احتمالاً تاکنون با مفهوم آبکاری فلزات آشنایی دارید. این فرایند یک روش است که به منظور افزایش استحکام و مقاومت فلزات در برابر عوامل گوناگونی از جمله خوردگی، ضربه، فشار، سایش و حتی اکسیداسیون به کار میرود. در این مقاله، ما اراده داریم دربارهی روشها و فرایندهای مختلف آبکاری فلزات صحبت کنیم. بنابراین، لطفاً با ما تا انتهای این مطلب همراه باشید تا از اطلاعات بیشتری بهرهمند شوید.
تاریخچه آبکاری فلزات
در سال 1805، یک شیمیدان مشهور اهل ایتالیا به نام لوئیجی بروگناتلی موفق به ارائه روشی نوین برای آبکاری مدالهای نقره با طلا شد. این اختراعات نه تنها نشاندهندهی نوآوری علمی بلکه نمادی از توانایی ابداع و کشف در دنیای شیمی بودند. با این حال، جالب است بدانیم که این فرآیندهای جدید توسط آکادمی علوم فرانسه به طور محرمانه مورد استفاده قرار گرفتند، زیرا امکان اثرگذاری و توسعهی آنها را به علمای دیگر اجازه نمیدادند. بنابراین، پس از مدتی، تقریباً 35 سال بعد، دانشمندانی از روسیه و انگلیس، که به صورت مستقل در زمینههای مختلفی از علم فعالیت میکردند، مجدداً این فرآیند آبکاری را کشف و توسعه دادند. این حوادث نه تنها نشان دهنده اهمیت بزرگ کشفهای علمی در تاریخ هستند بلکه نشان میدهند که علم به دورانی از رقابت و همچنین همکاری بین متخصصان تقسیم میشود که در نهایت به پیشرفت جامعه و فرهنگ علمی کمک میکند.
منظور از آبکاری فلزات چیست؟
آبکاری عموماً بر روی فلزاتی صورت میگیرد که دارای مقاومت مناسب در برابر شرایط محیطی هستند. این فرآیند از دیدگاه فنی و تخصصی نیازمند آموزش و تجربه است و باید توسط افرادی با تجربه و تخصص انجام شود. باید توجه داشت که آبکاری فلزات شامل روشها و فنون متنوعی است و در تعریف سادهتر، میتوان گفت که این فرآیند به معنای اعمال یک پوشش نازک از یک فلز بر روی سطح دیگری از فلز است.
مزایای انجام آبکاری فلزات به دلایل گوناگونی باز میشود که میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
1. بهبود مقاومت فلز در برابر خوردگی و فرسایش.
2. افزایش سختی و مقاومت سطح فلز در برابر ضربه و فشار.
3. ارتقای قابلیت پوششپذیری قطعات و قابلیت آنها برای قرار گرفتن در محیطهای مختلف.
4. کاهش اصطکاک و سایش در نقاط تماس فلزات.
5. تغییر در خواص رسانایی مواد بهطوریکه میتواند برای اهداف مختلفی مورد استفاده قرار گیرد.
6. حفظ و بهبود زیبایی و ظاهر ظاهری فلزات به ویژه در برابر عوامل زیست محیطی مانند اکسیداسیون و خوردگی.
کاربردهای متداول آبکاری فلزات
استفاده از فلزاتی که تحت آبکاری قرار میگیرند، به طور گسترده در تولید قطعاتی که برای صنایع الکترونیکی و همچنین صنایع هوا و فضا ضروری هستند، رواج دارد. این فلزات پس از آبکاری، ویژگیهای مورد نیاز برای کاربردهای این صنایع را به دست میآورند. به عنوان مثال، کروم یکی از فلزات پرمصرف است که در بسیاری از فرآیندهای آبکاری الکترونیکی به کار میرود. با استفاده از این فرآیندها، فلزاتی مانند کروم با ویژگیهایی همچون مقاومت در برابر خوردگی و دوام بالا، برای مصارف الکترونیکی آماده میشوند. این کاربردها از جمله اصطلاحات تکنیکی و تخصصی صنایع مختلف را در برمیگیرد و نیاز به دانش و تجربهی تخصصی دارد تا فرآیندهای آبکاری به درستی انجام شود و قطعات با کیفیت و عملکرد مطلوب تولید شوند.
عموماً، فرآیندهای آبکاری که در تولید وسایل خانگی، دوچرخهها، تجهیزات بیمارستانی، سیمها، اتصالات و دیگر محصولات مشابه استفاده میشوند، به طور گسترده از کروم بهره میبرند. استفاده از این عنصر در فرآیندهای آبکاری، به دلیل خواص برجستهای که دارد، معمولاً توجیه میشود. این فرآیند به عنوان یکی از روشهای استاندارد و پرکاربرد در آبکاری فلزات شناخته میشود و در تولید محصولات با کیفیت و پایداری بالا موثر است. در ادامه، به برخی از کاربردهای رایج و مهم این فرآیند در صنایع مختلف اشاره خواهیم کرد:
- پوشش یاتاقان
استفاده از فرآیند آبکاری الکتریکی به عنوان یک روش متداول و مورد استفاده برای افزایش مقاومت یاتاقان موتور اتومبیل و همچنین جلوگیری از خوردگی و سایش در صنعت خودروسازی بهشمار میرود. این فرآیند، که به عنوان یک فرآیند پیشرفته و موثر در بهبود ویژگیهای فنی قطعات فلزی مورد استفاده قرار میگیرد، معمولاً با استفاده از ترکیبات مختلفی از فلزات انجام میشود. این فلزات میتوانند شامل مس، قلع، و حتی ایندیوم باشند، که با توجه به ویژگیهایشان از جمله مقاومت در برابر خوردگی، سایش و دوام بالا، برای این فرآیند انتخاب میشوند. بهطور کلی، این فرآیند به عنوان یک روش موثر و کارآمد در بهبود عملکرد و کیفیت قطعات فلزی مورد استفاده در صنعت خودروسازی و سایر صنایع مرتبط شناخته میشود.
- کاربردهای الکتریکی
برخی از وسایل الکتریکی نیز از فرآیند آبکاری فلزات بهره میبرند؛ این فرآیند، که یکی از روشهای مهم در بهبود خواص فنی و کارایی این وسایل است، معمولاً با استفاده از فلزات ارزشمندی همچون طلا و پالادیوم انجام میشود. این دو فلز از جمله مواد اساسی هستند که به عنوان روانکارهای اصلی در فرآیند آبکاری مورد استفاده قرار میگیرند و به دلیل خواصی همچون مقاومت ارتباطی، مقاومت تماسی و کاهش خوردگی، جایگاه ویژهای در بهبود کیفیت و کارایی وسایل الکتریکی دارند.
پیشنهاد سایت : شمش قلع چیست و در چه مواردی قابل استفاده است؟
نحوهی آبکاری فلزات با موارد مختلف
آبکاری فلز روی
فلز روی، به عنوان یکی از مواد ارزانقیمت، به طور گسترده در صنعت به کار میرود، به ویژه برای پوشش لولههای گالوانیزه. علاوه بر این، این فلز در انواع مختلفی از کاربردها مورد استفاده قرار میگیرد؛ از جمله جایگزینی و اتصال جریان الکتریکی، پوشش سیمها و ورقههای فلزی، و حتی در ساخت باکسهای تعویض. دلیل اصلی این استفاده چیست؟ فلز روی به لحاظ ویژگیهای خود، به ویژه مقاومت بالایی که در برابر خوردگی ارائه میدهد، جذابیت بالایی دارد و این ویژگی باعث میشود که در صنایع مختلف مورد توجه و استفاده قرار گیرد.
آبکاری مس
آبکاری پلاتین
با توجه به ویژگیهای بارزی که از جمله دوام و زیبایی فراوان دارد، پلاتین یکی از فلزاتی است که در طول تاریخ به عنوان یکی از گرانبهترین و ارزشمندترین فلزات شناخته شده است. این فلز، پس از انجام فرآیند آبکاری، در صنایع مختلف مصرفی به کار میرود؛ اما نکته جالب این است که با وجود کمیابی نسبی پلاتین نسبت به فلزاتی مانند نقره و طلا، تقریباً 20 درصد از محصولات مصرفی با استفاده از این فلز تولید میشوند. پلاتین با داشتن مقاومت بسیار بالا در برابر لکهزدگی و خوردگی، به عنوان یکی از فلزات با کیفیت و پایدار معرفی میشود، همچنین این فلز میتواند در مقابل دماهای بسیار بالا نیز مقاومت کند و عملکرد قابل توجهی را در شرایط دمایی انتخابی ارائه دهد.
آبکاری پالادیوم
آبکاری با استفاده از پالادیوم به دلیل هزینه کمتر آن نسبت به طلا یا پلاتین، معمولاً به عنوان جایگزینی مناسب برای آبکاری فلزات گرانبها در نظر گرفته میشود. این فرآیند، باعث شده تا در صنایع مختلفی که از آبکاری فلزات بهره میبرند، استفاده از پالادیوم رواج یابد. پالادیوم، به دلیل ویژگیهایی همچون سبکی نسبی نسبت به طلا و پلاتین، از جذابیت خاصی برخوردار است و همچنین دارای مقاومت قابل توجهی در برابر خوردگی میباشد، که این ویژگیها آن را به یک گزینه مطلوب برای آبکاری فلزات تبدیل کرده است.
آبکاری کادمیوم
کادمیوم، یک فلز با ویژگیهای منحصر به فرد است که به طور اساسی برای محیطهای دریایی مورد استفاده قرار میگیرد و در مقابل آبهای شیرین و شور، مقاومت بالایی از خود نشان میدهد. در گذشته، در برخی موارد، به جای استفاده از فلز روی، از کادمیوم برای پوشش برخی از قطعات مختلف خودروها استفاده میشد.
آبکاری کروم
آبکاری فلز کروم در ابتدا به منظور ایجاد زیبایی و جلوهای دلپذیر انجام میشود؛ اما در نهایت، به دلیل افزایش مقاومت در برابر خوردگی و افزایش سختی، اهمیت بسیاری پیدا میکند. این فرآیند به طور عمده در صنایعی که در طول زمان به سایش معرض هستند، استفاده میشود؛ از جمله قطعات خودروها و تجهیزات صنعتی. علاوه بر این، آبکاری کروم میتواند باعث تغییر رنگ فلز شود؛ به عنوان مثال، ممکن است رنگ فلز به سبز یا حتی سیاه تغییر کند، که این امر میتواند جلوهای دیگری به سطح فلز ببخشد و استحکام آن را افزایش دهد.
آبکاری نیکل
نیکل به عنوان یکی از فلزات محبوب برای آبکاری شناخته میشود و در صنایع گوناگون به کار میرود. فرآیند آبکاری نیکل به طور معمول بر روی اشیاء خانگی مانند دستگیرهها، کارد و چنگال، و وسایل دوش و موارد مشابه، اجرا میشود. این فرآیند معمولاً به منظور ایجاد یک لایه محافظ بر روی سطوح فلزی صورت میگیرد. صفحات نیکل معمولاً به مس و آلومینیوم متصل میشوند، اما این امکان وجود دارد که بر روی سایر فلزات نیز اعمال شوند و به عنوان لایههای پایه برای آبکاری کروم عمل کنند.
آبکاری طلا
طلا به دلیل ویژگیهای منحصر به فردی که شامل مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون و رسانایی الکتریکی میشود، از جمله فلزاتی است که بسیار ارزشمند و مورد توجه قرار میگیرد. آبکاری طلا عموماً برای تزئین جواهرات و بهبود هدایت قطعات الکترونیکی مانند اتصالات الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد. این فرآیند باعث افزایش مقاومت بستر در برابر خوردگی و لکهدار شدن میشود و همچنین طلا دارای رسانایی الکتریکی نسبتاً بالا و مقاومت در برابر تماس پایداری است که این ویژگیها آن را به یک گزینه محبوب برای آبکاری تبدیل کرده است.
آبکاری نقره
مانند طلا، نقره نیز در زمینههای گوناگونی از جمله آبکاری مورد استفاده قرار میگیرد که هدف اصلی آن جلب توجه از طریق جذابیت تزئینی و بهبود هدایت الکتریکی میباشد. از آنجایی که هزینهی آبکاری با نقره کمتر از طلا است، این روش به عنوان یک گزینه مقرون به صرفهتر در نظر گرفته میشود. با این حال، باید توجه داشت که آبکاری با نقره برای اشیایی که به رطوبت زیادی معرض هستند، مناسب نیست؛ زیرا نقره به سرعت ممکن است دچار ترکخوردگی و پوستهشدگی شود.
نقره یکی از فلزات گرانبها و انعطافپذیر است که معمولاً قابلیت شکلپذیری دارد. در برخی موارد، به دلیل سختی و مقاومت نقره، از آبکاری آن به جای طلا استفاده میشود. از جمله مزیتهای آبکاری نقره میتوان به رسانایی الکتریکی و حرارتی بالای آن اشاره کرد. فرآیند آبکاری نقره قابل تنظیم است، به طوری که میتواند به پایانی مات یا روشن دست یابد.
فولاد قلع اندود
مدتهاست که فولاد قلع اندود به عنوان یک ماده بستهبندی برای مواد غذایی و نوشیدنی مورد استفاده قرار میگیرد. علاوه بر مقاومت مناسب در برابر خوردگی، این نوع فولاد همچنین برخلاف برخی فلزات دیگر، دارای ویژگی سمی نمیباشد و به عنوان یک پوشش بر روی فولاد عمل کرده و به تقویت و استحکام بخشیدن به آن کمک میکند. همچنین، یکی از ویژگیهای مهم آن، قابلیت آسان جوشپذیری و لحیمپذیری ورقهای فولاد قلع اندود است.
علاوه بر کاربردهای متداول مانند بستهبندی مواد غذایی و نوشیدنی، از روکش قلع در ساخت قطعات الکترونیکی نیز استفاده میشود. اضافه کردن رنگ به ورقهای قلع اندود میتواند عمر مفید آنها را بهطور چشمگیری افزایش دهد. بهطوریکه حتی ممکن است تا 90 سال طول عمر داشته باشد، که این امر آن را برای استفاده در سقفهای حلبی بسیار مناسب میکند.
آبکاری رودیم
رودیم، یکی از فلزات گرانبها و نسبتاً کمیاب خانواده پلاتین است که به دلیل سختی و دوامش در صنایع مختلف شناخته شده است. این فلز دارای ویژگیهایی همچون مقاومت در برابر لکه، مقاومت در برابر خراش، و ظاهر براق و سفید است. آبکاری رودیم نیز در صنایع تولید جواهرات، بهویژه در شرایطی که نیاز به آبکاری طلا سفید داریم، بسیار پرکاربرد است. از جمله فلزاتی که برای آبکاری رودیم استفاده میشوند، میتوان به نقره، پلاتین و مس اشاره کرد.
یکی از نقاط ضعفی که به آبکاری رودیم مرتبط است، این است که در حین اجرای فرآیند، لایهٔ محافظ حاوی رودیوم در معرض ساییدگی قرار میگیرد و به آرامی از بین میرود. این موضوع ممکن است منجر به تغییر رنگ نهایی شود و در نتیجه، پس از مدتی، احتمالاً نیاز به انجام مجدد آبکاری و روکش دادن آن باشد.
یکی از ویژگیهای دیگر که به رودیوم تعلق دارد، نمای بازتابنده و رنگ نقرهای آن است که این فلز را به یک انتخاب محبوب برای آبکاری قطعات جواهرات با کیفیت تبدیل کرده است.
مراحل آبکاری فلزات
1.آماده کردن سطح محصول قبل از شروع فرآیند آبکاری
قبل از آغاز فرآیند آبکاری، انجام مرحلهای به نام “آمادهسازی سطح” بسیار حیاتی است. این مرحله شامل تمیز کردن و پاکسازی محصول از هر نوع ذرات و آلایندههای ممکن میشود. اگر این مرحله به صورت صحیح و کامل انجام نشود، ممکن است کیفیت نهایی محصول کاهش یابد و ناهمواریهایی بر روی سطوح آن ایجاد شود. برای این منظور، از مواد شوینده مانند حلالهای خاص قلیایی یا مواد شوینده اسیدی استفاده میشود.
2.پرداخت
فرایند پرداخت فلز به طور اصطلاحی به عملیاتی اشاره دارد که در آن سطح محصول با استفاده از سمبادههای خاص تمیز و صاف میشود. این اقدام به منظور ایجاد یک سطح هموار و زیبا است که فرآیند آبکاری بتواند بهطور یکنواخت و با کیفیتی بالا انجام شود.
3.شستشوی کامل محصول
آخرین مرحله در فرآیند آبکاری، شستشوی محصول است که به نوع محصول و آلایندههای موجود بستگی دارد. در این مرحله، میتوان از روشهای شیمیایی یا فیزیکی برای شستشو استفاده کرد. در روش شیمیایی، از حلالهای خاصی مانند اسیدها یا بازها برای حذف آلایندهها استفاده میشود، در حالی که در روش فیزیکی، از انرژی مکانیکی مانند فشار آب یا اصطکاک فرچه بر روی سطح محصول برای تمیز کردن استفاده میشود. این مرحله بسیار حیاتی است زیرا شستشوی کامل و صحیح میتواند به کاهش آلودگی و افزایش کیفیت نهایی محصول کمک کند.
در این مقاله، به بررسی و تحلیل گستردهای از فرآیندهای مختلف آبکاری فلزات پرداخته شد. همانطور که اشاره شد، روشهای آبکاری متفاوتی وجود دارند که بسته به نوع فلز و شرایط محیطی متغیر میباشند. پوسیدگی فلزات به دو صورت شیمیایی و الکتروشیمیایی رخ میدهد و برای جلوگیری از این پدیده ناخواسته، آبکاری فلزات به عنوان یکی از بهترین روشها شناخته میشود. در صورتی که تجربههای یا اطلاعات مفیدی در این زمینه دارید که میتواند برای دیگران سودمند باشد و در متن مورد بررسی اشاره نشده است، از شما دعوت میشود که آن را در بخش دیدگاه به اشتراک بگذارید تا سایر کاربران نیز از آن بهرهمند شوند.
پیشنهاد سایت : استاندارد GOST روسیه و کاربردهای آن در صنعت فولاد