آبکاری چیست و انواع آبکاری فلزات در خانه و صنعت چه کاربرد هایی دارد؟
آبکاری فرایندی است که در آن یک لایه نازک از فلز یا ماده دیگری بر روی سطح یک جسم قرار میگیرد. این فرایند به منظور افزایش مقاومت سطح در برابر خوردگی، سایش، و عوامل محیطی، بهبود ظاهر، و یا بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی سطح انجام میشود.
در واقع میتوانیم اینطوری بگیم که آبکاری یکی از فرآیندهای الکتروشیمیایی حیاتی و بسیار کاربردی در صنایع مختلف به شمار میرود. این فرآیند در حوزههای متعددی مورد استفاده قرار میگیرد، اما امروزه بیشتر به منظور بهبود مقاومت و ویژگیهای سطحی مواد به کار میرود.
انواع روش آبکاری
آبکاری به چندین روش مختلف انجام میشود که هر یک برای کاربردهای خاصی مناسب است. مهمترین انواع روشهای آبکاری عبارتند از:
- آبکاری الکتریکی (الکترولیتی): در این روش، جسمی که قرار است آبکاری شود به عنوان کاتد در یک محلول الکترولیتی قرار میگیرد و با اعمال جریان الکتریکی، یونهای فلز از محلول به سطح جسم منتقل میشوند و یک لایه فلزی روی آن تشکیل میدهند.
- آبکاری بدون جریان (شیمیایی): در این روش، بدون نیاز به اعمال جریان الکتریکی، یک واکنش شیمیایی باعث رسوبگذاری فلز بر روی سطح جسم میشود. این روش معمولاً برای پوششدهی یکنواخت بر روی سطوح پیچیده و غیررسانا مورد استفاده قرار میگیرد.
- آبکاری غوطهوری گرم (گالوانیزه گرم): در این روش، جسم مورد نظر در مذاب فلز (معمولاً روی) غوطهور میشود تا یک لایه محافظ فلزی روی آن تشکیل شود. این روش بیشتر برای جلوگیری از زنگزدگی و خوردگی فلزات مانند آهن و فولاد استفاده میشود.
- آبکاری پاششی (اسپری): در این روش، ذرات فلزی مذاب به وسیله هوا یا گازهای دیگر روی سطح جسم پاشیده میشوند. این روش برای ایجاد پوششهای ضخیم و مقاوم به کار میرود.
- آبکاری بخار فیزیکی (PVD): این روش شامل تبخیر مواد فلزی در یک محفظه خلاء و سپس رسوب آنها بر روی سطح جسم است. این نوع آبکاری برای ایجاد پوششهای سخت و مقاوم به سایش در صنایع الکترونیک و ابزار دقیق استفاده میشود.
- آبکاری بخار شیمیایی (CVD): در این روش، یک واکنش شیمیایی بین گازها در محفظه خلاء منجر به تشکیل لایهای از مواد بر روی سطح جسم میشود. این روش نیز برای پوششدهی دقیق و یکنواخت در صنایع مختلف به کار میرود.
کاربرد آبکاری
آبکاری کاربرد زیادی دارد که به صورت کلی در 4 مورد خلاصه میشود:
- ظاهر و زیبایی
- محافظت
- خواص مکانیکی و مهندسی
- خواص سطحی ویژه
کاربرد آبکاری در صنایع مختلف
آبکاری به دلیل ویژگیها و مزایایی که به مواد میبخشد، در صنایع مختلف کاربردهای گستردهای دارد. برخی از مهمترین موارد استفاده از آبکاری عبارتند از:
- افزایش مقاومت در برابر خوردگی: آبکاری فلزاتی مانند نیکل، روی، و کروم به سطح مواد کمک میکند تا در برابر خوردگی و زنگزدگی محافظت شوند، بهویژه در محیطهای مرطوب یا خورنده.
- بهبود ظاهر و تزئین: آبکاری طلا، نقره، و کروم برای بهبود ظاهر و ایجاد سطح براق و زیبا بر روی جواهرات، ساعتها، و قطعات خودرو استفاده میشود.
- افزایش سختی و مقاومت به سایش: آبکاری با فلزاتی مانند کروم سخت، نیکل و کاربیدها به افزایش سختی و دوام قطعاتی که در معرض سایش و اصطکاک بالا قرار دارند، کمک میکند.
- بهبود هدایت الکتریکی: آبکاری با فلزات رسانا مانند نقره و طلا برای بهبود هدایت الکتریکی در قطعات الکترونیکی و اتصالات استفاده میشود.
- کاهش اصطکاک: آبکاری با استفاده از موادی مانند مولیبدن دیسولفید و تنگستن کربید برای کاهش اصطکاک در قطعات مکانیکی که در تماس مداوم با یکدیگر هستند، به کار میرود.
- افزایش چسبندگی رنگ و پوششهای دیگر: با آبکاری اولیه سطح فلزات، چسبندگی رنگها و پوششهای دیگر مانند پودرها و لعابها افزایش مییابد.
- بازسازی و تعمیر قطعات: آبکاری برای بازسازی قطعات فرسوده یا آسیبدیده، مانند شفتها، سیلندرها، و ابزارهای برش به کار میرود تا به آنها طول عمر بیشتری بدهد.
- صنایع خودروسازی: در تولید قطعاتی مانند سپرها، رینگها و اجزای داخلی خودروها، برای افزایش مقاومت و زیبایی از آبکاری استفاده میشود.
مواد شیمیایی آبکاری
در فرآیند آبکاری از انواع مواد شیمیایی استفاده میشود که هر کدام نقش خاصی در بهبود کیفیت و کارایی پوشش نهایی دارند. این مواد شیمیایی به دستههای مختلفی تقسیم میشوند، از جمله:
الکترولیتها
محلولهای الکترولیتی حاوی یونهای فلزی هستند که در فرآیند آبکاری به سطح ماده منتقل میشوند. نمونههایی از الکترولیتها عبارتند از:
- سولفات نیکل: برای آبکاری نیکل.
- کلرید طلا: برای آبکاری طلا.
- سیانید نقره: برای آبکاری نقره.
عوامل براقکننده
این مواد به محلول الکترولیت اضافه میشوند تا سطح نهایی پوشش صاف و براق باشد. به عنوان مثال:
- ساکارین: در آبکاری نیکل برای ایجاد سطح براق.
- بتا-نفتول: برای آبکاری کروم به کار میرود.
مواد افزودنی
این مواد برای بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی پوشش به کار میروند، مانند:
- عوامل هموارکننده: موادی که برای هموار کردن و کاهش زبری سطح پوشش به محلول اضافه میشوند.
- عوامل دانهریز: موادی که باعث کاهش اندازه دانههای فلزی در پوشش و افزایش یکنواختی آن میشوند.
مواد تنظیمکننده pH
برای کنترل اسیدیته یا قلیاییت محلول الکترولیتی استفاده میشوند، که میتواند بر کیفیت آبکاری تاثیر بگذارد. به عنوان مثال:
- اسید سولفوریک: برای کاهش pH در آبکاری نیکل.
- هیدروکسید سدیم: برای افزایش pH در آبکاری قلیایی.
بازدارندهها
مواد شیمیایی که از خوردگی آند یا کاتد در حین فرآیند آبکاری جلوگیری میکنند. به عنوان مثال تیوره که برای حفاظت از آند در آبکاری مس بکار میروند.
عوامل کمپلکسکننده
موادی که با یونهای فلزی پیوند میخورند تا از رسوب ناخواسته آنها در محلول جلوگیری کنند و فرآیند آبکاری را کنترل کنند. مانند سیانیدها که در آبکاری طلا و نقره برای پایدارسازی یونهای فلزی استفاده میشوند
مواد شوینده و تمیزکننده
این مواد برای آمادهسازی سطح ماده قبل از آبکاری به کار میروند، بهخصوص برای حذف چربیها و آلودگیها. به عنوان مثال تریسدیم فسفات برای چربیزدایی از سطوح فلزی استفاده میشود.
مواد شیمیایی مورد استفاده در فرآیند آبکاری
کیفیت فرآیند آبکاری به میزان خلوص مواد اولیه الکترولیتها بستگی زیادی دارد؛ هرچه این مواد خالصتر باشند، نتیجه نهایی با کیفیتتر خواهد بود و نیاز به شارژ مجدد الکترولیتها کاهش مییابد.
از جمله مهمترین مواد شیمیایی بهکاررفته در صنعت آبکاری میتوان به سیانیدها، نمکهای فلزی و اسیدهایی مانند اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک اشاره کرد.
در فرآیند آبکاری، استفاده از حمامهای براق و مات رایج است. این دو نوع حمام ساختاری مشابه دارند، اما تفاوت اصلی آنها در سطح خلوص و استفاده از مواد براقکننده است؛ بهطوریکه حمامهای براق دارای درجه خلوص بالاتری هستند و در ترکیب آنها از مواد براقکننده آلی و غیرآلی بهره گرفته میشود.
همچنین، در آبکاری از موادی مانند سیانیدها، زینکاتها و پیروفسفاتها به عنوان عوامل رسوبزدا استفاده میشود تا پوششدهی بهصورت یکنواخت و با کیفیت مطلوب انجام گیرد.
انواع آبکاری (آبکاری با استفاده از فلزات مختلف)
آبکاری با استفاده از فلزات مختلف به منظور بهبود خواص سطحی، مقاومت در برابر خوردگی و ایجاد ظاهری براق بر روی قطعات انجام میشود. هر فلز ویژگیهای خاصی را به سطح نهایی اضافه میکند که در صنایع مختلف کاربرد دارد.
آبکاری با نیکل
این فرآیند بهطور معمول برای ایجاد لایهای براق و مقاوم در برابر خوردگی انجام میشود. نیکل به عنوان یک فلز مغناطیسی در این فرآیند کاربرد دارد. سولفات نیکل رایجترین نمک نیکلی است که در آبکاری استفاده میشود، اگرچه نمکهای کلرید نیکل و سولفومات نیکل نیز بهکار میروند. برای بهبود رسانایی محلول، کلرید نیکل به آن اضافه میشود. همچنین، اسید بوریک به عنوان ماده تامپونهکننده به محلول اضافه میشود تا pH آن ثابت بماند. به منظور جلوگیری از حفرهای شدن سطح، مواد ضدحفره نیز به محلول آبکاری اضافه میشوند.
آبکاری با کروم
کروم فلزی است که به دلیل جلای براق و مقاومت در برابر خوردگی، به ویژه در محیطهای حاوی گازها، نمکها و مواد قلیایی، بهطور گستردهای در آبکاری استفاده میشود. برتری کروم نسبت به نیکل و نقره در این است که به مرور زمان تیره نمیشود. با این حال، کروم در برابر اسیدها آسیبپذیر است و خورده میشود.
آبکاری با نقره
نقره فلزی سفید و براق است که در برابر اکسیداسیون و بسیاری از محلولهای نمکی و مواد غذایی مقاوم است. این فلز بهخوبی در برابر اسیدهای استیک، کلریدریک و سولفوریک مقاومت میکند، اما در نیتریک اسید حل میشود. حمام آبکاری نقره معمولاً شامل سیانید نقره، کربنات پتاسیم و سیانید پتاسیم یا سدیم است.
آبکاری با طلا
طلا فلزی نجیب است که در برابر هوا، محلولهای نمکی، اسیدها و آب مقاوم بوده و آسیبپذیری کمی دارد. اما در برابر تیزاب سلطانی که ترکیبی از اسید کلریدریک و نیتریک اسید است، حل میشود.
آبکاری با فلزات گروه پلاتین
فلزاتی مانند پلاتین، پالادیوم، رودیوم و روتنیوم به دلیل خواص خاص و مقاومت در برابر خوردگی، در صنایع الکترونیک، تجهیزات آزمایشگاهی و جواهرسازی کاربرد دارند، هرچند به دلیل هزینه بالا، استفاده از آنها محدود است.
آبکاری با مس
مس به عنوان یک رسانای عالی برق و گرما، در فرآیند آبکاری مورد استفاده قرار میگیرد. این فلز در برابر اسیدهای غیر اکسیدکننده و محلولهای نمکی مقاوم است، اما در معرض اکسیدکنندهها و اکسیژن هوا به اکسید مس تبدیل میشود. الکترولیتهای مورد استفاده در آبکاری مس شامل اسید سولفوریک، سیانیدها و فسفاتها هستند.
آبکاری با قلع
قلع فلزی است با ظاهری نقرهای که در برابر هوا و آب مقاوم بوده و در برابر اسیدها و بازهای ضعیف نیز پایدار است. از آنجایی که قلع سمی نیست و تأثیر کمی از مواد غذایی و هوا میپذیرد، در صنایع غذایی و بستهبندی بسیار پرکاربرد است. الکترولیتهای آبکاری قلع شامل اسید فنل سولفونیک، اسید هیدروفلوریک و سایر ترکیبات مرتبط است.
آبکاری با روی
روی به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، بهویژه در فرآیند گالوانیزه کردن که بر روی قطعات آهنی انجام میشود، بهطور گستردهای مورد استفاده قرار میگیرد. اسیدهای سولفوریک، کلریدریک، فلوبوریک و الکترولیتهای سیانیدی و زنکاتی از جمله مواد شیمیایی رایج در آبکاری با روی هستند.
آبکاری با کادمیوم
کادمیوم فلزی نقرهای رنگ است که از نظر خواص به روی شباهت دارد و در محیطهای مختلف مقاومت خوبی در برابر خوردگی نشان میدهد. با این حال، کادمیوم سمی است و نباید در مواردی که با بدن انسان در تماس است، استفاده شود. الکترولیتهای اصلی برای آبکاری کادمیوم شامل اکسید کادمیوم، سیانید کادمیوم و سیانید سدیم است.
بد نیست در همین رابطه بدانید که در حمامهای آبکاری سیانیدی، از مواد شیمیایی مانند NaOH برای حفظ شرایط قلیایی استفاده میشود و از آزاد شدن هیدروژن سیانید جلوگیری میکند. دیاتانول آمین و تریاتانول آمین نیز بهعنوان عوامل پخشکننده در آبکاری نیکل و روی به کار میروند. همچنین، از مواد شیمیایی مانند سدیم هیدروکلراید و هیدروژن پراکسید برای تصفیه پسابهای آبکاری و خنثیسازی سیانیدها استفاده میشود.
اصول آبکاری
همان طور که قبلاً اشاره کردیم، آبکاری یک فرآیند الکتروشیمیایی است که در آن لایهای نازک از فلز بر روی سطح ماده دیگری نشانده میشود. این فرآیند به دلایل مختلفی از جمله افزایش مقاومت در برابر خوردگی، بهبود خواص مکانیکی، و افزایش زیبایی ظاهری مواد استفاده میشود. اصول آبکاری شامل چندین مرحله و اصول پایهای است که در ادامه توضیح داده میشود:
1. آمادهسازی سطح
- تمیزکاری: قبل از آبکاری، سطح ماده باید از هرگونه آلودگی، چربی، اکسید و زنگزدگی پاک شود. این کار معمولاً با استفاده از محلولهای قلیایی، اسیدی یا الکترولیز انجام میشود.
- صیقلکاری: سطح ماده باید صاف و یکنواخت باشد تا پوشش فلزی بهخوبی به آن بچسبد. این مرحله میتواند شامل سنبادهکاری، برسکاری یا پرداخت مکانیکی باشد.
2. انتخاب الکترولیت
- محلول الکترولیت: الکترولیت حاوی یونهای فلزی است که در فرآیند آبکاری بر روی کاتد (ماده پایه) رسوب میکنند. نوع الکترولیت و غلظت آن تأثیر مستقیم بر کیفیت پوشش نهایی دارد.
- مواد افزودنی: به محلول الکترولیت مواد شیمیایی مختلفی مانند براقکنندهها، تامپونهها و ضدحفرهها اضافه میشود تا ویژگیهای خاصی به پوشش نهایی بدهد.
3. انتخاب فلز پوششدهنده
- انتخاب فلز: نوع فلزی که برای آبکاری استفاده میشود بسته به کاربرد نهایی متفاوت است. نیکل، کروم، طلا، نقره و روی از جمله فلزات رایج در آبکاری هستند.
- آند: فلز پوششدهنده بهعنوان آند عمل میکند و در محلول الکترولیت به کاتیونهای فلزی تجزیه میشود.
4. فرآیند الکتروشیمیایی
- اتصال الکتریکی: کاتد و آند به یک منبع جریان مستقیم (DC) متصل میشوند. جریان الکتریکی باعث حرکت یونهای فلزی از آند به سمت کاتد میشود.
- رسوب فلزی: یونهای فلزی بر روی سطح کاتد رسوب کرده و لایهای یکنواخت از فلز پوششدهنده تشکیل میدهند.
5. کنترل پارامترهای فرآیند
- ولتاژ و جریان: کنترل دقیق ولتاژ و جریان برای دستیابی به پوششی یکنواخت و با کیفیت ضروری است.
- دما: دمای محلول الکترولیت نیز تأثیر زیادی بر سرعت و کیفیت فرآیند آبکاری دارد.
- زمان: مدت زمانی که جریان اعمال میشود، ضخامت لایه نهایی را تعیین میکند.
6. پسپردازش
- شستشو: پس از آبکاری، قطعه باید بهطور کامل شسته شود تا هر گونه مواد شیمیایی باقیمانده از سطح آن حذف شود.
- خشککردن و پرداخت نهایی: در نهایت، قطعه خشک شده و ممکن است به پرداخت نهایی نیاز داشته باشد تا به آن جلا داده شود یا سایر ویژگیهای سطحی بهبود یابد.
7. کنترل کیفیت
- بازرسی و تست: قطعات آبکاری شده باید از نظر یکنواختی پوشش، ضخامت لایه، و مقاومت در برابر خوردگی آزمایش و بررسی شوند.
مواد لازم برای آبکاری گالوانیزه چیست؟
برای آبکاری گالوانیزه، به مواد زیر نیاز است:
پودر روی: برای ایجاد پوشش روی قطعات.
حمام اسیدی: معمولاً شامل اسید کلریدریک برای تمیز کردن و آمادهسازی سطح فلز.
حمام الکترولیت: معمولاً شامل روی (مانند سولفات روی) برای آبکاری قطعات.
مواد افزودنی: مانند مواد براقکننده و تنظیمکننده pH برای بهبود کیفیت پوشش.
مواد اصلی مورد استفاده در آبکاری نیکل چیست؟
مواد اصلی آبکاری نیکل شامل:
- سولفات نیکل: برای تأمین یونهای نیکل.
- کلرید نیکل: برای افزایش رسانایی محلول.
- اسید بوریک: برای تنظیم pH محلول.
- براقکنندهها و افزودنیهای ضدحفره: برای بهبود کیفیت پوشش نهایی.
خرید و فروش مواد شیمیایی آبکاری
یکی از مهمترین دغدغه های فعالان حوزه آبکاری، خرید آنلاین مواد شیمیایی از یک فروشنده معتبر، باسابقه و قابل اطمینان میباشد. ما در شرکت بازرگانی پیلار تجارت به عنوان مرجع و واردکننده مواد اولیه شیمیایی در ایران، تمام تلاش خود را کرده ایم که بعنوان بزرگترین واردکننده مواد شیمیایی در ایران بهترین قیمت و بهترین کیفیت را به شما عزیزان ارائه کنیم.
سوالات متداول
فرآیند آبکاری به چه صورتی است؟
آبکاری یک فرآیند روکشدهی فلزی است که در آن کاتیونهای فلز با استفاده از جریان الکتریکی احیا شده و به شکل لایهای نازک بر روی سطح فلز یا ماده دیگری قرار میگیرند. فلزی که به عنوان روکش در این فرآیند به کار میرود، آند نامیده میشود و سطحی که این روکش بر روی آن اعمال میشود، کاتد گفته میشود.
مواد آبکاری چاقو چیست؟
برای آبکاری چاقو، معمولاً از فلزات مقاوم و با دوام استفاده میشود. نیکل و کروم از رایجترین مواد هستند که برای ایجاد لایهای براق و مقاوم در برابر خوردگی و سایش بر روی تیغههای چاقو به کار میروند. همچنین، برای تقویت خواص ضدزنگ و زیبایی ظاهری، ممکن است از آبکاری با طلا یا نقره نیز استفاده شود. در برخی موارد، آبکاری با مواد سرامیکی نیز برای افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش به کار میرود.
چگونه محلول آبکاری تهیه میشود؟
محلول آبکاری با حل کردن نمکهای فلزی (مانند سولفات نیکل یا سیانید نقره) در آب به همراه افزودن مواد شیمیایی برای تنظیم pH و ویژگیهای دیگر (مانند براقکنندهها و ضدحفرهها) ساخته میشود.
چه ترکیباتی در محلول آبکاری استیل استفاده میشود؟
محلول آبکاری استیل معمولاً شامل نمکهای کروم (مانند کلرید کروم)، اسیدها (مانند اسید سولفوریک)، و مواد افزودنی برای بهبود کیفیت پوشش و کنترل pH است.
چه مواد شیمیایی در آبکاری کروم استفاده میشود؟
در آبکاری کروم، معمولاً از محلولهای کلرید کروم، سولفات کروم، و افزودنیهایی مانند براقکنندهها و تنظیمکنندههای pH استفاده میشود.
روش آبکاری استیل در منزل چگونه انجام میشود؟
آبکاری استیل در منزل معمولاً با استفاده از کیتهای آبکاری خانگی انجام میشود که شامل محلولهای الکترولیت و دستگاههای ساده است. ابتدا سطح استیل باید تمیز و صیقلی شود. سپس، قطعه در محلول الکترولیت (که شامل نمکهای کروم و سایر مواد است) قرار میگیرد و با استفاده از منبع جریان الکتریکی، لایهای از کروم بر روی آن نشانده میشود. این فرآیند باید با دقت و رعایت نکات ایمنی انجام شود.
