رفتن به مطلب

پست های پیشنهاد شده

اصول آبکاری نیکل - قسمت اول - مقدمه  

 مقدمه

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. 

     انواع آبکاری نیکل

 آبكاري تزئيني

محلول‌هاي آبكاري تزئيني نيكل حاوي افزودني‌هاي آلي هستند كه مواد فوق فرآيند كريستاليزاسيون الكتريكي را بگونه‌اي تغيير مي‌دهند كه پوششي صاف و براق (مثل آينه) مستقيماً از محلول رسوب كند. قبل از اينكه حمامهاي آلي مصرفي شوند در موارد تزئيني رسوب الكتريكي نيكل از طريق پرداخت مكانيكي صاف و براق مي‌شد. اين روند از سال 1870 تا 1945 ادامه پيدا كرد. براي اين كه از زرد يا كدر شدن نيكل در اتمسفر باز (فضاي آزاد) جلوگيري شود در اوايل سال 1925 روي پوشش‌هاي پرداخت شده نيكل، لايه نازكي از كروم به صورت الكتريكي رسوب داده شد كه در اوايل دهه 1950 به توسعه پوشش‌هاي چند لايه نيكل منجر گشت. پوشش‌هاي نيكل چند لايه همراه با پوشش كرومي ريزگسسته قادرند بيشتر فلزات، آلياژها، پلاستيك‌هاي پوشش‌پذير و ساير موارد را در دراز مدت محافظت كرده و ظاهر آنها را بهبود بخشند

آبكاري مهندسي

كاربردهاي مهندسي آبكاري نيكل شامل مواردي است كه ظاهر براقي لازم ندارند. رسوبهاي مهندسي نيكل معمولاً بدون گوگرد بوده و ظاهر كدري دارند. اين پوشش‌ها براي بهبود مقاومت خوردگي و سايش، بازسازي قطعات ساييده شده يا زير اندازه، تغيير خواص مغناطيسي، آماده ساختن سطح براي لعابكاري يا براي پوشش‌هاي آلي، در كاربردهاي الكتريكي به عنوان سد ديفوزيوني و اهداف ديگر به كار مي‌روند. اين موارد در صنعت شيمي، هسته‌اي، مخابرات، الكترونيك و كامپيوتر كاربرد فراوان دارد. 

شكل‌دهي الكتريكي

فرآيندي است كه در آن انواع محصولات نيكلي از طريق رسوب الكتريكي آن توليد مي‌شوند. اين روش با آبكاري الكتريكي تفاوت عمده دارد. در آبكاري الكتريكي پوشش به طور متالورژيكي به فلز پايه چسبيده و قسمتي از سطح است. در صورتي كه در شكل‌دهي الكتريكي نيكل به صورت غيرچسبان روي ماندرل يا قالبي رسوب داده شده و بعد از اين كه از محلول خارج شد از آنها جدا مي‌گردد. كاربرد اين روش براي توليد قالب، توري و ديگر محصولاتي است كه در صنعت الكترونيك، خودرو، مخابرات، نساجي، فضايي مصرف مي‌شوند.

جدول 1 نمکهای مورد استفاده در آبکاری نیکل 

نمکهای مورد استفاده در آبکاری نیکل .jpg


www.idehpouyan.ir

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

 فرآيند اصلي
همانند ديگر فرآيندهاي آبكاري الكتريكي، در آبكاري الكتريكي نيكل از آندهاي فلزي حل شونده استفاده مي‌شود. در اين فرآيند جريان مستقيم از ميان دو الكترود غوطه‌ور در محلول هادي آبدار نمك‌هاي نيكل عبور مي‌كند. عبور جريان موجب مي‌گردد، يكي از الكترودها (آند) در محلول حل شده و الكترود ديگر (كاتد) توسط نيكل پوشانده شود. در محلول نيكل به صورت يونهاي باردار دو مثبت Ni2+ است كه در اثر عبور جريان يونهاي مثبت در سطح كاتد با جذب دو الكترون به نيكل فلزي تبديل مي‌شوند. در آند واكنش معكوس رخ مي‌دهد. به اين ترتيب با مصرف شدن نيك در كاتد، نيكل جديد از آند تأمين مي‌گردد. (شکل 1) 
 
شکل 1 اجزاء اصلی یک سیستم الکترولیت با جریان DC

207124519_DC.jpg.08b98e5ce9cbed67d139e5bcaef00e29.jpg

 آزاد شدن هيدروژن و راندمان كاتدي
در كاتد علاوه بر احيا يونهاي نيكل قسمت كمي از جريان صرف احياء يا تخليه يونهاي هيدروژن آب مي‌شود. اين امر راندمان كاتدي را (راندمان رسوب نيكل) از 100% به حدود 97-92% كاهش مي‌دهد. تخليه اتمهاي هيدروژن در سطح كاتد حبابهاي هيدروژن گازي توليد مي‌كند.
 راندمان آندي
در شرايط معمولي راندمان انحلال آند 100% است و هيچگونه يون هيدرواكسيلي تخليه نمي‌شود. ولي اگر PH محلول بالا باشد ممكن است ترجيحاً يونهاي هيدرواكسيل تخليه شده و اكسيژن آزاد شود. تحت اين شرايط آند غير فعال شده و انحلال نيكل متوقف مي‌گردد. مواد نيكلي فعال شده‌اي وجود دارد كه غيرفعال نشده و به اين ترتيب در طول عمليات يونهاي جديد نيكل به طور مداوم وارد محلول مي‌شوند .
 تغييرات PH و يونهاي نيكل
در شرايط نرمال همزمان با پيشرفت آبكاري غلظت يونهاي نيكل و Ph محلول به طور آرام افزايش مي‌يابند. افزايش غلظت نيكل به اختلاف راندمان كاتدي و آندي بستگي دارد. راندمان كاتدي معمولاً از 97-92% تغيير مي‌كند ولي راندمان آند همواره 100% است. بنابراين مقدار غلظت يون نيكل به طبيعت محلول آبكاري بستگي دارد و مستقل از نوع مواد آندي است. 
  قانون فارادي
مقدار نيكل رسوب كرده روي كاتد و همين‌طور مقدار نيكلي كه از آند وارد محلول مي‌شود مستقيماً با جريان و زمان متناسب است (قانون فادادي). ثابت تناسب برابر M/nF است كه M وزن حد ملكولي n تعداد الكترون موجود در واكنش تئوري و F ثابت فارادي است براي نيكل با فرض اين كه راندمان كاتدي 100% باشد ثابت فوق 1.095g/A است، ولي چون مقدار كمي از جريان صرف تخليه هيدروژن مي‌شود بنابراين ثابت فوق بايد با ضرب كردن آن در راندمان كاتدي اصلاح گردد، براي مثال  
براي نيكل قانون فارادي ممكن است به صورت   بيان شود كه در آن m مقدار نيكل رسوب كرده در كاتد (مقدار نيكل حل شده از آند) بر حسب گرم I جرياني است كه از وان آبكاري عبور مي‌كند (آمپر t مدت زمان عبور جريان از محلول (ساعت) و a راندمان كاتدي است كه از 92-97% تغيير مي‌كند بنابراين متعاقباً a از 0.92 تا 0.97 تغيير خواهد كرد. 
  متوسط ضخامت نيكل
داده‌هاي مربوط به رسوب الكتريكي نيكل كه در جدول 2 آمده است با فرض اين كه راندمان كاتدي 95.5% باشد (كه تقريباً‌براي بيشتر محلول‌هاي آبكاري چنين است) محاسبه شده‌اند با توجه به جدول فوق مشخص است كه دانستيه جريان A/dm2 5 حدود 20 دقيقه زمان لازم است تا ضخامت پوشش نيكلي mm20 گردد. 
جدول 2 برآوردي از متوسط ضخامت پوشش را ارايه مي‌دهد. ضخامت واقعي رسوب روي قطعات مخصوص به توزيع يكنواخت جريان بستگي دارد. در عمل براي يك شارژ (تعدادي از قطعات) ضخامت نيكل رسوب كرده روي قطعات از طريق اندازه‌گيري يك يا چند مورد معلوم مي‌شود. در صورت لزوم نحوه قرار گرفتن قطعات نسبت به آند و همين‌طور نحوه قرار گرفتن آنها در آويز اصلاح مي‌گردد. در بسياري موارد براي اين كه ضخامت پوشش يكنواخت شود ممكن است به آندهاي كمكي يا محافظ نياز باشد. محافظها مواد غيرهادي هستند كه روي آند، كاتد يا بين الكترودها قرار مي‌گيرند و به اين ترتيب سيلان يا نشر جريان را كنترل مي‌كنند. آندهاي كمكي ممكن است حل شونده يا غيرمحلول باشند. اين آندها نزديك كاتد قرار داده مي‌شوند تا جريان را به سطوح نسبتاً كوچك يا شياردار كاتد هدايت كنند.
جدول 2 داده های مربوط به رسوب الکتریکی نیکل


2062858266_.thumb.jpg.59a31a10f9fc162b8104386bb579326e.jpg


www.idehpouyan.ir

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

محلول واتز و خواص رسوب 
محلول آبكاري نيكل كه در سال 1916 توسط واتز (Watts) توضيح داده شد مرحله مهمي در توسعه تكنولوژي آبكاري نيكل بود. اين محلول در آن زمان جايگزين همه محلول‌هاي ديگر شد اين محلول اساس بيشتر فرآيندهاي آبكاري تزييني نيكل بوده و براي كاربردهاي مهندسي و شكل‌دهي الكتريكي نيز به كار مي‌رود. اين محلول در دماي بالا به كار رفته و قادر است در دانسيته جريان بالا كار كند. تركيب حمام مدرن واتز در جدول 3 آمده است. اجزاء اين حمام عملكرد مختلفي دارد. 
جدول 3 محلول آبکاری الکتریکی نیکل
 1097304977_.jpg.2ddf0a2123c453c841028a5eaeb177cf.jpg
•    سولفات نيكل به صورت خالص وجود دارد ولي نسبتاً گران است. منبع اصلي تأمين يونهاي نيكل در محلول سولفات آن است. اگر دانسيته جريان بالاتري لازم است بايد غلظت سولفات نيكل را بالا انتخاب كرد. 
•    كلريد نيكل خوردگي يا انحلال آند را بهبود بخشيده و توزيع يكنواخت ضخامت پوشش را افزايش مي‌دهد. مقدار اضافي كلريد خاصيت خورندگي محلول و مقدار تنش داخلي رسوب را افزايش مي‌دهد. (اين تنشها در اثر فرآيند كريستاليزاسيون الكتريكي و يا رسوب همزمان ناخالصيهايي مثل هيدروژن، گوگرد و عناصر ديگر ايجاد مي‌شوند. تنش ممكن است كششي (انقباضي) يا فشاري (انبساطي) باشد. اگر مقدار اين تنشها زياد باشد ممكن است در آبكاري مشكلاتي به وجود آيد. 
•    اسيد بوريك به منظور ثابت نگه‌داشتن pH محلول آبكاري استفاده مي‌شود غلظت آن احتمالاً روي ظاهر رسوب اثر مي‌گذارد وقتي كه غلظت اسيدبوريك g/L 30 باشد در دانسيته جريان بالا ممكن است رسوب برفكي يا يخ مانندي تشكيل گردد. اگر غلظت اسيدبوريك حدود g/L 23-15 باشد ممكن است رسوب بسوزد يا ترك بردارد. وقتي غلظت اسيدبوريك تا حد اشباع آن (45g/L) افزايش مي‌يابد هيچ اثري روي ظاهر پوشش مشاهده نمي‌شود.
•    عوامل تركننده به محلول‌هاي آبكاري الكتريكي نيكل افزوده مي‌شوند تا حفره‌اي شدن پوشش كنترل گردد. نقش آنها اينست كه كشش سطحي محلول آبكاري را پايين مي‌آورند به طوري كه حبابهاي هوا و هيدروژن به سطح قطعات تحت عمليات نمي‌چسبد. در دامه يا محدوده pH، درجه حرارت و دانسيته جرياني كه در جدول 3 آمده است مي‌توان رسوب با كيفيتي توليد كرد. حداكثر دانسيته جريان A/dm2 11 است از طريق افزايش سرعت هم زدن محلول مي‌توان سرعت آبكاري را نيز مطابق جدول فوق افزايش داد. شرايط عمليات و مقدار كلريد محلول روي خواص فيزيكي و مكانيكي رسوبهاي محلول واتز اثر مي‌گذارند (شكلهاي 2 تا 5) شكل‌هاي 2 تا 4 نشان مي‌دهند كه چگونه pH، دانسيته جريان و درجه حرارت روي خواصي مثل سختي، تنش داخلي، درصد افزايش طول و استحكام كششي اثر مي‌گذارند. شكل 5 تأثير مقدار كلريد نيكل روي خواص فوق را نشان مي‌دهد. چنان‌كه مشهود است وقتي كه مقدار كلريد نيكل 25% باشد رسوب ايجاد شده حداكثر خواهد بود. 
 
شکل 2تغییرات تنش داخلی،استحکام کششی ، داکتیلیته و سختی رسوب بر حسب pH 

 288250984_2pH.jpg.37e59f77a4e5a1f504a8d46ac49e67d5.jpg
شکل 3 تغییرات تنش داخلی و سختی دانسیته جریان 

 1523795840_.jpg.96f3a973c4372bd70946d12b596263d7.jpg
شکل 4تغییرات درصد افزایش طول ، استحکام کششی و سختی رسوب بر حسب درجه حرارت 

 877628184_.png.d93ed608cc5b8e561e0041cdc6397513.png
شکل 5 تغییرات تنش داخلی ، درصد افزایش طول ، استحکام کششی و سختی بر حسب درصد کلرید نیکل 

2084169085_.jpg.17370a18e228da864f07ed3866c8a456.jpg
 فرآيندهاي آبكاري تزیيني 
تكنولوژي آبكاري تزئيني نيكل در طول سالها به طور پيوسته بهبود يافته است به عنوان مثال براي رسوب براق نيكل محلو‌هاي آلي توسعه يافت، فرآيندهاي آبكاري نيمه براق نيكل معرفي شد و پوشش‌هاي چند لايه نيكلي همراه با لايه كرومي ريز- گسسته توسعه پيدا كرد. حاصل اين پيشرفتها بالا رفتن مقاومت خوردگي پوشش‌هاي تزييني نيكل با كروم بود بدون اين كه لازن باشد ضخامت رسوب افزايش داده شود. 


 محلول‌هاي آبكاري براق نيكل
اين محلول‌ها در اصل فرمول‌بندي اصلاح شده محلول‌هاي واتز هستند كه در جدول 3 آمده است. با اين تفاوت كه اين محلول‌ها حاوي افزودني‌هاي آلي و مواد ديگري هستند كه بدون نياز به پرداخت مكانيكي، سطح كاملاً براقي براي آبكاري لحظه‌اي كروم ايجاد مي‌كنند. بخشي از مولكولهاي عوامل افزودني ممكن است همراه نيكل رسوب كرده و موجب سخت و دانه ريز شدن پوشش شوند. آميختگي گوگرد با پوشش باعث مي‌شود كه اين رسوب از نظر الكتروشيمي نسبت به رسوبهاي بدون گوگرد مات، پرداخت شده يا نيمه براق نيكل فعالتر گردد. محصولات تجزيه‌اي افزودني‌ها كه بتدريج در محلول انباشته مي‌شوند توسط كربن فعال تصفيه مي‌گردند. در محلول‌هاي مدرن اين كار به طور مداوم انجام مي‌گيرد. براي ايجاد درخشندگي، همترازي و همين‌طور كنترل تنشهاي داخلي به محلول مواد مختلف آلي و غيرآلي اضافه مي‌كنند. موادي كه به عنوان افزودني به محلول آبكاري براق اضافه مي‌شوند تحت عناوين حاملها، براق‌كننده‌هاي كمكي يا كمك- براق كننده‌ها به شرح زير مورد توجه قرار مي‌گيرند: 
حاملها: (براق كننده‌هاي اصلي، براق‌كننده‌هاي ثانويه عوامل كنترلي و داكتيل كننده‌ها) تركيبات آلي معطر هستند. اين مواد منبع اصلي گوگردي هستند كه همزمان با نيكل رسوب مي‌كنند. عملكرد اصلي آنها اين است كه ساختار دانه‌اي را اصلاح كرده و در مقايسه با رسوبهايي كه از حمام بدون افزودني به دست مي‌آيد درخشندگي بالاتري را موحب مي‌شوند بعضي از اين افزودني‌ها را مي‌توان به محلول‌هاي واتز يا محلول‌هاي واتز حاوي كلريد زياد (g/L 115 كلريد نيكل) اضافه كرد. اين نوع براق كننده‌هاي كمكي وقتي همراه براق‌كننده‌هاي كمكي يا براق‌كننده‌هايي كه در زير بحث مي‌شوند به كار مي‌روند، دامنه درخشندگي را توسعه مي‌دهند. موادي مثل ساكارين (ارتو سولفوبنزوئيك اميد) پاراتولوئين سولفواميد، بنزن- سولفواميد، بنزن منوسولفونات ( نمك سديم)، ارتوسولفوبنزآلدئيد (نمك سديم) و 1و3و6 تري سولفومات و نفتالين موادي هستند كه براي اين منظور به كار مي‌روند. غلظت اين مواد در حالت تكي يا تركيبي حدود g/L25-1 است. كاهش غلظت اين مواد معمولاً به علت سرريز شدن محلول و افت آنها در عمليات كربني است. با استفاده از آميدو (amido) يا آميد و ازت خاصيت تنش- كاهندگي اين مواد افزايش مي‌يابد. براي مثال ساكارين تنش- كاهنده مؤثري است و عموماً ايجاد بخار را كاهش داده يا آن را حذف مي‌كند. اين ماده معمولاً به صورت سديم ساكارين و به مقدار g/L .4-5/0 به محلول اضافه مي‌شود. 
براق كننده‌هاي كمكي: ممكن است مواد آلي يا غيرآلي باشند. عملكرد آنها به اين صورت است كه قابليت و توان براق كننده‌ها و حاملها، درجه براقي و همترازي را افزايش مي‌دهند. موادي مثل سديم آميل سولفونات، روي، كبالت، كاديم (براي آبكاري بشكه‌اي يا آويزي)، 1 و 4- بوتين 2 دي ال براي اين منظور به كار مي‌روند. غلظت اين مواد در محلول حدود g/L 4-1/0 است و مصرف آنها به نوع تركيبشان بستگي دارد. اين تركيبات ممكن است معطر يا زنجيري باشند و معمولاً حلقوي ناهمگن يا غيراشباع هستند. يونهاي فلزي معدني (شامل روي، كبالت، كادميم) به عنوان كمك براق‌كننده كاربرد زيادي ندارد. 
براق كننده‌ها: (براق كننده‌هاي درجه 2، براق كننده‌هاي اوليه، عوامل همتراز كننده) وقتي همراه با حاملها و كمك براق‌كننده‌ها به كار مي‌روند رسوبي براق تا درخشان توليد مي‌كنند كه در دامنه وسيعي از دانسيته جريان مشخصات همترازي و داكتيليته خوبي دارند. تركيباتي كه به عنوان براق كننده مصرف مي‌شوند عبارتند از فوشين (fuchin) احيا شده، فنوسفرانين (phenosafranin) تيواره ، 1/4- بوتين دي‌ال، n- اليل كوئينولينيم (n-allyitquinolinium) برميد، 5- آلومينوبنزاميدازول اتيور 2. (5-aminobenzimidazolethiol 2) – غلظت اين مواد معمولاً g/L 2/0-005/0 است. مقدار اضافي اين مواد در حد وسيعي تغيير مي‌كند. 
در محلول‌هاي آبكاري براق مدرن از تركيبي از افزودني‌هاي مشابه آنچه ذكر شده استفاده مي‌شود. رسوبهاي اين محلول‌ها مشخصات همترازي و خراش پركني خيلي خوبي دارند، داكتيليته آنها مطلوب بوده و تنش‌هاي داخلي نيز كم است. در اين محلول‌ها مي‌تواند از دانسيته جريان و همين‌طور دماي بالاتر استفاده كرد. اين محلول نسبت به آلاينده‌هاي فلزي كمتر حساس هستند و مي‌توان محلول را به طور مداوم از طريق فيلترهاي كربن فعال تصفيه نمود. محصولات تجزيه‌اي توليد شده از طريق فيلتر كردن خارج مي‌شوند. اين محلول‌ها نسبت به اثرات آندي حساس نيستند. 
 


www.idehpouyan.ir

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

 كارآيي پوشش از نظر خوردگي
مقاومت خوردگي پوشش‌هاي تزييني مدرن نيكلي بستگي به اين دارد كه پوشش نيكلي چند لايه همراه با كرون ريز گسسته باشد يا نه. بالا بودن كارايي پوشش‌هاي چند لايه نيكلي به اين حقيقت مربوط مي‌شود كه تركيب لايه‌هاي نيكلي ضريب فعاليت الكتروشيميايي مختلفي دارند. اگر پتانسيل خوردگي رسوبات مختلف نيكل در يك الكتروليت اندازه‌گيري شود، ملاحظه مي‌شود كه پتانسيل انحلال رسوب براق نيكل بيشتر از رسوب نيمه براق آن است. وقتي كه رسوب براق و نيمه براق نيكل (به صورت فويل جدا شده از فلز پايه) در يك الكتروليت با هم تماس الكتريكي پيدا مي‌كنند الكترونهاي نيكل براق به نيكل نيمه براق انتقال پيدا خواهند كرد. نتيجه اين كه سرعت خوردگي لايه براق نيكل افزايش يافته و سرعت خوردگي لايه نيمه براق انتقال پيدا خواهد كرد. نتيجه اين كه سرعت خوردگي لايه براق نيكل افزايش يافته و سرعت خوردگي لايه نيمه براق نيكل كاهش خواهد يافت. در پوشش مركب نيكل شامل رسوب براق نيكل روي و رسوب نيمه براق آن اينحالت با توجه به بالا رفتن مقاومت خوردگي نهان لايه نيكل براق آشكار مي‌شود. اندازه محافظت نيكل نيمه براق زيرين توسط لايه براق نيكل به اختلاف پتانسيل خوردگي بين دو لايه بستگي دارد. اين اختلاف حداقل بايد mV 100 باشد. اگر  اختلاف پتانسيل خيلي زياد باشد لايه براق نيكل سريعتر خورده خواهد شد بنابراين حد مطلوبي براي اختلاف پتانسيل وجود دارد به طوري كه بين محافظت از خوردگي فلز پايه و خوردگي سطحي تعادل برقرار مي‌شود. كلاً درجه محافظت پوشش چند لايه نيكلي نسبت به پوشش تك لايه هم ضخامت بيشتر است. 
ميزان نفوذ حفره‌هاي خوردگي به داخل لايه‌هاي نيكلي با تعداد ريز ناپيوستگي‌هاي (ريزگسسته‌هاي) كرومي نسبت معكوس دارد. در لايه كروم معمولي كه دانسيته خلل و خرج كم است سطح كاتدي بزرگي از كروم حفره خوردگي را سريع احاطه مي‌كند، اين امر سرعت رشد حفره و همين‌طور خوردگي نيكل را سرعت مي‌بخشد. در لايه كروم ريز ناپيوسته تعداد زيادي ترك يا ريزحفره عملاً در رسوب ايجاد مي‌گردد به اين ترتيب خوردگي در نقاط زيري شروع مي‌شود به عبارتي جريان خوردگي در تعداد زيادي ريزسلهاي خوردگي توزيع گشته و در نتيجه مقدار خوردگي نيكل شديداً كاهش مي‌يابد. به عنوان مثال براي كروم معمولي عمق تقريبي حفره خوردگي ايجاد شده در نيكل بعد از 16 ساعت آزمايش
 (Copper-Accelerated Acetic Acid Salt Spray) (ASTM B 368) CASS برابر  20-10 و براي كروم ريز گسسته يا ريز متخلخل  6-1 بود. 
 فرآيندهاي مهندسي و شكل‌دهي الكتريكي 
پوشش‌هاي رسوب الكتريكي نيكل در كاربردهاي مهندسي به منظور اصلاح يا بهبود خواص سطحي نظير مقاومت خوردگي، سختي، سايش و خواص مغناطيسي به كار مي‌روند. هر چند ظاهر پوشش مهم است و سطوح آبكاري شده بايد عاري از نقص باشد ولي كلاً رسوب درخشان و آينه‌واري كه در بخش قبل توضيح داده شد معمولاً مورد نياز نيست. [1,2]
 فرآيندهاي واتز و سولفامات نيكل
محلول‌هاي واتز و سولفامات دو محلول رايج براي پوشش‌هاي مهندسي و شكل‌دهي الكتريكي نيكل هستند. در جدول 3، تركيب شيميايي، شرايط عملياتي و خواص مكانيكي رسوب‌هاي اين محلول‌ها آورده شده است. محلول‌هاي واتز نسبتاً ارزان بوده و راحت‌تر كنترل مي‌شوند. محلول‌هاي سولفامات نيكل تنش‌هاي داخلي كمي ايجاد مي‌كنند. سرعت رسوب‌دهي اين محلول‌ها بالا بوده وق درت پرتابي آنها عالي است. به همين دليل به طور وسيع براي شكل‌دهي الكتريكي به كار مي‌روند قدرت پرتابي آنها عالي است. 
قدرت پرتابي حمام بيانگر ارتباط بين توزيع جريان و يكنواختي ضخامت پوشش است. عوامل هندسي(شكل وموقعيت نسبي آند وكاتد) ومشخصات الكتروشيميايي محلول (هدايت ، دوقطبي شدن كاتدي وراندمان كاتدي) روي قدرت پرتابي اثر مي‌گذارند. حلاليت سولفامات نيكل خيلي بالاست به همين دليل نسبت به ديگر الكتروليتهاي نيكل، غلظت فلز نيكل آن مي‌تواند بيشتر بوده ودماي عمليات نيز پايين باشد. معمولاً براي اين كه غيرفعال شدن آند به ويژه دردانستيه جريان بالا حداقل گردد، به محلول‌هاي سولفامات نيكل مقدار كمي كلريد نيكل اضافه مي‌كنند. درصورتي كه ازكلريد نيكل استفاده نشود بايد براي جلوگيري ازاكسيد اسيون آندي يون سولفات ازآندهاي نيكلي حاوي گوگرد( حدود %0.02  S) استفاده كرد. گاهي براي اين كه آندها راحت‌تر حل شوند به جاي كلريد، به محلول يونها بروميد اضافه مي‌كنند. 
استفاده طولاني ازمحلول‌هاي سولفامات دردماي بالاتراز Cْ60 يا در PH كمتر از 3.0 باعث مي‌شود كه سولفات نيكل به صورت سولفات آمونيم كم محلول هيدروليز گردد. يونهاي آمونيم وسولفات توليد شده          ( دراثر هيدروليز) تنش‌هاي داخلي وهمين طور سختي رسوب را افزايش مي‌دهند. براي حمام سولفامات خوب تصفيه شده درشرايط عملياتي دما برابر C ْ 46 ، PH برابر 4.0 ودانستيه‌ جريان A/dm2 2.0 تنش‌هاي باقيمانده در رسوب الكتريكي نيكل از 15-40 Mpa تغيير مي‌كند. مقدار تنش‌هاي باقيمانده براي رسوب توليد شده از محلول واتز درشرايط عملياتي مشابه حدود 170Mpa است. حمامهاي سولفامات براي كاربردهايي كه لازم است تنش باقيمانده دررسوب الكتريكي پايين باشد نظير شكل دهي الكتريكي يا قطعاتي كه نسبت به تركهاي خستگي مسعد هستند خيلي مناسبند. ميل‌لنگ‌هاي فولادي كه براي بالا رفتن مقاومت سايشي و خوردگي توسط نيكل پوشش داده مي‌شوند در حمامهايي نظير سولفات نيكل عمليات مي‌شوند تا تنش‌هاي باقيمانده وهمين‌طور افت استحكام خستگي رسوب حداقل گردد. حد خستگي فولادهاي نيكل‌كاري شده تقريباً متناسب با مقدار تنش باقيمانده درلايه نيكلي كاهش مي‌يابد. ايجاد تنش‌هاي فشاري دررسوب ازاين نظر مفيد است.
 محلول‌هاي ديگر براي كاربردهاي مهندسي 
درجدول 4 اين محلول‌ها وهمين‌طور خواص مكانيكي كه تأمين مي‌كنندآورده شده است. بعضي از اين محلول‌ها براي تأمين مشخصات مهندسي توسعه يافته است. 
جدول 4 دیگر محلولهای آبکاری نیکل و خواص رسوبی که از آنها به دست می آید
 1686709264_.thumb.jpg.593c8d73bd9146e52d8ec154c553f5dc.jpg
فلوبورات: خورنده بودند و بعضي موادي كه با محلول تماس دارد به طور شيميايي مورد حمله قرارمي‌دهد، دراين محلول‌ها نمي‌توان از كمك فيلترهاي سيليسيمي به طور مداوم استفاده كرد. ولي فيلترهاي سلولزي رضايت بخش هستند. سرب، تيتانيم و چدنهاي پرسيليسيم براحتي دراين محلول‌ها خورده مي‌شوند ولي فولادهاي زنگ‌نزن حاوي %20  Cr، %2-3   Mo,%25-30Ni مقاومند. آندها را داخل كسيه‌هايي از جنس وينيل، پلي‌پروتيلين يا ارلون قرار مي‌دهند تا ذرات محلول وذرات نامحلول وهمين‌طور ناخالصيهاي آندي وارد محلول نشوند الكترودهاي اندازه‌گيري PH بايد داخل غلافهاي شيشه‌اي قرار بگيرند چون دراثر تماس طولاني فلوروبورات سديم تشكيل خواهد شد كه تقريباً نامحلول است خواص فيزيكي ومكانيكي رسوب اين حمامها مشابه حمام‌هاي واتز هستند. محلول فلوبورات درابتدا براي رسوب خيلي سريع نيكل ضخيم به كار مي‌رفته است. 
نيكل سخت اساساً براي كاربردهاي مهندسي توسعه يافت. درمواردي كه رسوب به سختي، مقاومت سايشي، استحكام كششي وداكتيليته بالا نياز دارد ازاين محلول‌ها استفاده مي‌شود(ازعوامل افزودني آلي بدون گوگرد) براي اين كه مقدار سختي در مطلوبي محفوظ بماند بايد PH، درجه حرارت ودانستيه جريان دقيقاً كنترل شود با افزايش PH وكاهش دما، استحكام كششي افزايش يافته و داكتيليته كاهش مي‌يابد. تنش‌هاي داخلي رسوب در اينجا اندكي بيشتر از رسوب حمام‌هاي واتز است. حمامهاي نيكل سخت اين عيب را دارند كه درلبه‌ها گره‌هاي كوچكي تشكيل مي‌شود و باز پخت دما پايين (2300C) ضروري است. فرآيند نيكل سخت درابتدا براي اهداف بازسازي قطعات به كاررفت. دراين حمامها غلظت يون آمونيم بايد در حد 8g/L نگه داشته شود. دركاربردهايي كه قطعات ابكاري شده درمعرض‌ دماي نسبتاً بالا قرار نمي‌گيرند به محلول‌هاي سولفامات يا واتز تركيبات آلي مثل ساخارين، پاراتولوئن سولفون آميد پارابنزن سولفون اميد(p-benzene  Sulfponamide) يا حامل‌هاي ديگر اضافه مي‌كنند تا بدون افزايش تنش داخلي، سختي مورد نياز تأمين گردد. چون اين تركيبات حدود %0.03  S وارد رسوب مي‌كنند و گوگرد نيز موجب تردي رسوب مي‌شود بنابراين در موارديكه قطعات درمعرض دما بالا قرار مي‌گيرند، نمي‌توان ازاين مواد استفاده كرد. 
آل- كلريد: مزيت اصلي اين حمامها توانايي عمليات آنها دردانستيه جريان كاتدي بالاست. بالا بودن هدايت، قدرت پرتابي نسبتاً خوب، كاهش تمايل به كروي شدن لبه‌ها ازمزاياي ديگر اين حمامهاست رسوب اين محلول‌ها نسبت به رسوب محلول‌هاي واتز صافتر، دانه ريزتر، سخت‌ترومقاومتراست به علت انحلال نسبي كلريد سرب دراين محلولها، سرب نبايد باآنها تماس پيدا كند. بخارات اين محلول‌ها خورنده است واگر سازه‌ها و تجهيزات تهويه خوب محافظت نشوند توسط بخارات محلول خورده خواهند شد. اين محلول‌ها براي بازسازي شفتها، چرخ‌دنده‌هاي ساييده شده يا زيراندازه به كار رفته است. 
آل-سولفات: اين محلول‌ها درجايي كه آندهاي اصلي يا كمكي قابل حل نيستند به كاررفته است.به عنوان مثال براي آبكاري داخلي لوله‌ها ومهره‌هاي فولادي ممكن است به آندهاي كمكي غير قابل حل نياز باشد. براي اين كه  پوشش حفره‌دار نشود به محلول فوق پراكسيد هيدروژن اضافه مي‌كنند بشرطي كه محلول حاوي عوامل تركننده يا عوامل كاهنده تنش نباشد. درطول ابكاري درسطح آند اكسيژن آزاد شده ودراثرآن غلظت نيكل و PH كاهش مي‌يابند. غلظت يون نيكل از طريق اضافه كردن كربنات نيكل ثابت مي‌ماند. درمحلول‌هاي PH پايين محلول به طور الكتروليتيكي دروان مخصوص تازه مي‌شود به اين صورت كه دراين وان جرايان رابهطور پريوديك معكوس مي‌كنند تا درغياب كلريد، آندهاي نيكل فعالانه در محلول حل شوند. آندهاي غير قابل حل به كاررفته دراين محلول‌ها ممكن است سرب، كربن، گرافيت يا پلاتين باشد، اگر سطح آندي كمتري لازم باشد، پلاتين( به صورت سيم) كافي خواهدبود. ولي براي سطح آندي بزرگتر تيتانيم آبكاري يا روكش شده توسط پلاتين توصيه مي‌شود. كربن و گرافتيت خيلي ترد هستند و سرب نيز چون لايه‌هاي اكسيدي سمت وضعيتي تشكيل مي‌دهد( مخصوصاً وقتي كه سيكل عمليات درمحلول‌هاي ديگر غوطه‌ور باشد) مناسب نيست. نيكل خالص درمحلول‌هاي بدون كلريد، تقريباً غير قابل حل است و ممكن است دركيسه مناسبي قرارگرفته وبه عنوان آند داخلي به كاررود. 
سولفات/ كلريد: مطابق جدول 4 نسبت سولفات به كلريد نيكل دراين محلول‌ها تقريباً يكسان است. اين محلول‌ها براي برطرف كردن معايب محلول آل- كلريد توسعه يافتند. اين محلول هدايت بالايي داشته و مي‌تواند دردانستيه جريان بالا مورد استفاده قراربگيرد. تنش‌هاي داخلي ايجاد شده نسبت به محلول واتز بيشتر ولي درمقايسه يا محلول آل- كلريد كمتر است. خواص ديگر حد وسط رسوب محلول‌هاي واتزوآل- كلريد است. دراينجا نيز نبايد محلول‌ حاوي كلريد زياد با سرب تماس داشته باشد. 
محلول پر سولفات: اين حمامها براي آبكاري مستقيم نيكل روي قطعات ريخته‌گري تحت فشار آلياژهاي روي توسعه يافت. 
نيكل سياه: براي اين كار رسوب نيكلي سياه تشكيل شود حداقل دو فرمولبندي وجود دارد. يكي برمبناي يونهاي روي و ديگري بر مبناي يونهاي تيوسيانات(CNS)، جدول 4 تركيب  شرايط عملياتي اين حمامها را نشان مي‌دهد. اين فرآيند براي دلايل يا اهداف تزييني (تطابق رنگي )، توسعه يافت. رسوب سياه‌رنگ نيكلي مقاومت خوردگي و سايشي كمي دارد و معمولاً روي رسوب براق يا مات نيكل رسوب داده مي‌شود. 
محلول فسفيت نيكل: اين محلول براي رسوب دادن الكتريكي آلياژهاي نيكل، فسفر به كار مي‌رود. دراين محلول همانند محلول‌هاي غير الكتريكي ازهيپوفسفيت سديم به عنوان عامل احيا كننده استفاده مي‌شود. همان‌طوري كه سختي رسوب غير الكتريكي نيكل از طريق عمليات حرارتي افزايش مي‌يابد مي‌توان سختي رسوب الكتريكي آن رانيز از طريق عمليات حرارتي افزايش داد. حداكثر سختي دردماي 4000C برقرار مي‌شود. مقدار فسفر ازطريق اضافه كردن مرتب فسفريا اسيد فسفريك كنترل مي‌گردد. رسوب الكتريكي آلياژهاي نيكل فسفر بيشتر مورد توجه است. چون رسوب‌هايي كه بيش از %10p داشته باشند مقاومت خوردگي بهتري دارند. 


www.idehpouyan.ir

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

 كنترل كيفيت در آبكاري نيكل 
براي اين كه كيفيت رسوب بالا باش بايستي تركيب حمام وخلوص محلول آب‌كاري، اجزاء اصلي حمام، PH ، دانستيه جريان، درجه حرارت، كيفيت آب وناخالصي‌ها كنترل شوند. 
كنترل تركيب محلول
 كنترل تركيب حمام يكي از فاكتورهاي مهم براي كنترل رسوب‌هاي نيكل است . درآغاز تركيب حمام بايد درحد معيني آماده شده، PH  آن تنظيم گشته و قبل از استفاده خالص گردد، سپس تركيب و PH محلول بايد در دامنه معيني كنترل شده و ازآلودگي محلول به مواد فلزي وآلي جلوگيري گردد. 
 روش‌هاي تصفيه و شروع به كار حمام تازه
 قبل ازاين كه از حمام تازه آماده شد استفاده شود بايد آلودگي‌هايي نظير آهن، روي و مواد آلي موجود درحمام، حذف شوند. عمليات مختلفي براي خالص كردن محلول آبكاري وجود دارد. 
درعمليات PH – بالا با اضافه كردن كربنات به محلول گرم، PH را به حدود 5 تا5.5  مي‌رسانند. دراين شرايط هيدروكسيد فلزاتي مثل آهن، آلومينيوم وسيليسيم كه به نوبه خود ساير ناخالصيها رانيز جذب مي‌كنند جذف مي‌شوند. پراكسيد هيدروژن اضافه شده آهن را به آهن سه ظرفيتي تبديل كرده وآن را در PH  بالا رسوب مي‌دهد. علاوه براين ناخالصيهاي آلي را به تجزيه مي‌كند. ناخالصيهاي آلي درعمليات تصفيه‌اي توسط كربن فعال شده حذف مي‌گردند. درتصفيه الكتروليتيكي بيشتر ناخالصيهاي فلزي وآلي حذف مي‌شوند. تصفيه كامل محلول واتز شامل اين مراحل است:
1-    براي انحلال سولفات و كلريد نيكل درآب داغ (38-490C) ازوان جداگانه اي استفاده كنيد. 
2-    1-2 mole/L پراكسيد هيدروژن %30 به آن اضافه كنيد كمي آن را هم زده و به مدت 1h به صورت ساكن نگه داريد. 
3-    1.2-2.4 g/L كربن فعال شده به وان اضافه كنيد، بعد آن را كاملاً هم بزنيد. 
4-    وان را تا دماي 660C گرم كرده و بعد 1.2-2.4 g/L كربنات نيكل به آن اضافه كنيد. محلول را هم بزنيد تا PH آن در حدود 5.2 تا 5.5 تنظيم گردد. سپس محلول را به مدت 8-19 h به صورت ساكن نگه داريد تا رسوب تشكيل شود. 
5-    بعداز فيلتر كردن، محلول رابه وان آبكاري برگردانيد. 
6-    به محلول اسيد بوريك و آب اضافه كنيد تا حجم آن به حد مطلوب برسد. 
7-    محلول را به طور الكتروليتيكي تصفيه كنيد. بهاين صورت كه به عنوان كاتد از ورق‌هاي فولادي آجدار كه نيكل‌كاري شده‌اند استفاده كنيد. متوسط دانسيته جريان كاتدي بايد 0.5  A/dm2 باشد. و عمليات راادامه دهيد تا اين كه جريان 0.5-1.3 A.h/L ازمحلول عبور كند. محلول بايد هم زده شده و دما درحدود 49-600C حفظ شود. بهتر است در بعضي نقاط مشخصات ظاهري، تنش و مقدار گوگرد چك شود. اگر نتايج منفي بود عمليات راادامه دهيد تا خواص مطلوب به دست آيد. 
8-    كاتدهاي فرضي را خارج كرده و RH محلول را تا حد مطلوب تنظيم كنيد. 
كنترل اجزاء اصلي
 اجزاء بنيادي حمامهاي آبكاري نيكل شامل مقدار نيكل فلزي، غلظت كلريد، اسيد بوريك وعوامل افزودني آلي بايد به طور منظم كنترل شوند. دربيشتر كاربردهاي صنعتي غلظت نيكل فلزي بين 60-80 g/L حفظ مي‌شود. براي اين كه كلريد نيكل راحت‌تر حل شود بهتر است حداقل مقدار آن 23 g/L باشد. (اگر ازآندهاي فعال شده گوگردي استفاده شود مقدار كلريد زياد مهم نخواهد بود). اسيد بوريك اكثراً به عنوان عوامل باقري ( تثبيت كنندهPH) به كار مي‌رود. اسيد بوريك به طور مؤثري PH فيلم كاتدي رادردامنه‌اي كه براي عملكرد خوب لازم است پايدار نگه مي‌دارد. اسيد بوريك به صورت خالص بوده وگران نيست. افزودني‌هاي آلي بايد دردامنه تعيين شده كنترل شده و چون غلظت آنها به علت مصرف الكتروليتيكي، دراثر فيلتركردن و سرريز شدن ماهش مي‌يابد مجدداً به حمام اضافه مي‌شوند. 
روش‌هاي آناليز شيميايي براي كنترل نيكل، كلريد، اسيد بوريك، عوامل افزودني آلي وجود دارد. همين ‌طور دستگاهي براي بازبيني وكنترل دقيق اجزاء اصلي وجود دارد. كروماتوگرافي مايعي يكي از تكنيك‌هاي پيشرفته‌اي است كه براي كنترل مواد آلي بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. [1,2]

 كنترل pH درجه حرارت، دانسيته جريان وكيفيت آب
 pH  محلول آبكاري درطول عمليات نرمال افزايش مي‌يابد اين مسئله ايجاب مي‌كند كه به طور مرتب به حمام اسيد اضافه شود تا pH حمام دردامنه ازقبل تعريف شده محفوظ بماند. كاهش pH با كاهش غلظت يون نيكل همراه است. دراين حالت حمام عملكرد خوبي خواهد داشت. 
درجه حرارت عمليات تأثير قابل توجهي روي خواص رسوب دارد بنابراين بايستي در دامنه تعيين شده    ثابت نگه داشته شود. عموماً دماي كار ي حمامهاي آبكاري نيكل حدود 38-600C است. 
دانستيه جريان درفرآيند آبكاري الكتريكي نيكل با توجه به سطح قطعات، محاسبه كل جريان لازم تعيين مي‌گردد. عمليات درولتاژ ثابت توصيه نمي‌شود. براي اينكه بتوان متوسط ضخامت رسوب نيكل را پيش‌بيني كرد، براي قطعات شكل پيچيده پوششي با ضخامت يكنواخت ايجاد شود ورسوبي با خواص ثابت وقابل پيش‌بيني توليد كرد، لازم است دانستيه جريان كاتدي دقيقاً كنترل گردد. 
سرعت و مقدار رسوب نيكل به دانستيه جريان بستگي دارد. بنابراين براي اين كه ضخامت رسوب تا حد امكان يكنواخت و همگن گردد بايستي دانستيه جريان ثابت و يكنواخت باشد. محلول آبكاري الكتريكي داراي مقاومت الكتريكي است و تقريبا درهمه قطعات  بعضي سطوح نسبت به سطوح گود به آند نزديكتر هستند. درسطوح برآمده دانستيه جريان بزرگتر است، چون فاصله‌ آند تا كاتد كوتاهتر بوده و به اين ترتيب مقاومت الكتريكي كمتراست. پخش شدن جريان در سطوح مختلف را اصطلاحاً توزيع جريان مي‌گويند. برقراري چنين حالتي بدان معناست كه رسوب نيكل در سطوح گود و فرو رفته نسبت به سطوح برآمده نازكتر است. توزيع جريان رامي‌توان ازطريق طراحي مناسب آويز، چيدن مناسب قطعات درآويز و با استفاده  از محافظ‌هاي غير هادي و آندهاي كمكي كنترل نمود. 
درآبكاري الكتريكي بايد از آب املاح‌گيري شده استفاده كرد، مخصوصاً اگرآب شير حاوي مقدار زيادي كلسيم( بيشتر از 200 ppm) باشد. اگر آب قبل ازاستفاده فيلتر شود، ذراتي كه موجب زبري رسوب مي‌شوند حذف خواهند شد. 
كنترل ناخاليصها: درطول عمليات ممكن است ناخالصيهاي معدني- آلي و گازي وارد حمام شوند. تلاش براي حذف منابع اين ناخالصيها ازكارگاه مي‌تواند كيفيت رسوب را بهبود دهد. حضور مقدار كمي آلاينده‌هاي آلي ومعدني موجب عيوب آبكاري مي‌شوند. 
ناخالصي‌هاي معدني از منابعي مثل نمك‌هاي مختلف نيكل ، آب سخت، ذرات معلق درهوا، خوردگي مواد وان، خوردگي ميله‌هاي آندي، گردوخاك روي تأسيسات وقطعات خوردگي دو قطبي المنت‌هاي فلزي غوطه‌ور و ذرات انتقالي ازقطعات وارد حمام آبكاري مي‌شوند. 
درجه آلوده بودن حمام به بعضي مواد معدني را مي توان از طريق فيلتر كردن مداوم و الكتروليز محلول دردانستيه 0.2-0.5A/dm2 كنترل كرد. 
آلاينده‌هاي آلي ممكن است از منابع مثل تركيبات بافري ، روغن‌هاي روانكار چكيده ازتجهيزات هوايي، لاك‌هاي محافظ روي آويزها، نوارهاي محافظ، محصولات تجزيه‌اي عوامل تركننده، پايدار كننده‌هاي آلي، اسپري رنگي، آسترلاستيكي وان و كيسه‌هاي آندي وارد حمام شوند. آلاينده‌هاي آلي بسياري را مي‌توان به طور مداوم يا غير مداوم ازطريق تصفيه كربني حذف نمود. درروش غير مداوم محلول به وان ذخيره انتقال داده شده و تا دماي 60-710C گرم مي‌شود. به ازاي هر ليتر،6 گرم كربن فعال شده به آن اضافه كرده و رسوبات محلول راازميان فيلترعبور داده و به وان آبكاري برگشت مي‌دهند. بعداز اين عمليات تركيب حمام بايد كنترل و تنظيم گردد. براي محلول‌هايي كه آلودگي به آلاينده‌هاي آلي يك مشكل تكراري و هميشگي است عبوردادن محلول از ميان فيلتر كربني توصيه مي‌شود. اگر فيلتر كردن مداوم باشد بايد به محلول عوامل تركننده اضافه كرد. درغير اينصورت رسوب نيكل حفره حفره خواهد شد. 
آلاينده‌هاي گازي محلول آبكاري نيكل معمولا هوا يا دي‌اكسيد كربن است. مقدار كمي هواي حل شده  ممكن است منجر به نوع خاصي حفره شود كه به صورت اثر قطرات چكيده است. هوا مي‌تواند ازطريق سيستم پمپ وارد حمام شود. دراين صورت پمپ و شيرها بايد كنترل واصلاح شوند. گرم كردن حمام به مدت چند ساعت تا دمايي حداقل60C بالاتراز دماي عمليات، هواي حل شده درمحلول را آزاد مي‌كند(درحمام ابكاري نيكل دي‌اكسيد كربن هنگامي به وجود مي‌آيد كه جهت بالا بردن PH محلول به آن كربنات نيكل اضافه مي‌كنند. دي اكسيد كربن، بعد از چند ساعت گرم كردن حمام خارج مي‌گردد. براي اين منظور حمام را تا دماي 60C بالاتراز دماي عمليات گرم كرده و به مدت 1h آن را هم مي‌زنند. 
 تأثير ناخالصيها روي شفافيت رسوب نيكل
 درآبكاري تزييني نيكل آلاينده‌ها مشكل‌ساز هستند، آلاينده‌هايي مثل روي، آلومينيم و مس دراثر انحلال قطعات ريخته‌گري  تحت فشار آلياژهاي روي كه از آويزها داخل حمام مي‌افتند، به وجود مي‌آيند. آبكشي نامناسب قبل از آبكاري پيوستگي عناصر فلزي را افزايش مي‌دهد. سرب وكاديمم ممكن است از آستروان يا وسايل ديگر، نمك‌هاي ناخالص، پيوستگي ساير محلول‌هاي آبكاري به علت آبكشي ضعيف آويزها، وارد حمام شوند. كروم ممكن است ازطريق آويزهاي استفاده شده درآبكاري كروم كه درسوراخها، شيارها و ترك‌هاي موجود درآويز حبس مي‌شود وارد حمام گردد. 
آلاينده‌هاي فلزي از چند طريق روي رسوب براي نيكل اثر مي‌گذارند. آلومينيم و سيليسيم بخار ايجاد كرده(مخصوصاً در سطوح با دانستيه جريان بالا) وموجب زبري مي‌شوند كه دراثر مالش انگشتان پودر شده و ممكن است خراش‌هاي خيلي ريزي دردست ايجاد كنند به همين دليل اين نوع زبري را زبري، «تند يا شور» مي‌گويند. آهن نيز موجب زبرشدن رسوب مي‌گردد( مخصوصاً در PH بالا). اگر مقدار كليسيم ازحد اشباع آن يعني 0.5g/L تجاوز كند رسوب سولفات كلسيم منجربه زبري سوزني شكل رسوب خواهد شد. كروم به صورت كرومات در دانستيه جريان بالا باعث ايجاد رگه‌هاي تيره گاز زدايي و حتما پوسته‌اي شدن پوشش مي‌شود. وقتي كروم دركاتديا توسط مواد آلي موجود درمحلول به كروم سه ظرفيتي احيا شد ممكن است سبب ايجاد بخار شده يا همانند آهن، سيليسيم و آلومينيم موجب زبري سطح رسوب گردد. مس، روي ، كادميم  و سرب در سطوح با دانسيته جريان- پايين باعث تيره يا سياه‌شدن رسوب گشته و بخار ايجاد مي‌كنند. آلاينده‌هاي آلي ممكن است بخار توليد كرده، رسوب را مات كرده ويا خواص مكانيكي رسوب را تضعيف كنند. 
اگر در اثر آلوده بودن محصول در پوشش تنش كافي به وجود آيد عيوب مكانيكي ممكن است ترك‌هاي مويي ايجاد كنند. اين ترك‌ها معمولاً درسطوحي كه ضخامت رسوب زياد است( سطوحي با داتستيه جريان بالا) ظاهر مي‌شوند ولي ضرورتاً به اين سطوح محدود نمي‌شوند. 


 


www.idehpouyan.ir

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

كنترل وبررسي خواص رسوب
 آزمايش پوشش‌هاي رسوب الكتريكي نيكل با توجه به كاربرد ممكن است به طور قابل توجهي تغيير كند. تقريبا درتمام كاربردهاي تزييني ظاهرو ضخامت رسوب كنترل مي‌شود. سطوح بايد كاملا براق يا نيمه براق بوده و عاري ازعيوبي مثل تاول، زبري، حفره ترك،بيرنگي و رنگ اضافه باشد. فقط از طريق كنترل ضخامت تعدادي از قطعات ابكاري شده، مي‌توان ازكيفيت رسوب اطمينان حاصل كرد. در پوشش‌هاي تزييني چند لايه بايستي مقدارگوگرد رسوب، ضخامت نسبي هركدام ازلايه‌ها، داكتيليته لايه نيمه براق نيكل، اختلاف پتانسيل الكتروشيميايي بين لايه‌ها، مقاومت خوردگي و چسبندگي پوشش كنترل گردند. دركاربردهاي مهندسي وشكل دهي الكتريكي لازم است خواص مكانيكي شامل سختي استحكام كششي، داكتيليته، تنش داخلي، مقاومت سايشي  وساير خواص كنترل وثبت گردد. ضخامت رسوب با استفاده از روش‌هاي مختلفي قابل اندازه‌گيري است. روش كولومتريك كه دراستاندارد ISO 2177 وASTM B 504 توضيح داده شده است. براي تعيين ضخامت رسوب نيكل، كروم و همچنين ضخامت مس زير لايه به كار مي‌رود. دراين روش مقدار انرژي الكتريكي لازم براي لايه زدايي سطح كوچكي ازقطعه تحت آزمايش اندازه گرفته مي‌شود. سل به سطح آزمايش بسته شده و توسط الكتروليت مناسب پرمي‌گردد. سپس كاتد رادر جاي خود قرار مي‌دهند. قطعات آند بوده و جريان ازطريق كولومتر الكترونيكي به منبع انرژي وصل مي‌گردد. برحسب زمان وجريان عبور، كولومتر عددي را برحسب كولمب ارايه مي‌دهد. دردستگاه‌هاي مدرن ضخامت مستقيماً اندازه‌گيري مي‌شود. ضخامت رسوب نيكل را مي‌توان توسط گيج‌هاي مغناطيسي، اسپكترومتري اشعهx، پس پراكندگي  و تكنيك‌هاي جريان گرايي اندازه گرفت. 
بوسيله بررسي‌هاي متالوگرافي نيز مي‌توان ضخامت رسوب را تعيين كرد ولي زمان‌گير وگران بوده و مخرب مي‌باشد. 
درپوششهاي چند لايه تعيين همزمان ضخامت و پتانسيل الكتروشيميايي براي اندازه‌گيري اختلاف پتانسيل شيميايي بين لايه‌هاي براق و نيمه براق درپوشش‌هاي چند لايه توسعه پيدا كرد. روش كار مشابه كولومتري است ولي با استفاده از قرار دادن الكترود مرجع درمدار مي‌توان پتانسيل اكتروشيميايي مواد حل شونده راهمزمان با ضخامت لايه آن اندازه گرفت. به عنوان مثال در پوشش دو لايه وقتي كه لايه براق نيكل حل شده، پتانسيل الكتروشيميايي به طور نسبتاً زيادي تغيير كرده و لايه نيمه براق مورد حمله قرارمي‌گيرد. اختلاف پتانسيل به مقاومت خوردگي كل پوشش دولايه مربوط مي‌شود و بايد بزرگتر  از 100 MV باشد. 
سه نوع آزمايش خوردگي تسريع شده وجود دارد. Corrodkote ,CASS و پاشش نمكي اسيد استيك، آزمايش CASS كاربرد بيشتري دارد. جزييات اين آزمايشات دراستاندارد ISO 1456 واستانداردهاي ASTM موجود است. آزمايش‌هاي Corrodkote ,CASS براي كنترل كيفيت پوشش‌هاي تزييني نيكل- كروم توسعه يافت. جزييات اين آزمايش‌ها براي پوشش‌هاي نيكل، كروم روي فولاد،آلياژهاي روي يا مس  در ASTM  B  456 وبراي پوشش‌هاي نيكل، كروم روي پلاستيك‌ها در ASTM B 604 آمده است. 
درآبكاري تزييني نيكل براياي اينكه از عملكرد خوب محلول مطمئن شد و درصد افزايش طول رسوب بزرگتراز8 باشد آزمايش در ASTM 489,ISO  1456 توضيح داده شده است. اساس كار بر پايه آزمايش خمش تسمه رسوبي روي ماند رلي يا ابعاد مشخصي است. درصد افزايش طول را مي‌توان آزمايشات مكانيكي معمولي نيز تعيين كرد. دراين روش ابتدا نمونه ماشينكاري شده را كه نيكل نسبتاً ضخيمي روي آن رسوب داده شد، تحت آزمايش كشش قرار مي‌دهند. آزمايشات ديگر، شامل چسبندگي در ASTM B 571 ، اندازه‌گيري تنش داخلي در ASTM B 636 وآزمايش ميكرو سختي در ASTM B 578 توضيح داده شده است. 
 جنس آندهاي نيكلي 
دراكثر فرآيندهاي ابكاري نيكل ازآندهاي حل شو استفاده مي‌شود. درآند نيكل به يون تبديل شده و وارد محلول مي‌گردد تا دركاتد احيا شود. به عبارتي نيكل لازم ازآندهاي تأمين مي‌گردد. علاوه براين آند جريان را به قطعات توزيع كرده و به اين ترتيب روي توزيع فلز اثر مي‌گذارد. ساده‌ترين راه براي قراردادن آندهاي نيكل در محلول اين است كه ميله‌هاي نيكلي توسط قلابهايي ازميله‌هاي آندي داخل محلول آويزان شود به طوري كه فقط آند درمحلول غوطه‌ور شود. مواد آندي داخل كيسه‌هاي مخصوصي قرارداده مي‌شوند تا ذرات غير قابل حل وارد محلول نشود. ازميله و تسمه‌هاي الكتروليتيكي نيكل نيز استفاده شده است ولي دربيشتر نقاط سبدهاي تيتانيمي جايگزين آنها شده است. اين سبدها ازتوريهاي تيتانيمي ساخته شده و دربالا، پايين ولبه‌ها توسط تسمه‌هاي تيتانيمي مهار مي‌شوند. سبدها داخل كيسه‌هاي آندي اليافي قرار داده شده و توسط قلابهايي ازميله‌هاي اندي آويزان مي‌گردند( مواد نيكلي داخل سبد قرار مي‌گيرد). مشبك بودن سبدهاي تيتانيمي به سيلان محلول كمك مي‌كند. سبدهاي تيتانيمي به واسطه مزايايي كه دارند خيلي سريع رواج پيدا كردند. سبدهاي آندي بزرگ بدون تغيير بوده وسطح آندي يكنواختي را تآمين مي‌كنند كه براي شارژهاي قطعات مشابه موجب توزيع ثابت جريان وضخامت يكسان مي‌گردد. دراينحالت فاصله آند- كاند ثابت مانده وبه اين ترتيب جريان خود توزيع مي‌شود. نيكل به طور اتوماتيك يا نيمه اتوماتيك داخل سبدها قرار داده مي‌شود. يكي از محدوديتهاي اين سبدها در محلول‌هاس حاوي فلوبورات يا يونهاي فلوريدي است چون مقدار كمي فلوريد موجب خوردگي آنها مي‌شود. نيكل مصرفي به صورت نيكل الكتروليتي خيلي خالص با ابعاد حدودي   ونيكل الكتروليتي خالص به شكل دكمه‌هايي با قطر تقريبي 22mm ونيكل الكتروليتي فعال شده توسط گوگردد به شكل دكمه‌هايي با قطر تقريبي 25mm يا به صورت تكه‌هاي كروي شكل تصفيه- گازي است. نيكل گوگرد داردر دانستيه جريان بالاتر به طور يكنواخت حل مي‌شود. اگر راندمان آندي %100 باشد درغياب يونهاي كلريدي انحلال اين آند يكنواخت است ولي نيكل بدون گوگرد غير يكنواخت حل مي‌شود به همين دليل براي اين نوع آند وجود يونهاي كلريدي ضروري است. چون نيكل خالص در محلول سولفات نيكل غير فعال مي‌شود يونهاي كلريدي فيلمهاي اكسيد غير فعال را مورد حمله قرارداده و به ترتيب ازطريق حفره‌هاي سطحي ايجاد شده، نيكل در محلول حل مي‌گردد. بااينحال حتي درحضور يون كلريدي، تمايل براي غير فعال شدن وجود دارد. درآندهاي حاوي گوگرد فيلم اكسيدي تشكيل نمي‌شود. اين آندها در پتانسيلهاي آندي پايين‌تر حل مي‌شوند. چون مقدار كمي گوگرد در نيكل مقاومت سطحي را در مقابل جريان كاهش مي‌دهد آند ازطريق تأثيري كه روي توزيع جريان و يكنواختي ضخامت دارد روي كيفيت رسوب اثر مي‌گذارد.  


www.idehpouyan.ir

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

برای ارسال دیدگاه یک حساب کاربری ایجاد کنید یا وارد حساب خود شوید

برای اینکه بتوانید دیدگاهی ارسال کنید نیاز دارید که کاربر سایت شوید

ایجاد یک حساب کاربری

برای حساب کاربری جدید در سایت ما ثبت نام کنید. عضویت خیلی ساده است !

ثبت نام یک حساب کاربری جدید

ورود به حساب کاربری

دارای حساب کاربری هستید؟ از اینجا وارد شوید

ورود به حساب کاربری

  • کاربران آنلاین در این صفحه   0 کاربر

    هیچ کاربر عضوی،در حال مشاهده این صفحه نیست.

×
×
  • جدید...