آبکاری پلاتین ازنگاه متال فینیشینگ 2011

(ترجمه ارسالی بدون ویرایش)

محلول های آبکاری الکتریکی که برای  لایه نشانی پلاتین استفاده می شوند عموما شبیه محلول به کاربرده شده برای پالادیم است.هرچند یون های پالادیم در محلول بیشتر دو ظرفیتی هستند، یون های پلاتین دارای ظرفیت های پایدار 2و 4هستند. ظرفیت یون های پلاتین می تواند در آند به 4اکسید شود بخصوص در محلول های قلیایی چنیناکسایش هایی می تواند به پیشروی واکنش منجر شود، گاهی به طور متغییر بازده جریان را نیز کاهش می دهد،به این دلیل اغلب جداسازی محفظه آندیدر این نوع محلول آبکاری مفید است.

سولفات دی نیترو پلاتین، سولفوریک اسید

جهت آبکاری پلاتین مستقیما روی تیتانیوم، آند سولفات دی نیترو پلاتین با فرمولاسیون زیر به کاربرده شده است:

پلاتین بصورت H₂Pt(NO₂)₂SO₄ , 5g/l

سولفوریک اسید تا PH2

دما C⁰40

جریان پگالی 1/0-1A/dm²

آند پلاتین

اسید کلرو پلاتینیک:

فرمولاسیون اسید جایگزین براساس کلرو پلاتینیک اسید:

پلاتین بصورت H₂PtCl₆, 20g/l

هیدرو کلریدریک اسید 300g/l

دما ،65C⁰

جریان چگالی 1/0-2A/dm²

آند پلاتین

کلرو پلاتینیک اسید، آمونیاکی:

در کلرو پلاتینیک اسید، یون های پلاتین دارای ظرفیت4به جای 2 هستند، مانند سولفات دی نیترو پلاتین فرمولاسیون ابکاری براساس اسید کلرو پلاتینیک همچنین می تواند در PH خنثی تا قلیایی انجام می شود.

فرمولاسیون قلیایی می تواند بطور مستقیم برای آلیاژهای پایه نیکلی بدون استفاده از پیش آبکاری به کاربرده شود. هردو حمام اسیدی نیاز به پیش آبکاری دارد،ترجیحا طلا روی بسیاری از فلزات پایه.

آبکاری رودیوم:

گرچه چند حمام های الکترولیتیک برای آبکاری رودیوم پیشنهاد شده است تنها حمام هایی که اهمیت تجاری یافته اند (1)فسفات برای لایه نشانی سفید و درخشان (2)سولفات برای لایه نشانی  جواهر و موارد صنعتی و (3)ترکیب فسفات-سولفات برای لایه نشانی های زینتی، هستند.

آبکاری زینتی:

تا همین اواخر صنعت طلا و ظروف نقره کاربران اولیه آبکاری با رودیوم بوده اند. اگر چه هر دو حمام فسفات و سولفات لایه هایی سفید و درخشان می دهد، حمام فسفات برایطلای نرم لحیم ترجیح داده می شود بویژه قبل از آبکاری با نیکل سفید. نیکل سرد همیشه لحیم نرم را پوشش نمی دهد و الکترولیت اسیدی حمله کرده مقداری از لحیم ها را می نماید. سرب موجود در حمام رودیوم لایه ها را تاریک و کدر کرده و پرداخت سفید زینتی را از بین می برد. فسفریک اسید نسبت به سولفوریک اسید کمتر به لحیم حمله می کند. در نتیجه  رودیوم فسفات ترجیح داده شده است. پس از ورود نیکل براق بیشتر صنایع به سمت سولفات تغییر کردند به دلیل اینکه می توانست در غلظت های کمتر هم عمل کند.محلول فسفات-سولفات  مورد استفاده قرارا گرفت چرا که برخی مطرح کردند رنگ را به طور جزئی سفید تر و براق تر می کند. نوعی از آبکاری رودیوم روی لباس یا جواهر گرانبها از 0.000002تا 0.000005اینچ است و در 20ثانیه تا 1دقیقه در حدود 6ولت در حمام تولید شده است.

حمام رودیوم  فسفات:

غلظت رودیوم  فسفات ،2g/l

اسید فسفریک( 085%درصد خلوص )40-80m/l

آند ،پلاتین/پلاتین پوشیده شده

دما 400-50C⁰

تحریک، هیچ تا متوسط

جریان چگالی، 2-10 A/dm²

حمام رودیوم سولفات:

غلظت رودیوم  سولفات ،2g/l-1/3

اسید فسفریک( 95%درصد خلوص )25-80m/l

آند ،پلاتین/پلاتین پوشیده شده

دما 400-50C⁰

تحریک، هیچ تا متوسط

جریان چگالی، 2-10 A/dm²

حمام فسفات-سولفات رودیوم:

غلظت رودیوم  فسفات ،2g/l

اسید سولفوریک( 95%درصد خلوص ) 25-80m/l

آند ،پلاتین/پلاتین پوشیده شده

دما 400-50C⁰

تحریک، هیچ تا متوسط

جریان چگالی، 2-10 A/dm²

مخزن تمامی حمام ها باید از شیشه، پیرکس، پلاستیک یا پلاستیک پوشیده شده از فولاد  ساخته شود. اگر از پلاستیک استفاده شد باید یک یا دو بار با سولفوریک اسید 5% یا فسفوریک اسید برای 24ساعت قبل از افزودن رودیوم شسته شود و اسید باید با دقت به آب اضافه شود و  قبل از افزودن رودیوم کاملا مخلوط گردد این مانع از رسوب رودیوم می شود.

البته رودیوم آبکاری شده و از طریق شست شو ازدست می رود.علت گران بودن رودیوم مایعی است که برای شست و شو بعد از آبکاری باید استفاده شود، همچنین مخزن های شیشه ای و پلاستیکی. از آنجاییکه آب از محلول آبکاری از دست می رود باید با یک مایع شست و شو جایگزین شود تا مقداری از رودیوم از دست رفته برای استفاده مجدد بازگردد.حتی با دو مخزن شست و شو مقدار واقعی رودیوم از دست رفته حدود 25تا 30%رودیوم آبکاری شده است. بنابراین رودیوم باید بازپرسازی شده با سرعت 5g/l ،8تا 20 آمپر-ساعت آبکاری.علت شست و شو مقدار زیاد سولفوریک در آبکاری طلا (یا فسفوریک اسید) است که باید با سرعت ml/l5، 8تا 20آمپر-ساعت  بازپرسازی شود .بازپرسازی یک روش نسبی است که پیشنهاد می شود با آنالیزها  مورد بررسی قرار گیرد.

نیکل درخشان برای آبکاری الکتریکی زینتی رودیوم مناسب تر است.این رودیوم را درخشان کرده و از حمله برنج و مس و فولاد و سرب و قلع جلو گیری می کند. همه این فلزها روی رنگ و تیرگی، مقاومت خوردگی و همچنین قدرت پوشش دهی محلول رودیوم تاثیر منفی می گذارد. بین همه فلزها نیکل کمترین تاثیر منفی را روی محلول رودیوم دارد. حمام ها می توانند g/l1-2تحمل کنند تا لایه ابکاری مناسب ایجاد گردد. به راستی روش رضایتبخشی برای خالص سازی محلول آلوده  آبکاری رودیوم وجود ندارد.

آبکاری بشکه ای زینتی:

معمولا ضخامتپرداخت آبکاری شبکه زینتی 0.000003تا0.000005 اینچ است. انواع حمام های سولفات-رودیوم همیشه استفاده شده است.هرچند باید غلظت فلز را کاهش و غلظت اسید را افزایش داد تا به لایه آبکاری  های مناسبی دست یافته و از لحاظ اقتصادی نیز مناسب باشد، زیرا بشکه بخش های زیادی دارد لازم است آبکاری به آرامی صورت گیرد تا برای مخلوط شدن و به طور مساوی در معرض محلول های آبکاری قرار گرفتن، زمان کافی وجود داشته باشد.باید مطمئن شد که ضخامت همه لایه های آبکاری بیش از 0.000005اینچ باشد.کاهش دادن سرعت آبکاری از طریق کاهش جریان چگالی (ولتاژ) توصیه نمی شود زیرا منجز به عدم پیوستگی لایه ی ابکاری و مانع از درخشندگی نیکل می شود.بنابراین بهتر است سرعت آبکاری بوسیله کاهش جریان موثر کاتد از طریق افزودن اسید و کاهش رودیوم، کاهش داده شود.فرمولاسیون آبکاری بشکه ای زینتی در زیر آمده است:

غلظت رودیوم g/l1

اسید سولفوریک( 95%درصد خلوص ) 80m/l

آند ،پلاتین/پلاتین پوشیده شده

دما C⁰45-50

جریان چگالی،  0.5-2A/dm²

آبکاری صنعتی/الکتریکی رودیوم:

ظهور صنعت الکتریسیته در سال 1950-1960باعث کاربرد قابل توجه آبکاری الکتریکی رودیوم شده است.بوژه برای اتصال های چرخشی و کشویی و سوئیچ مدار چاپی، کموتاتور، سوئیچ با فرکانس بالا و اجزا سازنده استفاده شده است. نیازهای زیادی برای لایه رودیومی از 0.0002تا 0.000020 اینچ روی نیکل یا گای نقرع وجود دارد.ممکن است آبکاری با محلوول زیر انجام شود:

اسید سولفوریک( 95%درصد خلوص ) 25-50m/l

آند ،پلاتین/پلاتین پوشیده شده

دما 45-50C⁰

جریان چگالی، 1-3 A/dm²

بازه جریان 70-90% با تحریک 50-60% بدون تحریک

برای آموزش شستشو مخزن آبکاری قبل از استفاده به بخش قبل در قسمت آبکاری زینتی نگاه کنید. بهتر است  از آبگرمن های محلول  استفاده شود زیرا  بوسیله غوطه ور سازی گرمکن یا کویل بخار از گرم شدن بیش از حد جلوگیری می کند. حتی اگر در زمان کوتاه در معرض دمای 160 در جه فارنهایت قرار گیرد تغییرات شیمیایی برای محلول ایجاد خواهد شد که باعث افزایش دائمی در تنش  لایه می شود.حتی اگر حمام در محدوده دمایی درست هم باشد تنش وجود خواهد داشت. به دلیل گران بودن محلول توصیه می شود تا حد امکان برای رسیدن به ضخامت مناسب آبکاری و پرداختآبکاری با غلظت کم رودیوم انجام شود. اگر لایه آبکاری 0.0002 اینچ یابالاتر باشد لازم است غلظت رودیوم تا7یا 10 g/l افزایش یابد.

بازپرسازی براساس آمپر-ساعت آبکاری و بازده کاتد است. بهتر است بوسیله روش های تجزیه ای اندازه گیری شود. هرچند تقریب بازپرسازی 5gr رودیوم برای هر 5تا10 آمپر-ساعت آبکاری است.در حقیقت میانگین ضخامت آبکاری به چگالی مصرفی وابسته است. بازده جریان کاتد کاملا کم است، حتی با تحریک و حباب گاز هیدروژن تمایل به چسبیدن و ترک نواقص دارد.  این تاثیر ممکن است بوسیله افزودن محلول 1% سدیم اوریل سولفات به حمام  به حداقل برسد سرعت افزودن باید 1تا5 ml/gal  محلول 1% حمام آبکاری باشد.

آبکاری بشکه ای صنعتی:

تنها رودیوم پر هزینه نیست. اما فرایند دشوار بیرون کشیدن آبکاری بشکه ای استفاده از غلظت های کم فلز را توصیه می کند. پوشش دهی در محدوده میلیونیوم اینچ می تواند با1g/l رودیوم انجام شود. لایه آبکاری 0.000020اینچ ممکن است با 2/5 g/l  ، 0.000050 اینچ با  ، 0.000050 اینچ با3/5g/l  ، 0.0001اینچ با 4g/l و 0002/0 با بیش از 5g/l حاصل می شود.

اگر حفره های در بشکه خیلی کوچک باشد و مساحت سطح بخش های آن زیاد باشد استفاده از غلظت بالاتر توصیه می شود تا انتقال ضعیف محلول جبران شود. فرمولاسیون آبکاری شبکه ای بصورت زیر است:

اسید سولفوریک 20m/l

آند ،پلاتین/پلاتین پوشیده شده

بشکه، افقی، غوطه ور

دما 45-50C⁰

جریان چگالی، 2-5/. A/dm²

نگهداری از محلول رودیوم:

آلودگی  محلول رودیوم علت مشکلات ابکاری با رودیوم است. آلودگی اصلی (1) مواد الی (2) نمک های بازی رودیوم (3) کمپلکس های رودیوم (4)مواد معدنی مانند آهن، قلع/سرب، مس، طلا/نقره و نیکل است.

الودگی رایج اصلی مواد الی مانند غبار و خاک و مواد چسبنده مانند پوشش نوار، تثبیت کننده رنگ مواد بردهای چاپی و مواد الی حاصل از مخازن پلاستیکی که درست شسته نشده می باشد.آن ها معمولا بوسیله هاپر کربن  حذف می شوند، ضروری است که کربن استفاده شده در باقی مانده اسید-محلول بسیار کم باشد لازم نیست که فیلتر با جدار سیلیسی استفاده شود.

اگر یک تک کربن نتواند محلولو را پاک کند دو کربن دوم یا کربن طراحی شده برای حذف مولکول های الی با زنجیر خیلی کوتاه لازم است.کرین مکررا  با شکستگی  و پوسته پوسته شدن لایه آبکاری را از بین می برد. این لکه ها و تیرگی های لایه ابکاری را بهبود خواهد داد.

اگر PH حمام بیش از 2برسد، نمک های بازی رودیوم از محلول رودیوم رسوب کرده و به عنوان الودگی عمل می کنند.فعالیت محلول باید کنترل شود و نباید به کمتر از 25m/l  افت کند. اگر آبکاری بصورت نرمال با جریان چگالی بالاتر از 25A/ft²انجام شود فعالیت باید بالاتر نگه داشته شود.برای حمام آبکاری صنعتی فسفوریک اسید توصیه نمی شود.

آلودگی  افزایش تنش بوسیله کمپلکس های ناخواسته رودیوم ، همانطور که اشاره شد اگر محلول گرم شود می تواند ایجاد شود. محلول رودیوم بادی بصورت غیر مستقیم و کاملا کنترل شده حرارت ببیند. آلودگی های معدنی معمولا بوسیله فلزات پایه یا بازها بوجود می ایند. الکترولیت  سولفوریک اسید گرم بسیار خورنده است و نباید اجازه داده شود که به مخزن بدون جریان بچسبد، ترجیحا باید به منبع قدرت منفی  متصل شود قبل از اینکه در معرض مخزن قرار بگیرد.

ممکن است گاهی نیاز باشد به پرواز نوار کاتد یا در مورد آبکاری بشکه ای یک گیره کاتد و یک سیم که به بشکه متصل شده قبل از اینکه در مخزن کاهش یابد.البته بخش های کاهش یافته باید فورا از کف مخزن حذف شود.

مس، آهن ، قلع و سرب حتی بعد از نشان دادن تاثیر مختصری در جلادهندگی در محدوده ppm باعث شوک سنگینی در لایه ابکاری رودیوم خواهد شد. همچنین آن ها باعث تیرگی و سیاهی در پرداخت و ابکاری می شود. بیش ترین ناخالصی های فلزی کاملا می تواند رسوب کند از محلل رودیوم بوسیله پتاسیم فروسیانید ، هرچند این روش خیلی مشکل است  زمان مصرف بالااست و موفقیت امیز نیست. بویژه با محلول استفاده شده برای آبکاری سنگین رودیوم، این بهترین روشی برای جلوگیری از آلودگی فلزی است.  

پارامترهایی که تاثیر گذار روی  افزایش تنش و درخشنگی لایه ابکاری رودیوم در زیر آمده است:

1.افزایش غلظت فلز رودیوم

2.افزایش غلظت سولفوریک اسید

3.افزایش دما

4.فعالیت کربن در حمام

5.افزایش آلودگی معدنی

حمام اختصاصی رودیوم که حاوی مقدار کم از سلنیوم و ایندیوم باشد تنش پایینی دارد.هرچند تنش و ترک خوردگی حاصل از تنش کاملا از بین رفته و مانند حمام  سولفات رودیوم عمل می کند.

مترجم : مهندس بهاره شهبازی