مختصری از آبکاری الکتریکی

آبکاری الکتریکی فرآیندی است که در آن با استفاده از جریان برق لایه نازکی از یک فلز روی سطح فلزی دیگر رسوب داده می شود. جریان برق و عوامل احیا کننده ایی که در این فرآیند مصرف می شوند ارزان هستند. این امر توجیه اقتصادی خوبی برای توسعه این روش است.

هدایت الکتریکی محلول:

محلول کلرید سدیم و آهک در آب هدایت الکتریکی خوبی دارند در حالی که محلولهای شکر و اوره هادی خوبی نیستند. برای درک این مطلب یعنی اختلاف ظرفیت هدایت الکتریکی محلولها بهتر است آنها را با هم مقایسه کرد. هدایت الکتریکی خوب فلزات به واسطه حرکت آزادانه الکترونهاست.وقتی فلزات در میدان الکتریکی قرار می گیرد الکترونها از قطب مثبت حرکت می کنند ولی عملاً هسته ها و یونهای اتمی داخل فلز ساکن هستند. به طور کلی یک ماده می تواند جریان الکتریسیته را هدایت کند که الکترون یا دیگرذرات باردار یعنی یونها در داخل آن حرکت کنند. در تمام محلولهای هادی جریان برق مولکولها به ذرات باردار یا یون (مثبت ومنفی) تجزیه می شوند یونهای بار منفی به طرف آند حرکت می کنند به همین دلیل آنیون نامیده می شوند. برعکس یونهای مثبت به طرف کاتد حرکت می کنند و به همین دلیل کاتیون نامیده می شوند.

کاتد و آند:

صفحات فلزی غوطه ور در محلول هستند که از طریق آنها الکترون آزاد یا جذب می گردد. این صفحات را الکترود نیز می گویند. الکترودی که الکترون آزاد کرده و بار مثبت پیدا می کند آند و الکترودی که الکترون وارد محلول می کند کاتد می گویند.

الکترولیت: محیط حمل جریان از طریق جابجایی یونهاست. در محلول های هادی جریان ، حلال عوامل موجود را به دو دسته ذرات مثبت و منفی تجزیه می کند.

الکترولیز: در محلول هادی جریان الکتریسیته در اثر واکنش بین حلال و مواد حل شده یونهای بارداری به وجود می آید که با عبور جریان، یونهای منفی (آنیون) به سمت قطب مثبت و ........

برای مطالعه ادامه مطلب به سایت نویسنده مقاله مراجعه فرمایید.

مرجع: شرکت جلاپردازان پرشیا

استاندارد مهارت و آموزشی پوشش گر الکتریکی (آبکار) فلزات قیمتی

رشته : صنایع دستی

گروه برنامه ریزی درسی صنایع شیمیایی

مفاهیم اصطلاحات بکاربرده شده در استاندارد

**************************************

• کلمه آشنائی: به مفهوم داشتن اطلاعات مقدماتی
• کلمه شناسایی: به مفهوم داشتن اطلاعات کامل
• کلمه اصول: به مفهوم مبانی مطالب تئوری
• کلمه توانایی: به مفهوم قدرت انجام کار

مشخصات

********

• حداقل تحصیلات: پایان دوره راهنمایی
• وضعیت جسمانی: متناسب با شغل مربوطه
• سایر شرایط:..

تعریف

*****

پوشش گر الکتریکی فلزات قیمتی کسی است که بتواند از عهده چربی زدایی و اکسید و پوشش برداری و آبکاری قطعات مختلف و اندازه گیری بعضی از ویپگیهای قطعات آبکاری شده برآید.

مدت زمان کارآموزی:  168 ساعت

1-زمان آموزش تئوری: 58 ساعت

2-زمان آموزش عملی: 110 ساعت

استاندارد مهارت و آموزشی

پوشش گر الکتریکی (آبکار)

گروه برنامه ریزی درسی صنایع شیمیایی

استاندارد مهارت و آموزشی پوشش گر الکتریکی (آبکار) درجه 1

رشته: صنایع شیمیایی

استاندارد مهارت  و آموزشی

پرداختکار قبل از پوشش الکتریکی

گروه برنامه ریزی درسی صنایع شیمیایی

مفاهیم اصطلاحات بکاربرده شده در استاندارد

**************************************

• کلمه آشنائی: به مفهوم داشتن اطلاعات مقدماتی
• کلمه شناسایی: به مفهوم داشتن اطلاعات کامل
• کلمه اصول: به مفهوم مبانی مطالب تئوری
• کلمه توانایی: به مفهوم قدرت انجام کار

مشخصات

********

• حداقل تحصیلات: پایان دوره راهنمایی
• وضعیت جسمانی: متناسب با شغل مربوطه
• سایر شرایط:..

تعریف

*****

پرداختکار قبل از پوشش الکتریکی کسی است که بتواند از عهده اندازه گیری ابعاد و زوایا و اره کاری و سنباده کاری و گلانس کاری و سوار و پیاده کردن سنگها و نمدهای پرداختکاری و شن پاشی و ساچمه زنی قطعات طبق نقشه برآید.

مدت زمان کارآموزی:  366 ساعت

1-زمان آموزش تئوری: 102 ساعت

2-زمان آموزش عملی: 264 ساعت

(فهرست توانایی های پرداختکار قبل از پوشش الکتریکی)

جدول توزیع دروس پایه دوم وسوم در برنامه هفتگی

جدول دروس پایه دوم

جدول دروس پایه سوم

نشریه پیام آبکار – بهار ۱۳۹۵

بررسي اثر pH ، دما و دانسيته جريان بر سرعت و بازده جريان پوشش دهي پالاديوم با استفاده از آبکاري الکتريکي

تهيه و تنظيم:

زينب تاداس

احمد ايران نژاد

گروه مهندسي مواد، خوردگي وحفاظت ازمواد

دانشگاه آزاداسلامي سيرجان

آبکاري پالاديوم در اتصالات مورد استفاده در مخابرات، حمل و نقل، مدارات چاپي و رايانه و بسياري از حوزه هاي نانوتکنولوژي مورد استفاده مي باشد. پالاديوم با قيمتي کمتر، دانسيته پائين تر، خواص مکانيکي بهتر، حفرات کمتر در آبکاري و در نتيجه خواص خوردگي بهتر جايگزين مناسبي براي فلز گران قيمت طلا مي باشد. در اين مَقاله از حمام آمونياکي با 6=pH خنثي و حمام قليايي با 12=pH استفاده شد. اين حمام ها شامل کلريد پلاديوم و نيترات آمونيوم بود. زيرلايه مورد استفاده نيز مس آماده سازي شده سنباده و پوليش شده بود. کليه پارامترهاي آبکاري شامل حمام آبکاري مناسب، دما، pH، دانسيته جريان اعمالي، پتانسيل و زمان مناسب به منظور بدست آوردن پوششي يکنواخت، براق و با کمترين تخلخل بهينه گرديدند.

فلز پالاديوم (Pd) توسط پزشک انگليسي W. H. Wollaston و با نام وي در سال 1803 درحالي کشف شد که او مشغول انجام آزمايشهايي روي جداسازي و خالص سازي پلاتين بود. دکتر Wollaston بعنوان يک دانشمند و ستاره شناس معروف نخست کشف خود را پس از شناسايي سيارک Ceres با نام سرزيوم نامگذاري نمود.

هرچند خيلي زود نظر خود را عوض کرد و نام اين فلز را به افتخار سيارک تازه کشف شده Pallas به پالاديوم تغيير داد. پالاديوم به رنگ سفيد نقرهاي است، از قابليت چکش خواري و شکل پذيري برخوردار بوده و ساختار بلورياش fcc (مکعبي با وجوه مرکز پر) است. پالاديوم داراي عدد اتمي 46 و جرم اتمي 106.4 gmol-1، چگالي 12.16 gcm-3، و نقطه ذوب 1555درجه سانتيگراد است.

بطور کلي، عناصر آلياژي قصد دارند مقاومت ويژه، سختي و استحکام کششي Pd را بهبود بخشند. مس، نيکل، طلا، ايريديوم، روديوم و روتنيوم براي توليد آلياژهاي Pd براي کاربردهاي عملي بسياري استفاده شدهاند. براي مثال، آلياژي از نقره (درصد وزني 60 به 40 براي Pd به Ag) عموماً در کنتاکتور رله هاي الکتريکي بکار ميرود [3-1]. آبکاري در حدود 4 تا 8 درصد کل مصرف پالاديوم در سطح جهان تشکيل مي دهد، پالاديوم يکي از مهم ترين فلزات براي کاربردهاي صنعتي، مانند الکتريکي و کاتاليستي به خاطر داشتن خواص سايشي بالا و قابليت لحيم کاري نرم و فعاليت هاي بالاي کاتاليستي براي واکنش هاي شيميايي مختلف مي باشد.

هزينه مصرف پالاديوم به همراه چگالي پايين تر آن صرفه جويي چشمگيري در جايگزيني طلا يا ساير فلزات گران بهايي همچون پلاتين را مهيا مي‌کند.

امروزه نه تنها مزيت هاي اقتصادي بلکه مزاياي فناوري جايگزيني پالاديوم يا آلياژهاي براي طلا شناخته شده است[7-5 ] امروزه نه تنها مزيتهاي اقتصادي بلکه مزاياي تکنولوژيک جايگزيني Pd يا آلياژهاي Pd براي طلا عموماً شناخته شده اند. خواص ماده (مثلاً سختي، داکتيليته و پايداري حرارتي) پالاديوم در بسياري از موارد از طلاي سخت برتر هستند.

براي مثال، سختي بيشتر براي مقاومت به سايش مفيد است، که مي توان آنرا با پوششي نازکي از طلاي آبکاري شده به عنوان يک روانساز جامد ارتقاء بخشيد. تخلخل کمتر آلياژهاي آبکاري شده Pd (مثلآً PdNi) مقاومت به خوردگي قطعات آبکاري شده را بهبود مي‌بخشد[8]. در کاربردهاي فناوري رسوب دهي فيلم‌هاي پالاديوم، تردي هيدروژني اهميت زيادي دارا مي‌باشد. بديهي است که اين فيلم‌ها بايد داراي يکپارچگي مکانيکي بوده و عاري از هرگونه ترک و تنش باشند.

از اين رو حذف يا جلوگيري از رسوب نشاني هيدروژن با پالاديوم مهم مي باشد. تردي هيدروژني يکي از مهم ترين چالش هاست ولي نتها چالش موجود که بايد در فرايند آبکاري پالاديوم ديده شود. پارامترهاي آبکاري الکتريکي مانند شرايط الکتروليز (ترکيب و هم زدن حمام الکتريکي، حضور مواد افزودني، دماي pH) شرايط جريان (مقدار دانسيته جريان و نوع جريان) و خواص ذره (نوع و اندازه شکل) خواص آبکاري الکتريکي و غيره، مورفولوژي و خواص پوشش‌هاي پالاديوم را تحت تاثير قرار مي دهند [12-9].

در اين پژوهش سعي شده، امکان سنجي پوشش پالاديوم و جايگزيني آن براي طلا بررسي گردد و همچنين شرايط بهينه آبکاري را مشخص شده است.

روش انجام آزمايش

در اين پژوهش با توجه به پيشينه مطالعات صورت گرفته شده، از حمام آمونياکي با محيط خنثي 6= pH و حمام قليايي با 12= pH مورد استفاده قرار گرفت.

اين حمام‌ها شامل mM PdCl2 100 و 30mM نيترات آمونيوم هستند استفاده گرديد. زيرلايه مورد استفاده براي پوشش پالاديوم از جنس مس بوده که براي آماده سازي و ايجاد پوششي براق و يکنواخت بر روي سطح اين فلز پايه ها ابتدا با سنباده 200 تا 3000 سنباده زده شده و سپس با ذرات آلومينايي مورد عمليات پوليش کاري قرار گرفت تا سطحي صاف و آيينه اي جهت آبکاري ايجاد گردد. لازم به ذکر است در اين پژوهش از روش ولتاموگرام چرخه اي گستره پتانسيل و جريان مناسب براي آبکاري پالاديوم تعيين گرديد.

براي مشخص کردن ساختارهاي شبکه پوشش‌ها اعمالي از آناليز پراش اشعه ايکس استفاده شد و همچنين از روش ميکرو سختي ويکرز با بار اعمالي 20 گرم به مدت 15 ثانيه در سطح، سختي اعمال شده ميانگين 5 نقطه توسط بار اعمالي بوده سختي پوشش ها بدست آمد.

نتايج و بحث

بررسي و بدست آوردن pH مناسب حمام آبکاري

در اين پژوهش براي انجام پوشش پالاديوم بر روي مس، از حمام هاي آبکاري با محيط هاي خنثي و قليايي استفاده شد که در اين بخش به بررسي و مقايسه اين دو محيط با يکديگر و همچنين بدست آوردن بهينه ترين شرايط پرداخته مي شود.

بررسي شرايط حمام آبکاري در pH خنثي

در شکل 1، منحني هاي ولتاموگرام چرخه اي با سرعت هاي متغير v/s 01/0، 02/0، 04/0 و 05/0 نشان داده شده است. همچنين به منظور بررسي دقيق تر اين شرايط و منحني هاي دانسيته جريان-پتانسيل دو نمودار ستوني دانسيته جريان و پتانسيل احياي پالاديوم در محلول آبکاري با pH خنثي برحسب سرعت اعمال پتانسيل به ترتيب در شکل هاي 2 و 3 نشان داده شده است.

همانگونه که مشاهده مي شود، با افزايش سرعت اعمال پتانسيل، دانسيته جريان احيايي افزايش مي‌يابد و پتانسيل احيا نيز به سمت مقادير منفي تر جابه جا مي شود. قله پتانسيل احيايي هنگامي رخ ميدهد که غلظت يون ها بر روي سطح صفر شود، گراديان غلظت حداکثر شود و در نتيجه ماکزيمم جريان احيايي ايجاد مي گردد.

بدين ترتيب با افزايش سرعت اعمال پتانسيل براي اين که غلظت يون‌ها بر روي سطح صفر شود و از نظر ترموديناميکي رسيدن يون‌ها از محلول به سطح الکترود کننده باشد و هرآنچه از يون‌ها که به سطح مي رسند احيا شوند نياز به نيروي محرکه بالاتر و در نتيجه پتانسيل بالاتري مي باشد.

در پتانسيل بالاتر دانسيته جريان بالاتري نيز ايجاد مي گردد براي بررسي و تحليل بيش تر، منحني ولتاموگرام درمنطقه آبکاري (احيايي) در سرعت پتانسيل Vs-1 05/0 شکل 4 نشان داده شده است، همانگونه در شکل 4 مشاهده مي شود اين منحني داراي يک منطقه نفوذي و منطقه احياي هيدروژن که با شماره‌هاي 1 و 2 نشان داده شده است.

در منطقه احياي پالاديوم مطابق با واکنش 1 انجام مي گردد. در اين منطقه پالاديم احيا مي شود و به صورت فلز بر روي سطح پوشش ايجاد مي گردد. در ادامه با منفي تر شدن پتانسيل در منطقه 2 احياي هيدروژن طبق واکنش 2 رخ مي دهد.

(1)

(2)

با توجه به امکان تصاعد هيدروژن در اين محدوده پتانسيل خطر تردي هيدروژني وجود دارد. بنابراين مي بايست شرايط آبکاري به گونه اي بهينه گردد که از نظر ولتاژ و جريان در محدوده آبکاري هم احياي يون پالاديوم را با نرخ و راندمان بالا داشته باشيم و هم احياي هيدروژن با نرخ پايين صورت بگيرد. کاهش احياي هيدروژن علاوه بر کاهش تردي باعث افزايش راندمان کاتدي مي گردد.

براين اساس باتوجه به منحني ولتاموگرام شکل حداقل دانسيته جريان mAcm-2 5/1 و حداکثر mAcm-2 3 مناسب مي باشد. با توجه به نتايج بدست آمده شرايط آبکاري در محدوده بالا انجام گرديد و در ادامه به بررسي راندمان کاتدي در شرايط بالا پرداخته شد که شرايط بهينه براي راندمان کاتدي نيز بدست آيد. در شکل 5 نمودار ستوني راندمان کاتدي نشان داده شده است. همانگونه که ملاحظه مي شود با افزايش جريان از
mAcm-2 5/1 به 2 راندمان کاتدي افزايش مي يابد.

علت اين امر افزايش جريان و افزايش نيروي محرکه جهت احياي يونهاي فلزي مي باشد که باعث مي گردد در زمان يکسان ميزان پوشش بيشتري بدست آيد. اما در ادامه با افزايش بيشتر جريان مشاهده مي شود راندمان کاتدي کاهش مي يابد، علت اين امر افزايش جريان و پتانسيل و رسيدن به منطقه احياي هم زمان هيدروژن مي باشد که باعث مي گردد بخشي از جريان صرف احياي هيدروژن شده و درنتيجه راندمان کاتدي کاهش مي يابد.

پس از جريان بيشتر از mAcm-2 2 خطر تردي هيدروژني رو به رو هستيم، براي کاهش اين خطر و افزايش راندمان کاتدي آبکاري در جريان کم‌تر از 2 انجام مي شود.

بررسي شرايط حمام آبکاري در pH قليايي

در شکل 6 منحني هاي ولتاموگرام چرخه اي با سرعت هاي متغير v/s 01/0، 02/0، 04/0 و 05/0 نشان داده شده است و همچنين به منظور بررسي دقيق تر در شکل هاي 7 و 8 اين شرايط و منحني هاي دانسيته جريان-پتانسيل دو نمودار ستوني دانسيته جريان و پتانسيل احياي پالاديوم در محلول آبکاري با pH قليايي برحسب سرعت اعمال نشان داده شده است.

در محلول آبکاري با pH قليايي نيز همچون شرايط آبکاري با pH خنثي، با افزايش سرعت اعمال پتانسيل دانسيته جريان احيايي افزايش مي يابد و پتانسيل احيا نيز به سمت مقادير منفي تر جابه جا مي شود. همانطور که گفته شد در مورد فلز پالاديوم با توجه به امکان تصاعد هيدروژن در اين محدوده پتانسيل خطر تردي هيدروژني وجود دارد. بنابراين مي بايست شرايط آبکاري به گونه اي بهينه گردد که از نظر ولتاژ و جريان در محدوده اي قرار گيريم که هم احياي يون فلز پالاديوم با نرخ بالا صورت گيرد و هم احياي هيدروژن حداقل باشد.

باتوجه به منحني ولتاموگرام در منطقه آبکاري (احيايي) يعني در محدوده جريان و پتانسيل منفي در سرعت اعمال پتانسيل Vs-1 05/0 با توجه به دو منطقه احيايي يون پالاديوم وهيدروژن حداقل دانسيته جريان بايد mAcm-2 2 و حداکثر mAcm-2 5 مناسب مي باشد (شکل 9) و همچنين مشخص است که راندمان کاتدي از mAcm-2 2 به 3 افزايش مي يابد و بعد ازآن کاهش مي يابد و در نتيجه از دانسيته جريان بيشتر از mAcm-2 3 شاهد تصاعد هيدروژن و خطر تردي هيدروژني روبه رو خواهيم بود و براي جلوگيري از اين امر از دانسيته جريان کمتر از 3 در فرآيند آبکاري استفاده خواهد شد (شکل 10).

مقايسه دو حمام آبکاري با pH خنثي و قليايي.

دراين قسمت به مقايسه شرايط آبکاري در دو محيط خنثي و قليايي پرداخته شده، در شکل 11 دو منحني ولتاموگرامي آبکاري پالاديوم در اين دو طيف اسيديته نشان داده شده است. همانگونه که ملاحظه مي شود با افزايش pH از 7 به 12 سطح زير منحني افزايش مي يابد.

افزايش سطح زير منحني بيانگر افزايش ميزان نشست يون فلزي و به عبارتي ميزان پوشش بيشتر در زمان يکسان است. اين مطلب تاييد راندمان بيشتر با استفاده از حمام قليايي نسبت به حمام خنثي است. در شکل 12 سختي پوشش هاي پالاديوم در دو حمام آبکاري با محيط هاي خنثي و قليايي نشان داده شده است، همانطور که ديده مي شود، پوشش بدست آمده از حمام قليايي سختي مناسب در محدوده سختي پوشش پالاديوم دارد که علت اين امر کم بودن خلل و فرج ويکنواختي پوشش بدست آمده از حمام قليايي مي باشد.

پوشش بدست آمده از حمام خنثي سخت تر از حمام قليايي است که علت اين امر افزايش تردي هيدروژني مي باشد که منجر به افزايش سختي و اين سختي مناسب نمي باشد. در شکل 13 چسبندگي اين پوشش ها با دو حمام نشان داده شده است که مشخص است در محيط قليايي چسبندگي بهتري برخوردار مي باشد.

نتايج مقايسه آبکاري در دو محيط قليايي و خنثي نشان مي دهند که در محيط قليايي باتوجه به ميزان نشست بيش تر پالاديوم، راندمان کاتدي بالاتر و کم تر بودن احيايي هيدروژن و درنتيجه خطر کم تر تردي هيدروژن، پوشش هاي يکنواخت تر مناسب تر در مقايسه با محيط خنثي بدست مي آيد.

نتيجه گيري

پوشش پالاديوم بر زير لايه مسي به روش آبکاري الکتريکي به صورت موفقيت آميز انجام شد.

باتوجه به بررسي راندمان کاتدي و مطالعه دياگرام پوربه مشخص مي شود به منظور کاهش اثر تصاعد هيدروژن و در نتيجه افزايش راندمان کاتدي و کاهش تخريب ناشي از تردي هيدروژني، آبکاري پالاديوم در حمام قليايي مي بايست در جريان کم تر از mAcm-2 3 انجام گردد.

به منظور دست يابي به پوشش يکنواختي و کيفيت بالا، خلل و فرج پائين، راندمان کاتدي، سختي و چسبندگي بالا مي بايست از حمام آبکاري قليايي پالاديوم با 12= pH و در زمان 10 دقيقه و دماي حمام 60 درجه سانتي گراد استفاده نمود.

آزمون هاي پراش پرتو ايکس بيانگر پيک پراش (111)pd در 1/38 درجه، پيک پراش (200)pd در 1/45درجه و پيک پراش فلز مس و غيره مي باشد. پيک هاي تيز و واضح بيانگر پوشش و ايجاد ساختار کريستالي يکنواخت بر روي سطح فلز پايه مسي مي باشد.

برای اشنایی بیشتر با ارسال کننده مقاله به سایت نشریه پیام آبکار مراجعه نمایید

کلیک کنید

نشریه پیام آبکار – پاییز ۱۳۹۴

ﻣﺮوري ﺑﺮ ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت اﻧﺠﺎم ﺷﺪه در زمينه

آبکاري الکتريکي فلز پالاديوم بر روي زيرلايه‌هاي فلزي

تهيه و تنظيم:

زينب تاداس

احمد ايران نژاد

گروه مهندسي مواد - خوردگي و حفاظت از مواد

واحد سيرجان، دانشگاه آزاداسلامي

هدف از انجام اين مطالعه معرفي اجمالي بر پوشش دهي فلز پالاديوم بر روي زير لايه هاي فلزي و مروري بر مطالعات انجام شده در زمينه آبکاري الکتريکي فلز پالاديوم مي باشد. سپس مطالعات آزمايشگاهي انجام شده که در آنها، پالاديوم به روش آبکاري الکتريکي و همچنين مطالعات انجام شده در زمينه بررسي خواص پوشش حاصل، مرور شده است

فلز پالاديوم (Pd) توسط پزشک انگليسي W. H. Wollaston و با نام وي در سال 1803 در حالي کشف شد که او مشغول انجام آزمايشهايي روي جداسازي و خالص سازي پلاتين بود.

دکتر Wollaston به عنوان يک دانشمند و ستاره شناس معروف نخست کشف خود را پس از شناسايي سيارک Ceres با نام سرزيوم نامگذاري نمود. هرچند خيلي زود نظر خود را عوض کرد و نام اين فلز را به افتخار سيارک تازه کشف شده Pallas به پالاديوم تغيير داد.

اولين مثال شناخته شده از Pd آبکاري شده در کلکسيون Percy واقع در موزه علم لندن است. اين قطعه شامل ورقه اي نازک از مس است که با Pd پوشش داده شده است که حوالي سال 1855 توسط T. H. Henry تهيه شده است. فرمولاسيون اوليه Henry از يک الکتروليت نيترات Smee استفاده نمود و در يک فرمولاسيون بعدي محلولي آمونياکي از موريات آمونيوم بکار رفت. جالب اينکه امروزه بيشترين فرآيندهاي بکار رفته براي آبکاري Pd و آلياژ Pd بر پايه الکتروليتهاي آمونياکي استوارند. يک مرور تاريخي عالي شامل فرمولهاي متعدد براي آبکاري Pd توسط Atkinson و Raper در سال 1933 نگارش شد (انتلر، 1987: 19-13). آبکاري در حدود 4 تا 8 درصد کل مصرف Pd در سطح جهان را تشکيل مي دهد.

شکل‏(1) مرور تاريخي کاربردهاي عمده پالاديوم بوده و نشان مي دهد که در اواسط دهه 70 ميلادي آبکاري Pd به لحاظ فني قابل توجه گرديد. از پالاديوم در محصولات ارتباطي بخصوص در اتصالهاي مخابرات، رايانه و خودرو؛ پوشش نيمه رساناها و اخيراً در صنعت مدارهاي چاپي؛ بستر پوشش ICها؛ آرايه هاي شبکه زميني؛ کارتهاي پروب ويفر IC و انواع و اقسام کاربردهاي نانوفناوري استفاده مي شود. به علاوه، از زمان وضع مقررات منع استفاده از نيکل در اروپا به دليل التهاب پوستي در اثر اين ماده، Pd مقبوليت زيادي در صنايع تزئيني پيدا کرد (گراهام، آپدگراف، 1984).

استفاده از فيلمهاي ضخيم آبکاري شده براي کاربردهاي الکترونيکي تا اواسط دهه 1970 ميلادي متداول بود. قيمت پايين طلا و فراواني و قابليت اطمينان فناوريهاي موجود آبکاري طلا مانع از استفاده از هر ماده جايگزين ديگري مي شد. هرچند، آزادسازي قيمت طلا در اوايل دهه 70 ميلادي همراه با رخدادهاي سياسي و اقتصادي آن دوره موجب رشد نجومي قيمت آن در اواخر دهه 70 و اوايل دهه 80 گرديد (شکل‏2). طي سالهاي 1981 تا 2002، طلا در محدوده قيمتي 440-320 دلار به ازاي هر TrOz مبادله شد. اما پس از 2002، دوباره صعود فضايي را تجربه نمود و به 900 دلار در هر TrOz رسيد. لذا، انگيزه براي جايگزيني طلا مقرون بصرفه بوده و باقي خواهد ماند. افزايش قيمت طلا سبب انجام تحقيقات قابل توجهي به منظور کاهش مصرف اين فلز زرد و همچنين تشويق براي جستجوي يک جايگزين اقتصادي تر شد (هدريچ، راب، 1977: 520-512). پالاديوم به عنوان جايگزيني مناسب ديده مي شود. شکل(3)، قيمت نسبي Pd را نسبت به Au مقايسه کرده و قيمت کمتر Pd را در طول دوره هاي زماني مختلف بجز بازه سالهاي 1999 تا 2002 نشان مي‌دهد. توقف تأمين اين ماده از روسيه، توليد کمتر افريقاي جنوبي، کاربرد بيشتر Pd براي کاتاليزورهاي خودکار، و فعاليتهاي احتکار انبار Pd در توطئه افزايش قيمت اين فلز مهم نقش داشته اند. البته، توليد بيشتر و برنامه هاي بازيافت فعال منجر به تأمين منابع بيشتر و متعاقباً قيمتهاي پايينتر پالاديوم شده است (جانسون متي، 1996).

قيمت Pd همراه با چگالي پايينتر آن صرفه جويي قابل توجه در جايگزيني طلا يا ساير فلزات گرانبها همچون پلاتين را پيشنهاد مي کند. امروزه نه تنها مزيتهاي اقتصادي بلکه مزاياي تکنولوژيک جايگزيني Pd يا آلياژهاي Pd براي طلا عموماً شناخته شده اند. خواص ماده (مثلاً سختي، داکتيليته و پايداري حرارتي) پالاديوم در بسياري از موارد از طلاي سخت برتر هستند. براي مثال، سختي بيشتر براي مقاومت به سايش مفيد است، که مي توان آنرا با پوششي نازکي از طلاي آبکاري شده به عنوان يک روانساز جامد ارتقاء بخشيد. تخلخل کمتر آلياژهاي آبکاري شده Pd (مثلآً PdNi) مقاومت به خوردگي قطعات آبکاري شده را بهبود مي بخشد (هدريچ، راب، 1977: 520-512).

Pd که اولين بار توسط Henry در حوالي سال 1855 آبکاري شده بود، کاربردهاي فناوري بسياري را تنها حين دو دهه پيدا کرد. تقاضا بخاطر دشواري نسبي آبکاري Pd با خواص مطلوب ماده کم بود. مطالعات اساسي زيادي روي اين موضوع در دهه 60 و 70 ميلادي صورت پذيرفته اند. از آن به بعد، فناوري آبکاري Pd آهسته پيشرفت کرده است، و در دهه 80 فرآيندهاي مناسب براي توليد بزرگ مقياس ظاهر شدند. اين موضوع بخصوص براي عمليات آبکاري سريع صحت داشت (پول، 1960).

خواص فيزيکي و شيميايي پالاديوم

خواص فيزيکي پالاديوم، پلاتين و طلا

جدول‏(1) خواص فيزيکي قابل توجه Pd را توصيف نموده و آنها را با پلاتين (معروفترين فلز گروه پلاتين) و طلا (فلز هدف) که Pd قرار است با آنها جايگزين شوند مقايسه مي کند. اين خواص ارائه شده فقط تا جايي معني دار هستند که بدست آوردن خالص ترين نمونه هاي موجود ممکن باشد چون آنها به شدت تحت تأثير حضور ناخالصيها هستند. به علاوه، از آنجا که فلزات گروه پلاتين تمايل مشخصي به جذب گازهايي همچون هيدروژن دارند، قابل فهم است که بدست آوردن دادههاي کمي درباره خواص آنها مشکل ساز است. با اين وجود، جدول(1) اطلاعات لازم بکار رفته در کاربردهاي عملي را ارائه مي دهد. براي کسب اطلاعات بيشتر درمورد خواص ساير فلزات گروه پلاتين به مراجع (ويز، 1968) مراجعه فرماييد.

خواصي همچون نقطه ذوب، نقطه جوش، سختي، يا استحکام مکانيکي را مي توان با بررسي ساختار الکترونيکي اين عناصر و ساير فلزات گروه پلاتين درک نمود که عبارتند از: ايريديوم، اسميوم، روديوم و روتنيوم. اين تحليل افت تدريجي چسبندگي يا قدرت پيوند ميان اتمها در هر گروه تناوبي از عناصر را نشان مي دهد (Ru، Rh و Pd در مقابل Os، Ir و Pt جايي که Au با گروه بعدي در ارتباط است).

براي مثال، نقاط ذوب Os، Ir، Pt و Au بترتيب عبارتند از 3050، 2443، 1768 و 1063 درجه سانتيگراد، با کاهش تدريجي تعداد الکترونهاي موجود براي برقراري پيوند در حالت جامد متناسبند که اوربيتالهاي هيبريدي از حالات s، p و d را اشغال مي کنند. مقدار هيبريداسيون نوع d فرض مي شود با جفت شدن الکترونها در اوربيتالهاي اتمي d کاهش يافته و بدين ترتيب آنها را از کمک به پيوندهاي فلزي بازدارند. اين تمايل تا اعضاي گروه هاي I B و II B ادامه مي يابد. لذا، اين ساختار الکتروني است که خواص فيزيکي و شيميايي Pd و ديگر فلزات گروه پلاتين را تعيين مي کند (ويز، 1968).

پالاديوم به رنگ سفيد نقره اي است، از قابليت چکش خواري و شکل پذيري برخوردار بوده و ساختار بلورياش fcc (مکعبي با وجوه مرکز پر) است. جدول(1)‏ خواص Pd را با دو فلز گرانبهاي ديگر يعني طلا و پلاتين مقايسه مي کند. پالاديوم به نظر ميرسد آلياژهايي با ديگر فلزات گروههاي VIII و IB تشکيل دهد که مزاياي بارزي به فلزات خالص دارند. بطور کلي، عناصر آلياژي قصد دارند مقاومت ويژه، سختي و استحکام کششي Pd را بهبود بخشند. مس، نيکل، طلا، ايريديوم، روديوم و روتنيوم براي توليد آلياژهاي Pd براي کاربردهاي عملي بسياري استفاده شده اند. براي مثال، آلياژي از نقره (درصد وزني 60 به 40 براي Pd به Ag) عموماً در کنتاکتور رله هاي الکتريکي بکار مي رود (لويز، 1967).

خواص شيميايي پالاديوم

واکنش پذيري عمومي- فلزات گروه پلاتين در برابر اثر شيميايي اکسيژن يا بسياري از اسيدها نسبتاً خنثي هستند و اين يکي از خواصي است که به آنها ارزش عملي مي بخشد. تشکيل و تجزيه اکسيدهاي اين گروه از فلزات در جدول(2)‏ آمده است (هام، 1966).

اسميوم يک اکسيد به شدت فرار و ناپايدار در دماي اتاق تشکيل داده، و Pd وقتي در معرض هوا تا حدود 350 درجه سانتيگراد حرارت داده شود به ميزان کمتري تشکيل يک اکسيد خواهد داد. البته، ديگر فلزات گروه پلاتين براي تشکيل اکسيد نياز به دماهاي بالاتر از 700 درجه سانتيگراد دارند که ديدي از ميزان نجيب بودن آنها ميدهد. هرچند بايستي خاطر نشان ساخت که واکنش پذيري فلزات گروه پلاتين به شدت تحت تأثير حالت اجزاي فرعي فلز يا اندازه ذرات (يعني سطح ويژه) مي باشد. پالاديوم اسفنجي با احتمالي بيشتر از فلز فشرده تحت اثرات شيميايي قرار مي گيرد و به راحتي در سنتز ترکيبات Pd بکار مي رود. همچنين، اگر با ساير فلزات از جمله سرب يا نقره آلياژ شود، واکنش پذيرتر است. پالاديومي که به صورت ريزدانه روي پايه اي چون سيليکاژل پخش شده هنوز واکنش پذيرتر بوده و خواص کاتاليستي قابل ملاحظه اي را به نمايش مي گذارد (هام، 1966).

نجيب بودن (بي اثر بودن) فلزات گروه پلاتين از پيوندهاي اتمي قوي در حالت جامد ناشي مي شود. افزايش واکنش پذيري که در نمونه هايي با سطح ويژه زياد در مقايسه با توده فلز نشان داده شده به تعداد بيشتر اتمها با انرژي بيشتر مکانهاي سطحي يا پيوندهاي معلق نسبت داده شده است. اين موضوع به خصوص در Pd آبکاري شده قابل توجه است که در آن اندازه دانه مي تواند در مرتبه Å 250-50 قرار داشته باشد، پس واکنش پذيري در مرزهاي دانه مي تواند با استدلال فوق به مراتب بيشتر از توده فلز باشد (کاتون، ويلکين سون، 1980).

پالاديوم در ميان همه فلزات گروه پلاتين بيشترين ظرفيت جذب هيدروژن را در اختيار دارد که تا 900 برابر حجم خودش است. انباشتگي هيدروژن تقريباً به ترکيب شيميايي Pd2H مربوط است، ولي به نظر مي رسد مطالعات پيشرفته تا حد زيادي جلوي تشکيل آن ماده مجزا را مي گيرد (شکل 4).

در عوض چنين برداشت مي شود که در زير 300 درجه دو فاز وجود دارند، که هر کدام شامل يک محلول جامد مي شوند، درحاليکه بالاي اين دماي بحراني فقط يک فاز محلول مستقل وجود دارد. در هر فاز، اتمهاي هيدروژن به صورت بين نشين طوري نگه داشته مي شوند که پيوند شيميايي واقعي را در برگيرند، همانطور که از تغييرات در رسانايي الکتريکي و مغناطيس پذيري نيز برداشت مي شود. اما تا اندازه اي کمتر، پلاتين و روديوم ويژگيهاي جذب مشابهي را به نمايش مي گذارند (کاتون، ويلکين سون، 1980).

پالاديوم واکنش پذيري بالايي داشته و در اسيد نيتريک حل مي شود. اين خوردگي در حالت توده اي آهسته بوده ولي با اکسيژن و اکسيدهاي نيتروژن شدت مي يابد. به عنوان يک ابر، Pd در حضور کلر يا اکسيژن داخل HCl حل مي شود. واکنش تيزاب سلطاني روي Pd اسيد کلروپالاديک مي سازد. هرچند، حين تبخير اين محلول دي کلريد پليمري شکل مي گيرد. لذا PdCl2 يک ماده آغازين عالي براي سنتز اکثر الکتروليتهاي مورد استفاده جهت رسوبدهي الکتريکي Pd است (کاتون، ويلکين سون، 1980).

حالات اکسيداسيون و شيمي کئورديناسيون- حالت غالب اکسيداسيون پالاديوم 2+ است، گرچه وجود قابل توجه Pd4+ رواج کمتري دارد. (اتسوکا، تاتسونو و اتاکا،1971).

شيمي کئورديناسيون Pt و Pd توجه زيادي را به خود جلب کرده اند، مخصوصاً بخاطر تعداد زياد ترکيباتي که داراي ارزش ذاتي زيادي هستند. براي نمونه، استفاده از اين فلزات به عنوان کاتاليزور و اخيراً به عنوان عوامل ضدسرطاني مزيت تکنولوژيکي قابل ملاحظه اي به اين فلزات بخشيده است. به علاوه، هندسه مسطح مربعي حالت اکسيداسيون دو ظرفيتي مطالعه ايزومراسيون سيس و ترانس را ممکن ساخته است که در مراجع تحقيقاتي بسيار مورد توجه بودهاند. شيمي کئورديناسيون (Pd(II از اين بابت اهميت دارد که رسوبدهي الکتريکي از محلول آبي اساساً شامل شيمي حالت دو ظرفيتي مي شود. از اينرو، بقيه بحث به حالت اکسيداسيون (Pd(II محدود مي گردد (سيدويچ، 1929).

پالاديوم 2+ پرکاربردترين حالت اکسيداسيون بوده که از ساختار الکتروني d8 برخوردار است. بيشتر کمپلکسهاي (Pd(II عدد کئورديناسيون 4 داشته و کمپلکسهاي پايدار 16 الکتروني را تشکيل مي دهند. از گذشته اثبات شده که تمايل فلزات واسطه به تشکيل کمپلکسهايي است که فلزات در آنها عدد مؤثري متناسب با گاز خنثي بعدي دارند. از اينرو، عناصر گروه هشت ترکيبات نسبتاً پايداري را با در اختيار داشتن 16 يا 18 الکترون ظرفيت تشکيل دادند(باسولو، پرسون، 1967). به علاوه، ساختار Pd با کئورديناسيون چهارتايي به جاي تتراهدرال بيشتر مسطح مربعي است، چون انرژي پايدارسازي ميدان ليگاند نسبتاً مهمتر از دافعه زوج الکترون لايه ظرفيت مي باشد، که بايد ساختاري تتراهدرال را ايجاد نمايد (ايزات، اتوگ و چريستن سن، 1967).

نتيجه گيري

آبکاري الکتريکي روش الکتروشيميايي است که از آن براي ساخت لايه هاي نازک فلزي بر روي زيرلايه رساناي الکتريکي استفاده مي شود. از محاسن اين روش، قابليت لايه نشاني فلزات، آلياژها، مواد کامپوزيتي و انجام فرايند لايه نشاني در دماي اتاق مي باشد. تجهيزات اين روش شامل منبع انرژي، کاتد (فلز زيرلايه)، آند (مصرفي يا غير مصرفي) و حمام الکتروليت، حاوي يونهاي لايه نازک مورد نظر، مي باشد. در اثر اختلاف پتانسيل بين کاتد وآند، يونهاي مثبت فلز که در محلول الکتروليت مي باشند، به سمت کاتد رفته و با گرفتن يک يا چند الکترون به اتم فلزي تبديل مي شوند و به صورت يک لايه روي کاتد (زيرلايه) مي نشينند. از طرف ديگر يونهاي منفي به آند رفته و با از دست دادن الکترونهاي خود به آند به يک نمک محلول تبديل مي شود و به محلول باز مي گردد. الکترونهاي جامانده در آند از طريق منبع تغذيه به کاتد مي روند و به اين ترتيب، جريان الکتريکي در مدار برقرار مي شود. نتيجه به دام افتادن اين الکترونها، لايه نشاني يک فلز روي زيرلايه است. فاکتورهاي مهم در اين روش، pH و ترکيب شيميايي حمام، چگالي جريان، دما و سرعت همزدن حمام مي باشد. اگر پارامترهاي آبکاري بدون تغيير باقي بمانند، سرعت لايه نشاني با افزايش چگالي جريان اعمالي، افزايش خواهد يافت. در نتيجه واکنشهاي جانبي نيز مي توانند اتفاق بيفتند که اين واکنشها کارايي آبکاري الکتريکي را کاهش مي دهند.

برای اشنایی بیشتر با ارسال کننده مقاله به سایت نشریه پیام آبکار مراجعه نمایید

کلیک کنید

 ادامه مطلب را در سایت نویسنده مقاله ملاحظه فرمایید

پوششهاي فلزي - واژه ها و اصطلاحات علمي مربوط به پوشش دهي الكتريكي (آبكاري ) و فرآيندهاي مرتبط با آن

1- هدف و دامنه كاربرد

هدف از تدوين اين استاندارد، بيان واژه ها و مفاهيمي است كه بطور گسترده در صنايع و منابع علمي پوشش دهي الكتروليتي  ، مورد استفاده قرارمي گيرد. لازم به ذكر است كه اين اصطلاحات جهت استفاده عملي در صنايع آبكاري صادق بوده و لزومأ داراي مفاهيم عملي يكسان در ساير زمينه ها، نخواهد بود.

در بعضي از موارد، با ذكر عبارت ((آبكاري )) به استفاده خاص واژه در زمينه پوششهاي الكتروليتي تأكيد شده  است .

.....و

جهت مطالعه کامل متن به لینک زیر مراجعه فرمایید

http://www.jalapardazan.com/665-metallic-coatings-words-and-phrases-of-the-electrical-coating-plating-and-its-related-processes.html

بخش 1: تعیین ضخامت پوشش

دامنه و زمینه استاندارد
مراجع استاندارد
اطلاعات عمومی
روش میکروسکوپی
روش  backscatter بتا
روش وزن سنجی
آنالیز شیمیایی
روش اشعه ایکس spectrometric 
روش profilometric
روش تداخل
روش coulometric
گزارش آزمون

استاندارد ISO 4524 باموضوع پوشش فلزی - روش آزمون برای پوشش طلا الکتریسیته و آلیاژ طلا جهت اگاهی و استفاده
 علاقمندان موجود میباشد.             

برای دریافت متن کامل استاندارد با ما تماس بگیرید.

مختصری از آبکاری الکتریکی

آبکاری الکتریکی فرآیندی است که در آن با استفاده از جریان برق لایه نازکی از یک فلز روی سطح فلزی دیگر رسوب داده می شود. جریان برق و عوامل احیا کننده ایی که در این فرآیند مصرف می شوند ارزان هستند. این امر توجیه اقتصادی خوبی برای توسعه این روش است.

هدایت الکتریکی محلول:

محلول کلرید سدیم و آهک در آب هدایت الکتریکی خوبی دارند در حالی که محلولهای شکر و اوره هادی خوبی نیستند. برای درک این مطلب یعنی اختلاف ظرفیت هدایت الکتریکی محلولها بهتر است آنها را با هم مقایسه کرد. هدایت الکتریکی خوب فلزات به واسطه حرکت آزادانه الکترونهاست.وقتی فلزات در میدان الکتریکی قرار می گیرد الکترونها از قطب مثبت حرکت می کنند ولی عملاً هسته ها و یونهای اتمی داخل فلز ساکن هستند. به طور کلی یک ماده هنگامی می تواند جریان الکتریسیته را هدایت کند که الکترون یا دیگرذرات باردار یعنی یونها در داخل آن حرکتکنند. در تمام محلولهای هادی جریان برق مولکولها به ذرات باردار یا یون (مثبت ومنفی) تجزیه می شوند یونهای بار منفی به طرف آند حرکت می کنند به همین دلیل آنیون نامیده می شوند. برعکس یونهای مثبت به طرف کاتد حرکت می کنند و به همین دلیل کاتیون نامیده می شوند.

کاتد و آند:

صفحات فلزی غوطه ور در محلول هستند که از طریق آنها الکترون آزاد یا جذب می گردد. این صفحات را الکترود نیز می گویند. الکترودی که الکترون آزاد کرده و بار مثبت پیدا می کند آند و الکترودی که الکترون وارد محلول می کند کاتد می گویند.

الکترولیت: محیط حمل جریان از طریق جابجایی یونهاست. در محلول های هادی جریان ، حلال عوامل موجود را به دو دسته ذرات مثبت و منفی تجزیه می کند.

الکترولیز: در محلول هادی جریان الکتریسیته در اثر واکنش بین حلال و مواد حل شده یونهای بارداری به وجود می آید که با عبور جریان، یونهای منفی (آنیون) به سمت قطب مثبت و یونهای مثبت (کاتیون) به سمت قطب منفی حرکت می کنند.

به این ترتیب در اثر واکنش الکتروشیمیایی که رخ می دهد یونها با از دست دادن الکترون در آند و گرفتن الکترون در کاتد به محصولاتی تبدیل می شوند که از نظر بار الکتریکی خنثی هستند این پدیده را الکترولیز می گویند. مشابه الکترولیز در فرآیند آبکاری الکتریکی برقراری میدان الکتریکی در محلول، آند با از دست دادن الکترون به صورت مثبت وارد محلول شده و به سمت کاتد حرکت می کند. در کاتد یونهای مثبت با دریافت الکترون خنثی شده و به صورت فیلم نازک و صافی روی کاتد (فلز مبنا) رسوب می کنند.

Q = I × t
W α Q
W α It
W = ZIt

قوانین الکترولیز: الکترولیزنتیجه جذب و دفع الکترونها است که فقط در سطوح الکترودها انجام می گیرد. به همین دلیل محصولات الکترولیز نیز تنها در سطوح الکترودها به وجود می آیند. در هر فرآیند الکترولیزی، رسوبی که روی الکترود تشکیل می شود مستقیماً با مقدار جریان عبور کرده از الکترولیت متناسب است. مقدار جریان عبوری از الکترولیت با شدت جریان و مدت زمان عبور جریان متناسب است. (قانون اول فارادی). اگر مقدار الکتریسیته بر حسب کولمب Q، شدت جریان عبوری بر حسب آمپر I و مدت زمان عبور جریان بر حسب ثانیه t باشد می توان نوشت:

W α Qوزن رسوب یا

Z ثابتی است که به مشخصات ذرات یونی فلز رسوبی بستگی دارد.Z را «اکی والان» الکتروشیمیایی ذرات یونی نیز می گویند.یعنی مقدار جرمی که در اثر عبور یک کولمب جریان از الکترولیت از آند آزاد می شود.

ECE اکی والان وزنی یا شیمیایی یا وزنی یک ماده برابر نسبت وزن به ظرفیت آن است.

ظرفیت / وزن اتمی = اکی والان شیمیایی

اگر جریانی که از دو الکترولیت متفاوت عبور می کند یکسان باشد و وزن رسوب روی دو الکترود به ترتیب W1 ، W2 و اکی والان وزنی آنها m1 ، m2 باشد می توان نوشت

در آبکاری الکتریکی آند دو نقش دارد یکی اینکه مدار اکتریکیرا کامل می کند و دوم اینکه در آندهای حل شونده مقدار فلز مصرفی را تامین می کند. در بیشتر فرایندهای آبکاری الکتریکی مثل ابکاری مس، نیکل و روی و ... آند را از جنس فلز رسوبی انتخاب می کنند. از موارد نادری که ازآند نامحلول استفاده می شود آبکاری کرم است. در اینجا از آندهای سربی یا آلیاژی استفاده می شود. در ابکاری روی در حمام های سیاندی برای جلوگیری از اضافه رسوب یا در ابکاری سطوح داخلی یا سطوح باریک برای اینکه ابعاد آند ثابت بماند همراه آند حل شونده، آند نامحلول نیز استفاده می شود.

آندهای حل شونده به طور اتوماتیکفلز مصرفی در حمام را تامین می کنند. در این موارد حداقل مواد به حمام اضافه می شود. کیفیت آندها بر حسب روش تولید یا ساخت آن تغییر می کند. برای مثال آندهای ریختگی دانه های درشتی داشته و به طور غیر یکنواختی حل می شود. ولی آندهای نورد شده ساختار دانه ریزی داشته و به طور یکنواخت تر حل می شود. آندهای نامحلول معایب و مزایایی دارد.

مزایای آندهای نامحلول به شرح زیر است.

خیلی محکم قابل نصب هستند

فقط یکبار در وان نصب می شود و نیاز به تعویض مکرر آنها نیست

چون ابعاد آنها ثابت می ماند بناراین فاصله بین الکترودها نیز ثابت مانده و نیازی به اصلاح نیست. این امر در آبکاری سطوح داخلی بسیار مهم است.

معایب آندهای نامحلول به شرح زیر است

فلز مصرف شده را جبران نمی کند. بنابراین باید به طور مرتب ترکیب حمام چک شده و مواد جدید به آن اضافه می شود.

احتمال تغییر پی اچ بسیار زیاد است مخصوصاً اگر محلول حاوی ترکیبات بافری نباشد.

حضور اکسیژن در آندها ترکیبات آلی و سیانید حمام را اکسید کرده و مقدار آنها را کاهش می دهد.

تشکیل رسوب فلز:

در آبکاری الکتریکی دو پارامتر خیلی مهم باید کنترل شود. یکی سرعت تشکیل هسته های فلزی روی کاتد و دیگر رشد این هسته ها است. کنترل هر عامل دیگر روی دو پارامتر مزبور اثر می­گذارد. اگر شرایط برای رسوب به گونه ای باشد که هسته های جدید بیشتری روی سطح کاتد تشکیل شود، رسوبی دانه ریز، سخت و صاف تولید خواهد شد. برعکس اگرپارامترهای عملیات به گونه ای باشد که رشد هسته های روی کاتد تسریع شود، رسوبی دانه درشت، زبر و نرم تولید خواهد شد.

دانسیته جریان:

در دانسیته جریان پایین(کم) فلز خیلی آرام رسوب میکند، به عبارتی روند احیا یونها در کاتد که به تشکیل رسوب منجر می شود آرام است. در این شرایط برای رشد هسته های فلزی فرصت کافی وجود دارد از این رو رسوبی دانه درشت ایجاد می شود. با افزایش دانسیته جریان سرعت تخلیه یون ها در کاتد افزایش یافته و در نتیجه دامنه تشکیل هسته های جدید افزایش پیدا می کند. دراین حالت رسوبی دانه ریز ایجاد می شود ولی باد توجه کرد ک داسیته جریان از دانسیته جریان حد نباید تجاوز کند.

درجه حرارت:

معلوم شده است که اگر دانسیته جریان بالاتری انتخاب شود به هما نسبت دمای حمام بید افزایش یابد تا کیفیت رسوب محفوظ بماند. افزایش دمای حمام روی سه عامل اثر می گذارد.

· یون های مصرفی در کاتد خیلی سریع تامین می شود طوریکه اثرات منفی ناشی از کمبود یون برطرف شود

· سرعت رشد هسته ها افزایش یافته و در نتیجه رسوبی دانه درش ایجاد می شود.

· اضافه ولتاژ هیدروژن پایین آمده و کیفیت رسوب کاهش پیدا می کند.

غلظت فلز:

غلظت نمک فلزی که روی سطح کار رسوب می کند خیلی مهم است. تجربه نشان می دهد که اگر غلظت فلز رسوبی در حمام زیاد باشد می توان دانسیته جریان را افزایش داد. چون در این شرایط با افزایش دانسیته جریان، ضافه ولتاژ هیدروژ نیز افزایش پیدا می کند که خود مزیت دیگری است. در این حال علاوه بر افزایش دانسیته جریان، حرکت میله کاتدی، هم زدن محلول برای رساندن یون های مصرفی به کاتد برای دست یبی به نتایج مطلوب مفید خواهد بود.

نوع حمام:

رسوب خوب در حمامی ایجاد می شود که یون های کمپلکس آن بیشتر از یون های ساده فلز باشد.

ویژگی های آبکاری الکتریکی:

آبکاری الکتریکی باید خواص مورد نیاز برای تشکیل رسوب را داشته باشند، برای مثال

· به اندازه کافی حاوی فلز رسوبی باشد.

· برای کم شدن مصرف انرژی هدایت الکتریکی خوبی داشته باشد

· در هر شرایط جغرافیایی پایدار بماند به عبارتی پوشش نباید تحت تاثیر شرایط اتمسفری قرار گیرد

· ظرفیت کافی برای تشکیل آند مناسب را داشته باشد تا مقدار فلز در محلول متعادل بماند

· توانایی ایجاد پوششی محکم و صاف را داشته باشد.

· قدرت پرتابی آن بالا باشد.

محلول های استفاده شده نسبت به محلول ها تازه نتایج بهتر ارائه می دهند.

کیفیت آبکاری با توجه به کاربرد آن فرق می کند. کیفیت رسوب های نازک را می توان با کنترل ضخامت و مقاومت به خوردگی آن بررسی کرد. برای رسوب های ضخیم پارامترهای دیگر نیز مطرح است از قبیل عدم وجود ترک های مویی در پوشش.اصو

شرکت جلاپردازان پرشیا - واحد تحقیق و توسعه

خواص الکتریکی پوشش‌های فسفاته

یکی از کاربردهای پوششهای فسفاته استفاده از آنها به عنوان عایق الکتریکی می‌باشد. پوشش مورد استفاده در این بخش بیشتر فسفاته روی است. در این مورد نیز توالی فرایند مانند دیگر پوششهای فسفاته روی می‌باشد. در این کاربردها پوششهای فسفاته را می‌توان با خواص الکتریکی و غیر هدایتی اکسیدهای فلزات مقایسه کرد.

هدایت الکتریکی پوشش فسفاته ضعیف است، از این رو می­توان از آنها جهت لایه عایق استفاده کرد. خاصیت عایق بودن پوشش را با روغن کاری یا رنگ کردن می توان افزایش داد.

پوششهای فسفات روی مورد استفاده در این کاربردها تا دمای 400 درجه سانتیگراد پایدار بوده و در نتیجه امکان استفاده از این پوشش را به منظور کاربردهای خاص فراهم می‌کند. معمولاَ مواد دیگر که به منظور عایق الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند در این دماها تجزیه شده و از بین می‌روند. دسته دیگر از پوششهای فسفاته که به منظور عایق الکتریکی کاربرد دارند پوششهای فسفاته گرمایشی با استفاده از نمکهای فلزات قلیایی هستند. این پوششهای توانایی تحمل دما تا 900 درجه سانتیگراد را دارند. میزان عایق الکتریکی در پوششهای فسفاته به مقدار ضخامت و جرم سطح و در نتیجه به میزان تراکم پوشش بستگی دارد. هرچه ضخامت و تراکم پوشش بالاتر باشد میزان عایق بودن پوشش افزایش می‌یابد.

از طرفی در بین فازهای پوششهای فسفاته هرچه مقدار فاز هوپیت بیشتر باشد مقدار عایق بودن الکتریکی افزایش می‌یابد.

این مقدار برای پوششهای با 6 gr/cm2 و ضخامت 7 میکرون حدود 8 تا 15 اهم و برای ضخامتهای حدود 2 میکرون تقریباَ برابر با 3 تا 5 اهم است.

خواص الکتریکی پوششهای فسفاته بوسیله ولتاژ شکست الکتریکی اندازه گیری می‌شود. برای مثال برای پوشش فسفاته با ضخامت 4 تا 8 میکرون با دارا بودن فشار سر الکترودی در حدود 0.3 نیوتن بر سانتیمتر مربع ولتاژ شکست حدود 80 تا 150 ولت است. (بر طبق استاندارد ASTM A 344)

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید

شرکت جلاپردازان پرشیا - واحد تحقیق و توسعه

خواص الکتریکی پوشش‌های فسفاته

یکی از کاربردهای پوششهای فسفاته استفاده از آنها به عنوان عایق الکتریکی می‌باشد. پوشش مورد استفاده در این بخش بیشتر فسفاته روی است. در این مورد نیز توالی فرایند مانند دیگر پوششهای فسفاته روی می‌باشد. در این کاربردها پوششهای فسفاته را می‌توان با خواص الکتریکی و غیر هدایتی اکسیدهای فلزات مقایسه کرد.

هدایت الکتریکی پوشش فسفاته ضعیف است، از این رو می­توان از آنها جهت لایه عایق استفاده کرد. خاصیت عایق بودن پوشش را با روغن کاری یا رنگ کردن می توان افزایش داد.

پوششهای فسفات روی مورد استفاده در این کاربردها تا دمای 400 درجه سانتیگراد پایدار بوده و در نتیجه امکان استفاده از این پوشش را به منظور کاربردهای خاص فراهم می‌کند. معمولاَ مواد دیگر که به منظور عایق الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند در این دماها تجزیه شده و از بین می‌روند. دسته دیگر از پوششهای فسفاته که به منظور عایق الکتریکی کاربرد دارند پوششهای فسفاته گرمایشی با استفاده از نمکهای فلزات قلیایی هستند. این پوششهای توانایی تحمل دما تا 900 درجه سانتیگراد را دارند. میزان عایق الکتریکی در پوششهای فسفاته به مقدار ضخامت و جرم سطح و در نتیجه به میزان تراکم پوشش بستگی دارد. هرچه ضخامت و تراکم پوشش بالاتر باشد میزان عایق بودن پوشش افزایش می‌یابد.

از طرفی در بین فازهای پوششهای فسفاته هرچه مقدار فاز هوپیت بیشتر باشد مقدار عایق بودن الکتریکی افزایش می‌یابد.

این مقدار برای پوششهای با 6 gr/cm2 و ضخامت 7 میکرون حدود 8 تا 15 اهم و برای ضخامتهای حدود 2 میکرون تقریباَ برابر با 3 تا 5 اهم است.

خواص الکتریکی پوششهای فسفاته بوسیله ولتاژ شکست الکتریکی اندازه گیری می‌شود. برای مثال برای پوشش فسفاته با ضخامت 4 تا 8 میکرون با دارا بودن فشار سر الکترودی در حدود 0.3 نیوتن بر سانتیمتر مربع ولتاژ شکست حدود 80 تا 150 ولت است. (بر طبق استاندارد ASTM A 344)

روش اندازه‎گیری خواص الکتریکی پوششهای فسفاته:

خواص الکتریکی پوششهای فسفاته به خاطر کاربردهای آن به عنوان عایق الکتریکی و استفاده در پوشش دهی الکتریکی یکی از مهمترین خواص پوششهای فسفاته می باشد

برای اندازه گیری آن به روش تعیین ولتاژ شکست از دو الکترود تخت که یکی از آنها فسفاته شده باشد به مساحت 1 سانتیمتر مربع استفاده می‌شود.ولتاژ شکست با اندازه گیری میزان جریان عبوری با ولتاژ مستقیم یا غیر مستقیم محاسبه می‌شود. برای این کار ابتدا دو الکترود یاد شده را روی هم قرار داده و آنها را با نیروی مشخصی روی هم فشار می‌دهند. میزان این نیرو نیز باید در گزارش نهایی ذکر شود زیرا با اعمال نیروهای متفاوت مقدار ولتاژ شکست تغییر می‌کند. پس از ثابت کردن دو الکترود با نیروی مشخص روی یکدیگر یک ولتاژ dc یا acبر دو الکترود اعمال می‌شود و با استفاده از یک آمپرمتر مقدار جریان عبوری اندازه‌گیری می‌شود و سپس با استفاده از فرمولهای الکتریسیته این مقدار جریان در شرایط آزمایش به مقدار ولتاژ تبدیل شده و گزارش می‌شود. این مقدار با افزایش سختی سطح قبل از فسفاته و افزایش ضخامت کاهش می‌یابد.

در روش دیگر از نمودار جریان-ولتاژ برای تعیین کیفیت پوشش فسفاته استفاده می‌شود. یک لوله شیشه‌ای که هر دو انتهای آن باز است با قطر داخلی 4 سانتیمتر به صورت عمودی روی یک سطح صاف فسفاته شده قرار داده می‌شود و با استفاده از یک حلقه به قطر 5.2 سانتیمتر روی سطح ثابت می‌شود. با استفاده از این روش اندازه گیری روی سطحی به اندازه 21 سانتیمتر مربع انجام می‌شود. در قسمت بالایی لوله یک الکترود کالومل اشباع و یک الکترود گرافیت قرار داده می‌شود و درون لوله با استفاده از محلول سود اشباع شده از هوا با pH=12پر می‌شود. یک ولتاژ مستقیم بین صفحه فسفاته شده (کاتد) و الکترود گرافیت (اند) اعمال شده و همزمان مقدار جریان اندازه‌گیری می‌شود. ولتاژ با سرعت 2 میلی ولت بر ثانیه افزایش یافته و جریان ثبت می‌شود. با استفاده از فرم نمودار داده‌های زیر از آن استخراج می‌شود.

· افزایش دانسیته جریان کاتدی نشاندهنده کاهش مقاومت به خوردگی است

· در پتانسیل 0.55 ولت جریان با توجه به کیفیت پوشش از 1 (پوشش خوب) تا 20 میکرو آمپر بر سانتیمتر مربع(پوشش ضعیف) تغییر می‌کند.

کلمات کلیدی:

پوشش‌های فسفات روی، نارسانایی الکتریکی، ولتاژ شکست، پایداری گرمایی، پوشش‌های عایق الکتریکی

برای تماس با شرکت جلاپردازان پرشیا کلیک کنید.