استفاده از آندهای سرب در آبکاری کروم سخت

در اکثر انواع محلول های آبکاری – مس، نیکل، طلا، نقره، قلع و غیره – آند از همان فلزی ساخته شده است که پوشش شده است. آند، فلزی را که از الکترولیت خارج شده است حل کرده و جایگزین می کند. اما در آبکاری کروم تجاری، یک آند فقط برای انتقال جریان مورد نیاز است. فلز کروم توسط اسید کرومیک مورد استفاده در ترکیب ساخته شده است و جهت  پر کردن محلول آبکاری کروم  به کار میرود.مواد آند نباید به آسانی در اسید کرومیک از بین بروند.اگر هزینه موضوع کار نباشد، انواع فلز وجود دارد که می تواند برای آندهای آبکاری کروم مورد استفاده قرار گیرد. در ابتدا  فلز کروم خالص مورد استفاده قرار می گرفت، اما بسیار گران بوده و تقریباً به اندازه پلاتین هزینه داشت. اما بعدها گاهی اوقات در برنامه های مخصوص آبکاری استفاده می شد زیرا عملاً غیر قابل خراب شدن و بسیار رسانا بود. با این حال، از آنجا که هزینه در اکثر عملیات آبکاری عامل مهمی است، این فلزات گران قیمت به عنوان آند به جز در موقعیت های بسیار تخصصی مورد استفاده قرار نمی گیرند.از فولاد نمی توان به عنوان آند استفاده کرد زیرا در محلول آبکاری کروم حل می شود و باعث می شود آهن به عنوان ناخالصی در محلول ساخته شود.

متداول ترین فلز برای آندهای تزئینی وحمام آبکاری کروم سخت آند سرب  است. این ماده ارزان قیمت است، به اندازه کافی رسانا است و به آسانی در اسید کرومیک از لحاظ آندی از بین نمی رود. در بیشتر موارد، سرب به مقدار کمی از آنتیموان یا قلع آلیاژ داده می شود تا آندهای ماندگارتر از آنهایی که فقط با سرب شیمیایی ساخته می شوند، تولید کنند.

آلیاژهای سرب

 آندهای حاوی آنتیموان به طور کلی در بیشتر حمام های آبکاری کروم سخت تک کاتالیزور استفاده می شوند. یک آلیاژدارای حدودا تا شش واحد آنتیموان  کفایت میکند.آندهای قلع -سرب برای اکثر حمام های دارای کاتالیزور مخلوط توصیه می شود و از آندهای سرب- آنتیموان، که به سرعت در این حمام ها نابود میشوند ماندگارترند. اگرچه آنها گران تر هستند، اما آندهای قلع  – سرب را می توان در حمام های تک کاتالیزوری نیز استفاده کرد. اگر من با یک حمام تک کاتالیزور و همچنین یک حمام کاتالیزور مخلوط کار می کردم، در هر دو روش از آندهای قلع -سرب استفاده می کردم. هر آلیاژ آند ساخته شده از دو تا هفت واحد قلع قابل قبول است. یک آند کاملا خالص ساخته شده از چهار واحد قلع و  96 واحد سرب بهترین انتخاب است.

فلز آند

آندهای جامد و گرد بسیار بهتر از آندهای شیاردار کار می کنند. آندهای شیاردار به عنوان تأمین کننده مساحت آند بیشتر مورد توجه قرار می گیرند. با این حال، در بهره برداری واقعی، مساحت بیشتری که توسط شیارسازی تولید می شود، هیچ مزیتی برای آبکاری ندارد. آند های شیاردار چیزی فراتر از پستی ها و بلندیها نیستند. چگالی جریان موجود در قله ی شیار از سطح کف شیار کمتر است  در نتیجه ناحیه قله ی شیار منفعل می شود و با کروماته سرب پوشانده می شود.آندهای شیاردار تنها هنگامی رضایت بخش می شوند که پستی ها و بلندی ها به جایی برسند که آند صاف و گرد شود.

آند تخت

آندهای تخت برای آبکاری کروم  سخت توصیه نمی شوند. آنها چند سال پیش به عنوان آندهای ۰.۶×۷.۷ سانتی متر محبوب بودند. با این حال، آنها بسیار ناکارآمد بودند، زیرا تنها حدود یک سوم وجه پشتی، انتهای جانبی کاتد، در آنها فعال می شد. در نتیجه، آند در هر دو طرف رو به نابودی میرفت. سطح نزدیکترین قطعه کار به طورعادی الکترولیتی کاهش می یابد زیرا این امر باعث می شود دانسیته جریان مطلوبی در جریان باشد. از طرف دیگر وجه پشت به دلیل چگالی جریان ناکافی از بین رفته است.

 آند سرب توخالی

آندهای سرب توخالی به اندازه آندهای جامد و کروی مؤثر نیستند. آنها جریان کمتری دارند زیرا از سطح مقطع کوچکتری برخوردار هستند.علاوه بر این، اختلاف قابل توجه در دانسیته جریان بین قطر بیرونی و قطر داخل آند، هنگامی که محلول کروم به طور مداوم به داخل آند نفوذ می کند تمایل به فرسایش قطر داخلی دارد. پس از وقوع چنین فرسایشی، فضای توخالی داخلی با عنوان o.d خورده می شود و به صورت عادی کاهش میابد.

 آند جانبی افقی

برخلاف آندهایی که مطابق با هندسه بخشی ازآنها آبکاری شده است، آندهای افقی (یا مخزن) به ندرت با یک هسته داخلی استفاده می شوند. آندهای سوراخ شده جانبی برای استفاده روزمره بسیار گران هستند و ارزش آنها جهت استفاده زیر سوال می رود.برخی آندهای افقی با هسته های آلومینیومی فروخته میشوند. اسید کرومیک به طور دائم در ناحیه ای که قلاب به آند وصل می شود، نفوذ می کند و تا زمانی که هسته از سرب جدا شود، به آلومینیوم حمله می کند. در حقیقت، هسته هنگام لرزش آند متلاشی می شود – یک نشانه ی مطمئن که هسته خراب شده است. وقتی چنین خرابی رخ می دهد، آند نمی توانند چگالی جریان صحیحی داشته باشد.

محتوای نقره

انواع آلیاژهای آند برای کاربردهای خاص استفاده می شوند. به عنوان مثال، برای یک آند محکم، گرد و باریک، حاوی 0.5 واحد یا بیشتر از نقره مزایای خاصی  وجود دارد. نقره رسانایی را افزایش می دهد و آند به سرعت از بین نمی رود. آندهای سرب را می توان با هر درصد نقره ای که آبکار می تواند تهیه کند، بدست آورد. به طور کلی، مقدار 0.5 واحد نقره حدود 30 واحد به قیمت یک آند محکم و گرد قلع،که قطر آن ۵ سانتی متر و طول آن ۷۶ سانتی مترمیباشد اضافه می کند. بدیهی است، این هزینه اضافه شده باید در مقایسه با مزایایی که محتوای نقره ارائه می دهد، اندازه گیری شود.

آویختن (قلاب کردن) مناسب بسیار حیاتی است

 آندهای افقی باید به درستی قلاب شوند. قلاب، معمولاً از جنس مس یا برنز ساخته شده است، باید از سطح مقطع به اندازه ی کافی بزرگ برخوردار باشد تا بتواند تمام دانسیته جریان آند را انتقال دهد و جریان کافی را به سرب منتقل کند. قسمت قلاب تعبیه شده در آند، توپ نامیده می شود. که باید قبل از آنکه قلاب شود پوشش قلع شود زیرا پوشش قلع چسبندگی سرب به مواد قلاب را تضمین می کند. بهترین روش قلاب کردن یک آندسرب این است که قلاب را به آند به صورت پرس یا قالب گیری وارد کنید. قلاب به معنای واقعی کلمه به داخل سرب فرو می رود.

 شکل 15. این آند کاملاً پیچیده سازگار در آبکاری قالب مورد استفاده در ساخت اجاقهای توستر مورد استفاده قرار گرفته است.

در قالب ریزی، توپ معمولاً دندانه دار می شود تا محکم تر نگه داشته شود. هرگز با ضربه سرب را به قلاب وصل نکنید. یک اتصال ضربه ای می تواند باعث شود اسید کرومیک به داخل اتصال وارد شود. پس ازاین موضوعات، غیرفعال شدن پستی بلندی های شیار رخ می دهد و باعث کاهش یا ازبین رفتن هدایت آند می شود.

سازگاری آندها

 برخی از کارهای آبکاری کروم سخت نیازمند آندهای سازگار هستند که از نظرهندسی بسیار شبیه به قطعه آبکاری شده هستند. طراحی آندهای سازگار برای آبکاری کروم سخت یک هنر است. هر موقعیت متفاوت است و نیاز به نبوغ و همچنین تجربه دارد. آندهای سازگار با آندهای افقی آنتیموان سرب یا قلع سرب تفاوت دارند. از آنجا که هدف استفاده از آنها اطمینان از این است که مقدار مناسب پوشش کروم در مناطق با چگالی جریان کم ایجاد می شود، آندهای سازگار باید به گونه ای طراحی شوند که حداکثر رسانایی را ارائه دهند.آندهای سازگار برای بهبود هدایت، غالباً از هسته هایی از جنس مس، نقره یا آهن استفاده می کنند.۲.۵ سانتی مترمربع مس می تواند حدود 1000 آمپر جریان داشته باشد. نقره تقریباً همان هدایت مس دارد اما بسیار گرانتر است. آهن فقط حدود 18 واحد از هدایت مس را دارد. یک آند سرب حاوی آنتیموان یا قلع تنها حدود 12 واحد از هدایت مس را دارد.

هسته برای آند سازگار

نوع هسته (فولاد، مس یا سکه نقره) که با آندهای سازگار با سرب قابل استفاده است بستگی به پنج عامل دارد:

1. کل آمپراژ آبکاری مورد نیاز است. از آنجا که یک هسته فولادی تنها 18 واحد از رسانش مس را دارد، طول آند یک عامل مهم است. اگر آند خیلی طولانی باشد، جریان کافی به طول آند فولادی منتقل نمی شود.

2. رکتیفایر موجود باشد. در صورت محدود بودن رکتیفایرها، افزایش رسانایی مس یا نقره باعث کمبود ظرفیت رکتیفایر خواهد شد.

۳. برخی از مشخصات،مانند نمونه هایی که برای بشکه های بزرگتر وجود دارد، لازم است که در آبکاری کروم به اندازه انجام شود. در چنین شرایطی، یک آند با هسته ای از جنس مس به خوبی اجازه کنترل پوشش کروم را می دهد. یک آند با جنس نقره اجازه بهترین امکان کنترل پوشش را فراهم می کند.

۴. ضخامت کل کروم. در صورت تمیز بودن سطح قطعه، استفاده از هسته مس یا نقره باعث رسوب بسیار بیشتر کروم می شود.

۵.صرفه ی اقتصادی.آندهای فولادی دارای کمترین هزینه هستند و پس از آن آندهای مس قرار می گیرند. هسته هایی از جنس نقره گرانترین هستند، اما آنها مدت زمان بسیار طولانی کار میکنند . بنابراین، نوع هسته مورد استفاده با توجه به حجم تولید مشخص می شود، که باید به اندازه کافی عالی باشد تا هزینه اصلی بالا نقره را از بین ببرد.

هسته های مسی

ظرفیت بالای رسانش هسته مس باعث افزایش هدایت آندهای مس- سرب می شود. مس باید از تماس با اسید کرومیک کاملاً محافظت شود. در غیر این صورت، مس حل می شود و در حمام کروم تبدیل به ناخالصی می شود. هسته مس قبل از سرب باید با نقره پوشش شود. سپس، اگر سوراخ کوچکی در سرب ایجاد شود، محلول اسید کرومیک فقط به پوشش نقره می رسد.  سپس نقره بلافاصله به کرومات نقره تبدیل می شود، که محلول در اسید کرومیک است. با این حال، برخی از آبکاران سعی می کنند با استفاده از قلع به عنوان یک جایگزین برای نقره، هزینه های خود را اصلاح کنند.در هر صورت، آبکار از طرز کار مشعل سرب در امان است.  یک سوراخ به تنهایی در سرب تنها دلیل ایجاد نارسایی آند و آلودگی احتمالی حمام می باشد.

هسته های فولادی

هنگام استفاده از هسته فولادی برای آند سرب، فولاد باید پوشش قلع شود. تنها کاربرد پوشش قلع، ایجاد واسط بین سرب و فولاد برای اطمینان از چسبندگی است. با این حال، قلع مانع از حمله اسید کرومیک نمی شود، زیرا اسید کرومیک قلع را حل می کند.

هسته سکه نقره ای

هنگامی که یکنواختی پوشش کروم باید دقیق باشد، آندها باید مطابق با جنس قلع-سرب یا سرب-آنتیموان با هسته ای از جنس نقره ساخته شوند. این تضمین کننده هدایت عالی است. همانطور که قبلاً نیز اشاره شد، هسته های سکه نقره گران هستند و حجم تولید باید توجیه کننده‌ی هزینه اضافه شده باشد. با این حال، دوام هسته های سکه نقره هزینه بالاتر آنها را جبران می کند. من از موقعیت هایی می دانم که آندهای نقره ای با سکه حدود 20 سال است که در حال استفاده هستند و هیچ گونه حذف یا تغییری در مقدار هسته ای متحمل نشده اند.

آنودهای small.ID

آندهای استاندارد سرب – قلع و آنتیموان – سرب ممکن است به اندازه کافی برای آبکاری قوی نباشند، در نتیجه، این آندها ممکن است پیچیده شوند. در بسیاری از موارد، من از میله مته فولادی استفاده می کنم که قلع و سرب شده است. اگر ناحیه ای که قرار است آبکاری شود آنقدرکوچک است، که میتواند میله مته با کوچکترین قطر را بپذیرد، ممکن است از سیم پلاتین استفاده شود. همانطور که قبلاً هم اشاره کردم، پلاتین تقریباً به عنوان یک آند در اسید کرومیک غیر قابل تخریب است و البته دارای هدایت فوق العاده ای است.

تاب برداشتن آندهای آلیاژ سرب

آندهای آلیاژ سرب افقی، اگر به صورت نادرست قلاب شوند یا ضعیف ساخته شوند می توانند تاب بخورند. آنها همچنین اگر جریان بیش از حد یا خیلی کمی استفاده شود نیز می توانند تاب دار شوند. زیرا آبکار مساحت مناسب آندی برای منطقه کاتد آبکاری را به صورت نادرست محاسبه کرده است. در صورت استفاده از آند افقی بسیار طولانی و بسیار نازک (ضخامت کمتر از ۱۴ سانتیمتر) نیز ممکن است تاب رخ دهد. قلاب صحیح ضروری است. اگر قلاب به اندازه نامناسب اندازه گرفته شود، یا اگر اتصال بین قلاب و آند ضعیف باشد، در نتیجه چگالی جریان کافی بر روی آند نخواهیم داشت، که در نهایت تاب رخ خواهد داد. اعمال جریان بیش از حد بر روی آند، قطبیت آن را نشان می دهد و گرما ناشی از جریان اضافی باعث تاب خوردن آن می شود. از طرف دیگر، جریان بسیار اندک نیز ممکن است باعث شود که آند در نهایت تاب دار شود. بگذارید بگوییم که یک رول ۳۰۵ سانتی متر به صورت عمودی آبکاری کروم شده است. چنین قطعه ای به آندی با طول۳۰۵ سانتی متر نیاز دارد. اگر به عنوان تصویر، آندها به طول ۴۲۷ سانتی متر باشند و ۱۲۲ سانتی متر از آندها در پایین ترین قسمت انتهای رول آویزان شوند، چگالی جریان در بخش اضافی آند خیلی کم خواهد بود. به آن بخش توسط محلول آبکاری حمله خواهد شد. سپس تبلور می یابد و سرانجام پیچ و تاب می خورد. اگر ناحیه آند به درستی محاسبه شود، کل آند فعال می شود و پیچیدگی رخ نمی دهد.آندها را باید یک بار در ماه بررسی کنید تا مطمئن شوید که صاف هستند. یک آند کج و یا خم شده می تواند در بدست آوردن پوشش صحیح و کامل کروم ایجاد مشکل کند.

اندازه آند

آندهای افقی باید سایز شوند تا مطابق با طول کارهایی که در مخزن آبکاری میشوند، باشند. مساحت کاتد را برای آبکاری مشخص کنید، سپس مساحت آندی را که لازم است محاسبه کنید. برای به حداقل رساندن تشکیل کروم سه ظرفیتی، ناحیه آند باید دو برابر مساحت کاتد باشد. بگذارید بگوییم که ما ۴۳۸۹ سانتی متر کاتد داریم. مساحت آند مناسب باید به طور متوسط   تقریباً ۸۷۷۸ سانتی متر باشد. در حالت ایده آل، کارهایی که از داخل مخزن آبکاری عبور می کنند، همیشه به همان طول خواهند بود. در این صورت می توان طول دقیق آند مورد نیاز را محاسبه کرد. اگر آند طولانی تر از کارهایی باشد که آبکاری شده اند، ابتدا پایین کار می سوزد. این در دو یا سه چرخه ادامه خواهد داشت. پس از آن، کرومات سرب بر روی طول اضافی آند تشکیل می شود، و به طور موثر آن بخش از آند را غیرفعال می کند و از فعالیت بیشتر آبکاری جلوگیری می کند. اگر عملیات آبکاری بعدی به طول کامل آند احتیاج داشته باشد، لازم است برای فعال شدن مجدد ناحیه منفعل، قبل از آبکاری طولانی ترین کار، آندها را به صورت مصنوعی درست کنید. بعد از تعطیلات آخر هفته، تمام مخازن آبکاری کروم باید قبل از شروع اولین شیفت کاری هفته، با  ضایعات بارگیری شود. سپس ضایعات تا زمانی که همه آندها فعال شوند پوشش میشوند. پس از تهیه حمام آبکاری کروم  تعداد مناسبی از آندهای از نوع صحیح در مخزن کروم قرار داده می شوند، محلول آبکاری و آندها باید برای چند ساعت در دمای آبکاری الکترولیز شوند.

بررسی ویژوال

 یک روش ساده برای بررسی فعالیت ناحیه آند جانبی وجود دارد:

رنگ آندها را هنگام کار مشاهده کنید. اگر سطح خارجی آند به رنگ قهوه ای تیره باشد، دارای پوشش پراکسید سرب لازم است و به درستی کار می کند. اگر در طول چرخه نرمال آبکاری کروم، در آند یک فیلم کرومات سرب زرد روی آن باشد احتمالا چگالی جریان خیلی کمی دارد و آن آند به درستی کار نمی کند.سپس قلاب را باید بررسی کرد تا ببیند آیا تماس مناسبی با نوار آند برقرار کرده است، در این صورت جریان به راحتی می تواند به آند منتقل شود. در صورت برقراری تماس مناسب، اگر هنوز فیلم کرومات زرد روی سطح آند در حال شکل گیری است، مساحت آند بیش از حد بزرگ است و بنابراین، چگالی جریان آند برای تشکیل فیلم یا لایه ی پراکسید سرب مورد نیاز خیلی کم است. ممکن است که مقدار بسیاربالایی آند در مخزن وجود داشته باشد. پس بهتر است آند زرد شده را بیرون بیاورید، آن را خشک کنید و آن را در انبار قرار دهید. سپس آندهای باقی مانده را دوباره مرتب کنید.

آنودینگ برای ماشین آلات اتوماتیک

برای دستگاه بازگشتی خودکار، ابتدا ناحیه کاتد را محاسبه می کنم. از این طریق، من می توانم مساحت آند مورد نیار را بر اساس یک نسبت آند به کاتد با نسبت های پایه ای یک یا دو واحد از سطح آند به یک واحد از سطح کاتد، را تعیین کنم. سپس می توانم تعداد آندهایی با طول خاص را که لازم است محاسبه کنم. پس از اتمام این کار، آندها را قرار می دهم، هنگامی که  ماشین متوقف شود، قطعه کار در مرکز یک جعبه با چهار آند و مسافت بهینه حدود ۱۰ سانتی متر بین اضلاع  آندها قرار می گیرد. در یک عملکرد جابه جایی معمولی، آند و میله های کاتدی در عرض مخزن در موقعیت های متناوب قرار می گیرند. بنابراین، به جز در انتهای مخزن، یک نوار آند دو نوار کاتدی – یک نوار کاتدی در هر دو طرف یک نوار آند- را سرویس می دهد. در هر انتهای مخزن هر نوار آند فقط یک نوار کاتدی را سرویس میدهد.

ما اغلب از آندهای با قطر بزرگتر در این میله ها استفاده می کنیم که دو میله کاتدی را سرویس می دهند. آندهایی که یک کاتد مضاعف دارند، سریعتر از آنهایی که فقط یک کاتد واحد دارند، پوشیده می شوند. در صورت کنترل نشدن، این تغییر در پوشش ممکن است بر نسبت ناحیه آند به کاتد تأثیر منفی بگذارد، بنابراین احتمال ایجاد کروم سه ظرفیتی را افزایش می دهد. برای حفظ الگوی پوشش نسبتاً یکنواخت در چنین عمل جابجایی، میله های آند، با بلند کردن میله های انتهایی و قرار دادن آنها در وسط مخزن به صورت هفتگی قابل تعویض هستند.

تمیز کردن آندهای سرب

خیلی اوقات اگر آندها را به درستی اندازه بگیرند، دیگر نیازی به تمیز کردن آنها نیست. این امر در مورد آندهای جانبی و همچنین آندهای سازگار اعمال می شود. تمیز کردن فقط در صورتی لازم است که آند به مدت سه یا چهار روز استفاده نشده باشد. در این مدت، یک پوشش کرومات سرب روی آند تشکیل می شود. قبل از از سرگیری آبکاری، کرومات باید برداشته شود. اگر آندها نیاز به تمیز کردن دارند، به این علت است که در طول استفاده از آنها یک روکش کرومات سرب زرد تولید شده است، و چگالی جریان آند بسیار کم است. به قسمت بالا، “بررسی ویژوال” مراجعه کنید.اگر آندها باید تمیز شوند، و اگر پوشش بسیار ضخیم باشد، نیاز به آب برداری مکانیکی دارد، فقط از یک برس تامپو استفاده کنید. هرگز از برس سیمی استفاده نکنید. برای جلوگیری از آسیب دیدگی آند حتی از یک قلم مو تامپیکو نیز باید با احتیاط استفاده شود که این امر می تواند بر نتایج تاثیر منفی بگذارد.اگر یک پستی در کنار یک نقطه بحرانی روی کاتد قرار داشته باشد، ممکن است مقداری کروم اضافی در آن نقطه ایجاد شود.بگذارید مثال مثبتی از یک آند با قطر کوچک را با یک پوشش آلیاژ سرب نازک، مانند یک میله مته ۳۵۳۵۶ سانتی متری که با ۱۲۸۰ سانتی متر قلع سرب پوشانده شده است، بررسی کنیم. اگر چنین آندی با یک برس سیم تمیز شود، خطر از بین بردن پوشش آلیاژ سرب نازک و در معرض نابودی قرار گرفتن هسته فولادی وجود دارد. سپس آهن حل شده از هسته بعنوان ناخالصی در محلول آبکاری کروم ظاهر می شود. هر آند سرب، به ویژه آندهای سازگار، باید به جای پولیش مکانیکی با استفاده از مواد تمیز کننده خوبی که به بستر سرب حمله نمی کند، به صورت شیمیایی تمیز شوند و آندها را در شرایط خوبی حفظ کنند. محلولهای اختصاصی برای چنین برنامه های کاربردی وجود دارد و آندها به سادگی در این محلول ها غوطه ور می شوند، شستشو می شوند و دوباره مورد استفاده قرار می گیرند.