رسوب دهی الکترولیتی یا آبکاری الکتریکی:
رسوب دهی الکترولیتی یا پوشش کاری الکتریکی (Electrodeposition)، به رسوب دادن یون های فلزات و آلیاژها بر روی یک جسم از یک محلول الکترولیت به کمک جریان برق اطلاق می شود. به این نوع پوشش دهی، آبکاری با برق یا آبکاری الکتریکی (Electroplating) هم می گویند. در این روش، جسمی که باید پوشش داده شود، در محلول هادی نمک فلز پوشش فرو برده می شود و نیروی محرکه ناشی از یک منبع مولد جریان آن را کاتد می کند. آند این پیل الکتریکی را هم از میله یا ورقی از جنس فلز پوشش و یا مواد حل نشونده مثل فولاد زنگ نزن، گرافیت، پلاتین و غیره انتخاب می کنند. با برقراری یک پتانسیل کافی بین کاتد و آند و الکترولیز نمک های فلز در داخل الکترولیت، یون های مثبت یا کاتیون ها به سمت کاتد یا الکترود منفی و یون های منفی یا آنیون ها به سمت آند یا الکترود مثبت حرکت می کنند. با احیای یون های مثبت فلزی در کاتد، لایه ای از پوشش فلزی روی قطعه ایجاد می شود.
عناصر اصلی فرایند پوشش کاری الکترولیتی یا آبکاری الکتریکی عبارتند از:
- محلول الکترولیت یا حمام آبکاری: محلول هادی حاوی یون های فلز پوشش است. این الکترولیت قابلیت انحلال یون های فلز پوشش را به حد کافی دارا است.
- کاتد: قطعه کار به قطب منفی منبع جریان وصل می شود و به عنوان کاتد عمل می کند.
- آند: میله یا ورقی از جنس فلز پوشش و یا مواد حل نشونده در محلول آبکاری قرار گرفته و به قطب مثبت منبع جریان وصل می شود و به عنوان آند عمل می کند. آندهای حل شونده در داخل الکترولیت به آرامی حل می شوند و باعث ثابت ماندن غلظت یون فلز پوشش در الکترولیت می گردند.
- منبع مولد جریان: از رکتیفایرها به عنوان منبع عمومی جریان برق استفاده می شود که جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می کنند.
سل آبکاری الکتریکی
آبکاری الکتریکی برای رسوب دهی فلزات گوناگون از قبیل کروم، نیکل، روی، قلع، مس، سرب، کادمیم، نقره، طلا، پلاتین و همچنین مواد آلیاژی مانند برنز (مس-قلع)، برنج (مس-روی)، نیکل-فسفر، روی-نیکل، آهن-نیکل-کروم و غیره استفاده می شود.
این پوشش ها با اهداف تزیینی، حفاظتی، بهبود مقاومت به خوردگی، خنثی سازی شیمیایی سطح زیرلایه، بهبود مقاومت سایشی، تنظیم ابعاد و بازسازی قطعات، تامین ویژگی های الکتریکی یا مغناطیسی، بهبود ویژگی های بازتابی، کاهش اصطکاک و غیره اعمال می شوند. پوشش های حاصل از آبکاری الکتریکی در مواردی عملکرد چند منظوره دارند. مثلاً در کاربردهایی نظیر سپر فولادی خودرو، شیرآلات و یراق آلات ساخته شده از فولاد یا روی، زهوار و زه، مدارهای برقی، سیم پیانو، جواهرات بدلی، اتصالات الکتریکی، قطعات پلاستیکی و قطعات ساختمانی و معماری هر دو نقش تزیینی و حفاظتی پوشش، مدنظر قرار می گیرد.
کارگاه آبکاری الکتریکی
پوشش کروم:
کروم فلزی سخت و ترد است. رنگ آن سفید مایل به خاکستری است و پس از پرداخت کاملاً شفاف و براق شده و به صورت آبی کم رنگ به نظر می رسد. متداول ترین مصرف کروم به عنوان پوشش در پوشش های حاصل از آبکاری الکتریکی است. این پوشش در اتمسفر و در اب مقاوم است. به علت مقاومت به خوردگی، مقاومت در برابر کدر شدن و رنگ روشن و شفافیت زیاد، کروم برای پوشش های تزیینی به کار می رود. قدرت انعکاس سطح کروم کاری و کاملاً صیقلی شده در حد ۶۵ درصد است. این مقدار برای نقره و نیکل به ترتیب ۸۸ و ۵۵ درصد است ولی نکته مهم این است که خاصیت انعکاسی پوشش نقره و نیکل با گذشت زمان ضایع می شود، در حالی که در مورد کروم تغییری حاصل نمی شود. توانایی تر شوندگی پوشش کروم توسط مایعاتی مثل آب و روغن خیلی ضعیف است. لایه های کروم قابل جوشکاری نبوده و رنگ نمی پذیرند. پوشش های نازک کروم با ضخامت کمتر از ۰٫۵ میکرون، به همراه تغییر شکل فلز پایه تغییر شکل می یابند. پوشش کروم در مقابل اتمسفر هوا، گازها (به جز در مقابل گاز کلرین مرطوب)، هیدروکربن ها، روغن ها، آب ها، اسیدهای میوه، برخی مواد قلیایی و اسیدها (به جز موادی مثل سود قوی، اسید کلریدریک، اسید نیتریک، اسید استیک، اسید سیتریک و غیره) و نمک ها مقاوم هستند. پوشش کروم تا حدود ۴۰۰ سانتیگراد مقاوم است و پس از آن سختی پوشش افت می کند. این پوشش تا دماهای ۵۰۰ درجه سانتیگراد کدر نمی شود.
پوشش های کروم را می توان از نظر کاربرد، حمام آبکاری و یا ضخامت آن ها به دو گروه کروم تزیینی یا کروم براق و پوشش های مقاوم به سایش و خوردگی یا کروم سخت تقسیم کرد. به کروم کاری سخت، کروم کاری صنعتی هم می گویند. تفاوت خصوصیات این دو دسته از پوشش های کروم در مواردی از قبیل زیر است:
۱- در پوشش های تزیینی، جنبه دکوراتیو، براقیت و مقاومت به کدر شدن پوشش مهم تر است، بنابراین از لایه نازک کروم در حدود ۰٫۲۵ میکرون ضخامت استفاده می شود و ضخامت این پوشش به ندرت تا ۲ میکرون می رسد. در کاربردهایی با جنبه حفاظتی و مقاوم به خوردگی و سایش، ضخامت پوشش کروم بیشتر و معمولاً حداقل ۲٫۵ میکرون است. در کاربردهای سایشی، ضخامت کروم سخت به ۴۰۰ میکرون هم می رسد. هر چند که رسوب دادن کروم سخت با ضخامت بیشتر از ۴۰۰ میکرون هم مقدور است ولی در این صورت، تردی بیش از حد باعث پوسته شدن پوشش می شود.
۲- لایه های پوششی کروم تزیینی، فولاد را در مقابل خوردگی محافظت نمی کند، بنابراین، این پوشش به تنهایی مورد استفاده قرار نمی گیرد بلکه همواره به عنوان پوشش نهایی بر روی پوشش هایی که حفاظت سطح را در مقابل خوردگی تضمین می کنند، به کار می رود. کروم تزیینی معمولاً بر روی پوشش هایی مثل نیکل و یا مس+نیکل استفاده می شود. در حالی که پوشش های کروم سخت به صورت تک لایه استفاده می شوند و وظیفه اصلی آن محافظت زیر لایه از خوردگی و سایش است.
۳- پوشش های نازک کروم دارای ناپیوستگی ها، پرزها و تخلخل های بسیار ریزی است که مواد خورنده را به زیر پوشش کشانده و باعث ایجاد خوردگی موضعی می شود. در پوشش های ضخیم تر کروم، این منافذ و ناپیوستگی ها کمتر است ولی به دلیل تنش زیاد کروم، ترک های نامرئی ریزی در آن ایجاد می شود. ترک های ریز در برخی کاربری ها می توانند ضمن نگه داشتن روغن در درون خود و بهبود عمل روغن کاری و کاهش اصطکاک مفید واقع شوند.
کروم تزیینی
کروم سخت
در شکل زیر اعمال پوشش کروم تزیینی بر روی یک قطعه برنجی نشان داده شده است:
برای دریافت تصویر بزرگ و با کیفیت تر از این شکل، روی آن کلیک کنید
پوشش های کرم سخت
نامگذاری کروم سخت بر روی دسته ای از پوشش های کروم الکترولیتی به این معنا نیست که پوشش هایی با جنبه های تزیینی از سختی کافی برخوردار نیستند و یا سختی پوشش کروم سخت از آن ها بیشتر است، بلکه به دلیل اینکه سختی لایه های نازک کروم در مقابله با سایش و درگیری های مکانیکی واجد ارزش فنی نیست و همچنین به دلیل اینکه ضخامت بیشتر پوشش کروم باعث افزایش سختی و مقاومت به سایش فلز زیر لایه و استفاده از آن در کاربردهای سایشی می شود، از اصطلاح کروم سخت برای پوشش های ضخیم کروم استفاده می گردد. سختی پوشش های کروم سخت ۸۵۰ تا ۱۰۰۰ ویکرز یا معادل ۷۰ راکول سی است.
پوشش کروم سخت برای افزایش عمر قطعات در مقابل سایش، اصطکاک و فرسایش به کار می رود و یکی از روش های مهم سخت کردن سطحی، تعمیر، بازیابی و بازسازی قطعات صنعتی است.
خواص و ویزگی های عمده ی پوشش کروم سخت عبارتند از:
- سختی و مقاومت در برابر سایش
- مقاومت در برابر خوردگی
- مقاومت در برابر گرما
- ضریب اصطکاک و انرژی سطحی بسیار پایین آن،
- عدم تغییر ابعادی و اعوجاج قطعات کروم سخت شده به دلیل انجام فرایند در دمای نسبتاً پایین
- چسبندگی پایین مایعات و جامدات روی سطح کروم
- ظاهر خوب و تزیینی
- خواص پارامغناطیس پوشش کروم و غیر مغناطیس کردن سطح زیر لایه
- قابلیت سنگ زنی، پرداخت و صیقل کاری پوشش کروم
از جمله کاربردهای پوشش های کرم سخت می توان به موارد زیر اشاره کرد:
– ابزارهای برشی مثل مته ها، تیغه فرز، ابزارهای تراشکاری و اهرم های حفاری. عمر کاری ابزارهای برشی در اثر آبکاری کروم سخت به نحو چشم گیری افزایش می یابد. قلاویزها و برقوها از جمله ابزارهایی هستند که کرومکاری سخت برای آنها بسیار کارساز است. مثلاً در یک مورد آبکاری کرم سخت قلاویزی که برای پیچ زنی فولاد سردکار ۱۰۱۰ استفاده شده، عمر مفید آن را از ۲۵۰ قطعه، برای قلاویز بدون پوشش، به ۶۰۰ قطعه، برای قلاویزی که کروم کاری سخت شده، افزایش داده است. ضخامت پوشش در این کاربردها در محدوده ی ۱ تا ۱۳ میکرون توصیه می شود.
– ابزارهای بازرسی مثل شابلن سوراخ، شابلن رینگ، میکرومترها، خط کش های ورنیه و کولیس
– ابزارهای ماشین مثل مته ماشین دریل، سه نظام تراش و سنگ، سبه ها و غیره
– قالب های پلاستیک، لوله های مارپیچی اکستروژن، چکش های پرس، غلتک های نورد، قالب های کشش، پانچ های پرس، قالب های ریخته گری دایکاست، قالب های شیشه و غیره
– قطعات پمپ، توربین، کمپرسور، هیدرولیک های روغن، موتورها و غیره
– قطعات هواپیما
– رینگ های تراکم پیستون های چدنی مورد استفاده در موتورهای احتراق داخلی، ضخامت پوشش بسته به اندازه و شرایط کار رینگ از ۱۵۰ تا ۳۰۰ تغییر می کند.
– میل سوپاپ های دود موتورها که تحت نیروی فشاری بالا و دمای ۶۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد کار می کنند
– میله های کمک فنرهای خودرو
– بازسازی سطحی میل لنگ های بزرگ موتورهای دیزلی و بنزینی و کمپرسورها
– بازسازی قطعات کمپرسورهای موتورهای هواپیمای جت که دستیابی به رواداریهای ابعادی بسیار بسته ی آن ها با ماشین کاری تامین نمی شود، گاهی باید با پوشش کروم سخت انجام شود.
فرایند آبکاری کروم سخت
این نوشته در حال تکمیل است …
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.