استاندارد بررسی پوشش آبکاری شده نقره

• 1- مقدمه

در این استاندارد هدف بررسی پوشش آبکاری شده نقره می باشد. در این آزمون ویژگیهای خاص برای پوشش آبکاری شده نقره برای مصارف با اهداف مهندسی که شامل مات بودن، براقیت و خلوص نقره در پوشش مد نظر قرار گرفته است.  پوشش نقره از نظر خواصی نظیر قابلیت لحیم کاری سطح، خواص تماس الکتریکی، هدایت الکتریکی و حرارتی بالا، اتصال به گرماسنج، مقاومت سایشی سطوح تحت تحمل فشار و انعکاس نوری مورد توجه است.

2- مراجع استاندارد ASTM

B 183 Practice for Preparation of Low-Carbon Steel for Electroplating

B 242 Practice for Preparation of High-Carbon Steel for Electroplating

B 252 Guide for Preparation of Zinc Alloy Die Castings for Electroplating Conversion Coatings

B 253 Guide for Preparation of Aluminum Alloys for Electroplating

B 254 Practice for Preparation of and Electroplating on Stainless Steel

B 281 Practice for Preparation of Copper and Copper-Base Alloys for Electroplating and Conversion Coatings

B 322 Practice for Cleaning Metals Prior to Electroplating

B 343 Practice for Preparation of Nickel for Electroplating with Nickel

B 374 Terminology Relating to Electroplating

B 481 Practice for Preparation of Titanium and Titanium Alloys for Electroplating

B 482 Practice for Preparation of Tungsten and Tungsten Alloys for Electroplating

B 487 Test Method for Measurement of Metal and Oxide Coating Thicknesses by Microscopical Examination of a Cross Section

B 499 Test Method for Measurement of Coating Thicknesses by the Magnetic Method: Nonmagnetic Coatings on Magnetic Basis Metals

B 504 Test Method for Measurement of Thickness of Metallic Coatings by the Coulometric Method

B 507 Practice for Design of Articles to be Electroplated on Racks

B 542 Terminology Relating to Electrical Contacts and Their Use

B 567 Test Method for Measurement of Coating Thickness by the Beta Backscatter Method

B 568 Test Method for Measurement of Coating Thickness by X-Ray Spectrometry

B 571 Test Methods for Adhesion of Metallic Coatings

B 578 Test Method for Microhardness of Electroplated Coatings

B 579 Specification for Electrodeposited Coatings of TinLead Alloy (Solder Plate)

B 602 Test Method for Attribute Sampling of Metallic and Inorganic Coatings

B 678 Test Method for Solderability of Metallic-Coated Products

B 697 Guide for Selection of Sampling Plans for Inspection of Electrodeposited Metallic and Inorganic Coatings

B 762 Method of Variables Sampling of Metallic and Inorganic Coatings

B 849 Specification for Pre-treatments of Iron or Steel for Reducing the Risk of Hydrogen Embrittlement

B 850 Guide for Post-Coating Treatments of Steel for Reducing the Risk of Hydrogen Embrittlement

D 3951 Practice for Commercial Packaging

E 1004 Practice for Determining Electrical Conductivity Using the Electromagnetic (Eddy-Current) Method

F 519 Test Method for Mechanical Hydrogen Embrittlement Evaluation of Plating Processes and Service Environments

3- طبقه بندی:

3-1 پوشش های آبکاری شده نقره باید بر اساس حداقل خلوص ، درجه براق بودن بصورت براق، نیمه براق یا مات، و ضخامت بر حسب میکرون طبقه بندی شوند.

طبقه بندی بر اساس خلوص بصورت زیر می­باشد:

نوع 1-با حداقل خلوص 99.9%

نوع 2-با حداقل خلوص 99.0%

نوع 3- با حداقل خلوص 98%

نکته: بعضا برای اصلاح دانه بندی پوشش ممکن است از براق کننده های آلی یا معدنی استفاده شود که می­تواند در پوشش نهایی وجود داشته باشند، استفاده از این ترکیبات تا زمانیکه با کارکرد پوشش تداخلی نداشته باشند بلامانع است.

3-3 ظاهر سطح- درجه بندی سطح بصورت کدهای زیر مشخص می گردد:

درجهA، مات- لایه ابکاری شده بدن براقیت، حاصل از محلول آبکاری فاقد هرگونه افزودنی براق کننده.

درجه B، براق- لایه آبکاری شده حاصل از محلولی که در آن عوامل افزودنی براق کننده اضافه شده است.

درجه C، براق- لایه آبکاری شده براقی است که جلای آن ناشی از اعمال پولیش مکانیکی یا شیمیایی بر روی پوشش درجه A است.

درجه D، نیمه براق، لایه آبکاری شده حاصل از افزایش عواملی در حمام آبکاری است.

3-4 پرداخت تکمیلی سطح- درجه بندی این پرداخت کاری تکمیلی بصورت کدهای زیر مشخص می­شود:

طبقه N-A  پرداخت کاری که مقاومتی در برابر تیره شدن نداشته است.

طبقه S-A  پرداخت کاری که که در مقابل تیره شدن مقاوم باشد.

توجه: طبقه S جهت استفاده در ظروف آشپزخانه و نگهداری غذا مناسب نمی باشد.

4- مرتب سازی اطلاعت:

4-1 برای استفاده کامل از این استاندارد، توصیه می­شود حتما اطلاعات زیر را در ارتباط با این استاندارد به فروشنده بدهید:

4-1-1 نام، طراحی و سال انتشار این استاندارد.

4-1-2 نوع, درجه طبقه و ضخامت پوشش آبکاری شده.

4-1-3 ماهیت بستر- اگر برای مثال بستر از نوع فولاد با استحکام بالا باشد، لازم است استرس و تردی تا حدی تضعیف شود. اگر بستر مس باشد، برای برخی کاربردها یک زیر لایه مورد نیاز است.

4-1-4 سطوح خاص

4-1-5 ظاهر

4-1-6 زیر لایه

4-1-7 برخی از تست­ها نیاز به برسی موارد زیر دارند: ضخامت، چسبندگی، سختی، نداشتن تردی، لحیم کاری، انعکاس نور، یا هدایت الکتریکی.

4-1-8 روشهای نمونه گیری و تضمین کیفیت

5- الزامات پوشش

5-1 ماهیت پوشش- پوشش نقره با توجه به نوع خاص آن، اساسا باید از یک محلول الکترولیت آبی تولید شود.

5-2 خلوص پوشش- ترکیب شیمیایی پوشش باید متناسب با نوع خاص پوشش باشد که در بخش 4-2 تعریف شد و اندازه گیری آن در بخش 8-6 توضیح داده خواهد شد.

5-3 فرایند:

5-3-1 برای انجام آبکاری و اطمینان ای فرایند آبکاری بدون نقص یکی از مهمترین بخش­ها، تمیز کاری سطح فلز مورد نظر است. بسته به نوع فلز پایه مواد پاک کننده متفاوتی برای فرایند تمیزکاری استفاده می­شود. کلیه مواد پاک کننده الزاما باید به گونه ای انتخاب شوند که حداقل اسیبهای سطحی را به قطعه تحمیل کنند. از جمله این آسیبها می­توان موارد زیر را نام برد: ایجاد حفره، حمله به قسمتهای بین دانه­ای، استرس خوردگی یا ایجاد ترک و تردی هیدروژنی.

5-3-2 عملیات پیش آبکاری- عملیات نهایی آبکاری باید زمانی انجام بگیرد که کلیه مراحل مقدماتی عملیات مکانیکی و حرارتی از جمله شکل دهی، ماشینکاری و اتصالات قطعات به یکدیگر بصورت کامل انجام شده باشد.

نکته: با توجه به اینکه پوشش نقره ممکن است برای تسهیل عملیات مکانیکی از جمله غالبزنی و کشش مورد استفاده قرار بگیرند که در این موارد آبکاری نقره پیش از این مراحل اعمال می شود.

5-3-2-1 ترمیم استرس وارد شده به پوشش- قسمت های ساخته شده از استیل با استحکام کششی MPa 1000 یا بیشتر (سختی بالاتر از 31 HRC یا بیشتر) که ماشین کاری شده باشند، و یا اینکه برای کشش سرد یا گرم  تحت آماده سازی حرارتی قرار گرفته باشند، ممکن است بنا به خواست خریدار نیاز باشد تا برای ترمیم تنش وارد شده تحت آمایش حرارتی قرار بگیرند. برای این منظور تست B 849 پیشنهاد می شود.

5-3-3 آستر- برای بهینه سازی چسبدگی پوشش نهایی نقره باید یک آستر نقره یا طلا روی کار انجام بگیرد.

5-3-4 زیر لایه- زمانیکه محصول مورد نظر از مس یا آلیاژهای مس ساخته شده باشد، یک لایه میانی از نیکل یا آلیاژی از نیکل با حداقل 1 میکرومتر ضخامت پیش از آبکاری نقره باید بکار گرفته شود. زیر لایه نیکل بنابر دلایل دیگری نیز الزام آور است.

5-3-5 فرایندهای پسا آبکاری

5-3-5-1 ترمیم نواقص- قسمتهای ساخته شده از فولادهایی با استحکام کششی بالای MPa 100 یا بیشتر (سختی HRC 31 یا بیشتر)، و همچنین قسمتهای سخت شده سطح، ممکن است به یک پسا پوشش جهت ترمیم تردی هیدروژنی احتیاج داشته باشد بویژه زمانیکه مقدار استحکام کششی توسط خریدار مشخص می­شود. ممکن است مشخصات B850 برای لیستی که عموما جهت پسا آماده سازی استفاده می­شود پیشنهاد گردد.

5-4 ظاهر سطح- سطح پوشش آبکاری شده باید گرید مناسب تعریف شده در بخش 4-3 را داشته باشد.

5-5 پسا آماده سازی تکمیلی- پوشش باید نیازهای خاصی که برای طبقه بندی پوشش در بخش 4-4 تعریف شد را داشته باشد.

5-6 ضخامت- ضخامت پوشش نقره بر روی سطوح معین باید حداقل ضخامت ممکن را (ضمیمه 3) زمانی که به روش قید شده در بخش 8-2 انجام می گیرد داشته باشد.

5-7 ظاهر- پوشش حاصل از آبکاری نقره بر روی سطح قطعه باید بطور کامل سطح را پوشانده و به لحاظ ظاهر و رنگ یکنواخت باشد. اگر در مرحله بعد عملیات پسیو کردن روی سطح نقره انجام بگیرد، یکواختی رنگ چندان الزام آور بنظر نمی رسد.

5-7-1 نواقص- نواقص در سطح فلز پایه از قبیل، خراش، حفره ها، قسمتهای غیر قابل دسترس و علامتهای ناشی از کشش وبرش ممکن است بر روی عملکرد و ظاهر پوشش تاثیر بگذارند. چنین نواقصی که علی رغم آبکاری خوب فلز، در پایان فرایند باقی می مانند نباید باعث رد شدن شود.  

نکته: اساسا زمانیکه سطح قطعه عاری از هر نوع نقصی باشد، به تبع پوشش­های آبکاری شده نیز با کیفیت بسیار بهتری حاصل خواهند شد.

5-8 چسبندگی- پوشش های نقره نباید بصورت تبله کرده یا پوسته پوسته باشند که نشان از جسبندگی ضعیف پوشش است.

5-9 قابلیت لیحم کاری- سطوح آبکاری شده نقره باید پوشش هایی تولید کنند که براق، یکنواخت و صاف باشد. سطح نمونه زمانیکه طبق روش بیان شده در بخش 8-5 تست می شود، باید حداقل 95% تر شوندگی خوب نشان دهد.

5-10 نیازهای تکمیلی:

5-10-1 سختی- اگر سختی خاصی مد نظر باشد در چنین شرایطی سختی پوشش نقره باید طبق روش بیان شده در بخش 8-7 اندازه گیری شود.

5-10-2 بازتابش نور- اگر به یک بازتابش خاصی نیاز باشد در اینصورت بازتابش نوری پوشش نقره باید روش مطرح شده در بخش 8-8 اندازه گیری شود.

5-10-3 هدایت الکتریکی- در صورت به یک هدایت الکتریکی خاص، هدایت الکتریکی پوشش حاصل از نقره باید مطابق روش مطرح شده در بخش 8-9 اندازه گیری شود.

6- نمونه برداری:

6-1 یک نمونه تصادفی از اندازه مورد نیاز توسط روش B 602 یا روش B 762 از میان تعداد زیادی نمونه که بازرسی شده اند باید انتخاب شود. قطعات موجود در بخش باید برای هر نیازی مطابق با معیارهای طرح های نمونه گیری در روش انتخاب شده بصورت تایید شده و تایید نشده تقسیم بندی شوند.

6-2 قطعات مورد بازرسی باید بعنوان مجموعه ای تعریف شوند که در آن قطعات پوشش داده شده از نوع مشابهی هستند که با ویژگیهای مشابه ، توسط یک تولید کننده یکسان و حتی المقدور در زمان یکسان و یا حداقل زمان مشابه، ضرورتا تحت شرایط یکسان تولید شده باشند و برای پذیرش یا عدم پذیرش برای گروه ارسال می شوند.

6-3 اگر برای بررسی پوشش، نمونه های خاصی جهت تست مورد استفاده قرار بگیرند، این نمونه ها ای ماهیت، اندازه و تعدادیکسانی با آنچه که در بخش 8-1 تعریف شده اس داشته باشند.

7- روش انجام تست:

7-1 نمونه های تست ویژه:

7-1-1 نمونه های تست ویژه زمانی استفاده می شوند که نمونه اصلی شکل، اندازه یا حنس مناسبی جهت بررسی پوشش نداشته باشد و یا اگر مشکلات فوق را نداشته باشد بدلیل گران بودن یا کم بودن تعداد امکان تخریب قطعه جهت مطالعه پوشش وجود نداشته باشد. امکان یا الزام استفاده از نمونه ویژه جهت تست، جنس آن و همینطور شکل و اندازه آن همگی باید توسط خریدار عنوان شود.

7-1-2 نمونه آزمایش ویژه باید خصوصیاتی که ویژگیهای نمونه مورد آزمایش اصلی را تحت تاثیر قرار می دهند را داشته باشد و فرایندهایی راکه  از طریق آنها ممکن است ویژگیهای قطعه تغییر بکند را طی کرده باشد. 

7-1-3 گونه آزمایش ویژه که برای تست چسبندگی، لحیم کاری یا بررسی ظاهر استفاده می شود، باید همجنس قطعه اصلی باشد، شرایط متالورژیکی یکسانی داشته باشد و از نظر سطح، شرایط یکسانی داشته باشد. این گونه باید در بخش نمونه های اصلی قرار بگیرد تا تحت همان فرایندهای مشابهی که قطعه اصلی تجربه می کند قرار داشته باشد.

7-1-4 نمونه­ها آزمایش ویژه یکه برای انجام تست ضخامت استفاده می­شوند باید وارد فرایندی شود که در آنجا پوشش اعمال می شود و از طریق کلیه مراحلی که ضخامت پوشش دارای تحمل است، باید انجام شود.

7-2 ضخامت- ضخامت پوشش باید در قسمتهای معینی از سطح اندازه گیری شود که انتظار می رود بصورت تخریبی یا غیر تخریبی، در کمترین میزان خود باشد.

7-2-1 شرایط اندازه گیری غیر تخریبی- اندازه گیری ضخامت پوشش نقره بوسیله beta backscatter (روش آزمایش B567)، توسط اسپکترومتری پراش پرتو X (روش تست B 568) یا بوسیله روش مغناطیسی ( روش تست B 499).

7-2-2- شراط اندازه گیری تخریبی- اندازه گیری ضخامت پوشش نقره توسط روشهای کالریمتری (روش تست B 504) یا توسط فرایندهای میکروسکوپی cross-sectioning (روش تست B 487).

چسبندگی- تعیین چسبندگی بصورت کیفی با یکی از روشهایی که در روش تست B 571 آمده است قابل انجام است. سایر فرایندها از قبیل ماشینکاری یا استفاده از shot peening هم می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.

7-4 ترمیم تردی هیدروژنی- برای محصولات فولادی لازم است مطابق آنچه در بخش 6-3-5-1 گفته شد، برای حذف تردی هیدروژنی آمایش حرارتی انجام شود که این فرایند باید طبق دستورالعمل روش F 512  بوسیله نمونه آزمایشی ویژه که در بخش 8-1 ذکر شد ارزیابی شود.

7-5 قابلیت لحیم کاری- تعیین کیفی قابلیت لحیم کاری توسط تست B 678 انجام می گیرد.

7-6 خلوص پوشش- تعین ترکیب پوشش نقره با تعیین ناخالصی هایی (ترکیبات متفاوت با نقره) توسط طیف سنجی نشری، فل.رسانس x-ray، جذب اتمی یا سایر روشها با خطای کمتر از 0.01% بصورت کمی قابل اندازه گیری است.

7-7 سختی- سختی پوشش را با استفاده از روش B 578 می­توان اندازه گیری نمود.

7-8 باتاب نوری- بازتاب نوری در محدوده طیفی 0.60 60.05 µm بر روی یک سطح پوشش داده شده با استفاده از یک دستگاه مناسب برای تعیین زاویه 45° به منظور بدست آوردن یک زاویه باریک قابل پذیرش (مناسب برای آبکاری آینه) انجام می گیرد.

7-9 هدایت الکتریکی- اندازه گیری هدایت الکتریکی توسط روش تست E 1004 با استفاده از نمونه آزمایشی ویژه انجام می گیرد.

ضمایم:

سختی:پوشش نقره غیر آلیاژی به مراتب بالاتر از نقره آنیل شده می باشد که احتمالا دلیل آن مناسب بودن اندازه ذرات می باشد. ترکیب الکترولیت، پارامترهای عملیات آبکاری و شرایط ترسیب همگی بر روی سختی موثر هستند. همچنین وجود مقدار کمی مواد آلی و غیر آلی بعنوان براق کننده تاثیر مستقیمی بر روی سختی پوشش دارد.

تیره شدن نقره:

در محیطهای حاوی سولفور، بلافاصله بر روی نقره یک فیلم سولفیدی کدر تشکیل می شود. حضور سولفور آزاد در ترکیب لاستیک و مواد مقوایی سرعت تشکیل فیلم سولفید نقره را افزایش می دهد. تشکیل این فیلم علاوه بر کدر کردن سطح قطعه باعث افزایش مقاومت الکتریکی نقره شده و قابلیت لحیم کاری نقره را کاهش میدهد. استفاده از ترکیبات ضد تشکیل دهنده این ترکیب سولفیدی بطور موثری کمک کننده خواهد بود.

این مواد ضد تیره کنندگی سطخح نقره که بصورت تجاری در دسترس می باشند بر اساس کرومات، ترکیبات آلی هستند. عموما قطعه را در حمام حاوی کروم کرده و با تشکیل یک لایه کرومات غیر فعال سطح نقره در مقابل واکنش با سولفور غیر فعال می شود.