آبکاری آلومینیوم و آلیاژهای آن بدون زینکات یا استانات (درنسخه 2011)

برای بیش از 80 سال تا به الان به طور عمومی پذیرفته شده، برای آبکاری آلومینیوم و آلیاژهای از محلول زینکات یا استانات استفاده میشود. مسائل زیست محیطی مربوط به استفاده از این فرآیند در حال تبدیل شدن به بیشتراز یک مشکل است. خود این فرآیند طولانی،  پیچیده و در آلیاژهای مختلف آلومینیوم، فرآیند آن متفاوت است. این مقاله پیشنهاد جایگزین دیگری را ارائه میدهد که از نظر زیست محیطی قابل قبول تر، بطور چشمگیری کار با آن ساده تر،  نتیجه به مراتب سازگارتر و موثرتر و بسیارمقرون بصرفه است.

آلومینیوم براق، سبک، سازگار با محیط زیست و نسبتا ارزان است. به همین ترتیب، از آن استفاده گسترده ای در صنایع الکترونیک میشود.با این حال به راحتی خورده میشود(در مقابل اسید و باز)، نسبتا نرم است و جوشکاری و لحیم کاری آن آسان نیست.در نتیجه آن را اغلب کاملا آبکاری میکنند.فرآیند ارائه شده در این مقاله بخشی از استاندارد (استاندارد راهنمای آماده سازی آلومینیوم و آلیاژهان برای آبکاری برقی ) است ASTM B253 . که همچنین رسوب دهی فلزات به روش الکترولس روی آلومینیوم با استفاده از زینکات را تحت پوشش قرار میدهد. اگرچه دیگر روش های آماده سازی در دسترس هستند اما زینکات و یا استانات به طور گسترده بیشترین استفاده در 80 سال گذشته تا به الان را داشته است. زینکات اساسا شامل یک محلول قلیایی از روی مانند هیدروکسید روی و تعدادی تغییرات که بصورت تجاری هستند در این ترکیب پایه موجود است.استانات بصورت پایه شامل یک محلول قلیایی از قلع مانند هیدروکسید قلع و تعدادی از تغییرات بصورت تجاری در ترکیب پایه موجود است.ب عد از یک سری مراحل پاکسازی گسترده، از زینکات و استانات استفاده میشود که ممکن است به بیشتر از یک مرحله استفاده ازاین ترکیبات نیاز داشته باشد، سطح آلومینیوم یا آلیاژهای آلومینیوم در پایان به یک فیلم بسیار نازک از روی یا قلع بصورت پراکنده روی سطح فلز پوشیده میشود، در یک الگوی نامنظم بسته نوع ماهیت آلیاژ یا  بسته به نوع خاصیت زینکات یا استانات مورد نیاز، محلول مناسب آن استفاده میشود.این کار بخش بزرگی از اکسید آلومینیوم  بر روی فلز را حذف یا جابه جا می کند و سلولهای الکتروشیمیایی را به وجود می آورد که از آن طریق آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم به راحتی فلزات را برای پوشاندن سطح میپزیرند در حالی که در همان زمان جابه جایی روی و یا قلع داخل محلول آبکاری همراه با هر فلز دیگر که در محلول زینکات یا استانات باشد ممکن است روی آلیاژ آلومینیوم یا آلومینیوم پوشش داده شود. در بسیاری از موارد، این کار(پوشش دهی) باعث کوتاه شدن عمر حمام محلول آبکاری می شود. به طور خاص محلول رسوب دهی الکترولس مانند نیکل الکترولس. همانطور که در دیگر فلزات، به جز آلومینیوم، رایج است، مس به طور معمول مستقیما روی زینکات یا استانات داده میشود، برای آماده کردن سطح برای تسهیل آبکاری نیکل یا کروم، مانند نوع کار ترکیب زینکات یا استانات، که برای پذیرش رسوب دهی فلزات توانایی نفوذ پذیری آلومینیوم و آلیاژهایش استفاده میشود.علاوه بر استفاده از زینکات به یک آبکاری مس سیاندی نیاز دارد که از نظر محیط زیستی مورد قبول تر از مس اسیدی است.

اساس فرآیندهای زینکات یا استانات مجموعه ای وابسته به تولید وحفظ مداوم شرایط سطح بسیار واکنش پذبر است. برای هر آلیاژ آلومینیوم محلول این فرآیند(زینکات یا استانات) مستقل است .این ممکن است در شرایط آزمایشگاهی ممکن باشد، اما بسیار مشکل است.(اما غیر ممکن نیست)؛ بنابراین به محلول های شستشوی بسیار تمیز و مخازن فرآیند متعدد که نیازمند مراقبت دائمی هستند، برای جلوگیری از آبکاری مجدد و هزینه اضافه احتیاج است.پس از آنکه قطعات مورد فرآیند قرار گرفتند و شسته شدند، آنها باید فورا در حمام آبکاری قرار گیرند و تا زمانی که سطح هنوز فعال و آماده پذیرش رسوب دادن فلز روی آن ها است، بسرعت آبکاری شوند.هر چه قطعات بزرگتر، درجه مشکلات پیچیده و بزرگتر است. درجدول 1 یکی از روش های رایج برای فرآیند آبکاری آلومینیوم شکل داده شده با زینکات یا استانات شرح داد شده است. جدول 2 یکی از روش های رایج مورد استفاده برای فرایند آبکاری آلومینیوم ریخته گری را توضیح داده است. فرآیند تمیز کردن آلومینیوم های ریخته گری شده بسیار مشکل است زیرا سیلیکون و عناصر دیگر در ریخته گری بطور کلی درصد بالایی از آن را تشکیل داده اند. برای مثال سیلیکون از حدود 6 تا 25 درصد است و پاک کردن آن نسبتا مشکل است.

جدول 1 روش رایج پردازش برای آبکاری قطعات آلیاژ آلومینیوم.

جدول2 روش آبکاری رایج آلیاژ الومینیوم ریخته گری شده                                                         

جدول 3 شبیه فرآیند مشخص شده در استاندارد ASTM B253، (استاندارد راهنمای آماده سازی آلیاژهای آلومینیوم برای الکتروپلیتینگ) است که در حال حاضر به عنوان جایگزین بجای استاندارد زینکات و یا استانات برای آماده سازی آبکاری آلومینیوم شکل دهی شده استفاده میشودهنگامی که کاتالیست آبکاری بر پایه آلی بکار میرود، اگر تمایل به این بود که پروسه آبکاری در تاریخ دیگری انجام شود سطح فلزکه فرآیند از آن شروع میشود با خشک کردن می توان کم و بیش غیر فعال نمود و در یک مکان تمیز و خشک انبارکرد برای آبکاری مجدد، ابتدا در آب مقطر گرم (100-120 درجه فارنهایت) به مدت 15 دقیقه غوطه ور کرد سپس در آمونیاک 1 % نگه داشت و درآخر شستشو با آب مقطر و به حمام آبکاری انتقال داده شود. اگر بخواهید میتوان فرآیند را در بارل انجام دهید.جدول 4 روند پردازش برای آبکاری آلومینیوم های ریخته گری شده با فرایند "Catalyst Plating" بر پایه آلی را نشان می دهد ممکن است دوباره قالب دهی (ریخته گری) شود، اگر تمایل به این بود که پروسه آبکاری در تاریخ دیگری انجام شود سطح فلزکه فرآیند از آن شروع میشود را با خشک کردن می توان کم و بیش غیر فعال نمود و در یک مکان تمیز و خشک انبارکرد. برای آبکاری مجدد، ابتدا در آب مقطر گرم (100-120 درجه فارنهایت) به مدت 15 دقیقه غوطه ور کرد سپس در آمونیاک 1 % نگه داشت و درآخر شستشو با آب مقطر و به حمام آبکاری انتقال داده شود.ممکن است درصورت تمایل فرآیند قطعات در سبد های بارل انجام شود. در حمام آبکاری فیلم نازک کاتالیزوری (100-200 نانومتر) جابه جا(جانشین) میشود،  اما روی ترکیب حمام تاثیری ندارد. رسوب الکتروشیمیایی مستقیما روی فیلم کاتالیزوریی انجام نمیشود و رسوب گذاری هنگامی شروع میشود که در هر منطقه   یا کل ناحیه فیلم عقب نشینی (جابه جا)  کند و خود به خود رسوب(پوشش دهی) تشکیل میشود.

جدول 3آبکاری آلومینیو م به روش فرآیند جدید

جدول 4 فرآیند تولید آلومینیوم ریخته گری شده با روش جدید

نتیجه گیری

همان طور که در بالا ذکر شد یک رسوب الکترولیتی آلی نازک دوست محیط زیست روی آلومینیوم یا آلومینیوم ریخته گری شده جایگزین فرآیند زینکات و یا استانات برای آماده سازی آلومینیوم و آلیاژهای آن برای آبکاری