آبکاری فلزات چیست و چگونه انجام می شود

آبکاری چیست ؟ «آبکاری» (Electroplating)، فرآیند اندود کردن یک فلز بر روی فلز دیگر به کمک هیدرولیز است. از این فرآیند در لوازم تزئینی یا جلوگیری از خوردگی فلزات استفاده می‌شود. همچنین انواع مختلفی از آن با نام‌های آبکاری مس، آبکاری نقره و آبکاری کروم وجود دارد. این روش به کارخانه‌های سازنده کمک می‌کند تا از فلزات ارزان‌قیمت همچون روی و استیل در بیشتر محصولات خود استفاده کنند و برای زیبایی، حفاظت و دیگر خواص مورد نظر، روکشی از فلزات دیگر بر آن‌ها قرار دهند. سطوحی که روکش فلزات بر روی آنها قرار می‌گیرد حتی می‌توانند از جنس پلاستیک نیز باشند.

مراحل آبکاری

ایجاد یک پوشش سطحی به روش رسوب گذاری الکترولیتی یا آبکاری ممکن است شامل تعدادی از فرآیندهای مهم باشد، شامل آماده‌سازی زیر لایه، تشکیل پوشش و پرداخت نهایی.

قبل از plate یک فلز بر روی فلز دیگر باید اطمینان حاصل کرد که سطح فلز میزبان یا زیرلایه از کلیه آلودگی‌ها تمیز است، چرا که آلودگی سبب عدم اتصال فلز پوشان بر سطح می‌گردد و مشکل در چسبندگی پوشش بر سطح فلز پایه را ایجاد می‌کند.

آبکاری چیست؟ مراحل انجام آبکاری

برداشتن آلودگی سطحی عموما در سه مرحله انجام می‌شود که مرحله اول، تحت عنوان cleaning شامل تمیز کردن سطح در یک محلول‌ پاک کننده شامل پاک کننده‌های قلیایی (alkaline cleaners)، پاک کننده‌های اسیدی(acid cleaners) و یا آب که به منظور پاک کردن روغن سطحی از سطح صورت می‌پذیرد، انجام می‌شود.

مرحله‌ی Treatment شامل اصلاح یا modify کردن سطح از جمله سخت کردن آن و افزودن لایه‌های فلز بر سطح است.

مرحله سوم یا Rinsing به معنای اجرای فرایند  Electroplating است. دو مرحله در تمیز کاری سطح شامل تمیزکاری فیزیکی و تمیزکاری شیمیایی هستند.

تمیز کردن شیمیایی شامل استفاده از حلال‌ها یا مواد شیمیایی فعال سطحی هستند که با سطح فلز واکنش می‌دهند. در تمیزکاری فیزیکی انرژی مکانیکی به منظور حذف آلاینده‌ها اعمال می‌شود. تمیز کردن فیزیکی می‌تواند شامل “سایش برس” و “هم زدن اولتراسونیک یا تشکیل موج شوک اختلاط یا “ultrasonic agitation بشود.

همانطور که گفته شد، در مدار آبکاری، آند، فلزی است که قطب مثبت مدار را می‌سازد و کاتد قطب منفی مدار را تشکیل می‌دهد. از کاتد تحت عنوان زیرسازه یا substrate نیز یاد می‌شود که همان قطبی است که پوشش بر روی آن انجام می‌شود و به اصلاح plate می‌شود.

آبکاری چیست؟ انواع فلزات و مواد با امکان آبکاری

در ادامه به صورت موردی به آبکاری فلزات مختلف می‌پردازیم:

آبکاری با نیکل

نیکل از مهمترین فلزاتی است که در صنعت آبکاری استفاده می‌شود. آبکاری نیکل معمولا برای ایجاد یک لایه براق، جلای سطحی خوب و مقاومت در برابر خوردگی بر روی آلیاژهایی چون فولاد، برنج و حتی اجسام پلیمری به کار می‌رود.

مواد شیمیایی که در حمام‌های آبکاری نیکل به کار می‌روند، عبارتنداز:

• نمک‌های فلزی: معمولا از نمک سولفات نیکل استفاده می‌شود. ولی نمک‌های کلرید نیکل و سولفامات نیکل نیز پرکاربرد هستند
• نمک‌های رسانا: معمولا از کلرید نیکل استفاده می‌شود
• موادی که برای ثابت نگه داشتن pH اضافه می‌شوند: عمدتا از اسید بوریک استفاده می شود
• مواد جلوگیری کننده از حفره‌دار شدن: معمولا از اکسیدکننده‌ها استفاده می‌شود

آبکاری با کروم

کروم از دیگر فلزاتی است که برای آبکاری اجسام بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. سطوح آبکاری شده با کروم سطح بسیار براق و درخشانی دارند و به مرور زمان هم تیره نمی‌شوند. محلول که عموما برای آبکاری کروم استفاده می‌شود شامل CrO3 و یون سولفات است. در این محلول کروم به صورت اسید کرومیک وجود دارد. معمولا برای ایجاد یک لایه پایدار از کروم بر سطح یک جسم جریان‌های زیادی نیاز است. قطعات آبکاری شده با کروم را می‌توانید به وفور در خودروها، موتورسیکلت‌ها و … ببینید.

آبکاری طلا و نقره

آبکاری طلا بیشتر در صنایع الکترونیک کاربرد دارد. قطعات الکترونیکی برای هزینه کمتر عموما از مس ساخته می‌شوند. روکش یک لایه نازک از طلا بر روی این قطعات مقاومت به خوردگی آن‌ها را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد.

بسیاری از فلزات و مواد دیگر نیز ممکن است برای مقاصد زینتی با طلا آبکاری شوند. یک مثال رایج، مدال‌های طلاست. آبکاری طلا معمولا در بازسازی زیورآلات نیز کاربرد دارد.

آبکاری روی

آبکاری روی به ویژه برای فولادها بسیار متداول است. روی با ایجاد یک لایه محافظ بر روی فلز از اکسیداسیون آن جلوگیری می‌کند. در صورتی که این لایه هم آسیب ببیند، فلز روی به ویژه در مقابل آهن به عنوان یک آند فدا شونده عمل می‌کند و در نتیجه فلز خورده نخواهد شد. بسیاری از قطعات سخت افزاری کامپیوتری را روی آبکاری شده‌اند.

آبکاری قلع

آبکاری قلع به‌طور گسترده‌ای هم برای حفاظت سطوح آهنی و هم برای فلزات غیر آهنی استفاده می‌شود. قلع غیر سمی و مقاوم در برابر خوردگی است و از این نظر در صنایع بسته‌بندی مواد غذایی بسیار کاربرد دارد. به این منظور عموما قوطی های کنسرو را با قلع آبکاری می‌کنند تا در برابر مواد غذایی مقاوم باشند.

آبکاری مس

فلز مس به دلیل نرمی، رسانایی الکتریکی عالی و جذب تنش های گرمایی در صنایع مختلف عموما به عنوان لایه زیرین قرار می‌گیرد. در بسیاری از موارد قبل از آبکاری فلزات دیگر بر فولادها ابتدا برای بهبود چسبندگی سطحی یک لایه مس بر آن آبکاری می‌کنند. به خاطر رنگ زیبای مس بسیاری از ظروف و اشیای تزئینی با مس آبکاری می‌شوند.

آبکاری پلاستیک

سطح اجسام در فرآیند آبکاری باید رسانا باشد. بنابراین در صورتی که بخواهیم با این روش مواد غیرفلزی را پوشش دهیم، باید حتما از قبل لایه ای رسانا بر سطح آن ها ایجاد کرده باشیم. به همین دلیل اجسام پلاستیکی را نمی‌توانیم مستقیما آبکاری کنیم. آبکاری پلاستیک ها با فلزات متفاوتی انجام پذیر است.

 آبکاری چیست ؟ چه لزومی دارد پلاستیک‌ها را آبکاری کنیم؟

در درجه اول آبکاری سطح قطعات پلیمری با فلزات براق و درخشان کیفیت سطحی و جذابیت محصولات را بسیار بالا می‌برد. به تصویر زیر نگاه کنید تا تفاوت را بیشتر احساس کنید:

بسیاری از اجسام پلاستیکی را برای اهداف تزئیناتی با نیکل، نقره و یا حتی طلا آبکاری می‌کنند. آبکاری پلاستیک‌ها با فلزات علاوه بر زیبایی آن‌ها را در برابر خوردگی و تغییرات شیمیایی نیز مقاوم می‌سازد.

در کاربردهایی که نیاز به ایجاد رسانایی باشد، مثلا در صنایع الکترونیک، عموما قطعات پلاستیکی را با مس آبکاری می‌کنند. در ساخت بسیاری از تجهیزات داخل خودروها مانند دستگیره‌ها و … نیازی به ساخت آن‌ها با فلزات نیست. اما آبکاری آن‌ها با کروم ظاهری بسیار زیبا به داخل خودرو می‌بخشد.

مزایای استفاده از آبکاری چیست ؟

آبکاری چیست ؟ فرآیند آبکاری مزایای بسیاری از جمله افزایش ماندگاری و جلوگیری از اکسایش، زیبا سازی، بهبود رسانایی، افزایش مقاومت و رسانایی، افزایش خوردگی و… دارد.

زیبا سازی

در فرایند ساخت و تزیین وسایل لوکس و زینتی مختلف به جای استفاده از فلز طلا که بسیار گرانبها میباشد میتوان با استفاده از فرایند ابکاری طلا لایه از طلا برروی سطح فلزی مادر نشاند. طلا یکی از فلزات گرانبها و نرم است و علاوه بر توجه اقتصادی نمیتوان به دلیل خواص فیزیکی آن را در ساخت قسمت های مقاومتی استفاده کرد . از ابکاری طلا در ساغت بسیاری از وسایل مانند ساعت ها ،لوستر ها ،بدنه تلفن همراه و حتی بدنه اتوموبیل و بسیاری از وسایل دیگر اشاره کرد .یکی دیگر از این روش ها ابکاری بدنه اتوموبیل ها است . برای مثال استفاده از کروم بر روی بدنه ماشین علاوه بر بهبود خواص سطح و افزایش مقاومت نسبت به سایش به زیبایی آن نیز کمک میکند .

مزایای آبکاری چیست؟ مقاومت در برابر خوردگی

یکی از مهم ترین نقاط قوت ااستفاده از روش های ابکاری کمک به جلوگیری از خوردگی شیمیایی فلزات میباشد. به این منظور میتوان از دو نوع فلز برای ابکاری زوی سطح فلز مادر استفاده کرد.روش اول استفاده از فلزاتی است که نسبت به فلز مادر مقاومت بیشتری نسبت به خوردگی دارند مانند ابکاری اهن با نقره با استفاده از نمک های نقره مانند نیترات نقره و نوع دوم در مقابل روش اول است یعنی از فلزاتی که مقاومت کمتری نسبت یه سطح مادر دارند مانند تولید اهن گالوانیزه یعنی ابکاری فولاد با روی به منظور آبکاری استفاده میشود .

افزایش مقاومت سطحی و حرارتی

با روش ابکاری میتوان سطح فلزاتی که مقاومت کمی در برابر ضربه و سایش دارند را با فلزات مقاوم تر پوشش داد مانند استفاده از کروم که با استفاده از نمک های سدیم دی کرومات و پتاسیم دی کرومات در بدنه اتوموبیل که قبلا به ان اشاره کردیم . این روش همچنین در صنایع هوافضا نیز استفاده میشود و از آندایز سخت بر روی سازه های الومینیومی به منظور افزایش مقاومت استفاده میشود.

شاید فکر کنید فقط از فلزات در فرایند ابکاری استفاده میشود اما اینطور نیست . در صنایعی که با کوره یا محیط های با حرارت بالا سر و کار دارند عملا استفاده از ابزار های فلزی کاربردی نخواهد داشت . سرامیک با دارا بودن مقاومت حرارتی بالا به جایگزین مناسبی برای استفاده در این محیط ها تبدیل شده است و به منظور ساخت ابزارالات مناسب این محیط ها با پوشش دهی یا آبکاری سرامیک بر روی قطعات و ابزار فلزی آنها را برای استفاده در شرایط حرارتی سخت مناسب میسازند.

بهبود رسانایی الکتریکی

امروزه با توسعه تکنولوژی طراحی برد و قطعات الکترونیکی نیز دچار تغییر شده اند . در این صنعت به منظور افزایش سرعت پردازش اطلاعات و رسانایی الکتریکی به دنبال قطعاتی برای جایگزین کردن با مس هستند. به همین دلیل شاهد ساخت قطعات مورد نیاز با استفاده از روش ابکاری و پوشش دهی فولاد با فلزات گرانبهایی مانند طلا نقره و پلاتین هستیم.

 

تفاوت میان روش آبکاری فورتیک با pvd چیست ؟