبکاری می شوند ، باید کاملاً تمییز شوند . در غیر این صورت پوشش ایجاد شده از کیفیت پایینی برخوردار خواهد شد . همچنین برای زدودن آلودگی های آلی ، حمام باید مرتب تصفیه شود .کمپلکس های تشکیل شده از ترکیب سیانید پتاسیم و سیانید مس دارای حلالیت بیشتری از کمپلکس های ایجاد شده از ترکسیب سیانید سدیم و سیانید مس می باشند .
استفاده از حمام سیانید بهتر از حمام سدیم سیانید است زیرا احتمال سوختن پوشش در لبه کمتر می شود . بنابراین امکان استفاده از دانسیته جریان بالاتر را فراهم می کند ، در نتیجه سرعت آبکاری بیشتر می شود . در الکترولیت های با راندمان بالا برای یکنواخت کردن پوشش روی قطعات پیچیده از جریان منقطع استفاده می شود . با استفاده از جریان معکوس به صورت تناوبی ، پوشش یکنواخت تر خواهد شد .معکوس کردن تناوبی جریان در این الکترولیت ها موجب کاهش خلل و فرج پوشش نیز می شود .
استفاده از مواد افزودنی اختصاصی ، سبب افزایش راندمان آندی و کاندی ، افزایش خرده گیری آند و در نهایت موجب عملکرد بهتر این الکرتولیتها می شود . این مواد سبب براق شدن پوشش و همچنین ریز شدن دانه ها می شوند . افزودنی های اختصاصی برای کنترل تاثیرات آلودگی های آلی و غیر آلی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
حمام های پیروفسفات مس برای آبکاری چند پوششی تزئینی ، بردهای مدار چاپی و به عنوان عایق در عملیات حرارتی فولادها به کار می رود . حدود غلظت و شرایط کار در جدول ۲ داده شده است .
جدول شماره( ۲)
حدود غلظت ها (g/l (oz/gal
مس
(۵-۳)۳۸-۲۲
پیروفسفات
(۳۳-۲۰)۲۵۰-۱۵۰
آمونیاک
(۳/۰-۱۰/۰)۳-۱
نسبت وزنی پیروفسفات به مس
(۲/۱-۹/۰)۵/۸-۰/۷
شرایط کار
دما
(FÚ ۱۴۰-۱۰۵)Ú ۶۰-۴۰
دانسیته جریان
۰/۷-۰/۱
(A/ft2 ۷۰-۱۰)راندمان کاند%۱۰۰-۹۵ولتاژ در تانکV5-2PH با دستگاه(a)8/8-0/8آندهامس(a با اسید پروفسفریک و هیدرواکسید پتاسیم می توان ثابت نگه داشت
خواص حمام پیروفسفات مس ، حد واسطی بین حمام های اسیدی و سانیدی است ، و بیشتر شبیه حمام سیانید با راندمان بالا سیانید با راندمان بالا می باشد . راندمان الکترود ۱۰۰% است و قدرت پوشش دادن و سرعت آبکاری تا وقتی که حمام در PH تقریباً خنثی عمل می کند ، خوب است . پوشش های به دست آمده حاوی دانه های ریز و نیمه براق هستند . هنگام استفاده از حمام پیروفسفات برای آبکاری فولاد ، قطعات دای کاست از جنس روی ، منیزیم ، آلومینیم باید از یک پوشش اولیه بسیار نازک استفاده کرد . برای ایجاد این پوشش نازک ، می توان از محلول سیانید رقیق مس یا پیروفسفات مس ، نیکل یا محلول های دیگر استفاده کرد .
حمامهای آبکاری اسیدی :

از حمامهای اسیدی بطور گسترده در الکترورمینگ و تصفیه الکتریکی مس ، تهیه پودر مس و آبکاری تزئینی استفاده می شود . این حمامها شامل مس دو ظرفیتی بوده ، قابلیت داشتن ناخالصی های یونی بیشتری نسبت به حمام های قلیایی دارند ، اما قدرت پوشش دادن ضعیف تری برخوردارند . خلل و فرج حاصل از حمام اسیدی کمتر است که در پر کردن تخلخل های قطعات دای کاست بسیار موثر می باشد . بیش از آن که فولاد یا آلیاژ روی دای کاست در حمام اسیدی مس آبکاری شود ، باید در حمام رقیق سیانید مس یا نیکل پوشش داده شود .
پوشش نازکی از نیکل مانع رسوب کردن مس و پوسته شدن پوشش می شود .
خواص پوشش :
عوامل مختلف در مراحل آماده سازی سطح و آبکاری ، اثرات مهمی بر روی کیفیت پوشش مس ایجاد شده دارد . بعضی از آنها ممکن است اثر منفی بر میزان چسبندگی مس روی قطعه کار داشته باشند . برخی دیگر بر روی میزان خلل و فرج ، براقی ، سختی ، زبری ، پوسته شدن ، لحیم کاری و هم سطح کنندگی تاثیر می گذارند .
● براق بودن : پوششهای مس براق اغلب در اثر افزودن مواد براق کننده به الکترولیت ایجاد می گردند . اگر چه فرچه کاری پوشش نیز منجر به براقی آن می شود آبکاری در حمامهای سیاتید غلیظ ، در صورتی که با قلع جریان و یا معکوس شدن متناوب جریان صورت گیرد ، نیز منجر به بهتر شدن براقی پوشش مس می گردد. فرچه کاری و پولیش الکتریکی قطعه قبل از آبکاری منجر به ایجاد پوشش صاف و نیمه براق در یک الکترولیت فاقد براقی می شود . اگر از الکترولیت حاوی براقی استفاده شود میزان براقی پوشش افزایش می یابد .
فرچه کاری پوشش برای براق نمودن آن هزینه زیادی در بر دارد . آبکاری در حمامهای سیاتید دارای زاندمان بالا با جریان منقطع و یا جریان متناوب معکوس براقی پوشش را بهبود می بخشد . تکنیکهای پیشرفته ریخته گری و پرداخت مکانیکی قبل از آبکاری می توانند کیفیت پوشش مس را بهبود بخشند.
● چسبندگی : برای بدست آوردن چسبندگی مناسب ، نوع سطح و نحوه آماده سازی آن بر اثر آبکاری بسیار مهم است .بطور کلی کیفیت پوشش در قطعات ریختگی و سطوح متخلخل در مقایسه با سایر قطعات پائین تر است . نوع جنس قطعه نیز از عوامل تعیین کننده است . در قطعات دایکاست با پایه منیزیوم یا آلومینیم ، لایه ی زینکاته ای که بین قطعه و پوشش مس قرار می گیرد ، عامل کنترل کننده و بحرانی می باشد .
● فولادهای ضد زنگ : سرعت فرو بردن قطعات از جنس فولاد ضد زنگ که سطوح آن کاملاً فعال شده به حمام آبکاری تاثیر مهمی در چسبندگی پوشش خواهد داشت . بعضی براقی های آلی ممکن است روی چسبندگی پوششهای بعدی تاثیر منفی داشته باشند . چسبندگی پوششهای مس از الکترولیتهای اسیدی هنگامی می تواند مناسب باشد که قطعه قبلاً توسط حمام رقیق مس پوشش نازکی داده شده باشد .
● خلل و فرج : میزان تخلخل پوشش مس را می توان با انتخاب نوع حمام آبکاری مس ، ترکیب الکترولیت و کنترل آن ، جنس قطعه و شرایط سطحی که باید آبکاری شود . کنترل نمود. میزان تخلخل روی یک سطح تعیین کننده روش پرداخت برای حداقل رساندن آ" می باشد . یک سطح متخلخل از مساحت جانبی بزرگی برخوردار است و برای آنکه راندمان آبکاری بالا باشد باید از دانسیته جریان بالایی استفاده کرد .
● پوسته شدن : سطح بیشتر در مورد قطعات با پایه روی به خصوص وقتی که قطعه آبکاری شده در معرض حرارت قرار می گیرد رخ می دهد ممکن است قطعات از جنس منیزیومی و یا آلومینیومی نیز پوسته شوند که علت آن می تواند کیفیت نامطلوب قطعات ریخته شده یا آماده نمودن نامناسب سطح و یا هر دو باشد . میزان پوسته شدن پوشش نازک مس روی قطعات ریخته شده با پایه روی که بعداً در معرض حرارت قرار می گیرد را می توان با کم کردن PH حمام سیانید از ۶/۱۲-۱۲ به حدود ۱۰ کاهش داد . از آنجایی که در این PH کم ، ممکن است گاز خطرناک سیانید هیدروژن آزاد شود مراقبتهای لازم باید انجام شود .
به همین دلیل تهویه خوب حمام امری ضروری است . پوسته شدن پوشش مس روی منیزیم و آلومینیم به خصوص در هنگام لحیم کاری و یا وقتی که قطعه در معرض حرارت قرار نگیرد پوسته شدن نمایان نمی گردد. بهتر است قطعات آلومینیمی و منیزیمی را که آب مس داده شده اند به طور آزمایشی در معرض حرارت کنترل شده که باید بعد ها متحمل شود ، قرار داد . اگر چسبندگی در سطح تماس ضعیف باشد این امر موجب پوسته شدن پوشش قبل از آبکاری دیگر می گردد.
● زبری : زبری در پوشش اغلب در اثر وجود ذرات خارجی بر حمام ایجاد می شود . وجود این ذرات ناشی از تمیز نمودن نادرست و یا مهاجرت ذرات فلز مس و یا اکسید مس یک ظرفیتی ایجاد شده در آند به طرف کاند می باشد . چنین زبری به خصوص در الکترولیت سیانید سدیم غلیظ ایجاد می گردد و می توان با استفاده از کیسه های دور آند از به وجود آمدن آن جلوگیری کرد .
● قابلیت لحیم کاری : پوشش زمانی خوب است که :
الف – سطح مس عاری از اکسید باشد .
ب- پوشش به اندازه ی کافی ضخیم باشد .
ج- چسبندگی آب مس داده شده بسیار خوب باشد .
لحیم کاری مستقیم قطعاتی که پوشش مس داده شده و سپس در دستگاهی آب بندی شده که مورد استفاده قرار می گیرند امری معمولی است . برای قطعات الکترونیکی از جنس آلومینیم و منیزیم که کاربدهای فضایی دارند لحیم کاری امری متداول است . این قطعات باید قبل از لحیم کاری زینکانه شده و سپس آب مس داده شود . برای قطعاتی که در معرض هوا قرار می گیرند یک پوشش نهایی از جنس کادمیم کروماته شده یا قلع بر روی لایه مس در ایجاد قابلیت لحیم کاری و همچنین مقاومت در برابر خوردگی بسیار موثر است .
● سختی " الکترولیتهای سیانید بدون حضور معرفهای افزودنی نسبت به حمامهای اسیدی پوشش سخت تری ایجاد می کنند . استفاده از معرفهای افزودنی در تمامی الکترولیها موجب افزایش سختی پوشش می گردد. به طور کلی سختی پوشش مربوط به دانه های ریز است اما می توان سختی را بدون ریز کردن دانه نیز با جهت دادن صحیح کریستالها افزایش داد . در حمامهای اسیدی تغییر غلظت سولفات مس و یا اسید سولفوریک تاثیر چندانی روی سختی پوشش ندارد .
● هم ترازی : تاثیر بسیار مهمی بر روی ظاهر پوشش و نیز ظاهر محصول نهایی (وقتی که پوششهای دیگری نیز بر روی مس نشانده می شود ) دارد . اغلب فلزی که باید پوشش داده شود صافی مطلوب را ندارد . می توان بر روی سطوح قطعات فلزی به طریق مکانیکی و یا شیمیایی کارکرد تا زبری سطح پیش از آبکاری کاهش یابد .
بعضی الکترولیتهای مس قدرت هم سطح کنندگی خوبی دارند . بدین ترتیب در هزینه پرداخت کاری سطح قبل از آبکاری و یا سایر طرق صاف کردن سطح صرفه جویی می شود . وقتی که به الکترولیتهای غلیظ پتاسیم ، برخی معرفهای افزودنی اضافه شود و در حین آبکاری جریان منقطع و یا متناوب معکوس استفاده گردد ، هم سطحی بسیار خوبی حاصل می شود .
الکترولیتهای سیانید پتاسیم غلیظ ، مخلوط سدیم و پتاسیم و سیانید راشل( نه به اندازه الکترولیت سیانید غلیظ ولی تا حد قابل قبولی ) خواص هم سطح کنندگی خوبی را با جریان منقطع و یا جریان معکوس متناوب ایجاد می کنند .
● مس در سیستمهای چند پوششی : آب مس اغلب به عنوان پایه برای پوششهای بعدی در سیستمهای چند پوششی مورد استفاده قرار می گیرد .
● هزینه : هزینه آبکاری مس به نوع تاسیسات بستگی دارد . در صورتی که تجهیزات مدرن ، اتوماتیک باشند براقی ها و معرفهای مرطوب کننده بیشترین هزینه را در بر دارد . چنانچه عملیات در مخزن ثابت انجام گیرد . هزینه کارگر مهمترین عامل است . افزایش دانسیته جریان سبب کاهش زمان لازم برای ایجاد پوشش با ضخامت معین می گردد و در نتیجه هزینه پایین می آید به کمک شکل ۵ میتوان هزینه مس رسوب کرده روی قطعه را که عملیات آبکاری عادی و متداول است تخمین زد .
به عنوان مثال شکل ۵ نشان می دهد که gr 20(oz4) مس لازم است برای آبکاری ناحیه ای به مساحت (VFt2)0.7m2 با پوششی به ضخامت ۲۰ میکرون (۰٫۸ mhl) است . هزینه پوشش مس با ضرب کردن وزن مس مورد نیاز در هزینه آندهای مسی بدست می آید . برای مساحتهایی بیشتر از (۱۰Ft2)24m2 این مقدار را باید در فاکتور مناسبی ضرب نمود .
اصول آبکاری
به طور کلی ترسیب فلز با استفاده از یک الکترولیت را می توان به صورت واکنش زیر نشان داد:
فلز <— (الکترون) z + کاتیون فلزی
ترسیب فلز با روشهای زیر انجام می شود:
آبکاری الکتریکی
در این روش ترسیب گالوانیک یک فلز بر پایه واکنشهای الکتروشیمیایی صورت می گیرد. هنگام الکترولیز در سطح محدود الکترود/الکترولیت در نتیجه واکنشهای الکتروشیمیایی الکترون ها یا دریافت می شوند (احیا) و یا واگذار می شوند (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 می گیرند. محلول الکترولیت باید شامل یونهای فلز رسوب کننده 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 می باشد (قطب منفی یا کاتد) را دارند.
قطب مخالف که کمبود الکترون دارد قطب مثبت یا آند نامیده می شود. به طور کلی سیکل معمول پوشش دهی را می توان به صورت زیر در نظر گرفت:
– یک اتم در آند یک یا چند الکترون از دست می دهد و در محلول پوشش دهی به صورت یون مثبت در می آید.
– یون مثبت به طرف کاتد یعنی محل تجمع الکترون ها جذب شده و در جهت آن حرکت می کند.
– این یون الکترون های از دست داده را در کاتد به دست آورده و پس از تبدیل به اتم به صورت جزیی از فلز رسوب می کند.
قوانین فارادی
قوانین فارادی که اساس آبکاری الکتریکی فلزها را تشکیل می دهند نسبت بین انرژی الکتریکی و مقدار عناصر جا به جا شده در الکترودها را نشان می دهند.
قانون اول: مقدار موادی که بر روی یک الکترود ترسیب می شود مستقیما″ با مقدار الکتریسیته ای که از الکترولیت عبور می کند متناسب است.
قانون دوم :مقدار مواد ترسیب شده با استفاده از الکترولیت های مختلف توسط مقدار الکتریسیته یکسان به صورت جرم هایی با اکی والان مساوی از آنهاست.
بر اساس این قوانین مشخص شده است که ۹۶۵۰۰ کولن الکتریسیته (یک کولن برابر است با جریان یک آمپر در یک ثانیه) لازم است تا یک اکی والان 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 الکترون های لازم برای احیای یون های فلزی توسط واکنش های الکتروشیمیایی تامین می شوند. بر این اساس سه امکان وجود دارد:
ترسیب فلز به روش تبادل بار (تغییر مکان ) یا فرایند غوطه وری: اساس کلی این روش بر اصول جدول پتانسیل فلزها پایه ریزی شده است. فلزی که باید پوشیده شود باید پتانسیل آن بسیار ضعیف تر (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 غوطه ور نمودن یک میله آهنی در یک محلول سولفات مس فلز آهن فعال است و الکترون واگذار می کند و به شکل یون آهن وارد محلول می شود. دو الکترون روی میله آهن باقی می ماند.
یون مس دو الکترون را دریافت کرده احیا می شود و بین ترتیب مس روی میله آهن می چسبد. و هنگامی که فلز پایه که باید پوشیده شود (مثلا آهن) کاملا″ توسط فلز پوشنده (مثلا مس) پوشیده شود آهن دیگر نمی تواند وارد محلول شود و الکترون تشکیل نمی شود و در نتیجه عمل ترسیب خاتمه می یابد. موارد استعمال این روش در صنعت آبکاری عبارت است از: مس اندود نمودن فولاد٬ نقره کاری مس و برنج٬ جیوه کاری٬ حمام زنکات٬ روشهای مختلف کنترل و یا آزمایش٬ جمع آوری فلز از حمام های 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 می کند. 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 می شود٬ دو فلز آهن و آلومینیوم به جهت فعال تر بودن از مس٬ به صورت یون فلزی وارد محلول می شوند و روی آنها الکترون باقی می ماند و چون فشار انحلال آلومینیوم از آهن بیشتر است از این رو اختلاف پتانسیلی بین دو فلز ایجاد شده و الکترون ها در روی یک سیم رابط٬ از سوی آلومینیوم به طرف آهن جاری می شوند. بنابراین مشاهده می شود که مقدار زیادی از یونهای مس محلول روی آهن ترسیب می شوند. ضخامت قشر ایجاد شده نسبت به روش ساده تبادل بار بسیار ضخیم تر است. از روش اتصال برای پوشش کاری فلزات پیچیده استفاده می شود.
روش احیا: ترسیب فلز با استفاده از محلولهای حاوی مواد احیا کننده٬ روش احیا نامیده می شود. یعنی دراین روش الکترونهای لازم برای احیای یونهای فلزات توسط یک احیا کننده فراهم می شود. پتانسیل احیا کننده ها باید از فلز پوشنده فعالتر باشند٬ اما بابد خاطر نشان ساخت که اختلاف پتانسیل به دلایل منحصرا″ کاربردی روکش ها٬ نباید بسیار زیاد باشد. برای مثال هیپوفسفیت سدیم یک احیا کننده برای ترسیب نیکل است ولی برای ترسیب مس که نجیب تر است٬ مناسب نیست. مزیت استفاده از این روش در این است که می توان لایه هایی با ضخامت دلخواه ایجاد نمود. زیرا اگر مقدار ماده احیا کننده در الکترولیت ثابت نگه داشته شود می توان واکنش ترسیب را کنترل نمود. به ویژه غیر هادی ها را نیز بعد از فعال نمودن آنها٬ می توان پوشش کاری 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 می آید که فلز پایه٬ سطحی کاملا تمیز و مناسب داشته باشد. بدین علت تمام لایه ها و یا قشرهای مزاحم دیگر از جمله کثافات٬ لکه های روغنی٬ لایه های اکسید٬ رسوبات کالامین که روی آهن در درجه های بالا ایجاد می شوند را از بین برد. عملیات آماده سازی عبارتند از:
سمباده کاری و صیقل کاری: طی آن سطوح ناصاف را به سطوح صاف و یکنواخت تبدیل می کنند.
چربی زدایی: طی آن چربی های روی سطح فلزات را می توان 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 می نامند که اساسا″ به کمک اسیدهای رقیق و در بعضی موارد توسط بازها انجام می گیرد.
آبکشی٬ خنثی سازی٬ آبکشی اسیدی٬ خشک کردن: خنثی سازی برای از بین بردن مقدار کم اسید یا مواد قلیایی که در خلل و فرج قطعه باقی می مانندو همچنین آبکشی اسیدی برای جلوگیری از امکان تشکیل قشر اکسید نازک غیر قابل رویت که موجب عدم چسبندگی لایه الکترولیتی می شود.
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 موقعیت های تجاری زیادی را در زمینه های 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 ۱۰۰ میکرومتر است می پردازد٬ که این مواد برای اولین بار حدود دو دهه قبل به عنوان فصل مشترکی معرفی شدند. این مواد نانوساختاری با سنتز الکتروشیمیایی تولید شده اند 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.
دریچه های آبکاری الکتریکی برای سنتز این ساختارها با استفاده از تجهیزات و مواد شیمیایی مرسوم برای طیف گستره ای 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 صفحه ها با اشکال غیر ثابت تا اشکال پیچیده شکل یافته با روشهای الکتریکی است. از این رو فرصتهای قابل توجهی برای صنعت آبکاری وجود دارد تا نقش تعیین کننده ای را در گسترش کاربردهای جدید نانوتکنولوژی ایفا نماید که این امر به آسانی با تکیه بر اصول قابل پیش بینی 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 می شود.تاریخچه آبکاری نیکل به بیش از صدها سال پیش باز می گردد این کار در سال ۱۸۴۳ 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 صیقل پذیر و دارای خاصیت انبساط و انقباض٬ جوش پذیر بوده و مغناطیسی می بلاشد.
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 روش های شیمیایی متالیزه شده اند به کار می رود. مواد شیمیایی که در الکترولیتهای نیکل به کار می روند عبارتنداز:
نمک فلزی (مهمترین آنها سولفات نیکل است و همچنین از کلرید نیکل و سولفومات نیکل نیز استفاده می شود.)
نمک رسانا (برای بالا بودن قابلیت رسانایی ترجیحا از کلریدها مخصوصا کلرید نیکل استفاده می شود.)
مواد تامپونه کننده (برای ثابت نگه داشتن PH اصولا اسید بوریک به کار برده می شود.)
مواد ضد حفره ای 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 می شد.)
آبکاری با کروم
روکش های لایه کروم رنگی شبیه نقره٬ سفید مایل به آبی دارند. قدرت انعکاس سطح کروم کاری شده و کاملا″ صیقلی شده در حد ۶۵% است (برای نقره ۸۸%و نیکل ۵۵%) در حالی که خاصیت انعکاس نقره و نیکل با گذشت زمان ضایع می شود٬ در مورد کروم تغییری حاصل نمی شود.
لایه های کروم قابل جوشکاری نبوده و رنگ کاری و نقاشی را نمی پذیرند. کروم در مقابل گازها٬ موادقلیایی و نمکها مقاوم است اما اسید سولفوریک واسید کلریدریک وسایر اسیدهای هالوژن دار در تمام غلظتها ودر تمام درجه حرارتها بر روی کروم تاثیر می گذارند. به دنبال رویین شدن شیمیایی٬ روکش های کروم مقاومت خوبی در اتمسفر از خود نشان می دهند و کدر نمی شوند. از این رو به تمیز کردن و یا نو نمودن توسط محلولها یا محصولات حل کننده اکسیدها را ندارند.
روکش های کروم تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد هیچ تغییری از نظر کدر شدن متحمل نمی شوند. رویین شدن حالتی است که در طی آن در سطح کروم٬ اکسید کروم (۳+) تشکیل می شود. این عمل موجب جابه جایی پتانسیل کروم از ۰٫۷۱۷ به ۱٫۳۶ ولت می شود و کروم مثل یک فلز نجیب عمل می نماید.
لایه های پوششی کروم براق با ضخامت پایین (در حدود ۱ میکرومتر)که غالبا در کروم کاری تزیینی با آن روبه رو هستیم فولاد را در مقابل خوردگی حفاظت نمی کنند کروم کاری ضخیم که در مقابل خوردگی ضمانت کافی داشته باشد فقط از طریق کروم کاری سخت امکانپذیر است. با توجه به اینکه پوشش های کروم الکترولیتی سطح مورد آبکاری را به طور کامل نمی پوشانند از این رو کروم کاری تزیینی هرگز به تنهایی مورد استفاده قرار نمی گیرد بلکه همواره آن را به عنوان پوشش نهایی بر روی واکنش هایی که حفاظت سطح را در مقابل خوردگی ضمانت می نمایند به کار می روند. معمولا به عنوان پایه محافظ از نیکل استفاده می شود.
آبکاری با مس
مس فلزی است با قابلیت کشش بدون پاره شدن٬ نرم و هادی بسیار خوب جریان برق و گرما. مس از هیدروژن نجیب تر است و در نتیجه نه تنها در مقابل آب و محلولهای نمک دار بلکه در مقابل اسیدهایی که اکسیدکننده نیستند نیز مقاومت دارد. اکسیدکننده ها و اکسیژن هوا به راحتی مس را به اکسید مس (I) و یا اکسید مس (II) تبدیل می کنند اکسیدهایی که برخلاف خود فلز در اکثر اسیدها حل می شوند. به دلیل وجود گازهای مخرب در محیط که دارای گوگرد هستند٬ روی اشیایی که از جنس مس هستند لایه هایی از سولفور مس به رنگ های تاریک و یا سبز تشکیل می شود.
الکترولیت های آبکاری مس
الکتر ولیت هایی برپایه اسید سولفوریک یا اسید فلوریدریک
الکتر ولیت هایی که فسفات در بر دارند
الکتر ولیت ها ی سیانیدی
الکترولیت های اسیدی بر پایه سولفات مس به غیر از مس اندود نمودن مستقیم سرب٬ مس و نیکل برای دیگر فلزات مناسب نیستند. اینها روی آهن٬ آلومینیم و روی به طور مستقیم تولید روکش نمی کنند اگر در یک الکترولیت اسید اشیایی از جنس آهن٬ آلومینیم و روی فرو ببریم یک لایه اسفنجی در نتیجه مبادله یونی ایجاد می شود. این یک لایه پایداری بدون چسبندگی برای لایه های دیگر خواهد بود. بنابراین قبل از مس اندود نمودن این فلزات در محیط اسیدی باید حتما یک عملیات مس اندود نمودن در محیط اسیدی انجام گرفته باشد. الکترولیت های سیانیدی٬ علی رغم سمی بودنشان به علت دارا بودن خواص خوب اهمیت زیادی پیدا کرده اند.
پوششهای حاصل از حمام های سیانیدی دارای توان پوششی خوبی می باشند٬ آنها دارای دانه بندی حاصل از چسبندگی فوق العاده ای اند. در نتیجه پدیده های شدید پلاریزاسیون٬ قدرت نفوذ الکترولیت های سیانیدی بهتر از حمام های مس کاری اسید است. الکترولیت های پیروفسفات مس برای ایجاد روکش های زینتی روی زاماک٬ فولاد٬ آلیاژهای آلومینیم و برای پوشش سطحی فولاد بعد از عملیات سمانتاسیون به کار برده می شود. موارد کابردی دیگر می توان مس کاری سیم ها و شکل یابی با برق را نام برد.
آلیاژهای مس
برنج: آْلیاژی از مس و روی که CuZn30 نامیده می شود.
برنز: آلیاژی از مس و قلع می باشد.
آبکاری با طلا

طلا فلزی است قیمتی (نجیب)٬ به رنگ زرد٬ در طبیعت به صورت خالص پیدا می شود. طلا در مقابل اتمسفر٬ آب٬ محلول های نمکی و اسیدها آسیب ناپذیر است. تنها تیزاب (یک حجم نیتریک و سه حجم اسید کلریدریک) یا اسید کلریدریک با داشتن اکسیدکننده ها طلا را حل می کند. برای بهتر نمودن خواص پوشش طلای ترسیب شده به طریق الکتروشیمیایی٬ به الکترولیت های طلا مواد شیمیایی کاملا مشخص افزوده می شود. پوشش های آلیاژی نقش مهمی در روکش طلای الکترولیتی دارند. همچنین می توان به طور مناسبی خواص ویژه روکش ها٬ مانند سختی٬ براق نمودن و رنگ را تحت تاثیر قرار داد.
طلاکاری با ضخامت کم (آبنوس کاری الکتریکی طلا) درزرگری به کار می رود. ایجاد لایه هایی با ضخامت نسبتا نازک به ضخامت در حدود ۰٫۰۱ الی ۰٫۱ میکرومتر فلز پایه را در مقابل کدر شدن مقاوم می کند. به علاوه رفته رفته لایه های ضخیم به ویژه در قطعات صنعتی به کار می برند٬ 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 آبکاری
مقدمه:
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 ۱۰ 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 ۱۰ 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.
مخاطرات و راه های پیشگیری
خط های پیوسته آبکاری مدرن کم ترین مشکلات را برای سلامتی به وجود می آورند. هیچ گونه مسمومیت واقعی از سر و کار داشتن با ترکیب های روی اتفاق نمی افتد. تب ناشی از بخارهای فلز که از استنشاق دود اکسید روی ناشی می شود ممکن است اتفاق بیافتد. ولیکن خزینه روی مذاب در درجه حرارت پایین تری نسبت به روی مذاب در کارخانجات ذوب فلز برنج نگهداری می شود (۴۸۰-۴۵۰ درجه سانتی گراد) و سطح خزینه هم غالباً با مواد گوناگون که خروج و تصاعد دودها را به حداقل می رساند پوشانده می شود. بدین ترتیب درجه حرارت کم خزینه، پوشیده شدن سطح آن از تصاعد و بالا رفتن دودها و بخارات سرب به صورت قابل ملاحظه ای جلوگیری شده، ناخالصی هایی مثل سرب، آنتی موان (توتیای معدنی) و کادمیوم می تواند در فلز روی که برای گالوانیزه کردن به کار می رود وجود داشته باشد. اما در هر حال مقدار هیچ یک از آن ها از ۰٫۷۵ درصد فراتر نمی رود.
منبع عمده آلودگی هوا در عمل گالوانیزه کردن استفاده از روان سازها می باشد. در آبکاری ناپیوسته منقطع و عملیات پاک کنندگی و استفاده از اسیدهای محلول داغ نیز این چنین است.
روان سازهای کلرید آمونیوم روی و کلرید آمونیوم ( نشادر ) در حرارت تجزیه می شوند و تشکیل کلرید هیدروژن و گاز آمونیاک می دهندکه هر دو آن ها به سهولت به وسیله دستگاه تنفسی فوقانی در درجه غلظت پایین تر از غلظتی که خطرآفرین تلقی می شوند قابل تشخیص هستند.
اسیدهای استفاده شده برای تمیز کردن حتی با غلظت های کم باعث تحریک های مشابهی در دستگاه تنفسی می شوند.
روان سازهای به اصطلاح بدون دود چند سالی است که مورد استفاده قرار می گیرند. اگر چه در هر حال دستگاه تهویه باید برای خطوط گالوانیزه، گالوانیزاسیون مورد استفاده قرار گیرد. کنترل بخارها و دودها توسط لوله های دودکش سقفی ممکن است برای این امر کافی باشد چون جریان حرارتی مواد آلوده کننده را به طرف سقف هدایت خواهد کرد.
دودکش های تعبیه شده در سوراخ های تهویه در طول هر دو طرف تانک بک اقدام و پیشگیری ضروری و فوق العاده موثری برای شستشو و تمیز کردن تانک ها و خمره هاست.
نصب کلاهک های دودکش بر روی دیگ ها و ظروفی که در جریان عملیات دفع کف و تفاله ها این مواد در آن ها جمع می شوند ضرورت دارند.
نوع اخیر تهویه مخصوصاً برای تفاله هایی که دارای سرب می باشد، ضرورت تام دارد. دست زدن به تفاله ها یا کف نیز باید به دقت انجام شود این مواد باید با مراقبت زیاد در داخل کانتینرها جای گیرند تا از خروج انتشار گردوغبار غلیظی که ممکن است در صورت ریختن آن ها از زهوار بالا به داخل ناشی شود جلوگیری به عمل آید.
نرده های ایمنی باید هم برای خط گالوانیزاسیون و هم برای خط شستشو مخصوصاً در جایی که کارگران در طول راه روهای بالای تانک رفت وآمد می کنند تهیه شود.
کارگرانی که با سرب مذاب و یا لعاب سرب سروکار دارند باید متناوباً تحت نظر مراقبت های پزشکی قرار گرفته و متناوباً از نظر خون و ادرار آزمایش شوند.
در طول جریان عملیات لباس های ایمنی مناسب باید برای کارگران تهیه شود از جمل پیش بندهای حفاظتی برای پاها و ساق ها. حفاظت دست ها و چشم و صورت مثل نقاب صورت جهت احتراز از خطر سوختگی و یا پاشیده شدن فلز مذاب و اسید. امکانات بهداشتی مناسب و خوب مثل وجود حمام هایی که در محل کار باید تهیه شوند.
نتیجه گیری
پروسه آنودایزینگ فولاد گالوانیک بواسطه تشکیل پوسته اکسیدی پایدار در سطح نقش مهمی در مقاومت به خوردگی و سایش دارد.
با انتخاب نوع محلول مورد استفاده در آنودایزینگ فولاد گالوانیک می توان آن را به صورت رنگی تشکیل داد.
با ایجاد پوسته اکسیدی ۳ O2Cr در طی پروسه آنودایزینگ روی خالص، رنگ سبز حاصل می شود.
تحت شرایط مشابه پوسته اکسیدی را می توان در سطح فولاد گالوانیک نیز تشکیل داد.
با استفاده از پیل های سه الکترودی پتانسیل پیل ثابت مانده و از انجام واکنش های ناخواسته جلوگیری می شود.
در صورتی که از ساختار های ریز دانه فولاد گالوانیک استفاده شود کنتراست رنگی بین دانه ها باعث یکنواختی رنگ ظاهر نمونه می شود.
آبکاری با نیکل
نیکل یکی از مهمترین فلزاتی است که در آبکاری به کار گرفته می شود. تاریخچه آبکاری نیکل به بیش از صدها سال پیش باز می گردد 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 Adamss 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 صیقل پذیر و دارای خاصیت انبساط وانقباض٬ جوش پذیر بوده و مغناطیسی می بلاشد. 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 روش های شیمیایی متالیزه شده اند به کار می رود. مواد شیمیایی که در الکترولیتهای نیکل به کار می روند عبارتنداز:

نمک فلزی (مهمترین آنها سولفات نیکل است و همچنین از کلرید نیکل و سولفومات نیکل نیز استفاده می شود.)
نمک رسانا (برای بالا بودن قابلیت رسانایی ترجیحا از کلریدها مخصوصا کلرید نیکل استفاده می شود.)
مواد تامپونه کننده (برای ثابت نگه داشتن PH اصولا اسید بوریک به کار برده می شود.)
مواد ضد حفره ای 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 می شد.)
آبکاری با کروم
روکش های لایه کروم رنگی شبیه نقره٬ سفید مایل به آبی دارند. قدرت انعکاس سطح کروم کاری 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 می شود٬٬ در مورد کروم تغییری حاصل نمی شود. لایه های کروم قابل جوشکاری نبوده و رنگ کاری و نقاشی را نمی پذیرند. کروم در مقابل گازها٬ موادقلیایی و نمکها مقاوم است اما اسید سولفوریک واسید کلریدریک وسایر اسیدهای هالوژن دار در تمام غلظتها ودر تمام درجه حرارتها بر روی کروم تاثیر می گذارند. به دنبال رویین شدن شیمیایی٬ روکش های کروم مقاومت خوبی در اتمسفر از خود نشان می دهند و کدر نمی شوند. از این رو به تمیز کردن و یا نو نمودن توسط محلولها یا محصولات حل کننده اکسیدها را ندارند. روکش های کروم تا 500 درجه سانتیگراد هیچ تغییری از نظر کدر شدن متحمل نمی شوند. رویین شدن حالتی است که در طی آن در سطح کروم٬ اکسید کروم (3+) تشکیل می شود. این عمل موجب جابه جایی 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 کروم کاری تزیینی با آن روبه رو هستیم فولاد را در مقابل خوردگی حفاظت نمی کنند کروم کاری ضخیم که در مقابل خوردگی ضمانت کافی داشته باشد فقط از طریق کروم کاری سخت امکانپذیر است. با توجه به اینکه پوشش های کروم الکترولیتی سطح مورد آبکاری را به طور کامل نمی پوشانند از این رو کروم کاری تزیینی هرگز به تنهایی مورد استفاده قرار نمی گیرد بلکه همواره آن را به عنوان پوشش نهایی بر روی واکنش هایی که حفاظت سطح را در مقابل خوردگی ضمانت می نمایند به کار می روند. معمولا به عنوان پایه محافظ از نیکل استفاده می شود.

آبکاری با مس
مس فلزی است با قابلیت کشش بدون پاره شدن٬ نرم و هادی بسیار خوب جریان برق و گرما. مس از هیدروژن نجیب تر است و در نتیجه نه تنها در مقابل آب و محلولهای نمک دار بلکه در مقابل اسیدهایی که اکسیدکننده نیستند نیز مقاومت دارد. اکسیدکننده ها و اکسیژن هوا به راحتی مس را به اکسید مس (II) و یا اکسید مس (II) تبدیل می کنند اکسیدهایی که برخلاف خود فلز در اکثر اسیدها حل می شوند. به دلیل وجود گازهای مخرب در محیط که دارای گوگرد هستندد٬ روی اشیایی که از جنس مس هستند لایه هایی از سولفور مس به رنگ های تاریک و یا سبز تشکیل می شود.

الکترولیت های آبکاری مس
الکتر ولیت هایی برپایه اسید سولفوریک یا اسید فلوریدریک
الکتر ولیت هایی که فسفات در بر دارند
الکتر ولیت ها ی سیانیدی
الکترولیت های اسیدی بر پایه سولفات مس به غیر از مس اندود نمودن مستقیم سرب٬ مس و نیکل برای دیگر فلزات مناسب نیستند. اینها روی آهن٬ آلومینیم وروی به طور مستقیم تولید روکش نمی کنند اگر در یک الکترولیت اسید اشیایی از جنس آهن٬٬ آلومینیم و روی فرو ببریم یک لایه اسفنجی در نتیجه مبادله یونی ایجاد می شود. این یک لایه پایداری بدون چسبندگی برای لایه های دیگر خواهد بود. بنابراین قبل از مس اندود نمودن این فلزات در محیط اسیدی باید حتما یک عملیات مس اندود نمودن در محیط اسیدی انجام گرفته باشد. الکترولیت های سیانیدی٬ علی رغم سمی بودنشان به علت دارا بودن خواص خوب اهمیت زیادی پیدا کرده اند. پوششهای حاصل از حمام های سیانیدی دارای توان پوششی خوبی می باشند٬ آنها دارای دانه بندی حاصل از چسبندگی فوق العاده ای اند. در نتیجه پدیده های شدید پلاریزاسیون٬ قدرت نفوذ الکترولیت های سیانیدی بهتر از حمام های مس کاری اسید است. الکترولیت های پیروفسفات مس برای ایجاد روکش های زینتی روی زاماک٬ فولاد٬ آلیاژهای آلومینیم و برای پوشش سطحی فولاد بعد از عملیات سمانتاسیون به کار برده می شود. موارد کابردی دیگر می توان مس کاری سیم ها و شکل یابی با برق را نام برد.

آلیاژهای مس
برنج: آْلیاژی از مس و روی که CuZn30 نامیده می شود.
برنز: آلیاژی از مس و قلع می باشد.
آبکاری با روی
روی فلزی است به رنگ سفید متمایل به آبی٬ بالاتراز 100 درجه سانتیگراد شکننده٬ مابین100 الی 200 درجه سانتیگراد نرم٬ قابل انحنا و انبساط است و می توان به صورت ورقه های نازک درآورد٬ بالای 2000 درجه سانتیگراد دوباره شکننده می شود. خاصیت تکنیکی خیلی مهم روی حفاظت خیلی خوب پوشش های آن در مقابل خوردگی است. این خاصیت ترجیحا بواسطه تشکیل لایه یکنواخت و چسبنده اتمسفر ایجاد می شود و عموما شامل اکسید و هیدروکسید کربنات روی و گاهی نیز سولفات و کلرید روی می باشد.

الکترولیت های آبکاری روی
الکترولیت های اسیدی : اسید سولفوریک – اسید کلیدریک و اسید فلوبوریک.
الکترولیت های بازی : سیانیدی – زنکاتی و پیروفسفات.
قدیمی ترین نوع روی کاری گالوانیزاسیون است . در این روش روی کاری٬ قطعات آهنی بعد از عملیات پرداخت در داخل روی مذاب در درجه حرارتی مابین 420 الی 450 درجه سانتیگراد فرو برده می شود. برای اهداف تزئینی از روی کاری براق استفاده می شود. اساسا″ ترکیب حمام های براق شبیه حمام های مات است٬ فقط حمام های براق دارای درجه خلوص بالاتر و بعلاوه مواد براق کننده آلی و غیرآلی می باشند.
معمولا لایه های پوششی روی عملیات پسین شیمیایی توسط کروماته کردن و یا فسفاته کردن را پذیرا هستند. در نتیجه کروماته کردن لایه های روی خوردگی روی به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.

آبکاری با کادمیوم
رنگ آن سفید بوده و به نقره شباهت دارد. بسیاری از خواص کادمیوم به روی شبیه اند. لایه کادمیوم به سهولت قابل لحیم کاری است. حفاظت ضدخوردگی کادمیوم شدیدا″ تحت تاثیر محیط خورنده می باشد. با توجه به اینکه فلز کادمیوم مسموم کننده است٬٬ بدین جهت از این لایه ها نباید برای قطعاتی که همیشه دم دست هستند و همچنین در صنایع غذایی استفاده نمود.

الکترولیت های آبکاری کادمیوم
حمام های کادمیوم کاری بسیار متداول از انحلال اکسید کادمیوم و یا سیانید کادمیوم در سیانید سدیم تولید می شوند.
به وجود آمدن شکنندگی توسط هیدروژن در کادمیوم کاری سیانیدی سبب شده است که الکترولیت های اسیدی برای کاربردهای ویژه ای تهیه شوند. تنها فرایندی که امروزه سودمند است٬ بر پایه حمام های فلوئوبرات مبتنی است.
عملیات پسین پوشش های کادمیوم نیز به منظور بهتر نمودن منظر قطعه انجام می یابد. غوطه ور نمودن کوتاه مدت در اسید نیتریک 0.5-0.3 درصد سبب براق شدن لایه ها از نوع نقره خواهد شد. در صورتی که بخواهیم لایه کادمیوم در مقابل خوردگی مقاوم تر شود٬ به طریق پسین با استفاده از محلول های اسید حاوی یونهای کروم (VI) ممکن خواهد بود. بر طبق غلظت و ترکیب محلول های کروم دار٬ لایه های کرومات به رنگهای آبی آسمانی٬ زرد براق یا سبز زیتونی ایجاد می شود که به طور قابل ملاحظه ای در مقابل خوردگی لایه را بهتر می نمایند.

آبکاری با قلع
قلع فلزی است براق٬ دارای رنگ سفید نقره ای٬ در درجه حرارت معمولی در مقابل آب و هوا مقاوم است و اسیدها و بازهای ضعیف به سختی روی آن اثر می گذارند. برعکس اسید و بازهای قوی به آسانی روی آن اثر می گذارند. به راحتی لحیم پذیر است. قلع در مقابل مواد غذایی و اتمسفر معمولی تحت تاثیر قرار نمی گیرد. با توجه به اینکه سمی نیست٬ کاربرد زیادی در پوشش کاری قطعات صنعتی مواد غذایی و صنعت کنسروسازی دارد. با توجه به لحیم کاری بسیار عالی در صنعت برق نیز به کار برده می شود.

الکترولیت های آبکاری قلع
الکترولیت های اسیدی : اسید فنل سولفونیک – اسید هیدروفلوریک و اسید فلوئوروبونیک.
الکترولیت های قلیایی : براساس استانات سدیم یا پتاسیم و هیدروکسیدهای مربرطه می باشد.
پوشش های قلع ایجاد شده روی قطعات به طریق الکترولیتی ظاهری کدر دارند با فرو بردن قطعات در حمام روغن داغ (Surfuion) براق می شوند. حمام های روغن داغ٬ خلل و فرج موجود در پوشش را از بین برده٬ مقاومت در مقابل خوردگی قشر را افزایش می دهند. همچنین با استفاده از یک محلول خیلی داغ کرومات قلیایی حاوی یک تر کننده٬ می توان مقاومت در مقابل خوردگی قشر قلع اندود شده را بهتر نمود.

آبکاری با نقره
نقره فلزی قیمتی (نجیب)٬ به رنگ سفید براق است. اسید کلریدریک٬ اسید سولفوریک و اسید استیک به طور جزیی بر آن اثر می کند٬ برعکس اسید نیتریک٬ آن را به صورت نیترات نقره حل می کند. نقره توسط سولفور هیدروژن و ترکیبات دیگر گوگرد تولید سولفور نقره به رنگ سیاه می نماید. اکسیژن هوا به نقره آسیبی نمی رساند.همچنین در مقابل اغلب محلول های نمکی و غذایی نیز مقاومت دارد.

الکترولیت های آبکاری نقره
حمام های نقره کاری شامل سیانید ساده نقره٬ کربنات پتاسیم٬ سیانید پتاسیم یا سیانید سدیم می باشد. هنگامی که از سیانید پتاسیم استفاده می شود پوشش به سختی می سوزد. ضمنا لایه ها براق و حمام ها دارای خاصیت هدایت جریان بیش تری هستند. سیانید قلیایی موجود در الکترولیت تحت تاثیر CO2 موجود در اتمسفر به طور جزیی تجزیه شده و تولید کربنات می کند. کربنات تولید شده خاصیت هدایت الکتریسیته و قدرت نفوذ الکترولیت را زیاد می کند.
پوشش های نقره که در حمام های سیانیدی ساده ایجاد می شود کدر هستندو باید در هنگام پوشش کاری برش کاری نمود. عملیات اجتناب ناپذیر جلاکاری علاوه بر اینکه قیمت را بالا می برد٬ سبب از بین رفتن فلز نقره نیز می شوند. در حال حاضر حمام های نقره حاوی مواد افزودنی مختلف سبب ایجاد لایه های براق به کار برده می شوند. این حمام ها معایب الکترولیت های ساده را ندارند.

آبکاری با طلا
طلا فلزی است قیمتی (نجیب)٬ به رنگ زرد٬ در طبیعت به صورت خالص پیدا می شود. طلا در مقابل اتمسفر٬ آب٬ محلول های نمکی و اسیدها آسیب ناپذیر است. تنها تیزاب (یک حجم نیتریک و سه حجم اسید کلریدریک) یا اسید کلریدریک با داشتن اکسیدکننده ها طلا را حل می کند. برای بهتر نمودن خواص پوشش طلای ترسیب شده به طریق الکتروشیمیایی٬ به الکترولیت های طلا مواد شیمیایی کاملا مشخص افزوده می شود. پوشش های آلیاژی نقش مهمی در روکش طلای الکترولیتی دارند. همچنین می توان به طور مناسبی خواص ویژه روکش ها٬ مانند سختی٬ براق نمودن و رنگ را تحت تاثیر قرار داد.
طلاکاری با ضخامت کم (آبنوس کاری الکتریکی طلا) درزرگری به کار می رود. ایجاد لایه هایی با ضخامت نسبتا نازک به ضخامت در حدود 0.01 الی 0.1 میکرومتر فلز پایه را در مقابل کدر شدن مقاوم می کند. به علاوه رفته رفته لایه های ضخیم به ویژه در قطعات صنعتی به کار می برند٬ 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.

آبکاری با فلزات گروه پلاتین
به طو کلی پلاتین٬ پالادیوم٬ رودیوم٬ روتنیوم٬ اسمیوم و اریدیوم را فلزات گروه پلاتین می نامند. فلزات گروه پلاتین در صنعت مدرن رفته رفته اهمیت پیدا می کنند و از آنجایی که گرانبها هستند سعی می شود به جای استفاده از فلزات گروه پلاتین در صنعت پوشش کاری٬٬ از فلزات دیگر استفاده شود. از فلزات گروه پلاتین در صنعت تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته و مدرن٬ در صنعت الکتروتکنیک٬ در زرگری و در صنعت شیمیایی به عنوان کاتالیزور استفاده می کنند.

آبکاری اجسام غیر هادی
پوشش کاری مواد غیر هادی (مثلا : شیشه٬ موادمعدنی٬ نیمه هادیها٬ سرامیک٬ چرم٬ برگ درختان٬ چوب٬ پارچه و مواد پلاستیکی) به روش گالوانیک (الکترولیتی با استفاده از منبع جریان خارجی)٬ در صورتی که سطح آنها قبلا توسط یک روکش هادی جریان پوشیده شده باشد٬ ممکن خواهد شد. مشکلات فلز اندود نمودن غیر هادی ها٬ در ترسیب الکترولیتی نیست٬ بلکه در چسبندگی روکش فلزی است. غیرهادی ها بعد از یک آماده سازی کامل٬ آماده فلزاندود کردن هستند که بر روی آنها بتوان یک پوشش فلز با چسبندگی خوب افزود. در نتیجه فلزاندود نمودن مواد پلاستیکی٬ خواص جالب پلاستیک (برای مثال٬ وزن سبک٬ تغییر شکل آسان با کیفیت سطح استثنایی٬ ارزان قیمت بودن نسبت به فلز) با خواص روکش های فلزی حاصله از آبکاری با برق به دست می آید. نگاه کلی
فرایند آبکاری معمولا″ با فلزات گرانبها چون طلا و نقره و کروم جهت افزایش ارزش فلزات پایه مانندآهن و مس و غیره و همچنین ایجاد روکشی بسیار مناسب (در حدود میکرومتر) برای استفاده از خواص فلزات روکش کاربرد دارد. این خواص می تواند رسانایی الکتریکی و جلوگیری از خوردگی باشد. فعل و انفعال بین فلزها با واسطه های محیطی موجب تجزیه و پوسیدگی آنها می شود چون فلزها میل بازگشت به ترکیبات ثابت را دارند. پوسیدگی فلز ممکن است به صورت شیمیایی(توسط گازهای خشک و محلولهای روغنی گازوئیل و نفت و مانند اینها) و یا الکتروشیمیایی (توسط اسیدها و بازها و نمک ها) انجام پذیرد. طبیعت و میزان خوردگی به ویژگی های آن فلز٬ محیط و حرارت وابسته است. روشهای زیادی برای جلوگیری از خوردگی وجود دارد که یکی از آنها ایجاد روکشی مناسب برای فلزها می باشد و معمول ترین روشهای روکش فلزها عبارتنداز: رنگین کردن فلزات ٬ لعابکاری ٬ آبکاری با روکش پلاستیک٬ حفاظت کاتدیک و آبکاری با فلزات دیگر.

اصول آبکاری
به طور کلی ترسیب فلز با استفاده از یک الکترولیت را می توان به صورت واکنش زیر نشان داد:
فلز <——– (الکترون) z + کاتیون فلزی

ترسیب فلز با روشهای زیر انجام می شود:

آبکاری الکتریکی
در این روش ترسیب گالوانیک یک فلز بر پایه واکنشهای الکتروشیمیایی صورت می گیرد. هنگام الکترولیز در سطح محدود الکترود/الکترولیت در نتیجه واکنشهای الکتروشیمیایی الکترون ها یا دریافت می شوند (احیا) و یا واگذار می شوند (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 می گیرند. محلول الکترولیت باید شامل یونهای فلز رسوب کننده 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 می باشد (قطب منفی یا کاتد) را دارند. قطب مخالف که کمبود الکترون دارد قطب مثبت یا آند نامیده می شود. به طور کلی سیکل معمول پوشش دهی را می توان به صورت زیر در نظر گرفت:
– یک اتم در آند یک یا چند الکترون از دست می دهد و در محلول پوشش دهی به صورت یون مثبت در می آید.
– یون مثبت به طرف کاتد یعنی محل تجمع الکترون ها جذب شده و در جهت آن حرکت می کند.
– این یون الکترون های از دست داده را در کاتد به دست آورده و پس از تبدیل به اتم به صورت جزیی از فلز رسوب می کند.

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

قانون اول: مقدار موادی که بر روی یک الکترود ترسیب می شود مستقیما″ با مقدار الکتریسیته ای که از الکترولیت عبور می کند متناسب است.
قانون دوم :مقدار مواد ترسیب شده با استفاده از الکترولیت های مختلف توسط مقدار الکتریسیته یکسان به صورت جرم هایی با اکی والان 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 اکی والان 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 الکترون های لازم برای احیای یون های فلزی توسط واکنش های الکتروشیمیایی تامین می شوند. بر این اساس سه امکان وجود دارد:

ترسیب فلز به روش تبادل بار (تغییر مکان ) یا فرایند غوطه وری: اساس کلی این روش بر اصول جدول پتانسیل فلزها پایه ریزی شده است. فلزی که باید پوشیده شود باید پتانسیل آن بسیار ضعیف تر (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 غوطه ور نمودن یک میله آهنی در یک محلول سولفات مس فلز آهن فعال است و الکترون واگذار می کند و به شکل یون آهن وارد محلول می شود. دو الکترون روی میله آهن باقی می ماند. یون مس دو الکترون را دریافت کرده احیا می شود و بین ترتیب مس روی میله آهن می چسبد. و هنگامی که فلز پایه که باید پوشیده شود (مثلا آهن) کاملا″ توسط فلز پوشنده (مثلا مس) پوشیده شود آهن دیگر نمی تواند وارد محلول شود و الکترون تشکیل نمی شود و در نتیجه عمل ترسیب خاتمه می یابد. موارد استعمال این روش در صنعت آبکاری عبارت است از: مس اندود نمودن فولاد٬ نقره کاری مس و برنج٬ جیوه کاری٬ حمام زنکات٬ روشهای مختلف کنترل و یا آزمایش٬ جمع آوری فلز از حمام های 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 می کند. 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 می شود٬٬ دو فلز آهن و آلومینیوم به جهت فعالتر بودن از مس٬ به صورت یون فلزی وارد محلول می شوند و روی آنها الکترون باقی می ماند و چون فشار انحلال آلومینیوم از آهن بیشتر است از این رو اختلاف پتانسیلی بین دو فلز ایجاد شده و الکترون ها در روی یک سیم رابط٬ از سوی آلومینیوم به طرف آهن جاری می شوند. بنابراین مشاهده می شود که مقدار زیادی از یونهای مس محلول روی آهن ترسیب می شوند. ضخامت قشر ایجاد شده نسبت به روش ساده تبادل بار بسیار ضخیم تر است. از روش اتصال برای پوشش کاری فلزات پیچیده استفاده می شود.

روش احیا: ترسیب فلز با استفاده از محلولهای حاوی مواد احیا کننده٬ روش احیا نامیده می شود. یعنی دراین روش الکترونهای لازم برای احیای یونهای فلزات توسط یک احیا کننده فراهم می شود. پتانسیل احیا کننده ها باید از فلز پوشنده فعالتر باشند٬ اما بابد خاطر نشان ساخت که اختلاف پتانسیل به دلایل منحصرا″ کاربردی روکش ها٬٬ نباید بسیار زیاد باشد. برای مثال هیپوفسفیت سدیم یک احیا کننده برای ترسیب نیکل است ولی برای ترسیب مس که نجیب تر است٬ مناسب نیست. مزیت استفاده از این روش در این است که می توان لایه هایی با ضخامت دلخواه ایجاد نمود. زیرا اگر مقدار ماده احیا کننده در الکترولیت ثابت نگه داشته شود می توان واکنش ترسیب را کنترل نمود. به ویژه غیر هادی ها را نیز بعد از فعال نمودن آنها٬ می توان پوشش کاری 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 می آید که فلز پایه٬ سطحی کاملا تمیز و مناسب داشته باشد. بدین علت تمام لایه ها و یا قشرهای مزاحم دیگر از جمله کثافات٬ لکه های روغنی٬ لایه های اکسید٬ رسوبات کالامین که روی آهن در درجه های بالا ایجاد می شوند را از بین برد. عملیات آماده سازی عبارتند از:

سمباده کاری و صیقل کاری: طی آن سطوح ناصاف را به سطوح صاف و یکنواخت تبدیل می کنند.
چربی زدایی: طی آن چربی های روی سطح فلزات را می توان 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 می نامند که اساسا″ به کمک اسیدهای رقیق و در بعضی موارد توسط بازها انجام می گیرد.
آبکشی٬ خنثی سازی٬ آبکشی اسیدی٬ خشک کردن: خنثی سازی برای از بین بردن مقدار کم اسید یا مواد قلیایی که در خلل و فرج قطعه باقی می مانندو همچنین آبکشی اسیدی برای جلوگیری از امکان تشکیل قشر اکسید نازک غیر قابل رویت که موجب عدم چسبندگی لایه الکترولیتی می شود.

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 موقعیت های تجاری زیادی را در زمینه های 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 می پردازد٬ که این مواد برای اولین بار حدود دو دهه قبل به عنوان فصل مشترکی معرفی شدند. این مواد نانوساختاری با سنتز الکتروشیمیایی تولید شده اند 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. دریچه های آبکاری الکتریکی برای سنتز این ساختارها با استفاده از تجهیزات و مواد شیمیایی مرسوم برای طیف گستره ای 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 صفحه ها با اشکال غیر ثابت تا اشکال پیچیده شکل یافته با روشهای الکتریکی است. از این رو فرصتهای قابل توجهی برای صنعت آبکاری وجود دارد تا نقش تعیین کننده ای را در گسترش کاربردهای جدید نانوتکنولوژی ایفا نماید که این امر به آسانی با تکیه بر اصول قابل پیش بینی متالوژیکی که در سالیان گذشته مشخص شده قابل تحقق است. محلولهایی که در صنعت آبکاری مورد استفاده قرار می گیرند با اندک تفاوتی مثل یک زهر خطرناک در مورد موجودات عمل می کنند. پساب های تولید شده در این کارگاه ها معمولا سمی هستند. آنها به قدری زهرآگین اند که تزریق مستقیم آنها داخل فاضلاب ها و کانال های شهری سبب صدمات جدی می شوند. بنابراین هدف از تصفیه پساب ها این است که پساب طوری دور ریخته شود که زندگی حیوانات و یا گیاهان را تحت تاثیر قرار ندهد و طبیعت حفظ شود بدین منظور باید بعد از استفاده از آب ها ، آنها را تصفیه نموده به طوری که تمام احتیاجات صنعتی و انسانی را رفع کند.

احیای کلی پسابها
اگر انجام کار به وجه مطلوب مورد نظر باشد، استفاده از آب برای آبکشی قطعات به حداقل خود می رسد. به موازات صرفه جویی در آب و اقتصادی نمودن آن از هدر رفتن مقدار مواد شیمیایی مهم جلوگیری می شود و بدین ترتیب مسمومیت زدایی نیز به عمل می آید. به طرق زیر می توان مقدار پساب ها را در صنعت پوشش کاری کاهش داد:

طولانی نمودن دوره سیکل
استفاده از حمامهای آبکشی ساکن ، لوله کشی مدار بسته (پمپاژ آب در مدار بسته) و استفاده از آبکشی به طور آبشاری.
استفاده از مونتاژهای صحیح
استفاده از مواد ترکننده
روش های سم زدایی
سم زدایی به روش ناپیوسته (ایستا)
در این روش از طریق انبارکردن ، پساب ها مدت زمان کوتاهی (یک روز یا یک هفته) در منابع جمع می شود و در این توقفگاه ، عملیات سم زدایی انجام می گیرد. این روش برای پساب هایی با مقادیر کوچک، روش کاملا مناسبی است و برای سم زدایی پساب های غلیظ و رزین های مبادله کننده یونی مورد استفاده قرار می گیرد. این روش را می توان به صورت خودکار درآورد.

سم زدایی مستقیم
در این روش قطعاتی که از وان عملیات خارج می شوند ابتدا در حمام آبکشی ثابت (آبکشی- جمع آوری) وارد شده، سپس وارد یک وان حاوی محلول رفع سمیت می شوند. محاسن اصلی این روش سم زدایی حتی در مورد کمپلکس های سیانیدی می باشد که به سختی منهدم می شوند. زیرا زمان انجام واکنش عملا نامحدود است و می توان با مقدار زیادی هیپوکلریت که در این روش از بین نرفته و در فرآیند باقی مانده استفاده نمود.

سم زدایی پیوسته
در این حالت کنترل (آنالیز) به روش الکترومتریک صورت می گیرد. تعیین مقدار اسیدیته و قلیایی ، همچنین تعیین مقدار سیانید و اسید کرومیک توسطالکترودهای مخصوص و به کمک پتانسیومتری صورت می گیرد. نتایج چنین عملیات اندازه گیری می تواند توسط یک سیستم چاپگر به طور پیوسته تعیین و همچنین مراقبت مداوم سم زدایی ، انجام گیرد. مراحل بعدی با استفاده از امپولسیون های برقی که توسط دستگاههایی که جهت دور اثر مواد به کار گرفته شده اند، می باشد. در تمام این حالات قبل از دور ریختن آب ، تمام مراحل به طور اتوماتیک کنترل می شوند. در پایان هر مرحله ، در صورتی که محلول مورد نظر طبق استاندارد نباشد توسط آژیر خبر داده شده و جریان آب قطع می شود.

مسمومیت زدایی سیانیدها
بین مواد سمی، سیانیدها خطرناک ترین آنها می باشند. برای از بین بردن و یا حذف آنها عملا از دو روش استفاده می شود:

رسوب دادن آنها به شکل سیانید آهن (کمپلکس قابل حل سخت)
از بین بردن به طریق اکسیداسیون.
اکسیداسیون توسط کلر و یا هیپوکلریت (آب ژاول ، کلرید آهک) صورت می گیرد. شرایط اساسی برای انجام اکسیداسیون مطلوب وجود محیط قلیایی قوی است که نباید pH زیر 9 باشد (ترجیحا باید بین 11-100 یا بیشتر باشد). با استفاده از اکسید کننده های قوی ، سیانیدها سریعا به سیانات ها تبدیل می شوند. در صورتی که ماده اکسید کننده زیاد باشد، اکسیداسیون سیانات تا تشکیل اسیدکربنیک و ازت ادامه می یابد. با این روش اکسیداسیون کامل سبب مسمومیت زدایی کلی پساب ها می شود.

مسمومیت زدایی اکسید کروم (VI)
خنثی سازی ساده اکسید کروم (VI) توسط مواد قلیایی کافی نیست، زیرا کرومات های قلیایی تشکیل یافته قابل حل در آب بوده و مسمومیت کننده هستند، حتی به مقدار اندک نیز (محلول در آب) برای تندرستی خطرناک است بدین علت حتما لازم است که قبلا اکسید کروم (VI) را به اکسید کروم (III) تبدیل و سپس خنثی نمود. از احیا کننده هایی مانند دی اکسید گوگرد ، سولفیت سدیم ، بی سولفیت سدیم ، سولفات آهن (II) و کلرید آهن (II) برای احیای کروم (VI) به کروم (III) استفاده می شود.
پایان واکنش احیای اسید سولفورو در نتیجه تغییر رنگ محلول از اکسید کروم (VI) از رنگ زرد متمایل به قرمز به رنگ آبی آسمانی- سبز اکسید کروم (III) تشخیص داده می شود. اگر واکنش احیا توسط سولفات آهن صورت گرفته باشد این تغییر رنگ با یک پوشش شدید رنگ زرد سولفات آهن (III) که تشکیل می یابد، تشخیص داده می شود.

خنثی سازی و ترسیب فلزات سنگین
خنثی سازی از یک طرف pH را به یک مقدار بی خطر برای پدیده های بیولوژیک تنظیم می کند و از طرف دیگر با خنثی سازی ، فلزات سنگین سمی در محلول به نمک های قلیایی و یا هیدروکسیدهایی با قابلیت انحلال کم تشکیل می یابند و در نتیجه این مواد از پساب ها جدا می شوند. سابقا تصور می شد که در منطقه pH خنثی ، یعنی pH=77 ، تمام فلزات بدون باقیمانده ته نشین می شوند در حالی که بعدها به این واقعیت پی برده شد که تک تک فلزات در یک ناحیه مخصوص pH رسوب می نمایند. در pH خنثی آهن (III) ، آلومینیوم و کروم به طور کلی عملا رسوب می کنند. مس و روی تا نزدیکی های 5/8=pH و نیکل ، کادمیوم ، سربو نقره در pH های بالای 9 رسوب می نمایند. عموما برای رفع این محلولها در این شرایط pHH مجاز نیست و باید بعد از فیلتر کردن نسبت به خنثی سازی محلول اقدام نمود. خنثی سازی پساب ها و ته نشین نمودن فلزات سنگین توسط نیترات سود و شیره آهک صورت می گیرد. برای ترسیب کلی از شیره آهک در صورت وجود همزمان سولفات ها ، فلوئورها و فسفات ها استفاده می شود. واکنش های خنثی سازی تقریبا بلافاصله صورت می گیرد ولی ترسیب هیدروکسیدهای فلزی وقت زیادی طلب می کند. در اکثر اوقات سریع نمودن عملیات ترسیب و یا سدیمانتاسیون هیدروکسیدها ، با اضافه نمودن مواد راسب کننده (اغلب ذرات آلی کلوییدی) صورت می گیرد.

تصفیه لجن ها
بعد از سم زدایی و خنثی سازی پساب ها، یون های فلز که ابتدا در محلول موجود بودند بعدا به صورت لجن هیدروکسید در پساب ها دیده می شود. جداسازی این لجن طبق مقررات دولتی اجباری است زیرا در صورت وارد کردن آن در کاتالیزاسیون ممکن است در صورت تغییر احتمالی pH فلزات مربوطه که به صورت رسوب هستند دوباره وارد آب شده و سبب مسمومیت شوند. جداسازی لجن ها منحصرا از طریق سدیمانتاسیون (صاف کردن) و سوسپانسیون صورت می گیرد.

سدیمانتاسیون: برای سدیمانتاسیون آب های حاوی لجن راکد، آنها را وارد یک مخزن بات ابعاد مناسب می کنند. هیدروکسیدهای سنگین در ته مخزن ته نشین شده و از سطح مخزن آب روشن گرفته می شود ذرات ریز لجن گاه به گاه توسط پمپاژ در مخزنهای مخصوصی که برای لجن ساخته شده اند جمع آوری می شوند. بدین ترتیب این آبها 2-1% مواد جامد در بردارند و 99-988% بقیه آب می باشد. این روش بهترین روش شناخته شده است.
سوسپانسیون: تصفیه لجن های با دانه بندی ریز با گذشت زمان تکنیکی تر شده است. فیلتر پرس ها و انواع دیگر فیلترها در این مورد مطمئن ترند با استفاده از این روش نه تنها لجن ضخیم از لجن های ریز دانه به دست می آید، بلکه می توان مستقیما پساب ها را تصفیه کرد. این لجن های ضخیم تقریبا 80-50% آب در بردارند و به راحتی قابل حمل می باشند. اگر امکان حمل کردن لجن های ضخیم به یک مرکز جمع آوری زباله و یا کوره ذوب وجود داشته باشد، این بهترین روش برای حل مساله لجن ها خواهد بود.
مبادله کننده های یونی
یون های آلوده کننده ای که در مبادله کننده ها جمع می شوند، طبیعتا ظرفیتشان نامحدود نیست در پایان واکنش ، مبادله به تدریج آهسته می شود تا بالاخره متوقف می گردد. برای احیای مبادله کننده ها کاتیونی ، آنها را در اسیدهای قوی آبکشی می کنند. یون های فلزی بدین ترتیب وارد اسیدی می شوند و هیدروژنجای آنها را می گیرد. برای احیای مبادله کننده های آنیونی ، آنها را با سود آبکشی می نمایند تا آنیون های جمع شده در آن جای خود را به یون های هیدروکسید بدهند. بدین ترتیب مبادله کننده ها دوباره قابل استفاده می شوند. پوشاندن یک جسم با یک لایه نازک از یک فلز با کمک یک سلول الکترولیتی آبکاری نامیده می شود. فرایند آبکاری معمولاً با فلزات گرانبها چون طلا و نقره و کروم جهت افزایش ارزش فلزات پایه مانند آهن و مس و غیره و همچنین ایجاد روکشی بسیار مناسب (در حدود میکرومتر) برای استفاده از خواص فلزات روکش کاربرد دارد.
پوشاندن یک جسم بایک لایه نازک از یک فلز با کمک یک سلول الکترولیتی آبکاری نامیده می شود. جسمی که روکش فلزی روی آن ایجاد می شود باید رسانای جریان برق باشد. الکترولیت مورد استفاده برای آبکاری باید دارای یونهای آنفلزیباشد که قرار است لایه نازکی از آن روی جسم قرار بگیرند.
– نگاه کلی
فرایند آبکاری معمولاً با فلزات گرانبها چون طلا و نقره و کروم جهت افزایش ارزش فلزات پایه مانند آهن و مس و غیره و همچنین ایجاد روکشی بسیار مناسب (در حدود میکرومتر) برای استفاده از خواص فلزات روکش کاربرد دارد. این خواص می تواند رسانایی الکتریکی و جلوگیری از خوردگی باشد. فعل و انفعال بین فلزها با واسطه های محیطی موجب تجزیه و پوسیدگی آنها می شود چون فلزها میل بازگشت به ترکیبات ثابت را دارند.
پوسیدگی فلز ممکن است به صورت شیمیایی (توسط گازهای خشک و محلولهای روغنی گازوئیل و نفت و مانند اینها) و یا الکتروشیمیایی (توسط اسیدها و بازها و نمک ها) انجام پذیرد. طبیعت و میزان خوردگی به ویژگی های آن فلز٬ محیط و حرارت وابسته است. روش های زیادی برای جلوگیری از خوردگی وجود دارد که یکی از آنها ایجاد روکشی مناسب برای فلزها می باشد و معمول ترین روشهای روکش فلزها عبارتنداز: رنگین کردن فلزات ٬ لعاب کاری ٬ آبکاری با روکش پلاستیک٬ حفاظت کاتدیک و آبکاری با فلزات دیگر.
– اصول آبکاری
به طور کلی ترسیب فلز با استفاده از یک الکترولیت را می توان به صورت واکنش زیر نشان داد:
فلز<——– الکترون) z + کاتیون فلزی)
ترسیب فلز با روشهای زیر انجام می شود:
– آبکاری الکتریکی
در این روش ترسیب گالوانیک یک فلز بر پایه واکنشهای الکتروشیمیایی صورت می گیرد. هنگام الکترولیز در سطح محدود الکترود / الکترولیت در نتیجه واکنشهای الکتروشیمیایی الکترون ها یا دریافت می شوند (احیا) و یا واگذار می شوند (اکسیداسیون). برای اینکه واکنشها در جهت واحد مورد نظر ادامه 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 می گیرند. محلول الکترولیت باید شامل یونهای فلز رسوب کننده 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 می باشد (قطب منفی یاکاتد) را دارند. قطب مخالف که کمبود الکترون دارد قطب مثبت یا آند نامیده می شود. به طور کلی سیکل معمول پوشش دهی را می توان به صورت زیر در نظرگرفت:
– یک اتم در آند یک یا چند الکترون از دست می دهد و در محلول پوشش دهی به صورت یون مثبت در می آید.
– یون مثبت به طرف کاتد یعنی محل تجمع الکترون ها جذب شده و در جهت آن حرکت می کند.
– این یون الکترون های از دست داده را در کاتد به دست آورده و پس از تبدیل به اتم به صورت جزیی از فلز رسوب می کند.
قوانین فارادی
قوانین فارادی که اساس آبکاری الکتریکی فلزها را تشکیل می دهند نسبت بین انرژی الکتریکی و مقدار عناصر جا به جا شده در الکترودها را نشان می دهند.
قانون اول: مقدار موادی که برروی یک الکترود ترسیب می شود مستقیماً با مقدار الکتریسیته ای که از الکترولیت عبور می کند متناسب است.
قانون دوم: مقدار مواد ترسیب شده با استفاده از الکترولیت های مختلف توسط مقدارالکتریسیته یکسان به صورت جرم هایی با اکی والان مساوی از آنهاست.
بر اساس این قوانین مشخص شده است که ۹۶۵۰۰ کولن الکتریسیته (یک کولن برابر استبا جریان یک آمپر در یک ثانیه) لازم است تا یک اکی والان گرم از یک عنصر را رسوب دهد یا حل کند.
آبکاری بدون استفادهاز منبع جریان خارجی
هنگام ترسیب فلز بدون استفاده از منبع جریان خارجی الکترون های لازم برای احیای یون های فلزی توسط واکنش های الکتروشیمیایی تامین می شوند. بر این اساس امکان وجود دارد:
– ترسیب فلز به روش تبادل بار (تغییر مکان ) یا فرایند غوطه وری:
اساس کلی این روشبر اصول جدول پتانسیل فلزها پایه ریزی شده است. فلزی که باید پوشیده شودباید پتانسیل آن بسیار ضعیف تر (فلز فعال) از پتانسیل فلز پوشنده (فلزنجیب) باشد.
فلزی که باید ترسیب شود باید در محلول به حالت یونی وجود داشته باشد. برای مثال به هنگام غوطه ور نمودن یک میله آهنی در یک محلول سولفات مس فلز آهن فعال است و الکترون واگذار می کند و به شکل یون آهن وارد محلول می شود. دو الکترون روی میله آهن باقی می ماند.
یون مس دو الکترون را دریافت کرده احیا می شود و بین ترتیب مس روی میله آهن می چسبد و هنگامی که فلز پایه که باید پوشیده شود (مثلا آهن) کاملاً توسط فلز پوشنده (مثلا مس) پوشیده شود آهن دیگر نمی تواند وارد محلول شود والکترون تشکیل نمی شود و در نتیجه عمل ترسیب خاتمه می یابد. موارد استعمال این روش در صنعت آبکاری عبارت است از: مس اندود نمودن فولاد٬ نقره کاری مس و برنج٬ جیوه کاری٬ حمام زنکات٬ روشهای مختلف کنترل و یا آزمایش٬ جمع آوری فلز از حمام های 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 می کند. 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 می شود٬ دو فلز آهن و آلومینیوم به جهت فعالتر بودن از مس٬ به صورت یون فلزی وارد محلول می شوند و روی آنها الکترون باقی می ماند و چون فشار انحلال آلومینیوم از آهن بیشتر است.
از این رو اختلاف پتانسیلی بین دو فلز ایجاد شده و الکترون ها در روی یک سیم رابط٬ از سوی آلومینیوم به طرف آهن جاری می شوند. بنابراین مشاهده می شود که مقدار زیادی از یونهای مس محلول روی آهن ترسیب می شوند. ضخامت قشر ایجادشده نسبت به روش ساده تبادل بار بسیار ضخیم تر است. از روش اتصال برای پوشش کاری فلزات پیچیده استفاده می شود.
– روش احیا:
ترسیب فلز با استفاده از محلولهای حاوی مواد احیا کننده٬ روش احیا نامیده می شود. یعنی در این روش الکترون های لازم برایاحیای یونهای فلزات توسط یک احیا کننده فراهم می شود.
پتانسیل احیاکننده ها باید از فلز پوشنده فعالتر باشند٬ اما بابد خاطر نشان ساخت که اختلاف پتانسیل به دلایل منحصراً کاربردی روکش ها٬ نباید بسیار زیاد باشد. برای مثال هیپوفسفیت سدیم یک احیا کننده برای ترسیب نیکل است ولی برای ترسیب مس که نجیب تر است٬ مناسب نیست.
مزیت استفاده از این روش در این است که می توان لایه هایی با ضخامت دلخواه ایجاد نمود. زیرا اگر مقدار ماده احیا کننده در الکترولیت ثابت نگه داشته شود می توان واکنش ترسیب را کنترل نمود. به ویژه غیر هادی ها رانیز بعد از فعال نمودن آنها٬ می توان پوشش کاری 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 می آید که فلز پایه٬ سطحی کاملا تمیز و مناسب داشته باشد.بدین علت تمام لایه ها و یا قشرهای مزاحم دیگر از جمله کثافات٬ لکه های روغنی٬ لایه های اکسید٬ رسوبات کالامین که روی آهن در درجه های بالا ایجاد می شوند را از بین برد. عملیات آماده سازی عبارتند از:
– سمباده کاری و صیقل کاری:
طی آن سطوح ناصاف رابه سطوح صاف و یکنواخت تبدیل می کنند.
– چربی زدایی:
طی آن چربی های روی سطح فلزات را می توان توسط عمل انحلال٬ پراکندگی٬ امولسیون٬ صابونی کردن و یابه روش تبادل بار از بین برد.
– پرداخت:
انحلال شیمیایی قشرهای حاصل از خوردگی روی سطح فلزات را پرداخت کردن می نامند که اساساً به کمک اسیدهای رقیق و در بعضی موارد توسط بازها انجام می گیرد.
– آبکشی٬ خنثی سازی٬ آبکشی اسیدی٬ خشک کردن:
خنثی سازی برای از بینبردن مقدار کم اسید یا مواد قلیایی که در خلل و فرج قطعه باقی می مانند و همچنین آبکشی اسیدی برای جلوگیری از امکان تشکیل قشر اکسید نازک غیرقابل رویت که موجب عدم چسبندگی لایه الکترولیتی می شود.

گالوانیزه کردن فرآیندی است که طی آن انواع مختلفی از فراورده های فولادی را با فلز روی پوشش داده تا مقاومت آن ها را در مقابل فرسایش و زنگ زدگی افزایش دهد. فلز اصلی که می خواهیم آبکاری شود باید کاملاً تمیز باشد و زنگ زدگی نداشته باشد تا پوشش به خوبی روی آن بچسبد و بنابراین تمام فرآورده های فولادی باید چندین بار مراحلی عموماً شبیه به هم مثل تمیز کردن-آب کشی- خشک کردن و یا عملیات سرد و گرم کردن را قبل از ورود به خزینه آبکاری "گالوانیزه کردن" بگذرانند. گالوانیزه کردن به دو روش زیر انجام می شود:

الف) گالوانیزه کردن به روش حرارتی و غوطه ورسازی یعنی غوطه ور ساختن یا فرو بردن محصول فولاد به میان خزینه روی مذاب.

ب) آبکاری سرد به وسیله برق یعنی آبکاری با روی توسط جریان برق از روش حرارتی (ناپیوسته)

برای محصولات ساخته شده از روش نوار پیوسته برای نوارهای فولادی- ورقه یا سیم استفاده می کنند. استفاده از روان سازها (ذوب کننده ها) در گالوانیزه کردن به روش نوار پیوسته تقریباً متروک شده و دیگر مورد استفاده نمی باشد اما این مواد برای تهیه سیم ها هنوز به کار می روند.

گالوانیزه کردن به روش حرارتی

فرآیند آبکاری یا استفاده از روش ناپیوسته در دیاگرام نشان داده است. محصولی که باید آبکاری شود باید کاملاً تمیز باشد. این عمل توسط تمیزکننده های قلیایی معمولاً با هیدروکسیدسدیم انجام می گیرد و سپس آب کشی شده و با اسیدهای محلول شیمیایی مثل اسید سولفوریک یا اسید هیدروکلریک پاک می شوند. از آن جا که محلول های پاک کننده وقتی گرم هستند تاثیر بیشتری دارند. محفظه های شستشو در درج حرارتی تقریباً معادل 77-65 درجه سانتی گراد نگهداری می شوند. غلظت اسید هنچنین بین 12-7 درصد وزن آن ها تغییر می نماید.

یک نمونه از مراحل آبکاری ناپیوسته با یک کوره پخت

در جایی که از روان ساز استفاده می شود، عمل اصلی آن هم حفظ پاکیزگی همه فراورده هایی است که باید آبکاری شوند و خزینه روی و همچنین خشک کردن محصول می باشد. این عمل ممکن است با یک مرحله گدازه قبلی و متعاقب آن با یک پوشش روان ساز در روی سطح خزینه روی انجام گیرد و یا فقط با یک پوشش روان ساز به تنهایی انجام پذیرد.

در آبکاری ناپیوسته، از کلرید آمونیوم به عنوان پوشش روان ساز روی خزینه روی مذاب استفاده می شود. در آبکاری لوله ای، کلرید آمونیوم روی به عنوان روان ساز استفاده شده و لوله در محلول داغ این ترکیب غوطه ور می شود و سپس عملیات تمیزکاری با اسید قبل از این که وارد خزینه روی گداخته شود، انجام می پذیرد.

آبکاری به روش حراراتی نوار پیوسته را ممکن است به چهار نوع عمده طبقه بندی کرد که فرق اصلی آن ها در روش تمیز کردن محصول و قدرت انجام عمل تمیز کردن در خط است:

در نوع اول تمیز کردن نوار توسط شعله اکسیداسیون روغن های سطحی و احیای متعاقب آن در کوره انجام می گیرد. سرد و گرم کردن در خط انجام شود. در نوع دوم از قلیای الکترولیتیک برای تمیز کردن قبل از ورود به خط استفاده می کنند. نوع سوم فلز توسط اسیدهای پاک کننده و قلیاهایی پاک کننده تمیز می شود و از یک روان ساز قبل از ورود به کوره ای که قبلاً گرم شده است استفاده می شود. بیشتر سیم پیچ ها (بوبین ها) قبل از ورود به خط در کوره هایی به شکل جعبه حرارت داده می شوند.

در نوع چهارم آبکاری هم از اسیدهای پاک کننده و هم از فرو بردن دو محلول قلیا برای تمیز کاری نوار استفاده می کنند. از هیچ گونه روان سازی استفاده نمی شود و فولاد قبل از آبکاری در یک گاز احیا کننده حرارت داده می شود. بعضی از سیم پیچ ها همچنین در کوره جعبه ای مانند روش قبل سرد و گرم می شوند.

بخش عملیاتی آبکاری در یک خط پیوسته برای نوارهای فولادی عیارهای سبک در تصویر نشان داده شده است. لازم به تذکر است که عدم استفاده از روان سازها به خاطر عملیات حرارتی محفظه های سرد و گرم کننده عمومیت دارد به علاوه در فرآیند تمیز کاری اسیدهای تمیزکننده حذف شده اند و از عملیات پاک کنندگی قلیایی استفاده می کنند و نگهداری سطح تمیز توسط حفظ نوار گرم شده در اطاقک یا در کوره یا تحت فشار احیا کننده هیدروژن تا گذاشتن در زیر سطح خزینه روی گداخته انجام می شود. در مورد آبکاری سیم ها در حدود 30 رسته سیم موازی پس از یک سلسله اقدامات مقدماتی از یک خزینه روی رد می شوند تا هر رشته سیم جداگانه قالبی جذب کرده و حلقه شود. معمولاً سیم هایی که باید آبکاری شوند باید عملیات سرد و گرم سازی بر روی آن ها انجام شود تا آثار سردکاری از بین برود.

مراحل پیشرفت یک خط آبکاری پیوسته برای نوارهای فولادی سبک A:فنر بازکن، B:پیچ رولزوبرش، C:پیچ رولز، D:کناره صاف کن E:پیچ رولز و صافکاری توسط جوش، F:مرکز تمیزکاری، G:فنر برایدل، H:حفره حلقوی، I: محفظه حرارتی با هوای کنترل شده در حدود 60متر در طول، J:سوراخ هوای کوره، K:پاتیل های آبکاری و ریخته گری، L: دودکش های جریان خنک کننده، M:برج خنک کننده

برای این امر یکی از فرآیندهای سرد و گرم کردن پیوسته مورد استفاده قرار می گیرد. معمولاً این امر توسط یک لاوک سرب مذاب در جلوی تانک های تمیزکاری و آبکاری انجام می شود. این سرب مذاب هنچنین برای از بین بردن باقیمانده روغن کاری برای کشیدن سیم ها عمل می کند. متعاقب این گام سرد و گرم کردن سیم ها در هوای آزاد و یا در تانکر آب خنک می شوند و پس از آن در محلول رقیق شده اسید هیدروکلریدریک داغ تمیز می شوند. در گام بعد سیم در آب داغ آبکشی شده و در یک روان ساز با گذراندن آن از داخل محلول داغ کلرید روی یا کلرید آمونیوم روی استفاده می شود که متعاقب آن سیم ها از روی یک خشک کن گذشته، سپس به داخل یک خزینه روی مذاب فرو می رود. روان ساز روی سیم را با یک ورقه کلرید روی می پوشاند که آن را از اکسیداسیون محفوظ نگه می دارد.

نقاله ای که آلیاژی از آهن و روی است در ته خزینه روی مذاب رسوب می کند و لازم است به طور متناوب پاک شده و برداشته شود. خزینه روی عموماً از مواد گوناگون پوشیده می شود تا از اکسیداسیون سریع سرب مذاب در روی سطح خزینه، به جز در محل ورود و خروج سیم ها جلوگیری شود. در این محل های سرباز، برداشتن متناوب کف ایجاد شده ضروری است.

آبکاری توسط برق

آبکاری برق فرآیندی است برای تهیه هر نوع فلز با روکش روی توسط یک جریان الکتریکی و در حقیقت آبکاری با روی توسط برق می باشد. وسایل مورد استفاده شبیه به سایر انواع آن در آبکاری فلزات می باشد و عملیات آن ها همان عملیات تمیزکاری فلز قبل از گالوانیزه کردن در روش آبکاری با روش داغ و غوطه ورسازی است.

مخاطرات و راه های پیشگیری

خط های پیوسته آبکاری مدرن کم ترین مشکلات را برای سلامتی به وجود می آورند. هیچ گونه مسمومیت واقعی از سر و کار داشتن با ترکیب های روی اتفاق نمی افتد. تب ناشی از بخارهای فلز که از استنشاق دود اکسید روی ناشی می شود ممکن است اتفاق بیافتد. ولیکن خزینه روی مذاب در درجه حرارت پایین تری نسبت به روی مذاب در کارخانجات ذوب فلز برنج نگهداری می شود (480-450 درجه سانتی گراد) و سطح خزینه هم غالباً با مواد گوناگون که خروج و تصاعد دودها را به حداقل می رساند پوشانده می شود. بدین ترتیب درجه حرارت کم خزینه، پوشیده شدن سطح آن از تصاعد و بالا رفتن دودها و بخارات سرب به صورت قابل ملاحظه ای جلوگیری شده، ناخالصی هایی مثل سرب، آنتی موان (توتیای معدنی) و کادمیوم می تواند در فلز روی که برای گالوانیزه کردن به کار می رود وجود داشته باشد. اما در هر حال مقدار هیچ یک از آن ها از 0.75 درصد فراتر نمی رود.

منبع عمده آلودگی هوا در عمل گالوانیزه کردن استفاده از روان سازها می باشد. در آبکاری ناپیوسته منقطع و عملیات پاک کنندگی و استفاده از اسیدهای محلول داغ نیز این چنین است.

روان سازهای کلرید آمونیوم روی و کلرید آمونیوم ( نشادر ) در حرارت تجزیه می شوند و تشکیل کلرید هیدروژن و گاز آمونیاک می دهندکه هر دو آن ها به سهولت به وسیله دستگاه تنفسی فوقانی در درجه غلظت پایین تر از غلظتی که خطرآفرین تلقی می شوند قابل تشخیص هستند.

اسیدهای استفاده شده برای تمیز کردن حتی با غلظت های کم باعث تحریک های مشابهی در دستگاه تنفسی می شوند.

روان سازهای به اصطلاح بدون دود چند سالی است که مورد استفاده قرار می گیرند. اگر چه در هر حال دستگاه تهویه باید برای خطوط گالوانیزه، گالوانیزاسیون مورد استفاده قرار گیرد. کنترل بخارها و دودها توسط لوله های دودکش سقفی ممکن است برای این امر کافی باشد چون جریان حرارتی مواد آلوده کننده را به طرف سقف هدایت خواهد کرد.

دودکش های تعبیه شده در سوراخ های تهویه در طول هر دو طرف تانک بک اقدام و پیشگیری ضروری و فوق العاده موثری برای شستشو و تمیز کردن تانک ها و خمره هاست.

نصب کلاهک های دودکش بر روی دیگ ها و ظروفی که در جریان عملیات دفع کف و تفاله ها این مواد در آن ها جمع می شوند ضرورت دارند.

نوع اخیر تهویه مخصوصاً برای تفاله هایی که دارای سرب می باشد، ضرورت تام دارد. دست زدن به تفاله ها یا کف نیز باید به دقت انجام شود این مواد باید با مراقبت زیاد در داخل کانتینرها جای گیرند تا از خروج انتشار گردوغبار غلیظی که ممکن است در صورت ریختن آن ها از زهوار بالا به داخل ناشی شود جلوگیری به عمل آید.

نرده های ایمنی باید هم برای خط گالوانیزاسیون و هم برای خط شستشو مخصوصاً در جایی که کارگران در طول راه روهای بالای تانک رفت وآمد می کنند تهیه شود.

کارگرانی که با سرب مذاب و یا لعاب سرب سروکار دارند باید متناوباً تحت نظر مراقبت های پزشکی قرار گرفته و متناوباً از نظر خون و ادرار آزمایش شوند.

در طول جریان عملیات لباس های ایمنی مناسب باید برای کارگران تهیه شود از جمل پیش بندهای حفاظتی برای پاها و ساق ها. حفاظت دست ها و چشم و صورت مثل نقاب صورت جهت احتراز از خطر سوختگی و یا پاشیده شدن فلز مذاب و اسید. امکانات بهداشتی مناسب و خوب مثل وجود حمام هایی که در محل کار باید تهیه شوند.
4