آبکاری مس اسیدی

حمام های اسیدی مس برای تصفیۀ الکتریکی – شکل دادن الکتریکی پوشش های زیرین برای نیکل و کروم و نیز غیر فلزات به کار میروند مثلاً غلتک های چاپ. از آنجا که دمای حمام های سیانیدی زیاد است ممکن است روی قطعات پلاستیکی اثر بگذارند. لذا از حمام های اسیدی که دمای آنها کمتر است استفاده می شود.

معایب حمام های اسیدی عبارت اند از : 1- توان پرتاب کم است 2- پوشش ای ضخیم تر از 25 میکرون را باید صیقل داد ، 3- پوشش مستقیم بر روی فلزات آهن و روی ( zn) به خاطر رسوب سمنتاسیونی ممکن است.

توان پرتابی حمام با افزایش اسید زیاد و با افزایش سولفات مس کم می شود. حمام هایی با سولفات کم برای پوشش های براق و حمام هایی با اسید سولفوریک کم برای پوشش های نیمه براق به کار می روند.

در حمام های اسیدی پلاریزاسیون کاتید کم است و چگالی جریان بیشتری می توان به کار برد. وقتی پوشش ضخیم ، صاف و یا دانه های ریز لازم است ، به حمام های اسیدی مواد افزودنی نظیر چسب نشاسته و اسید فل سولفوریک می افزایند.

الکترولیت

معمولاً در کارگاه هاب پوشش فلزات ابتدا حمام سیانید و سپس حمام سولفات مس به کار می رود که دلیل آن قبلا ً ذکر شد. عمل تجزیۀ سولفات به صورت زیر است:
CuSO4Cu2++ SO42-

عوامل فعالی که اخیراً ساخته شده اند باید حتماً به مقدار کافی به حمام اضافه شود.

-نمونه ای از حمام مس اسیدی سولفات

ترکیبات برحسب گرم بر لیتر

حمام معمولی
حمام برای شکل دادن الکتریکی
سولفات مس H2O ,CuSO4
200تا250 گرم در لیتر
250 گرم در لیتر
اسید سولفوریکH2SO4
30 تا 75 گرم در لیتر
60 تا 75 گرم در لیتر

شرایط پوشش در حمام اسیدی سولفات

دما سانتی گراد

20 تا 50

شدت جریان (A/dm2‑)

4 تا 10 و 20 تا 25

بهم زدن

هوا بهم زدن با چرخاندن

بازده کاتد (z)

95 تا 100

نسبت سطح آند به کاتد

1:1

آند

مس

عمل صاف کردن

به طور مداوم

ولتاژ

6 ولت

کاربرد

برای لایه های ضخیم ، پوشش های براق و الکتروفرمینگ

ویژگی الکترولیت مس اسیدی

الکترولیت های مس اسیدی برای نشان دادن پوشش مس مستقیم روی فلزات مس ، نیکل مناسب اند ولی برای فلزاتی چون آهن ، آلومینیوم و روی مناسب نیستند . با فرو بردن یک قطعه فلزی در محلول اسیدی مس ، بلافاصله محلول مس با فلزات نامبرده تبادل یونی انجام می دهد و ذرات مس در سطح قطعه شناور می شوند که بروز چنین حالتی که به علت عدم چسبندگی در سطح قطعه از نظر آبکاری به هیچ وجه مورد قبول نیست . لذا قطعات آهنی ، آلومینیومی و روی را قبل از آبکاری در الکترولیت مس سیانیدی پوشش می نمایند و سپس برای آبکاری در الکترولیت اسیدی آویزان می نمایند.

ویژگی و خاصیت لایه ی رسوبی مس حاصل از فرایند مس اسیدی ، خش پر کنی بالا ، براقیت و آیینه ای بودن آن است ، اگر در فرایند مس سیانوری از براقی نیز استفاده شود به هیچ عنوان نمی تواند لایه مسی به درخشانی لایه مس اسیدی ایجاد کند. با افزایش زمان آبکاری نیکل براق نیز حتی نمی توان لایه ی پایانی درخشانی ، به درخشانی لایه پایانی قطعه ایکه طی فرایند آبکاری آن از فرایند مس اسیدی استفاده شده است را بدست آورد.

بدون فرایند مس اسیدی به در آبکاری قطعات پلاستیک ، نمی توان به لایه پایانی خوب و درخشانی رسید ، لذا اهمیت فرایند مس اسیدی در رسیدن به یک لایه ی درخشان و تزیینی با کیفیت بالا بسیار شایان توجه است.

ساخت محلول مس اسیدی

حجم وان اصلی را محاسبه نموده و به مقدار 50 % آن آب مقطر در وان دیگری پر کرده و دمای آن را به 50 الی 60 درجه سانتی گراد برسانید . سپس مقدار سولفات مس محاسبه شده لازم برای کل محلول را اندک اندک به آن اضافه نموده و خوب محلول را هم بزنید تا سولفات می کاملا حل گردد.

محلول ساخته شده را با کمک فیلتر کربنی به وان دیگری منتقل نموده و اجازه بدهید که دمای آن به 38 الی حداکثر 43 درجه سانتی گراد کاهش یابد.

در این دما مقدار 1 الی 5/1 سی سی در لیتر آب اکسیژنه 30 % به محلول اضافه نموده و حداقل برای مدت 2 ساعت محلول را خوب هم بزنید.

سپس محلول را به دمای 70 درجه سانتی گراد رسانیده و حداقل به مدت 2 ساعت در همین دما نگهدارید. بهتر است برای اطمینان از خارج شدن کامل آب اکسیژنه ( باقی ماند آب اکسیژنه در محلول باعث ایجاد اشکال در فرایند آبکاری مس اسیدی می گردد) از محلول مقدار 4 الی 6 گرم بر لیتر کربن اکتیو گرانول به آن اضافه کرده و به مدت 2 ساعت خوب بهم بزنید .

محلول را برای مدت 8 الی 12 ساعت به حال خود باقی گذاشته و سپس به دقت توسط فیلتر به وان اصلی آبکاری منتقل نمایید .

لازم به ذکر است که باقی ماندن کمترین مقدار کربن اکتیو در محلول باعث زبر شدن لایه مس می گردد. اجازه بدهید محلول سرد شده و حداقل به دمای 25 درجه سانتی گراد برسد سپس مقدار لازم اسید سولفوریک و نمک کلرید سدیم ( طعام) یا اسید کلریدریک و براقی ها را به آن اضافه نمایید.

شرایط کار:

دما : 23 درجه سانتی گراد ( 20 الی 30 درجه سانتی گراد)

PH: کمتر از 1 نیاز به اندازه گیری و کنترل PH ندارد

وزن مخصوص محلول: 17/1گرم بر سانتی متر مکعب در دمای 20 درجه سانتی گراد

سرعت ضخامت گیری لایه مس: 65/0 میکرون در تراکم جریان 3 آمپر بر دسی متر مربع

تراکم جریان کاتدی: 3 آمپر بر دسی متر مربع ( 1 الی6 آمپر بر دسی متر مربع)

ولتاژ رکتی فایر : 1 الی 5/3 ولت (ولتاژ وانهای بزرگ تا 6 ولت هم می رسد)

آند مس : آند مس خالص ( 9/99 %) شامل 03/0 تا 06/0 در صد فسفر کیسه های آند می بایست حتما از جنس ضد اسید باشد

همزن محلول : استفاده از هوای عاری از روغن به میزان خروجی 10 الی 20 متر مکعب در ساعت به ازای هر متر طول شین کاتودیک . می توان بطور هم زمان از همزن گیربکسی نیز استفاده کرد.

جنس وان: فولاد با روکش لاستیکی ، PVC یا PE/PVC

فیلتراسیون : استفاده از فیلتر با کارتریج از جنس PP ، خروجی فیلتر باید به گونه ای باشد که در هر ساعت حداقل 2 الی 3 بار کل حجم محلول را فیلتر نماید. سایز سوراخ های پاچه فیلتر می یابد 5 الی 10 میکرون باشد و استفاده از کمک فیلتر سلولزی توصیه می شود.

استفاده از هواکش توصیه می شود.

نگهداری الکترولیت مس اسیدی

مقداری از کاهش سطح محلول که بواسطه تبخیر ایجاد می شود باید بوسیله آب مقطر جایگزین گردد. مقادیر سولفات مس ، اسید سولفوریک و یون کلر می بایست دائماً آنالیز ، اندازه گیری و تنظیم گردد.

براقیها می بایست بر اساس نتایج حاصل از تست هول سل به طور منظم و دوره ای تنظیم گردند . به منظور جلوگیری از افزایش و تراکم ناخالصیها و خرابی قطعات توصیه می شود که به صورت میان دوره ای از فیلتراسیون کربنی استفاده گردد.

میزان براقیهای در محلول توسط فرایند های مختلفی مانند فرایند الکتروشیمیایی رسوب مس روی قطعه ، اکسیداسیون در آندها و محلول بری (Drag Out) قطعات کاهش می یابد.

با بالا رفتن غلظت ترکیبات الکترولیت اسیدی ، تراکم جریان بیشتری برای نشاندن مس مورد لزوم خواهد بود . و باید در نظر داشت که حلالیت سولفات مس در اثر غلظت اسید سولفوریک آزادکاهش می یابد . طبیعی است که در این حالت میزان مصرف نمک مس در الکترولیت بایستی پایین تر از مرز اشباع قرار گیرد که از متبلور شدن سولفات مس در سطح آند جلوگیری کند.

وجود کلرایدها در الکترولیت مس اسید، از اهمیت خاصی برخوردار است . بدین معنی که میزان کلرید در الکترولیت‌های معمولی بین 20 تا 100 میلی‌گرم در لیتر است . که کمتر از این مقدار پوشش مس به‌دست‌آمده زیر ، دارای لکه‌های نواری لایه‌ای شکل و مات خواهد شد . شیوه تأثیر کلرید در الکترولیت‌های اسیدی و چگونگی واکنش آن در سطح کاتد هنوز به‌خوبی روشن نشده است ولی حضور بیش‌ازحد مجاز کلرید در الکترولیت موجب می‌شود که در سطح آند از کلرید مس یک ظرفیتی تشکیل شود