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

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

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