پوشش دهی به روش نفوذ در حالت جامد
خوردگی یکی از عوامل تخریب سازه ها و قطعات فلزی و از نظر اقتصادی پارامتری هزینه بر است. یکی از روشهای مهندسی مقابله با خوردگی ، ایجاد پوششهایی با مقاومت بالا در برابر خوردگی ، بر سطح مورد نظر است.
در این میان فلز روی به دلیل خواص الکتروشیمیایی آن در مقایسه با فولاد و ویژگی محصولات خوردگی آن ، برای این منظور اهمیت ویژه ای دارد. یکی از روشهای نوین پوشش دهی روی ، پوشش دهی به روش نفوذ در حالت جامد است که دارای برتری هایی هم از نظر مهندسی سطح و خوردگی و هم از نظر اقتصادی و زیست محیطی نسبت به سایر روشهای پوشش کاری روی است. با این روش که در دانشگاه صنعتی امیرکبیر ارائه شده است ، فلزات به روش جدید پوشش داده می شوند. به این ترتیب و با طراحی روش جدید نفوذ در حالت جامد برای پوشش دهی و جلوگیری از خوردگی فولاد و چدن با روی ، عمر قطعات ساخته شده با این آلیاژها تا چند برابر افزایش می یابد.
مهندسی سطح ، به عنوان دانشی برای تکمیل و بهبود خواص سطح در گستره ای از فلزات ، پلاستیک ها، پلیمرها و سایر مواد مهندسی جایگاه ویژه ای دارد و به همین دلیل همواره شاهد نوآوری و ارتقا در روشهای مهندسی سطح هستیم.به طور کلی با فرآیندهای سطح ، خواص سطحی قطعات صنعتی را از لحاظ مقاومت سایشی و مقاومت خوردگی می توان بالا برد.
خوردگی عبارت است از تخریب ناخواسته یک ماده در اثر واکنش آن با محیط اطرافش. در این میان فلزات قابلیت هدایت الکتریکی زیادی دارند و فرآیند خوردگی در آنها از نوع الکتروشیمیایی است. در حالی که برای مواد غیر هادی ، از نوع شیمیایی است و اصول شیمی فیزیکی درباره آنها مطرح می شود.
امروزه اهمیت خوردگی فلزات بیشتر از گذشته است چراکه استفاده از فلزات گسترش یافته است ، کاربردهای ویژه نظیر انرژی اتمی ، استفاده از فلزات نادر و گرانقیمت را طلب می کند که جلوگیری از خوردگی آنها نیز اهمیت ویژه ای دارد، خورندگی محیط بر اثر آلودگی آب و هوا افزایش یافته است که موجب افزایش خوردگی فلزات می شود و در طراحی های جدید استفاده از سازه های سبکتر الزامی است و بنابراین همچون گذشته که سازه ها سنگین تر بود، نمی توان خوردگی را نادیده گرفت
در این شرایط در کنار افزایش عمر مفید قطعات ، امکان ساخت قطعات با مواد اولیه ارزان تر نیز ممکن می شود. مهندسی سطح ، پهنه وسیعی از کاربردها از موارد تزئینی و در مصارف خانگی گرفته تا موارد فنی و در مصارف صنعتی را شامل می شود و تاثیر مثبتی در انتخاب مواد، روش تولید، ملاحظات اقتصادی و نگهداری و تعمیرات قطعات دارد.
در این میان پوشش کاری یکی از روشهای مهندسی سطح و برای تکمیل خواص سطحی قطعات یا تعمیر و بازسازی آنهاست. روشهای متفاوتی برای پوشش کاری با توجه به خواص مورد نیاز پوشش و جنس مواد اصلی (پایه) و نیز محدودیت های فنی وجود دارد. اما نکته مشترک در همه این روشها، دستیابی به خواص بهینه تر و هزینه تمام شده کمتری با تغییر پارامترهای موثر در هر روش است. به گفته مهندس عبدالخالق حسن زاده ، فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر یکی از مواردی که برای مقابله با آن ، از پوشش کاری سطوح کمک گرفته می شود، خوردگی و اکسیداسیون سطح قطعات است.
حسن زاده می افزاید: خوردگی ، عامل بخش عمده ای از شکست سازه های فلزی است و اهمیت آن نه تنها از این نظر است که شکست در بیشتر موارد ناگهانی است ، بلکه بیشتر به علت حضور و تاثیر همه جانبه آن است.
پوششهایی از جنس روی
پوشش کاری روی با روشهای متنوعی صورت می گیرد و پوشش حاصل از هر کدام از این روشها، ویژگی ها و مشخصات خود را دارند و پارامترهای متفاوتی مانند دمای فرآیند، زمان فرآیند، آنالیز شیمیایی محلول یا پودر فرآیند و سایر عملیات جانبی دیگر مانند عملیات حرارتی ، عملیات مکانیکی و عملیات شیمیایی تکمیلی در کیفیت پوشش تاثیر دارند. بنابراین با توجه به خواص مورد نیاز و مطالعات اقتصادی و محدودیت های هر فرآیند، باید روش مناسب را انتخاب کرد.
حسن زاده درباره مزایا و موارد استفاده روش نوین می گوید: پوشش حاصل از روش نفوذی در حالت جامد دارای برتری های نسبی در مقایسه با سایر روشهای دیگر است که از آن جمله می توان به عدم آلایندگی محیط زیست ، مصرف کمتر انرژی ، سهولت فرایند پوشش کاری ، یکنواختی سطح پوشش ، امکان تشکیل پوششهای رنگی ، امکان پوشش کاری مناسب شیارها، لبه های تیز و منافذ قطعات و بویژه عمر طولانی تر (نرخ خوردگی کمتر) پوشش اشاره کرد. ضمن آن که عمده ترین موارد کاربرد این روش نوین ، پوشش دهی پیچ و مهره ها، واشرها، بست ها و قطعات دارای منافذ و سوراخ های ریز و کوچک در صنایع خودروسازی ، صنایع دریایی و زیردریایی ، قطعات کشاورزی و باغبانی ، خطوط انتقال برق و تجهیزات ماهواره ای و مخابرات ، صنایع پتروشیمی و… است.
این روش برای نخستین بار در دنیا، در سال 2000 میلادی توسط یک تیم پژوهشی از دانشمندان روسی و به نام اسرائیل (رژیم اشغالگر قدس) تحت عنوان تجاری Distek ابداع و ثبت شد.
به این ترتیب تمامی صنایع استفاده کننده از این روش پس از خرید تکنولوژی از این شرکت اسرائیلی برای تامین پودر مورد نیاز و سایر خدمات فنی ، به نمایندگی های انحصاری این شرکت در چند کشور وابسته هستند.
به همین دلیل هم تاکنون از این روش در کشور ایران استفاده نشده است و پس از مطالعات و پژوهش های انجام شده در این زمینه و دستیابی به ترکیب پودر مناسب که دارای قیمت تمام شده پائین تری نسبت به پودر مشابه است ، امکان استفاده صنعتی از این روش بدون نیاز به خرید تکنولوژی و وابستگی های بعدی در داخل کشور به وجود آمده است.
مزایای نفوذ در حالت جامد
حسن زاده با اشاره به آزمایش های انجام شده در این پژوهش ، می افزاید: نرخ خوردگی در آهن پوشش داده شده با روش غوطه وری گرم گالوانیزه به طور متوسط 350 میکرون است در حالی که در نمونه به دست آمده این میزان به 15 میکرون رسیده است. در این طرح پوشش هایی با ضخامت 60 تا 95 میکرون ایجاد شد و نتایج هم با استفاده از میکروسکوپ نوری ، میکروسکوپ روبشی (STM) و همچنین با کمک اشعه ایکس (XRD) بررسی و صحت سنجی شد. درواقع به کمک این روش با توجه به ضعف فولاد در برابر خوردگی ، فلز روی که در سطح فلز قرار می گیرد، خورده شده و محصولات خوردگی آن با تشکیل لایه ای متراکم و چسبنده نفوذ خوردگی به فولاد را بسیار کند می کنند. به گفته حسن زاده در این شیوه که نخستین بار در سال 2000 میلادی ثبت شده پودر روی مخلوط با چند ماده کمکی دیگر، در درجه حرارت معین و بدون نیاز به ذوب شدن در سطوح فولاد نفوذ می کند و پوشش محافظ تشکیل می شود.
پیچیدگی این روش در تعیین میزان مواد کمکی ، حرارت مورد نیاز و سرعت چرخش قطعات برای پوشش دهی به شمار می رود. در این تحقیق عملیات پوشش دهی روی بر روی نمونه هایی از جنس فولاد ساده کربنی انجام گرفت.
از پودر روی هم به عنوان منبع تامین کننده روی ، استفاده شده است.
بطورکلی در پوشش دهی به حالت چرخشی ، نمونه به همراه مخلوط پودر در یک محفظه استوانه ای فولادی ریخته می شود.
در واقع این محفظه توسط یک موتور گرداننده با دور چرخش قابل کنترل در درون یک کوره مقاومتی استوانه ای با سرعت معین چرخانده می شود. پس از تعیین ترکیب بهینه پودر با توجه به نتایج آزمون پتانسیو استات و مطالعات ریز ساختاری ، در دما و زمان ثابت و سرعت چرخش معین ، به منظور دستیابی به شرایط مناسبی از متغیرهای موثر در کیفیت پوشش ، فرآیند پوشش دهی صورت می گیرد؛ سپس پس از تعیین دمای بهینه ، عملیات در مدت زمان های مختلف و پس از آن با سرعت چرخش های متفاوت انجام می گیرد. به منظور بررسی امکان پذیری انجام فرآیند پوشش دهی در حالت ساده تر، آزمایش هایی در حالت ثابت انجام می شود. در این روش ، ابتدا نمونه های آماده سازی شده به همراه پودر فرآیند در جعبه ای از جنس فولاد نسوز قرار می گیرند و روی آنها با یک ورقه فولادی پوشانده می شود و در نهایت به منظور جلوگیری از اکسید شدن پودر با اتمسفر کوره ، سطوح جعبه با مخلوط گل و سیمان نسوز پوشانده می شود.
در واقع در این روش تشکیل لایه های آلیاژی آهن - روی باعث کاهش نرخ خوردگی پوشش ایجاد شده می شود، فاز زتا در آب بندی کردن ترک های موجود در لایه میانی (فاز دلتا) و در نتیجه افزایش مقاومت به خوردگی پوشش تاثیر مثبت دارد، استفاده از ترکیب بهینه پودر فرآیند باعث افزایش مقاومت به خوردگی پوشش می شود، استفاده از ترکیب بهینه پودر فرآیند باعث کنترل ضخامت فاز ترد و شکننده زتا می شود و دستیابی به لایه ای متشکل از سه فاز گاما، دلتا و زتا با روش پوشش دهی نفوذ در حالت جامد به حالت چرخشی امکانپذیر است.
پوشش کردن خطوط لوله
پوشش خط لوله در معرض آیتم های بسیاری در حین کار است . مانند رطوبت ، فشار، باکتریها و .... . البته عدم وجود نور خورشید یک گزینه مثبت برای خط لوله محسوب می شود؛ اعمال پوشش بر روی خطوط لوله هزینه بسیاری را در بر میگیرد . به همین دلیل انتخاب پوشش و نحوه اعمال آن از اهمیت بسیاری برخوردار است . همچنین برای لوله های مدفون در خاک این امکان وجود ندارد که پوشش آنها همانند دیگر سازه ها در بازه زمانی کوتاه تعویض شود و پوشش باید بالغ بر 20 سال دوام داشته باشد . به همین منظور ویژگی هایی که یک پوشش نیازمند است عبارت است از :
1- مقاومت به آب و رطوبت : حتی خاک های خشک نیز درصدی رطوبت دارند و پوشش خط لوله در اکثر اوقات مرطوب است به همین دلیل پوشش نباید قابلیت جذب رطوبت داشته باشد . چون جذب آب باعث افزایش وزن و همچنین کاهش مقاومت الکتریکی خواهد شد.
2- مقاومت به فشارهای متغیر : قرار گرفتن لوله در زیر بستر خاک منجر به ایجاد فشار بر روی لوله می شود . همچنین وجود ذرات سنگ ، حرکت خاک در اثر رطوبت و همچنین دیگر ذرات موجود در خاک باعث بوجود آمد این فشار متغیر و ناهماهنگ می شود . پوشش در حقیقت باید یک محافظ فیزیکی بوده واز سطح جدا نشود.
3- مقاومت به باکتری ها ، قارچ ها و کپک ها : در خاک باکتری های زیادی وجود دارد؛ که به مواد مختلف حمله می کنند و باعث از بین رفتن مواد می شوند. البته حمله توسط قارچ ها و یا کپک ها زیاد شایع نیست.
4- مقاومت به اثر مویینگی آب: نفوذ آب در اثر مویینگی باعث جدا شدن پوشش از فولاد می شود هر گونه شکاف یا سوراخ ریز باعث بوجود آمدن این اثر می شود. مگر اینکه تماس بین پوشش و لوله محکم و بسیار چسبنده باشد . در حقیقت رنگ پرایمر چنین وظیفه ای دارد که چسبندگی زیادی بین لوله و پوشش ایجاد کرده و از نفوذ آب و جدا شدن پوشش جلوگیری کند.
5- مناسب با تغییرات دما: تغییرات دمایی می تواند تاثیر گذار باشد چون نرخ انبساط فولاد و پوشش متفاوت است. انبساط و انقباض منجر به حرکت در لوله می شود . ولی معمولا این حرکت یکنواخت و آهسته است . به همین دلیل پوشش باید به تغییرات دمایی مقاوم بوده و در اثر آن از لوله جدا نشود.
6- مقاومت به حل شدن: آب قادر به حل کردن بعضی از مواد است ولی معمولا پوشش ها در آب غیر قابل حل هستند . همچنین باید بررسی شود که پوشش علاوه بر غیر قابل حل بودن در آب نسبت به دیگر حلال ها نیز مقاوم باشد. بخصوص مقاومت در برابرنفت و مشتقات آن .
7- مقاومت به خاک جاذب: خاک ممکن است بعضی مواد را جذب کند. خاک رس ، سیلکا ژل، ذغال چوب و بعضی ترکیبات دیگر خاصیت جاذب بودن را دارند . خاک با پوشش به طور کامل در تماس است و جذب برخی عناصر از پوشش توسط خاک ممکن است پوشش را ترد، متخلخل و یا مقاومت آنرا نسبت به خوردگی کم کند.
8- مقاومت به صدمات مکانیکی: علاوه بر موارد ذکر شده در قسمت 2 پوشش باید مقاومت به تنش های مکانیکی در حین نصب و یا انبار داری را داشته باشد.
در مورد لوله هایی که مورد حفاظت کاتدی قرار می گیرند مقاومت الکتریکی پوشش نیز یک فاکتور تعیین کننده است . هر چه کیفیت و مقاومت الکتریکی پوشش بیشتر باشد . جریان کمتری برای حفاظت کاتدی مورد نیاز است . یک پوشش کامل و عالی کسر کوچکی از یک آمپر برای هر مایل از لوله نیاز دارد.
در مورد خطوط لوله از تکنیک نوار پیچ کردن برای پوشش لوله ها استفاده می شود. نوارهای مورد استفاده دارای ترکیب تجاری می باشند و جزء نوارهای پلیمری محسوب می شوند . این نوارها را می توان به دو دسته سرد و گرم تقسم بندی نمود. برای نصب نوار های گرم احتیاج به حرارت است. همچنین نوارها را می توان با توجه به شرایط مورد استفاده طبقه بندی کرد. به طور مثال نوارهای مناطق کوهستانی با نوارهای مناطق بیابانی متفاوت است.
برای نوار پیچ کردن لوله ها ابتدا باید تمیز کاری سطحی انجام شود. عملیات تمیز کاری توسط سند بلاست انجام می شود . کمپرسور و دیگ سند بلاست به محل خط لوله منتقل شده و عملیات سند بلاست توسط نیروهای متخصص انجام می شود.( شکل 1)
در پایان عملیات سند بلاست سطح لوله نقره ای رنگ وخشن خواهد بود. این کار به صورت مقطعی انجام شده واز دانه های سیلیس با دانه بندی خاص استفاده می شود . در سال های اخیر استفاده از سرباره مس به عنوان ماده سند بلاست نیز متداول شده است . بلافاصله بعد از عملیات سند بلاست باید بر روی لوله رنگ پرایمر اعمال شود . رنگ پرایمر دارای غلظت بالایی بوده و باید توسط قلمو و نیروی انسانی اعمال شود. رنگ پرایمر دارای ترکیب کاملا تجاری بوده و با توجه به نوع نوار تعیین می شود معمولا بر روی سطح 2 بار رنگ پرایمر اعمال می شود تا هیچ فضایی خالی باقی نماند .
قبل از اینکه رنگ کاملا خشک شود باید عملیات نوار پیچی را شروع کرد این کار توسط استوانه ها و قرقره های نوار پیچ انجام می شود( شکل2). مقدار اورلپ ( Overlap) نوار نیز توسط اپراتور تنظیم می شود. در مناطقی که میزان خوردگی زیاد است از اورلپ 50% استفاده می شود. بعد از نوار پیچی تست دیسباندینگ (Disbanding) روی پوشش انجام می شود و بعد لوله در زیر خاک مدفون می شود.
آبکاری با نیکل
نیکل یکی از مهمترین فلزاتی است که در آبکاری به کار گرفته میشود. تاریخچه آبکاری نیکل به بیش از صدها سال پیش باز میگردد این کار در سال 1843 هنگامی که R.Rotlger توانست رسوبات نیکل را از حمامی شامل سولفات نیکل و آمونیوم بدست آورد آغاز گردید بعد از آن Adams اولین کسی بود که توانست آبکاری نیکل را در موارد تجاری انجام دهد. نیکل رنگی سفید شبیه نقره دارد که کمی متمایل به زرد است و به راحتی صیقلپذیر و دارای خاصیت انبساط و انقباض٬ جوشپذیر بوده و مغناطیسی میبلاشد. آبکاری با نیکل اساسا به منظور ایجاد یک لایه براق برای یک لایه بعدی مانند کروم و به منظور فراهم آوردن جلای سطحی خوب و مقاومت در برابر خوردگی برای قطعات فولادی٬ برنجی و حتی بر روی پلاستیکهایی که با روشهای شیمیایی متالیزه شدهاند به کار میرود. مواد شیمیایی که در الکترولیتهای نیکل به کار میروند عبارتنداز:
نمک فلزی (مهمترین آنها سولفات نیکل است و همچنین از کلرید نیکل و سولفومات نیکل نیز استفاده میشود.)
نمک رسانا (برای بالا بودن قابلیت رسانایی ترجیحا از کلریدها مخصوصا کلرید نیکل استفاده میشود.)
مواد تامپونه کننده (برای ثابت نگه داشتن PH اصولا اسید بوریک به کار برده میشود.)
مواد ضد حفرهای شدن (برای جلوگیری از حفره ای شدن به الکترولیتهای نیکل موادی اضافه می کنند که مواد ترکننده نامیده می شوند. سابقا از مواد اکسید کننده به عنوان مواد ضد حفره استفاده میشد.)
آبکاری با کروم \
روکشهای لایه کروم رنگی شبیه نقره٬ سفید مایل به آبی دارند. قدرت انعکاس سطح کرومکاری شده و کاملا″ صیقلی شده در حد 65% است (برای نقره 88%و نیکل 55%) در حالی که خاصیت انعکاس نقره و نیکل با گذشت زمان ضایع میشود٬ در مورد کروم تغییری حاصل نمیشود. لایههای کروم قابل جوشکاری نبوده و رنگکاری و نقاشی را نمیپذیرند. کروم در مقابل گازها٬ موادقلیایی و نمکها مقاوم است اما اسید سولفوریک واسید کلریدریک وسایر اسیدهای هالوژندار در تمام غلظتها ودر تمام درجه حرارتها بر روی کروم تاثیر می گذارند. به دنبال رویین شدن شیمیایی٬ روکشهای کروم مقاومت خوبی در اتمسفر از خود نشان میدهند و کدر نمیشوند. از این رو به تمیز کردن و یا نو نمودن توسط محلولها یا محصولات حل کننده اکسیدها را ندارند. روکشهای کروم تا 500 درجه سانتیگراد هیچ تغییری از نظر کدر شدن متحمل نمیشوند. رویین شدن حالتی است که در طی آن در سطح کروم٬ اکسید کروم (3+) تشکیل می شود. این عمل موجب جابهجایی پتانسیل کروم از 0.717 به 1.36 ولت می شود و کروم مثل یک فلز نجیب عمل می نماید. لایه های پوششی کروم براق با ضخامت پایین (در حدود 1 میکرومتر)که غالبا در کرومکاری تزیینی با آن روبه رو هستیم فولاد را در مقابل خوردگی حفاظت نمیکنند کروم کاری ضخیم که در مقابل خوردگی ضمانت کافی داشته باشد فقط از طریق کرومکاری سخت امکانپذیر است. با توجه به اینکه پوششهای کروم الکترولیتی سطح مورد آبکاری را به طور کامل نمیپوشانند از این رو کرومکاری تزیینی هرگز به تنهایی مورد استفاده قرار نمیگیرد بلکه همواره آن را به عنوان پوشش نهایی بر روی واکنشهایی که حفاظت سطح را در مقابل خوردگی ضمانت مینمایند به کار میروند. معمولا به عنوان پایه محافظ از نیکل استفاده میشود.
آبکاری با مس
مس فلزی است با قابلیت کشش بدون پاره شدن٬ نرم و هادی بسیار خوب جریان برق و گرما. مس از هیدروژن نجیبتر است و در نتیجه نه تنها در مقابل آب و محلولهای نمکدار بلکه در مقابل اسیدهایی که اکسیدکننده نیستند نیز مقاومت دارد. اکسیدکنندهها و اکسیژن هوا به راحتی مس را به اکسید مس (I) و یا اکسید مس (II) تبدیل میکنند اکسیدهایی که برخلاف خود فلز در اکثر اسیدها حل میشوند. به دلیل وجود گازهای مخرب در محیط که دارای گوگرد هستند٬ روی اشیایی که از جنس مس هستند لایه هایی از سولفور مس به رنگهای تاریک و یا سبز تشکیل میشود.
الکترولیتهای آبکاری مس
الکترولیتهایی برپایه اسید سولفوریک یا اسید فلوریدریک
الکترولیتهایی که فسفات در بر دارند
الکترولیتها ی سیانیدی
الکترولیتهای اسیدی بر پایه سولفات مس به غیر از مساندود نمودن مستقیم سرب٬ مس و نیکل برای دیگر فلزات مناسب نیستند. اینها روی آهن٬ آلومینیم و روی به طور مستقیم تولید روکش نمیکنند اگر در یک الکترولیت اسید اشیایی از جنس آهن٬ آلومینیم و روی فرو ببریم یک لایه اسفنجی در نتیجه مبادله یونی ایجاد میشود. این یک لایه پایداری بدون چسبندگی برای لایههای دیگر خواهد بود. بنابراین قبل از مساندود نمودن این فلزات در محیط اسیدی باید حتما یک عملیات مساندود نمودن در محیط اسیدی انجام گرفته باشد. الکترولیتهای سیانیدی٬ علیرغم سمی بودنشان به علت دارا بودن خواص خوب اهمیت زیادی پیدا کردهاند. پوششهای حاصل از حمامهای سیانیدی دارای توان پوششی خوبی میباشند٬ آنها دارای دانهبندی حاصل از چسبندگی فوقالعادهایاند. در نتیجه پدیدههای شدید پلاریزاسیون٬ قدرت نفوذ الکترولیتهای سیانیدی بهتر از حمام های مسکاری اسید است. الکترولیتهای پیروفسفات مس برای ایجاد روکشهای زینتی روی زاماک٬ فولاد٬ آلیاژهای آلومینیم و برای پوشش سطحی فولاد بعد از عملیات سمانتاسیون به کار برده میشود. موارد کابردی دیگر میتوان مسکاری سیمها و شکلیابی با برق را نام برد.
آلیاژهای مس
برنج: آْلیاژی از مس و روی که CuZn30 نامیده میشود.
برنز: آلیاژی از مس و قلع میباشد.
آبکاری با روی
روی فلزی است به رنگ سفید متمایل به آبی٬ بالاتراز 100 درجه سانتیگراد شکننده٬ مابین100 الی 200 درجه سانتیگراد نرم٬ قابل انحنا و انبساط است و میتوان به صورت ورقههای نازک درآورد٬ بالای 200 درجه سانتیگراد دوباره شکننده میشود. خاصیت تکنیکی خیلی مهم روی حفاظت خیلی خوب پوششهای آن در مقابل خوردگی است. این خاصیت ترجیحا بواسطه تشکیل لایه یکنواخت و چسبنده اتمسفر ایجاد میشود و عموما شامل اکسید و هیدروکسید کربنات روی و گاهی نیز سولفات و کلرید روی میباشد.
الکترولیتهای آبکاری روی
الکترولیتهای اسیدی : اسید سولفوریک - اسید کلیدریک و اسید فلوبوریک.
الکترولیتهای بازی : سیانیدی - زنکاتی و پیروفسفات.
قدیمیترین نوع رویکاری گالوانیزاسیون است . در این روش روی کاری٬ قطعات آهنی بعد از عملیات پرداخت در داخل روی مذاب در درجه حرارتی مابین 420 الی 450 درجه سانتیگراد فرو برده میشود. برای اهداف تزئینی از رویکاری براق استفاده میشود. اساسا″ ترکیب حمامهای براق شبیه حمامهای مات است٬ فقط حمام های براق دارای درجه خلوص بالاتر و بعلاوه مواد براقکننده آلی و غیرآلی میباشند.
معمولا لایههای پوششی روی عملیات پسین شیمیایی توسط کروماته کردن و یا فسفاته کردن را پذیرا هستند. در نتیجه کروماته کردن لایه های روی خوردگی روی به طور قابل ملاحظهای کاهش مییابد.
آبکاری با کادمیوم
رنگ آن سفید بوده و به نقره شباهت دارد. بسیاری از خواص کادمیوم به روی شبیه اند. لایه کادمیوم به سهولت قابل لحیمکاری است. حفاظت ضدخوردگی کادمیوم شدیدا″ تحت تاثیر محیط خورنده میباشد. با توجه به اینکه فلز کادمیوم مسموم کننده است٬ بدین جهت از این لایه ها نباید برای قطعاتی که همیشه دم دست هستند و همچنین در صنایع غذایی استفاده نمود.
الکترولیتهای آبکاری کادمیوم
حمام های کادمیوم کاری بسیار متداول از انحلال اکسید کادمیوم و یا سیانید کادمیوم در سیانید سدیم تولید میشوند.
به وجود آمدن شکنندگی توسط هیدروژن در کادمیوم کاری سیانیدی سبب شده است که الکترولیتهای اسیدی برای کاربردهای ویژهای تهیه شوند. تنها فرایندی که امروزه سودمند است٬ بر پایه حمامهای فلوئوبرات مبتنی است.
عملیات پسین پوششهای کادمیوم نیز به منظور بهتر نمودن منظر قطعه انجام مییابد. غوطهور نمودن کوتاه مدت در اسید نیتریک 0.5-0.3 درصد سبب براق شدن لایهها از نوع نقره خواهد شد. در صورتی که بخواهیم لایه کادمیوم در مقابل خوردگی مقاومتر شود٬ به طریق پسین با استفاده از محلولهای اسید حاوی یونهای کروم (VI) ممکن خواهد بود. بر طبق غلظت و ترکیب محلولهای کرومدار٬ لایههای کرومات به رنگهای آبی آسمانی٬ زرد براق یا سبز زیتونی ایجاد میشود که به طور قابل ملاحظهای در مقابل خوردگی لایه را بهتر مینمایند.
آبکاری با قلع
قلع فلزی است براق٬ دارای رنگ سفید نقرهای٬ در درجه حرارت معمولی در مقابل آب و هوا مقاوم است و اسیدها و بازهای ضعیف به سختی روی آن اثر میگذارند. برعکس اسید و بازهای قوی به آسانی روی آن اثر میگذارند. به راحتی لحیمپذیر است. قلع در مقابل مواد غذایی و اتمسفر معمولی تحت تاثیر قرار نمیگیرد. با توجه به اینکه سمی نیست٬ کاربرد زیادی در پوششکاری قطعات صنعتی مواد غذایی و صنعت کنسروسازی دارد. با توجه به لحیمکاری بسیار عالی در صنعت برق نیز به کار برده میشود.
الکترولیتهای آبکاری قلع
الکترولیتهای اسیدی : اسید فنل سولفونیک - اسید هیدروفلوریک و اسید فلوئوروبونیک.
الکترولیتهای قلیایی : براساس استانات سدیم یا پتاسیم و هیدروکسیدهای مربرطه میباشد.
پوششهای قلع ایجاد شده روی قطعات به طریق الکترولیتی ظاهری کدر دارند با فرو بردن قطعات در حمام روغن داغ (Surfuion) براق میشوند. حمامهای روغن داغ٬ خلل و فرج موجود در پوشش را از بین برده٬ مقاومت در مقابل خوردگی قشر را افزایش میدهند. همچنین با استفاده از یک محلول خیلی داغ کرومات قلیایی حاوی یک تر کننده٬ میتوان مقاومت در مقابل خوردگی قشر قلعاندود شده را بهتر نمود.
آبکاری با نقره
نقره فلزی قیمتی (نجیب)٬ به رنگ سفید براق است. اسید کلریدریک٬ اسید سولفوریک و اسید استیک به طور جزیی بر آن اثر میکند٬ برعکس اسید نیتریک٬ آن را به صورت نیترات نقره حل میکند. نقره توسط سولفور هیدروژن و ترکیبات دیگر گوگرد تولید سولفور نقره به رنگ سیاه مینماید. اکسیژن هوا به نقره آسیبی نمیرساند.همچنین در مقابل اغلب محلولهای نمکی و غذایی نیز مقاومت دارد.
الکترولیتهای آبکاری نقره
حمامهای نقره کاری شامل سیانید ساده نقره٬ کربنات پتاسیم٬ سیانید پتاسیم یا سیانید سدیم می باشد. هنگامی که از سیانید پتاسیم استفاده میشود پوشش به سختی می سوزد. ضمنا لایهها براق و حمامها دارای خاصیت هدایت جریان بیشتری هستند. سیانید قلیایی موجود در الکترولیت تحت تاثیر CO2 موجود در اتمسفر به طور جزیی تجزیه شده و تولید کربنات میکند. کربنات تولید شده خاصیت هدایت الکتریسیته و قدرت نفوذ الکترولیت را زیاد میکند.
پوششهای نقره که در حمامهای سیانیدی ساده ایجاد میشود کدر هستندو باید در هنگام پوششکاری برشکاری نمود. عملیات اجتنابناپذیر جلاکاری علاوه بر اینکه قیمت را بالا میبرد٬ سبب از بین رفتن فلز نقره نیز میشوند. در حال حاضر حمامهای نقره حاوی مواد افزودنی مختلف سبب ایجاد لایههای براق به کار برده میشوند. این حمامها معایب الکترولیتهای ساده را ندارند.
آبکاری با طلا
طلا فلزی است قیمتی (نجیب)٬ به رنگ زرد٬ در طبیعت به صورت خالص پیدا میشود. طلا در مقابل اتمسفر٬ آب٬ محلولهای نمکی و اسیدها آسیب ناپذیر است. تنها تیزاب (یک حجم نیتریک و سه حجم اسید کلریدریک) یا اسید کلریدریک با داشتن اکسیدکنندهها طلا را حل میکند. برای بهتر نمودن خواص پوشش طلای ترسیب شده به طریق الکتروشیمیایی٬ به الکترولیتهای طلا مواد شیمیایی کاملا مشخص افزوده میشود. پوششهای آلیاژی نقش مهمی در روکش طلای الکترولیتی دارند. همچنین میتوان به طور مناسبی خواص ویژه روکشها٬ مانند سختی٬ براق نمودن و رنگ را تحت تاثیر قرار داد.
طلاکاری با ضخامت کم (آبنوسکاری الکتریکی طلا) درزرگری به کار میرود. ایجاد لایههایی با ضخامت نسبتا نازک به ضخامت در حدود 0.01 الی 0.1 میکرومتر فلز پایه را در مقابل کدر شدن مقاوم میکند. به علاوه رفته رفته لایههای ضخیم به ویژه در قطعات صنعتی به کار میبرند٬ به عنوان مثال در صنعت الکترونیک برای ارتباطات در مدارهای چاپی٬ در صنایع فضایی٬ در ساختن وسایل سفره (کارد٬ قاشق و چنگال) و در صنعت شیمیایی به عنوان ضدخوردگی.
آبکاری با فلزات گروه پلاتین
به طو کلی پلاتین٬ پالادیوم٬ رودیوم٬ روتنیوم٬ اسمیوم و اریدیوم را فلزات گروه پلاتین مینامند. فلزات گروه پلاتین در صنعت مدرن رفته رفته اهمیت پیدا میکنند و از آنجایی که گرانبها هستند سعی می شود به جای استفاده از فلزات گروه پلاتین در صنعت پوشش کاری٬ از فلزات دیگر استفاده شود. از فلزات گروه پلاتین در صنعت تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته و مدرن٬ در صنعت الکتروتکنیک٬ در زرگری و در صنعت شیمیایی به عنوان کاتالیزور استفاده میکنند.
آبکاری اجسام غیر هادی
پوششکاری مواد غیر هادی (مثلا : شیشه٬ موادمعدنی٬ نیمههادیها٬ سرامیک٬ چرم٬ برگ درختان٬ چوب٬ پارچه و مواد پلاستیکی) به روش گالوانیک (الکترولیتی با استفاده از منبع جریان خارجی)٬ در صورتی که سطح آنها قبلا توسط یک روکش هادی جریان پوشیده شده باشد٬ ممکن خواهد شد. مشکلات فلز اندود نمودن غیر هادیها٬ در ترسیب الکترولیتی نیست٬ بلکه در چسبندگی روکش فلزی است. غیرهادی ها بعد از یک آمادهسازی کامل٬ آماده فلزاندود کردن هستند که بر روی آنها بتوان یک پوشش فلز با چسبندگی خوب افزود. در نتیجه فلزاندود نمودن مواد پلاستیکی٬ خواص جالب پلاستیک (برای مثال٬ وزن سبک٬ تغییر شکل آسان با کیفیت سطح استثنایی٬ ارزان قیمت بودن نسبت به فلز) با خواص روکشهای فلزی حاصله از آبکاری با برق به دست میآید
سلام دوست عزیز عکس های قشنگی هست من هم پوشش کارم راویز هم کار میکنم
اگه اکیپ خواستی من و اکیپم در خدمتیم.
ممنون
09358165068
02825483320
خوئینی
من دانشجوی ارشد مکانیک هستم موضوع سمینارم در رابطه با پوشش دهی با لحیمکاری سخت هستش اگه بتونید کمکم کنید ممنون میشم