آبکاری فلزات

با سلام خدمت دوستان و همراهان همیشگی پارس بوته. امروز هم با یک مطلب آموزشی دیگر در خدمت شما هستیم. آبکاری فلزات (metal plating) معمولا به منظور رسوب‌رسانی طلا، نیکل و نقره به روی انواع جواهرآلات، چاقوها و قطعات فلزی مختلف به کار می‌رود.

اولین کشورهایی که توانستند از این روش محصولات باکیفیتی را عرضه بازار کنند انگلیس، آلمان و آمریکا بودند که بعد از آن این مهارت توسط دیگر کشورها استفاده شد. می‌توان گفت که امروزه توسعه آبکاری فلزات به قدری پیشرفت کرده است که علاوه‌بر استفاده از آن برای مرحله نهایی تولید محصولات، از آن برای بوجود آوردن پوششی برای محافظت از قطعات استفاده می‌شود. در ادامه بیشتر در مورد آبکاری فلزات و انواع آن صحبت خواهیم کرد.

آبکاری فلزات چیست

می‌توان گفت که قطعات و مواد اگر از جنس فلزات، آلیاژها و دیگر ترکیبات فلزی باشند، همیشه در خطر اکسیداسیون، فشار، ضربه، ساییده شدن، خوردگی و دیگر مشکلات فیزیکی قرار می‌گیرند. این را باید دانست که برخی از این فلزات یا آلیاژها در چنین شرایطی مقاومت خوبی ندارند و به راحتی مورد آسیب قرار می‌گیرند و انتظارات استفاده‌کننده را برآورده نمی‌کنند.

در چنین مواقعی از بهترین روش‌ها برای بالا بردن کیفیت محصولات استفاده می‌شود، آبکاری فلزات است که در آن از آلیاژهایی که مقاومت به نسبت بالایی از دیگر فلزات دارند، به عنوان لایه‌ای پوششی برای حفظ کیفیت محصولات تولیدی استفاده می‌شود.

این مواد که مقاومت بالایی دارند شامل نیکل، کروم، آلیاژ پالادیوم، قلع، طلا، مس، نقره، کادمیوم، روتنیوم، پلاتین، روی و برنج است و به عنوان پوششی مناسب برای سخت شدن، دوام پذیری بهتر، بهبود بازتاب شدن، کاهش اصطحکاک، تزئینات و این چنین قابلیت‌های پرکاربرد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه آبکاری فلزات

به عنوان تاریخچه آبکاری فلزات احتمالا اولین دوره‌ای که اولین آبکاری در آنجا صورت گرفته است مربوط به دوران اشکانیان است. در دهه 1930 چند عدد از شیء‌هایی که نقره‌هایی ظریف بودند در عراق باستان کشف شد که از لایه‌های خیلی نازک از طلا پوشش داده بودند.

شخصی به نام ویلهلم کونیگ که در آن زمان دستیار موزه عراق بود، احتمال می‌داد که در اشیاء کشف شده فرآیند آبکاری فلزات به کار رفته است. ایشان با اشاره به کشف یک باتری در سال 1938 در محلی نزدیک به شهر تیسفون پایتخت دوران اشکانیان و ساسانیان، تایید می‌کند که در آن زمان از آبکاری بر روی قطعات استفاده شده است.

انواع آبکاری فلزات و آلیاژها

از مهمترین روش‌های آبکاری فلزات که بسیاری از نیازهای بازار را برطرف کرده است، آبکاری الکتریکی است. امروزه بسیاری از صنایع مانند هوا و فضا و صنایع الکترونیکی به موادی نیاز دارند تا کیفیت و مقاومت محصولات را افزایش دهد تا بتوانند آن کارایی لازم را برای مصرف‌کنندگان ارائه دهند.

از جمله موادی که برای پوشش آبکاری فلزات مناسب است شامل کروم، مس، طلا و نقره، روی، قلع و نیکل است.

آبکاری با مس

در این روش لایه‌ای از مس را با کمک جریان الکتریکی بر روی سطوحی که معمولا از فلز است قرار می‌دهند. این فرآیند مهم کمک می‌کند تا از خوردگی‌های فلزات جلوگیری شود و مقاومت سطح فلز را در برابر سایش افزایش دهد.

فلزاتی که دارای روکش هستند از لحاظ هدایت گرما و الکتریک وضعیت بسیار بهتری دارند و این محصولات برای صنایعی که نیاز به کاربردهای مهندسی دقیق مانند بردهای مدار چاپی، مناسب هستند. همچنین این آبکاری قابلیت چسبندگی بر روی فلزات را دارد و این امر به بهبود قالب و شکل محصولاتی که روکش‌دار شده‌اند کمک می‌کند.

آبکاری با کروم

در این روش لایه‌ای از کروم که بسیار نازک است را بر روی فلزات قرار می‌دهند تا مقاومت آن را در برابر خوردگی افزایش دهد. علاوه‌براین کروم می‌تواند به عنوان ماده‌ای تزئینی بر روی فلزات به کار رود یا کمک کند تا به آسانی سطح فلزات را تمیز کرد و سختی این سطوح را افزایش داد.

لازم به ذکر است که بدانید از مقلد کروم به دلیل هزینه پایین و به منظور زیبایی و تزئین در فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آبکاری کروم برای تولید وسایل و ابزارآلات آشپزخانه و قطعات خودرو بیشتر استفاده می‌شود.

آبکاری با طلا

در این روش لایه‌ای از طلا که بسیار نازک است را بر روی فلزات قرار می‌دهند که معمولا لایه زیرین آن نقره یا مس است. این لایه از طلا مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد و رسانای الکتریکی آن بسیار زیاد است.

از این ماده در مدارهای الکتریکی چاپی و اتصال دهنده‌های الکتریکی و به منظور زیباسازی و کاربردهای زینتی استفاده می‌شود. البته آبکاری فلزات با طلا بر روی مس به دلیل نفوذ مس در لایه‌های طلا مشکل ایجاد کرده که برای حل آن از نیکل به عنوان مانعی بین طلا و مس استفاده می‌کنند.

آبکاری با نقره

در این روش از نقره به عنوان پوششی بر روی فلزات استفاده می‌کنند که یک رسانای خوب به شمار می‌رود. از نقره برای جلوگیری از خوردگی فلزات یا برای افزایش رسانا و درخشش در فلزات استفاده می‌شود. این روش به دلیل داشتن استقامت خیلی زیاد به عنوان پوششی مادام العمر یاد می‌شود و کاربرد و استفاده از آن برای ضرب سکه و ظروف قدیمی است.

آبکاری با روی

از این روش به منظور پوششی محافظ بر روی فلزات مختلف مانند آهن و فولاد استفاده می‌شود تا از زنگ‌زدگی و خوردگی آن‌ها جلوگیری شود. این پوشش که رسانای خوبی است از رسیدن رطوب و اکسیژن به فلز جلوگیری می‌کند. کاربرد این روش روی قطعات کوچکی مانند پیچ، مهره و بست‌ها است که از خوردگی آن‌ها جلوگیری می‌کند.

آبکاری با قلع

این روش را می‌توان بر روی سطوح آهنی و غیرآهنی مورد استفاده قرار داد و از آن به عنوان فلزی مفید در صنعت پردازش مواد غذایی به کار گرفت. علت استفاده از آن در صنایع غذایی، غیرسمی بودن و مقاومت بالای آن در برابر خوردگی است. چگالی قلع به گونه‌ای است که می‌توان از ورق آن برای شکل‌های مختلف بدون آسیب به لایه سطحی استفاده کرد.

آبکاری با نیکل

در این آبکاری می‌توان از پوشش نیکل به منظور ایجاد مقاومت برای جلوگیری از خوردگی و سایش استفاده کرد و درخشش و جذابیتی را به فلزات بخشید.

فرآیند آبکاری فلزات

در اجرای فرآیند آبکاری فلزات، فلزی که قرار است روی آن پوشش قرار گیرد را کاتد و فلزی را که می‌خواهند به عنوان پوشش استفاده کنند را آند گویند. این دو فلز را در داخل محلولی الکترولیت شده که به عنوان حمام الکترولیتی شناخته می‌شود را قرار داده که در آن یون‌های رسانای برق و املاح فلزی وجود دارد.

بنابراین برای ترکیب این دو فلز، ابتدا فلز آند با کمک جریان الکتریکی اکسید شده و سپس در محلول اصلی حل می‌شود. در ادامه هر مرحله به ترتیب بیان شده است.

آماده‌سازی سطح

قبل از شروع به آبکاری فلزات، سطح فلز باید به دقت تمیز شود تا از هر گونه آلودگی، چربی یا ذرات معلق پاک شود. این مرحله شامل مراحل شستشو، خشک کردن و گازگیری سطح می‌شود.

پیش‌ آبکاری یا پیش‌ پوشش

در این مرحله، اغلب از مواد شیمیایی یا فرایندهای خاصی برای پوشش دادن سطح فلز استفاده می‌شود. این مرحله می‌تواند شامل استفاده از اسیدها، قلیایی‌ها یا فرایندهای خاصی مانند فسفاته کردن باشد.

آبکاری اصلی

در این مرحله، فلز به یک محلول الکترولیتی غوطه می‌شود و سپس جریان الکتریکی اعمال می‌شود تا لایه‌ای از فلز دیگر بر روی سطح فلز اصلی تشکیل شود. این فرآیند می‌تواند شامل آبکاری فلزی، نقره‌ای یا طلا باشد.

پس‌ آبکاری یا پس‌ پوشش

در این مرحله، سطح آبکاری شده پس از خارج شدن از محلول الکترولیتی، شستشو داده می‌شود تا از هر گونه باقیمانده محلول یا ذرات پاک شود. سپس، ممکن است یک لایه حفاظتی اضافی بر روی سطح اعمال شود تا از زنگ زدگی یا خوردگی جلوگیری شود.

تست نهایی

در این مرحله، سطح آبکاری شده نهایی مورد بررسی قرار می‌گیرد تا از کیفیت و زیبایی ظاهری آن اطمینان حاصل شود. این شامل بررسی ضخامت لایه، تمیزی و ظاهر نهایی آبکاری می‌شود.

سخن پایانی

اکنون که با انواع آبکاری فلزات و مزیت‌های هر کدام آشنا شده‌اید، اطلاعات کافی در زمینه پوشش استفاده شده در تولید انواع محصولات، مقاومت و کیفیت آن را بدست آورده‌اید. همچنین می‌دانید برای داشتن محصولات زیبا و درخشان باید چه فلزی در ساختار و ترکیب آن وجود داشته باشد.