شنبه تا پنجشنبه : 17 - 8
تهران - شهرک صنعتی باباسلمان
شهریار، شهرک صنعتی باباسلمان، خیابان صنعت

مقالات علمی فرآیندهای آبکاری

آبکاری کاربردی کروم از نگاه متال فینیشینگ

آبکاری کاربردی کروم

آبکاری کروم سخت یا کاربردی از محلول اسید کرومیک استفاده میشود که شامل یک یا چند آنیون کاتالیستی میباشد.الکترودی که از فلز کروم پوشیده شده باشد به شدت سخت است و در برابر خوردگی مقاوم است.ضریب اصطکاک پایینی دارد و خواص پوششی استثنایی دارد.

این فرایند معمولا برای ضخامت های بیشتر از 0.1 میلی متر(2.5 میکرون) تا حدود 20 میلی متر(500 میکرون) یا بیشتر کاربرد دارد.

کاربردهای اصلی فراهم کردن پوشش هایی با خواص عالی سایش و مقاوم به خوردگی میباشد.

هم چنین کروم کاربردی در بازسازی قطعاتی مثل غلطک(نورد)،قالب و ابزارهای دیگر،آسترهای استوانه ای،میل لنگ کاربرد دارد.

محلول ها

از محلول کرومیک اسید شش ظرفیتی میتوان برای آبکاری تزیینی و هم کاربردی استفاده کرد.اما برای رسیدن به بهترین نتایج ممکن در هر دو حالت،باید از شرایط عملیاتی و شیمیایی متفاوتی استفاده کرد.در کاربردهای تزیینی،جاییکه فعال کردن نیکل و پوشش کروم عالی مهم است،در جای دیگر توضیح داده شده است.

برای کاربردی جاییکه سرعت و خواص پوشش نظیر سختی،خوردگی و پوشش نیاز است.شیمی و روش در پایین توضیح داده شده است.

   برای آبکاری کروم کاربردی سه فرمولاسیون پایه ای نیاز است.در هر سه مورد از کروم اکسید به عنوان منبع کروم اسفاده میگردد.وقتی اکسید کروم در آب حل شود کرومیک اسید تشکیل خواهد شد.

CrO3+H2O---------->H2CrO4                                 

یون سولفات یک کاتالیست ضروری در تمام محلول های آبکاری بحساب می آید که بوسیله محلول سولفوریک اسید یا در حمام کوچک آزمایشگاهی بوسیله سدیم سولفات تامین میگردد.

در آبکاری سنتی که در سال 1920 گسترش یافت،این دو تنها سازنده های محلول آبکاری بودند.

در آبکاری سنتی،غلظت کرومیک اسید 20-60 oz/gal میباشد معمولا 30-33oz/gal استفاده می شده است.غلظت سولفات به شدت حیاتی است و همیشه نسبت به غلظت کرومیک اسید سنجیده میشود.یک نسبت CrO3 :SO4  برابر 100:1معولا رایج است.

در نسبت های کمتر مثلا 80:1 پوشش های نرم تری حاصل میگردد.اما قدرت پرتاب کاهش می یابد.

در نسبت های بالاتر مثلا 130:1 ویژگی های کاملا متفاوتی بدست می آید.حتی در نسبت های بالاتر سرعت پایین آبکاری حاصل میگردد.حمام های اختصاصی بسیاری موجود است که بصورت اتوماتیک نسبت کرومیک اسید به سولفات را کنترل می کند.

در سال 1950،حمام های آبکاری فلوریدی یا کاتالیستی مخلوط شده تجاری در می آمدند.در این محیط های شیمیایی،بازده آبکاری بیشتری 20-23%(در برابر 7-15% سنتی)،سخت تر،با ویژگی های مقاومتی بیشتر به خوردگی و سایش بدست می آید.

در این نوع محیط شیمیایی غلظت کرومیک اسید ممکن است در گستره 20-50 OZ/gal (بطور دقیق تر 28-33oz/gal( باشد.

بطور معمول نسبت کرومیک اسید به سولفات 200:1 میباشد.یون فلورید بطور معمول بصورت SiF6 2-در یک مقدار 0.25-0.4 oz/gal  (2-3 g/L) اضافه میگردد.

این محیط شیمیایی که اکتیواسیون یا فعال سازی بهتری از سوبسترا ایجاد می کند که برای آیکاری نیکل درخشان یا آلیاژهای شامل نیکل همانند فولاد ضد زنگ سری 300 یا انیکونل بسیار مناسب است و هم چنین این روش شیمیایی حساسیت کمتری به مواردی نظیر شکستگی جریان(current breaks) دارد.

اصلی ترین محدودیت استفاده از فلورید یا SiF62-   که در حمام های بدون فلورید یافت منمیشود این است که در زمانیکه دمای دمای فولاد بالا میرود تا به دمای حمام آبکاری برسد آن نواحی از فولاد که در معرض مواد شیمیایی قرار دارند بصورت شیمیایی اچ میشوند.هم چنین آن نواحی که حتی چگالی جریان کمی نیز دارند یعنی نواحی که در معرض مواد شیمیایی قرار گرفته اند اما آبکاری بر روی آن ها هنوز اتفاق نیفتاده است.این اتفاق منجر به آلودگی حمام به آهن میگردد که نهایتا مدت استفاده از آن را کاهش میدهد.

مواد شیمیایی حمام سنتیoz/gal مخلوط کاتالیستی بدون فلوئورید اختصاصی
CrO3 33.0 32.0 33.0
SO42- 0.33 0.16 0.33
SiF62- 0.3
Proprietary catalyst yes

سومین نوع آبکاری کروم کاربردی ،بدون فلوئور با سرعت بالاست که در سال 1986 معرفی شد.روکش هایی که از این روش تهیه میشوند بهترین خواص خوردگی و سایشی کروم آبکاری شده را دارند.

شرایط عملیاتی برای حمام آبکاری که بسته به نوع پوشش می تواند تغییر کند که بطور  معمول 330 oz/gal  کرومیک اسید ،0.33 oz/gal سولفات،130-140 F می باشد که بازده 20-26 % خواهد داشت.

یک کاتالیست دوم اختصاصی نیز در این محیط شیمیایی وجود دارد.سطح کرومیک اسید و کاتالیست دوم بوسیله عامل های اضافه شونده اختصاصی در یک سطح ثابت باقی می مانند.این حمام بدون فلورید است و هم چنین به استیل هایی که در معرض مواد شیمیایی قرار گرفته اند اما روکش بر روی آن ها ایجاد نشده است حمله نمیکنند.

امکان تبدیل  حمام های سنتی به حمام های آغشته به کاتالیست یا با سرعت های وبالای بدون فلوئور فراهم است.حتی امکان تبدیل حمام های کاتالیستی به حمام های بدون فلوئور نیز وجود دارد که کمی سخت است.جدول I مواد پیشنهادی هر یک از 3 سیستم را خلاصه کرده است.

واکنش های بنیادی

مکانیزم دقیق واکنش احیای کروم(VI) به کروم فلزی هنوز بطور کامل فهمیده نشده است.اما برای یک آبکاری 3 واکنش کلی مدنظر است:

همانطور که ولتاژ سل بالا میرود اولین واکنش که احیای کروم(VI) به کروم(III) است رخ میدهد.سپس به دنبال این واکنش،واکنش های احیای یون هیدروژن و سپس رسوب گذاری کروم فلزی اتفاق می افتد.واکنش های بالا بطور اختصار بشرح زیرند:

Cr6+---àCr3+

2H+--àH2

Cr6+--àCr0

یک تخمین کلی نشان میدهد که10% از جریان پلیتینگ در همان واکنش اول مصرف میگردد که در واقع تولید کروم سه ظرفیتی است.

مقدار جریانی که باعث تصعید گاز هیدروژن میگردد به نوع محیط شیمیایی آبکاری کروم برمیگردد.هر چقدر بازده کاتالیستی حمام بیشتر باشد مقدار هیدروژن تولید شده کمتر خواهد بود.

در آند(فرض کنید از جنس سرب باشد) نخستین واکنش اکسیداسیون سطح آند به سرب اکسید(قهوه ای شکلاتی)است.در این سطح دو واکنش در حین آبکاری در حال وقوع است.واکنش غالب تولید اکسیژن است.واکنش دوم اکسیداسیون دوباره کروم(III) به کروم(VI) میباشد.سرعت این واکنش بستگی به انتقال جرم یون سه ظرفیتی کروم به سطح آند دارد.واکنش بالا به اختصار بشرح زیر میباشند:

Pb0---àPbO2

2H2O--àO2+4H+

Cr3+--àCr6+

شرایط عملیاتی

شرایط عملیاتی نوعی برای آبکاری کاربردی کروم در جدول II وارد شده است:

در دماهای بالاتر رسوب های نرم تر که گره و سوختگی کمتری دارند بدست خواهد آمد.غالبا هم محافظ و هم رباینده ها برای متوقف کردن آبکاری شدید در نواحی که چگالی جریان زیاد است باید استفاده گردد.استفاده آندهایی که ساخته شده اند بطوریکه نسبت فاصله آند به کاتد در تمام نقاط یکسان است بهترین روش برای رسیدن به یک ضخامت یک اندازه است.

نقص در آبکاری سخت کروم چسبیدن یا خشن شدن رسوب خواهد شد.خوب نچسبیدن معمولا نتیجه خوب تمیز نکردن یا اچ شدن سوبستراهایی که شامل نیکل و یا کروم نیستند(توسط کرومیک اسید) میباشد.

برای مثال در مورد نیکل باید سوبسترا را کاتد در نظر گرفت تا از رووئیین شدن جلوگیری شود.

در آبکاری کروم بر روی کروم ،ابتدا آن بخش مورد نظر آندی میگردد و سپس برای شروع آبکاری،ولتاژ باید به آرامی طی چند دقیقه بالا رود.

نوع دوم نقص در آبکاری روکش های زبر و درشت یا حفره دار هستند.اگر شیمی حمام بطور صحیح تنظیم گردد و نقص ها در سراسر سوبسترا باشد در نتیجه به احتمال زیاد آماده سازی خوبی برای رسوب گذاری انجام نشده است.دلیل دوم اچ شدن قبل از آبکاری بوده است.

اگر آبکاری کروم در بهترین حالت اجرا شود میتواند هر حفره ای در روی سطح،خراش یا گره ای که در سطح وجود دارد را بزرگ کند.اگر سختی و زبری تنها در نواحی که چگالی جریان بالاست وجود داشته باشد میتوان بوسیله محافظ ها یا رباینده ها این مشکل را برطرف کرد.

هم چنین اگر پرتاب جریان دغدغه ای نیست میتوان نسبت کرومیک اسید به سولفوریک اسید را 85:1 پایین آورد.جایگزین های دیگر پایین آوردن کلی چگالی جریان میباشد.بازده جریان کاتدی و سرعت آبکاری در جداول III و IV داده شده است.

حمام سنتی مخلوط کاتالستی بدون فلوئورید اختصاصی
دما F0 120-140 130-140 130-140
چگالی جریان کاتدA/in2 0.25-2.5 1-4 1-6
تلاطم محلول اختیاری اختیاری اختیاری
سطح آند/سطح کاتد 1:1-3:1 1:1-3:1 1:1-3:1
جنس آند آلیاژ سرب-قلع(7%) یا سرب-آنتیموان(6%) آلیاژ سرب-قلع(7%) آلیاژ سرب-قلع(7%) یا سرب-آنتیموان(6%)

       

تامین کننده جریان

آبکاری کروم از دیگر سیستم های آبکاری مجزاست طوریکه جریان DC باید عاری از هرگونه شکستگی جریان یا موج دار شدن جریان باشد.

این موضوع بسیار مهم است در جاییکه موج جریان میتواند منجر به چسبندگی ضعیف کروم نشسته شده بر روی کروم شود.

انواع رکتیفایرها مهم است بنابراین مهم است که گزینه ای را انتخاب کنیم که بطور خاص برای کروم مناسب باشد.چرا که در مقایسه با کروم،روی و مس یا نیکل تاثیر ناچیزی از موج دار شدن جریان میبرند.یک قانون کلی بیان دارد که AC ripple باید کمتر از 10% ترجیحا کمتر از 5% باشد.

چگالی جریان(A/in2) حمام سنتی حمام سرعت بالا(مخلوط کاتالیستی یا بدون فلوئور)
140F0     130F0    140F0 130F0 
1.0 10.8 10.9 14.2      15.0
1.5 12.0 12.4 17.9      18.5
2.0 13.6 14.0 20.6      21.4    
3.0 14.9 16.3 23.4      24.0    
4.0 17.0 18.1 25.3      26.0    
5.0 18.2 19.4 26.2      26.8    
6.0 19.3 20.7 27.0      27.5    

آندها

در آبکاری کروم یک آند انحلال ناپذیر استفاده میگردد چرا که کروم با اضافه کردن کرومیک اسید شارژ شده است.آند های آهنی استفاده می شده اند اما بطور معمول مناسب نیستند زیرا آهن به محیط حمام اضافه می کنند و اجازه میدهند که کروم سه ظرفیتی ساخته شود.

پلاتین یا تیتیانیوم پلاتینه شده موفقیت محدودی داشته اند.این آندها مشکل ثابتی دارند و فاصله گذاری خیلی نزدیک آند یا کاتد را دارند.با این حال سه ظرفیتی به مقدارخیلی کمی در سطح این آندها اکسید میگردد.ماده ای که استفاده میگردد آلیاژ سرب است بطور خاص 7% قلع یا 6% آنتیموان یا ترکیبی از این دو میباشد.خاصیت این آند اکسید کردن سریع کروم سه به شش ظرفیتی به هنگام الکترولیز است.

این فلزهای آلیاژکننده(قلع یا آنتیموان) مقاومت به خوردگی و هم چنین سفتی فیزیکی به آند سرب می بخشد.قلع مقاومت به خوردگی ایجاد میکند و باید حداقل 3% وزنی در آند(و در حمام هایی که از کاتالیزور فلوئور) استفاده میکنند.

آنتیموان که معمولا هزینه کمتری نسبت به قلع دارد سختی آند را زیاد میکند در این حالت خمیدگی یا تغییر شکل که به مرور زمان ایجاد میشود کاهش پیدا میکنند.

ترکیب درصد این چنین آندی 93% سرب،4% قلع و 3% آنتیموان است.آندها بطور معمول 6 ماه تا چند سال طول عمر خواهند داشت.طول عمر بیشتر در حمام های بدون فلوئور حاصل میگردند.

واکنش غالبی که در آند رخ میدهد تشکیل و آزاد شدن اکسیژن است اما واکنش جانبی اکسیداسیون کروم(III) نیز هست به هنگامی که پلیتینگ در حال وقوع نیست،سرب کرومات زرد بر روی سطح سرب ایجاد میگردد.برای تمیز کردن آندها یا از روش الکترولیز در یک حمام جداگانه استفاده میگردد یا بوسیله غوطه ورسازی در محلولهای تمیز کننده خاص تمیز میگردند.

چیزی که مهم است بالا نرفتن مقاومت آند به دلیل تشکیل رسوبات(scale) بر روی آنهاست که باید چک شود.توانایی آند سربی برای نگه داشتن غلظت کروم سه ظرفیتی در 0.5oz/gal یا کمتر بستگی به نگه داری آند سربی(قهوه ای،مشکی رنگ) و نسبت سطح آند به کاتد1.5:1 دارد.اگر این نسبت به 1:1 کاهش یابد تمایل کروم(III) به باقی ماندن در محلول آبکاری بطرز چشمگیری افزایش میابد.اگر مقدار کروم(III) به بیش از 1oz/gal برسد،مشکلات ممکن است قابل توجه شوند.بالاتر از 2oz/gal  مشکلات بطور چشمگیری بدتر میشوند زیرا مقاومت محلول افزایش میابد تا جاییکه استفاده از حمام رضایتبخش نخواهد بود.

این مشکلات که شامل روکش هایی اشتعال زا یا سخت در چگالی جریان های زیاد میباشد،تشکیل فیلم قهوه ای رنگ در جریانهای کم و کاهش شدید هدایت محلول میباشد بطوریکه فقط جریانهای کم در ولتاژ کامل مخزن قابل حصول است.

اگر نوع آبکاری نیازمند نسبت سطح کمتر آندی به کاتد باشد در این حالت نیاز به یک الکترولیز کمکی برای اکسداسیون کروم(III) میباشد.این کار میتواند در یک حمام یکسان اگر زمان و فضا در اختیار باشد انجام میپذیرد یا میتواند در یک حمام جداگانه انجام گیرد.سطح آند ممکن است بین 20 تا 30 برابر سطح کاتد انتخاب گردد تا بتوان سرعت اکسیداسیون را افزایش داد.متلاطم کردن محلول نیز میتواند مفید باشد.مراقبت کردن و کنترل آند به همان اندازه ای که شیمی و شرایط عملیاتی تاثیرگذارند ضروریست

نصب و طراحی چنگک های آبکاری

برای آبکاری تزیینی و کاربردی کروم توجه به نصب کردن و طراحی چنگک های آبکاری بسیار مهم است.تکنیک هایی که برای آبکاری تزیینی استفاده میگردند که ضخامت خیلی بیشتری دارند.در کروم کاربردی(کروم سخت)رسیدن به ضخامت تقریبا یکسان در تمامی نواحی قطعه بسیار مهم است.برای نصب و مهندسی آبکاری طراح باید در نظر داشته باشد:

1-توزیع جریان:برای مثال:برای بدست آوردن پوشش کامل،جلوگیری از اشتعال ناشی از چگالی جریان زیاد و بدست اوردن ضخامت یکنواخت کروم در جای جای قطعه بسیار مهم است.

2-جریان محلول:برای مثال:اطمینان از رسیدن یکنواخت و کافی با غلظت یکسان از محلول به تمام قطعه برای جلوگیری از مصرف شدن بیش از اندازه کروم بوسیله گوشه های قطعه حباب های گاز را حبس نکنند که این اتفاق به جلوگیری از ایجاد پوشش در آن ناحیه منجر میگردد و خلا شدن در محلول ایجاد نگردد که در این صورت باعث کشیده شدن زیادی ناخالصی ها به داخل حمام و از بین رفتن کرومیک اسید میگردد.

در انتخاب روش طراحی چنگک موارد زیر باید در نظر گرفته شود:

1-تعداد قطعات یکسانی که در واحد زمان آبکاری میشوند.

2-کاربرد کروم آبکاری شده،ضخامت،مساحت و کاربرد قطعه مورد نظر در صنعت

3-توانایی اجرائی کردن عملیات آبکاری در آن مکان

4-توانایی فردی که آبکاری می کند

5-نواحی که باید ماسک شوند تا از آبکاری آنها جلوگیری شود

6-چنگک های آبکاری معمولا بوسیله پلاستیک پوشیده میشوند تا در برابر الکتریسیته هادی باشند و در مقابل کرومیک اسید مقاومت کنند.

در خیلی از کاربردهای آبکاری نیاز است تا قسمتی از قطعه آبکاری نگردد.معمولا آن نواحی بوسیله روکشهایی متوقف میشوند تا از آبکاری آنها جلوگیری شود.در ادامه تعدادی از این نوع روکش های مورد استفاده در آبکاری آورده شده است:

1-نوار

دو نوع نوار وجود دارد.نوع نخست آنها نوارهای هادی جریان برق هستند که بوسیله فلز آبکاری شده جذی میشوند و از آبکاری نامساعد جلوگیری می کند.جنس این مواد از سرب،آلومینیوم،مس میباشند  که به یک ماده چسبنده پیوند داده شده اند.نوارها بطور کامل انعطاف پذیر هستند و بوسیله یک تیغه بریده و تراشیده میگردند اما به هر حال پس از مدتی استفاده  در حمام آبکاری،چسب آن ها شل شده و جداشدن نوار(بخصوص در گوشه ها) رخ خواهد داد.این باعث سازیر شدن آبکاری به زیر نوار میشود.هم چنین ترکیبی از چسب نوار،کرومیک اسید،زمان و دما باعث ایجاد یک تکه بسیار سخت بر روی قطعه میشود زمانیکه نوار از روی قطعه کنده میشود.به هر حال در بیشتر موارد،نوار سرب راحت ترین و رضایت بخش ترین روش برای روکش دهی قطعه است.

نوع دوم نوارها نوع هادی آنهاست.تعداد خیلی زیادی از نوارها ترکیبی از پلاستیک و چسب موجود است.برخی از نوارها،همانند آنهایی که از پلی استر ساخته میشوند(مثل میلار)سفت و سخت هستند در حالیکه نوارهای پلی وینیل(PVC) قابل کشش هستند و میتوانند شکل قطعه هرا به خود بگیرند.

نوارهای هادی جریان زمانی استفاده میشوند که کسی بخواهد سطحی را تحت کنترل و با ضخامت یکپارچه آبکاری کند.در واقع این نوع نوارها رباینده جریان هستند.

نوارهای عایق معمولا ارزان تر هستند .هم چنین،خیلی مواقع فردی میخواهد قسمت مجاور سطحی که قبلا آبکاری شده است را آبکاری کند که در این صورت از این نوع نوارها استفاده میکند.

2-لاک ها

لاک های مقاوم در کروم در دسترس هستند.آنها را میتوان بوسیله اسپری،فروبردن یا نقاشی کردن بر سطح مورد نطر نشاند.این مواد عایق هستند.مزیت اصلی این نوع مواد انتخاب گزینشی آنهاست که میتوانند در سطوح مورد نیاز نقاشی یا اسپری شوند.

3-موم

روکش یی عایق هستند که برای استفاده از آنها غالبا تمام قطعه را در موم فروبرده و سپس جاهایی از قطعه که نیاز به آبکاری دارد را از موم تمیز میکنند.تکنولوژی و مهارت خاصی نیاز است تا بتوان از موم ها استفاده کرد.انواع و اقسام موم ها در بهترین نوع آن وجود دارد

4-محافظت کننده ها و رباینده ها

به دلیل چگالی جریان نسبتا زیادی که در ابکاری استفاده میگردد رباینده ها و محافظ ها به نسبت در آبکاری کروم بیشتر استفاده میگردند.بطور معمول یک رباینده یک بخش از سیم یا میله استیل است که بصورت الکتریکی به بخشی از قطعه که قرار است آبکاری شود متصل است و برحسب تجربه در یک فاصله مناسب از لبه قرار میگیرد تا محافظت گردد.این مواد به این دلیل رباینده نام دارند که فلزی که قرار بوده است آبکاری بر روی لبه آبکاری شود را به خود میگیرد و در نتیجه از آبکاری بیش از اندازه در لبه ها جلوگیری میکند.

محافظ یک ماده عایق است که توزیع جریان بین آند و کاتد تغییر میدهد.بصورت ریاضی قابل نشان دادن است که این محافظ باید در وسط سطح محافظت شده و رباینده جریان قرار میگیرد.فرد آبکاری کننده باید با هردو تکنیک آشنا باشد به دلیل اینکه هر دو مزایا و معایبی دارند و هیچ یک از این دو در تمام موارد کاربرد ندارند.

حمام های مخصوص کروم

1-کروم سه ظرفیتی

اگر کروم در گذشته در حمام های سه ظرفیتی آبکاری می شد اما در سال های اخیر بوده است که به صورت تجاری برای کارهای تزیینی پیشرفت کرده است.

به دلیل اینکه کروم سه ظرفیتی تنها در حد چند دهم میلی متر آبکاری شود.در حال حاضر نمیتوان از این حمام ها برای آبکاری کاربردی یا سخت کروم استفاده کرد.

2-کروم سیاه

این فرایند در طی 15 سال گذشته توجهات را نسبتا به خود جلب کرده است.به دلیل کارآمدی اش در تولید سطوحی که انرژی خورشیدی را جذب میکند.کروم سیاه جذب به شدت زیادی)α( و نشر بسیار کمی(ε) برای انرژی خورشیدی دارد.مقایسه ای از این مقادیر در جدول V آمده است.بخاطر دوام و مقاومت بالای آن در برابر دماهای زیاد،کروم سیاه نسبت به سایر موارد دیگر ارجحیت دارد.با تکنیک های پیشرفته تولید کروم سیاه میتوان به مقادیر ثابت و تکرار پذیری از αدر گستره 0.9-0.95  رسید و میتوان سطح بازتاب را در مقدار 0.1 (250F) نگه دارد.پایداری حرارتی تا 400 C ثابت شده است.علاوه بر کاربردهای آن در انرژی خورشیدی ،کروم سیاه میتواند برای بخش های تزیینی و بازتابش کم استفاده گردد.

کروم سیاه میتواند از فرمولاسیون هایی که چاپ هم شده اند بدست آید.برخی از ان ها در بخش کروم تزیینی آورده شده اند.

روکش ضریب جذبα نشرε α/ε
کروم سیاه .868 .088 9.8
نیکل سیاه #1 0.877 0.066 13.3
نیکل سیاه  #2 0.867 0.109 8.0
Nextel black paint .967 0.967 1.0

کروم متخلخل

در طی جنگ جهانی دوم آبکاری کروم متخلخل کاربرد کاربرد زیادی در رینگ های پیستون و سوراخ سیلندرهای هواپیما و موتورهای دیزل پیدا کرد.این پوشش در تجهیزات و نجات دادن سیلندرهای روکش دار از خرابی کاربردی است.

آبکاری کروم متخلخل ممکن است همان کروم سختی باشد که ضخامت آن 0.004in یا بیشتر باشد که ممکن است بطور خاص در پوشش های مقاومتی کاربرد دارد یا خواص روان کنندگی را بهبود میبخشد که از روش های مختلفی تولید میگردد.

سه نوع بنیادی کروم متخلخل استفاده میشود.یکی نوع مکانیکی است که کروم سخت را بر روی یک سطح خشن،بریده شده یا حکاکی شده تولید میکنند.نوع دوم اچ کردن شیمیایی یا الکتروشیمیایی کروم آبکاری شده است که به نوع حفره و کانال تقسیم میگردد.

نوع چهارمی نیز وجود دارد که از حفره های اچ شده بر روی سطح کروم از طریق یک ماسک پلاستیکی می باشد.

بوسیله روش های اچ کردن،تخلخل ایجاد شده که نوع آن بوسیله شرایط آبکاری،ترکیب حمام(بخصوص نسبت CrO3/SO4) و دمای آبکاری که در جدول VI نشان داده شده است تعیین میگردد.

نوع تخلخل غلظت(CrO3g/L) نسبت دما(F0) چگالی جریان(A/in2)
حفره دار 250 100:1 122 3-4
کانالی 250 115:1 140 3-4

نوع جدیدتر،خود تنظیم شونده و سرعت بالا برای هر دو نوع تخلخل،آسودگی در کنترل،سرعت آبکاری و سختی آبکاری استفاده میگردد.

آبکاری ایجاد شده چه برای نوع حفره و چه برای نوع کانل آن،میتواند بوسیله روش های مختلف اچ شود.روشی که معمولا زیاد استفاده میگردد درمان آندی آن در حمام اسید کرومیک میباشد.

مقدار اچ شدن نیز مهم است اما بسته به نتیجه و هدف مورد انتظار نتیجه آن میتواند فرق کند برای مثال اچ کردن تنها برای ایجاد حفرات با اچ کردن برای کاهش ضخامت آبکاری متفاوت است.

هنگامیکه کروم باید آبکاری شود بدون توجه به نوع آبکاری،همیشه احتیاج به یک عملیات پایانی مانند صاف کردن،ساییدن و پلیش کردن میباشد.این عملیات تقریبا 0.001 in  یا کمتر که از نوع مکانیکی یا کانالی باشد را از بین میبرد و یک سطح نرم از کروم با برآمدگی های با اندازه مناسب بر جای میگذارد.

در مورد تخلخل های حفره ای سمباده زدن یا فینیشینگ سطح بیشتری را جدا میکند(به حالت پوسته سست) و یک سطحی از کروم که حفره ها در آن پخش شده اند بر جاب میگذارد.

مقدار و تعداد حفره ها بستگی به مقدار اچ کردن و سمباده زدن دارد.

در برخی موارد،برای مثال سیلندرهای هواپیماها،کروم متخلخل باید بطور خاص پس از سمباده زدن تمیز گردد تا ذرات ریز کروم یا باقی مانده های سمباده را که در حفره ها مانده است را جمع آوری کند.این چنین تمیز کردن هایی معمولا بوسیله جریان هوا انجام میگیرد .

سایر موارد:

در سال های اخیر دو مورد جدید از نوع مواد شیمیایی حمام عرضه شده است.هر دو شبیه به حمام بدون فلوئور پرسرعت هستند.

نوع اول برای چدنی استفاده میگردد که تمامی سطح آن نیاز به آبکاری ندارد.این شیمی حمام خیلی سرعت حمله کرومیک اسید به چدن را کاهش میدهد و از آلودگی حمام به آهن جلوگیری میکند.

نوع دوم توانایی عمل چگالی جریان آبکاری تا 10 A/ft2را نیز دارد.این شیمی،راندمان 28%  دارد و امکان آبکاری بسیار سریع را فراهم میکند.

نگرانی های زیست محیطی

مقادیر زیادی از هیدروژن در کاتد آزاد میشود و هم چنین اکسیژن در آند آزاد میگردد.هنگامییکه این گازها سطح حمام را میشکنند با خود محتویات حمام را حمل میکنند بخصوص اینکه کرومیک اسید به حالت غبار است.این غبار باید بوسیله مهارکننده هایی که در سطح حمام قرار دارند یا بوسیله یک سیستم تاییده شده تهویه هوا خارج شود یا از طریق حذف کننده های غبار ،از بین بروند.

استفاده از شناساگر های پایدار سطحی به عنوان مهار کننده های فومی یک راه آسان برای کاهش آلودگی ها و سمیت های مرتبط با غبارهاست.تجربه نشان میدهد که نگرانی در مورد ایجاد حفره بوسیله مهارکننده های سطح فلز بی مورد است.بیش تر مهار کننده های فومی مقداری فوم در سطح محلول ایجاد میکنند این مهم است که این لایه فوم عاری از هر گونه گریس یا روغن باشد چرا که ممکن است به سطحی از قطعه بچسبد و باعث ایجاد حفره گردد.

مراقبت ها باید انجام بگیرند تا جاییکه جرقه ای ایجاد نشود(در اتصال میله ها به چنگک) چرا که روکش فومی حاوی مقدار زیادی هیدروژن است و ممکن است باعث انفجار گردد.

اخیرا یک مهارکننده اختصاصی معرفی شده است که به مقدار زیادی روکش های فومی را حذف میکند.این باعث ایجاد ذخیره شدن کمتر مواد خارجی در سطح میگردد و سرعت تبخیر را بهبود میبخشد و همچنین احتمال انفجار هیدروژن را کم میکنند.

حذف ناخالصی ها از یک حمام آبکاری

با اینکه تولید یون های ناخالصی مانند آهن،مس،روی و آلومینیوم در محلول حمام بسیار آهسته است اما دائمی است و عمر حمام را کاهش میدهد.اگر این ناخالصی ها(شامل کروم III) از  1-2oz/gal تجاوز کند پوشش های ضعیفی حاصل میگردد.هدایت محلول نیز کاهش می یابد که در نتیجه آن جریانی که از یک رکتیفایر با جریان معین تولید میشود را محدود میکند.

امروزه از دو روش برای حذف نخالصی ها استفاده میگردد:مبادله یونی و الکترولیز.تکنیک مبادله یونی احتمالا بهترین تکنیک برای این کار میباشد.در این روش ضروری است که ابتدا محلول رقیق شود(تا 50%) و سپس یک مبادله گر کاتیونی(به دلیل اینکه بیشتر ذرات اکتیو حمام آنیون هستند) محلول را درمان کرد و سپس تبخیر آب اضافی برای رسیدن به غلظت اولیه.

الکترولیز یک روش مناسب برای از بین بردن ناخالصی در سطح کم است.در این روش با اعمال پتانسیل باعث ایجاد تحرک ناخالص های کاتیونی شده وپس از عبور از یک غشاء کاتیون گزین،بوسیله رسوب بر روی یک کاتد یا بوسیله رسوب هیدروکسید جدا میگردند.                                                                            

خدمات آبکاری مرتبط

مانده تا آبکاریران 1402

نمایشگاه صنعت آبکاری 1402

مانده تا روز آبکار 10 مهر ماه

روز آبکار 10 مهر ماه 155 Days
jala-logo4.png
شرکت جلاپردازان پرشیا
تولیدکننده محصولات و تجهیزات آبکاری
خدمات آبکاری، پوشش دهی و مشاوره
تهران - شهرک صنعتی باباسلمان
02165734701 - 02165734702
ایمیل: service@jalapardazan.com

جستجو