آبکاری فلزات (Metal Plating) یکی از شاخه های مهم در مهندسی سطح و فناوری مواد است. این فرآیند به منظور اصلاح خواص سطحی فلزات (نظیر مقاومت به خوردگی، سختی، زیبایی، هدایت الکتریکی یا حرارتی) از طریق پوشش دهی با فلزات یا ترکیبات خاص انجام می شود.
آبکاری می تواند به دو صورت الکتروشیمیایی (با جریان برق) یا شیمیایی (بدون برق) انجام شود و بسته به نوع کاربرد، ضخامت، چسبندگی، یکنواختی و ساختار پوشش، روش ها و متریال های متفاوتی در آن استفاده می گردد. در ادامه مقاله به آبکاری فلزات انواع و روش های اجرای آن می پردازیم
فرایند آبکاری فلزات چیست؟
در فرآیند آبکاری، سطح فلز پایه با یک فلز دیگر پوشش داده می شود. این پوشش معمولاً بین 1 تا 100 میکرون ضخامت دارد. بسته به نوع آبکاری، مکانیسم انتقال فلز بر روی سطح ممکن است:
- از طریق رسوب الکتروشیمیایی یون های فلزی (آبکاری الکترولیتی)
- یا از طریق واکنش شیمیایی کاهشی در محیط آبی (آبکاری بدون برق) باشد.
انواع روش های آبکاری فلزات از دیدگاه علمی و صنعتی
- آبکاری الکتریکی (Electroplating) : فرآیندی است که در آن فلز پوششی از طریق جریان برق و الکترولیز بر سطح فلز پایه ته نشین می شود.
مکانیسم:
Mn+ + ne- M(s) →
الزامات فرآیند:
- فلز پایه: کاتد (قطب منفی)
- فلز پوششی: آند یا فلز محلول در الکترولیت
- منبع جریان DC
- محلول الکترولیتی حاوی نمک فلزی
نمونه‌ها:
- آبکاری بدون برق (Electroless Plating) : آبکاری شیمیایی که با استفاده از کاهنده های شیمیایی مانند سدیم هیپوفسفیت، فلز پوششی را بدون جریان برق بر سطح می نشاند.
ویژگی ها:
- پوشش بسیار یکنواخت
- مناسب برای قطعات پیچیده و سه بعدی
- کنترل دقیق ترکیب شیمیایی
مثال ها:
- نیکل شیمیایی (Electroless Nickel)
- نیکل-فسفر / نیکل-بور
- آبکاری غوطه وری (Hot-Dip Coating) : در این روش، قطعه در حمام مذاب فلز غوطه ور می شود. پوشش توسط پیوند متالورژیکی یا مکانیکی ایجاد می گردد.
نمونه: گالوانیزه گرم (روی مذاب برای محافظت از آهن)
واکنش بین فلز های پایه و فلز پوششی، لایه های بین فلزی را (intermetallic layers) تولید می کند که پیوند قوی ایجاد می کنند.
- آبکاری خلا (PVD – Physical Vapor Deposition) : فرایند رسوب دهی فیزیکی بخار فلز در شرایط خلأ و فشار پایین روی سطح قطعه.
مزایا:
- پوشش با چسبندگی بسیار بالا
- ساختار کریستالی دقیق
- کنترل ضخامت در نانومتر تا میکرون
- بدون آلودگی شیمیایی
-
روش های نوین و خاص
- CVD ( رسوب دهی شیمیایی بخار): فرآیند گازی حرارتی
- آبکاری نانوذرات: افزایش خواص سطح با استفاده از نانوپوشش ها (مثلاً نانو نیکل، نانو نقره)
- آبکاری چندلایه: ترکیب لایه های مختلف برای عملکرد مهندسی خاص
کاربردهای تخصصی آبکاری فلزات
آبکاری با فلزاتی مانند نیکل، کروم یا روی باعث ایجاد لایه ای محافظ در برابر عوامل خورنده (رطوبت، مواد شیمیایی، هوا) می شود.
| صنعت | نوع آبکاری | هدف |
|---|---|---|
| خودروسازی | کروم، نیکل | مقاومت، زیبایی، ضدزنگ |
| الکترونیک | طلا، نقره، مس | هدایت الکتریکی، اتصال بهتر |
| پزشکی | PVD، تیتانیوم | زیست سازگاری، استریلیزاسیون |
| نفت و گاز | نیکل شیمیایی | مقاومت در برابر خوردگی شدید |
| ابزارآلات | کروم سخت | مقاومت سایشی بالا |
مزایای آبکاری فلزات
- افزایش عمر قطعه
- کاهش نرخ خوردگی در محیط های خورنده
- بهبود هدایت الکتریکی/حرارتی
- بهبود روانکاری و کاهش اصطکاک
- افزایش زیبایی و ظاهر سطح
- امکان استفاده از فلزات گران بها به صورت نازک (صرفه اقتصادی)
معایب آبکاری فلزات
- هزینه بالای برخی روش ها (مثل PVD و Electroless)
- نیاز به کنترل شدید شرایط فرآیند
- پساب و آلودگی محیط زیستی در فرآیندهای شیمیایی
- ضخامت محدود (مناسب برای لایه های نازک)
- عدم سازگاری برخی فلزات پایه با پوشش دهی خاص
مراحل استاندارد فرآیند آبکاری
فرآیند آبکاری فلزات معمولاً شامل چند مرحله استاندارد است که به صورت سیستماتیک و دقیق انجام می شود تا لایه ای یکنواخت، چسبنده و با کیفیت روی سطح فلز قرار گیرد. در ادامه مراحل استاندارد آبکاری را به ترتیب شرح می دهم:
- آماده سازی سطح: چربی زدایی، اسیدشویی، پولیش مکانیکی یا شیمیایی
- آبکشی اولیه و فعال سازی سطح
- آبکاری اصلی:انتخاب روش، کنترل شرایط (pH، دما، زمان، ترکیب محلول)
- آبکشی نهایی
- خشک کردن و عملیات پس فرآیند (Post-treatment):پولیش نهایی، آنیل، تست کیفیت
تست ها و استانداردهای کنترل کیفیت در آبکاری
برای اطمینان از کیفیت پوشش آبکاری شده، تست ها و استانداردهای مشخصی تعریف شده اند که در ادامه معرفی می کنم:
- تست ضخامت پوشش (XRF، میکرومتر)
- تست چسبندگی (Tape test, Bend test)
- تست خوردگی (Salt spray test – ASTM B117)
- آنالیز سطح (SEM, EDS)
برای خرید و یا استعلام قیمت انواع مقاطع فولادی ، آلومینیومی ، استنلس استیل ، مس و پلیمر از پلتفرم دمیرآل میتوانید به صفحه اصلی سایت مراجعه و در بالای صفحه بعد از پر کردن فیلد های متریال، آلیاژ و ابعاد ، قیمت تامین کنندگان مختلف را ارزیابی و مقایسه کرده و در هر ساعتی از شبانه روز سفارش خود را ثبت کنید . همچنین جهت پرسش سوالات و مشاوره رایگان با کارشناسان دمیرال به شماره 67128-021 تماس بگیرید.