1-3- فلز نیکل

1-2 میلی لیتر از نمونه را با پیپت درون بشر 200 میلی لیتر ی بریزید.

2-50 میلی لیترآب مقطر اضافه کنید.

3-10 میلی لیترآمونیوم هیدروکسید خالص (آزمایشگاهی)اضافه کنید.

4-یک گرم مورکساید اضافه کنید

5-با EDTA 0.1 مولار تا بنفش شدن رنگ تیتر کنید.

2-1- کلرید نیکل

1-2 میلی لیتر از نمونه را با پیپت درون ارلن مایر 250 میلی لیتر ی بریزید.

2-50 میلی لیتر آب مقطراضافه کنید.

3-10 میلی لیترسدیم کرمات خالص (آزمایشگاهی) 10% اضافه کنید.

4-با نیترات نقره 0.1 نرمال تیتر کنید تا رنگ قهوه ای قرمز پدیدار شود

.

3-1- اسید بوریک

1-2 میلی لیتراز محلول حمام را با پیپت درون ارلن مایر250 میلی لیتری بریزید.

2-5 قطره بروموکرزول ارغوانی اضافه کنید.

3-میزان اسیدیته را با افزودن سدیم هیدروکسید 1/0 نرمال تا رنگ آبی تنظیم کنید.

4-10 میلی لیتر سوربیتول 70% خالص (آزمایشگاهی) اضافه کنید.

5-با سدیم هیدروکسید 0.1 نرمال تا رسیدن به رنگ آبی تیتر کنید.

مدیرکل خانه آبکار

طرح توجیهی راه اندازی آبکاری

مدیریت آبکاری 

تلفن همراه: 09021795902 

سنتز نانوذرات نیکل اکسید (NiO)
*فروش نانوذرات سنتزی در جلاپردازن پرشیا*
 

اکسید نیکل (NiO) در طول دهه ها تحت بررسی های گسترده­ای بوده است. این ماده به عنوان یک ماده بسیار کاربردی به عنوان کاتد باتری، کاتالیزورها، سنسورهای گاز، فیلم الکتروکرومی و مواد مغناطیسی است[1-8].

بدلیل اثر حجم، اثر اندازه کوانتومی و اثر سطحی، نانو کریستال NiO انتظار خواص بهبود یافته ذرات نسبت به ذرات NiO میکرو می­رود. ویژگی ساختاری ذرات (اندازه ذرات، توزیع و مورفولوژی) به روش های آماده سازی نمرتبط است. تا کنون، روش های مختلفی برای تهیه نانوساختارهای NiO شامل نانوذرات و نانولوله ها گزارش شده است [9-15].

نانوذرات NiO با اشکال مختلف با استفاده از چهار روش مختلف با آمین ها و سورفکتانت های مختلف سنتز شده است. مشخص شد که با تغییر غلظت و ترکیب حلالها، مورفولوژی های مختلف دارای قطرهای مختلف، شکل و توزیع می توانند به دست آیند [10]. اندازه های مختلف نانوذرات NiO با استفاده از روش سل ژل با استفاده از نیترات نیکل به عنوان پیش ماده استفاده شد. مسیر میکرومولسیون برای تهیه نانوذرات NiO با استفاده از سورفاکتانت های کاتیونی بکار گرفته می­شود [11-12]. نانوذرات NiO به دست آمده از طریق تجزیه حرارتی با استفاده از اتانول به عنوان حلال [13] استفاده شده است. نانوذرات NiO را با روش رسوب شیمیایی تهیه کرد [14].

نانوذرات اکسید نیکل و نانوفلاورز با یک واکنش نرم پودر نیکل و آب بدون ارگانیک در دمای 100 درجه سانتیگراد سنتز شده است. ساختار، مورفولوژی و فاز بلوری نانوساختارهای حاصل شده توسط تکنیک های مختلف مشخص شده است. در مقایسه با روش های دیگر، روش حاضر ساده، سریع، اقتصادی، بدون قالب و بدون ارگانیک است. علاوه بر این، این روش بدون تولید زباله های خطرناک غیر سمی است و می تواندگسترش یابد تا یک استراتژی کلی و مناسب برای سنتز نانوساختارها به سایر نانومواد عملیاتی ارائه شود.

برای خواندن مقالات بیشتر اینجا کلیک کنید.

 رسوب فلزات بدون منبع جریان خارجی تبدیل به یک فرایند رایج در تکنولوژی مدرن شده است. آن اجازه تولید لایه های نازک از فلزات خالص، آلیاژها و یا کامپوزیت ها با ضخامت و ترکیب یکنواخت در بسترهای رسانا و غیر رسانا می دهد. در میان فلزات پوشش داده شده الکترولس، برای 50 سال گذشته نیکل در بسیاری از کاربردهای تجاری ثابت شده است. پوشش NiP یا Ni-B به عنوان پوشش های تزئینی و کاربردی در الکترونیک، ماشین آلات، خودرو، هوا فضا و غیره استفاده می شود. چهار عامل کاهش عمدتا برای رسوب صنعتی پوشش های کامپوزیت اتوکاتالیتی استفاده می شوند. این موارد به ترتیب محبوبیت سدیم هیپوفسفیت (NaH2PO2)، بورو هیدرید سدیم (NaBH4)، آمینو بواران (DMAB) و هیدرازین (NH2NH2) میباشند.

نود درصد از Ni اتوکاتالیتی رسوب داده شده بر اساس کاهش توسط هیپوفسفیت سدیم، به دلیل مقاومت خوب در برابر خوردگی و سایش آن است.  به خوبی شناخته شده است که پوشش الکترولس Ni-P قابلیت چسبندگی بالا، مقاومت بالای پیوند، توانایی جوشکاری عالی، هدایت الکتریکی دارد. این خواص را می توان با حرارت دادن نمونه های پوشش داده شده بهبود داد. ترکیب آلیاژهای پوشش داده شده به شدت بر خواص آن تأثیر می­گذارد و با تنظیم pH، غلظت نیکل، عامل کمپلکس دهنده و دمای حمام کنترل می شود. زمان پوشش و آماده سازی گرمایی، عوامل مهمي هستند که ضخامت، سختي، ساختار و مورفولوژي را تحت تأثير قرار مي دهند{1-12}. اثر زمان پوشش و آماده سازی گرمائی بر رفتار خوردگی الکترولس Ni-P در نمونه های فولادی (mild) در محلول 3.5 درصد NaCl مورد مطالعه قرار گرفت.................

برای خواندن ادامه مطلب اینجا کلیک کنید

محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت

تئوری و واکنش های آبکاری نيكل الکترولس( شيميايي ):

*نيكل شيميايي:آبكاري شيميايي نيكل بايد موارد زير را در برداشته باشد:

*منبع ين نيكل ، بيشتر سولفات نيكل

*يك ماده احياء كننده براي تدارك الكترون مورد نياز نيكل

*انرژي (حرارت)

*مواد كمپاكس سازي كه مقدار نيكل آزاد واكنش را كنترل نمايد

* مواد تامپون ، براي ثابت نگه داشتن pHمحاول كه بخاطر توليد هيدروژن در اثناي واكنش تغيير ميكند.

*شتاب دهنده هايي كه بر سرعت واكنش مي افزايند.

* پيشگيرنده هايي كه مقدار احياء را كنترل مي نمايند.

* واكنش مواد توليد شده جنبي.

مشخصات يك محلول آبكاري شيميايي بستگي به تركيب آن از اين موارد دارد.

منبع یون نیکل:

منبع یون نیکل بیشتر سولفات نیکل می باشد.نمک های دیگر نیکل ، از جمله کلرید نیکل و استات نیکل ، برای کاربردهای بسیار محدود استفاده شده است.آنیون کلریدوقتیآبکاری ENحمام به صفحه مورد استفاده آلومینیوم ، و یا وقتی EN به عنوان پوشش محافظ آهنی استفاده می شود می تواند عمل کند در کاربردهای خوردگی آلیاژها از استات نیکل. استفاده می کنند اما هیچ بهبود قابل توجهی در عملکرد حمام و در مقایسه با کیفیت سولفات نیکل ندارد . هر گونه مزایای جزئی حاصل از استات نیکل توسط هزینه بالاتر در مقابل هزینه سولفات نیکل جبران می شود. نیکل نمک اسیدhypophosphorus ، نیکل((H2P02. منبع ایده آل از یونهای نیکل است.

مواد احيا كننده:

پاره اي از مواد احيا كننده در تهيه اين محلول به كار مي رود: سديم هيپوفسفيت و امينوبران: سديم بروهيدرات و ئيدرازين.

قبل از بحث در مورد کاهش عوامل و پیشنهاد مکانیسم برای واکنش هایشان با نیکل ، باید به چند نکته توجه داشته باشیم.

1-کاهش نیکل که همواره با تحول هیدروژن همراه است

2-رسوب نیکل خالص نیست و شامل فسفر ، بور و یا واکنشگر کاهشی می باشد

3-رسوب نیکل خالص تنها بر روی سطح فلزات خاص انجام میگیرد

4-یونهای هیدروژن به عنوان یک محصول جانبی واکنش کاهش تولید می شود.

5- استفاده از عامل کاهنده برای نشست فلز با توجه به نسبت مولی نیکل رسوبی به عامل کاهشی تعیین میگردد.

6-گاز نیتروژن نیز با توجه به کاهش متوسط استفاده می شود.بنابراین فلز رسوب کننده.

کمتر از 100 درصد است......................

بهینه‌سازی خواص تریبولوژی پوشش نیکل الکترولس به کمک تغییر ترکیب شیمیایی حمام

چکیده

پوشش نیکل-بور الکترولس پوششی سخت و مقاوم به سایش است که در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته و به‌طور ویژه در صنایع دفاع ایالات متحده به‌کار گرفته‌شده‌است. در تحقیق حاضر اثر غلظت اتیلن‌دی‌آمین، آمونیاک و محلول پایدارکننده‌ای حاوی تنگستات سرب و اتیلن‌دی‌آمین تترا استیک اسید روی ساختار و میکروسختی پوشش نیکل-بور الکترولس مطابق طرح مرکب مرکزی در دو شرایط پس از آبکاری و پس از عملیات حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. مطابق نتایج به‌دست‌ آمده، مورفولوژی سطحی اغلب این پوشش‌ها برخلاف همتاهای دیگر خود دارای ساختار قلوه‌سنگی می‌باشند. این در حالی است که مقالات پیش از این ساختار گل‌کلمی را برای این پوشش معرفی کرده‌اند. علت تشکیل چنین ساختاری به حضور آمونیاک در محلول آبکاری نسبت داده‌شد. بررسی میکروسختی برای پوشش‌ها در شرایط صرفا آبکاری شده، نتوانست منجر به تعریف یک مدل از سختی نسبت به متغیرهای فوق‌الذکر شود، اما به‌طور کلی میکروسختی به دست آمده برای پوشش‌های صرفا آبکاری شده 50HV26±825 بود. در شرایط پس از عملیات حرارتی، غلظت پایدارکننده و اثر متقابل آمونیاک و پایدارکننده به عنوان عوامل تاثیرگذار در میکروسختی پوشش در شرایط پس از عملیات حرارتی شناخته شدند به‌طوری که استفاده از غلظت‌های بهینه از این متغیرها توانست میکروسختی را از مقدار حداقلی 50HV52±1072به مقدار حداکثری 50HV26±1371برساند. بر این اساس بیشینه میکروسختی زمانی به دست می‌آید که مقدار پایدارکننده و آمونیاک بیشینه باشند. بالاترین میکروسختی به‌دست آمده برای این پوشش 50HV1371 بود. مشاهده گردید که در برخی از غلظت‌های متغیرهای پوشش‌دهی، پوشش ترد می‌گردد. مشخص شد که کمترین تردی مربوط به نمونه‌هایی است که بیشینه آمونیاک و پایدارکننده در آبکاری آن‌ها به‌کار رفته است. بررسی سایش پوشش‌ها نشان داد که علاوه بر میکروسختی، تردی و مورفولوژی سطحی پوشش‌ها نیز در کاهش میزان سایش مؤثر هستند و کم‌ترین سایش متعلق به پوششی است که علاوه بر میکروسختی بالا، زبری بالایی داشته و ترد نباشد.

واژه‌های کلیدی: نیکل-بور الکترولس؛ مورفولوژی، توپوگرافی، میکروسختی، سایش، بهینه‌سازی.

فهرست مطالب

صفحه

فصل اول: مقدمه

فصل دوم: مروری بر منابع

2-1- آشنایی با آبکاری الکترولس نیکل

2-2- مشخصات آبکاری نیکل-بور الکترولس

2-2-1- منبع نیکل

2-2-2- عامل احیاکننده

2-2-3- عوامل کمپلکس‌ساز ...

2-2-4- عوامل تسریع‌کننده

2-2-5- عوامل پایدارکننده

2-2-6- عامل تنظیم‌کننده pH

2-2-7- مواد افزودنی

2-2-8- تلاطم

2-2-9- دما

2-3- سازوکار تشکیل پوشش نیکل-بور الکترولس

2-3-1- چگونگی تشکیل فیلم آمورف

2-3-2- چگونگي شكل‌گيري و رشد پوشش Ni-B الكترولس

2-3-3- عمليات حرارتي پوشش نيكل-بور الكترولس

2-4- خصوصيات و وي‍ژگي‌هاي پوشش‌هاي نيكل-بور الكترولس

2-4-1- خصوصيات فيزيكي

2-4-2- ويژگي‌هاي شيميايي

2-4-3- خواص مكانيكي

2-5- به‌سازی خواص پوشش نیکل-بور الکترولس

2-5-1-کامپوزیتی کردن پوشش

فصل سوم: روش تحقیق ........................................................................................................................................... 42

3-1- مقدمه

3-2- آماده‌سازی زیرلایه

3-3- انجام آبکاری

3-3-1- آبکاری نمونه‌های مرتبط با طرح عاملی

3-3-2- انجام آبکاری برای نقاط محوری

3-4- جدول آزمون‌ها

3-5- عملیات حرارتی پوشش‌ها

3-6- بررسی متالوگرافی

3-7- بررسی میکروسختی

3-8- بررسی تردی نمونه‌ها

3-9- بررسی‌های XRD

3-10- بررسی سایش پوشش‌ها

فصل چهارم: نتایج

فصل پنجم: سگالش

5-1- بررسی نتایج متالوگرافی سطحی

5-2- بررسی الگوی پراش اشعه ایکس

5-3- بررسی سختی پوشش نیکل-بور الکترولس

5-2-1- بررسی اثرات اصلی و متقابل

5-2-2- بهینه‌سازی

5-4- بررسی تردی

فصل ششم: جمع‌بندی

6-1- نتیجه‌گیری

6-2- پیشنهاد‌ها

مراجع و منابع

فصل اول:

مقدمه

در سال 1844م، ـ«ورتز[1]» پی‌برد که فلز نیکل می‌تواند از محلول آبیِ حاوی نمک آن به‌وسیله احیاشدن توسط هیپوفسفیت رسوب ‌کند. با این حال رسوب نیکل به‌دست‌آمده در آن موقع به‌‌صورت پودر بود. فرايند آبكاري پوشش نيكل الكترولسی که امروزه رایج است، توسط برنر[2] و ريدل[3] كشف گرديد. پوششي كه توسط اين دو ابداع شد در حقيقت پوشش Ni-P الكترولس بود. وجه نام‌گذاری پوشش Ni-P الکترولس به‌علت وجود فسفر در کنار نیکل در پوشش می‌باشد که منشا آن، فسفر موجود در عامل احیاکننده یعنی سدیم‌هیپوفسفیت است. پوشش‌هاي الكترولس داراي برخي خواص مشتركند. از جمله اين موارد مي‌توان به قابليت اين پوشش‌ها در آبكاري زيرلايه‌هاي غيرهادي و نيز ايجاد پوششي يكنواخت روي انواع زيرلايه‌ها با هندسه پيچيده اشاره‌داشت. پوشش‌هاي الكترولس نيكل با داشتن خواص فيزيكي، شيميايي و مكانيكي خاص، كاربرد ويژه‌اي در صنايع مختلف پيدا کرده‌اند.

يكي از انواع پوشش‌هاي نيكل الكترولس پوشش Ni-B الكترولس است. تركيب شيميايي اين پوشش علاوه بر نيكل حاوي مقداري بور مي‌باشد كه منشاء آن عامل احياكننده‌ای حاوي بور است. اين پوشش داراي قابليت‌هاي ويژه‌اي است. خواص سايشي و مكانيكي اين پوشش و نيز عدم داشتن مشكلات زيست‌محيطي همچون كروم سخت، منجر به آن شده‌است كه اين پوشش در مصارف سايشي به‌كار گرفته‌شود. بر این اساس، اين پوشش به‌عنوان پوشش مقاوم به‌سايش قابليت به‌كارگيري در صنايع دفاع، نفت و گاز، صنايع هوا فضا، صنايع خودرو و... را داراست.

كاربرد پوشش نيكل-بور الكترولس تنها به مصارف سايشي محدود نمي‌شود، بلكه اين پوشش قابليت به‌كارگيري در صنايع الكترونيكي به‌عنوان جايگزين طلا و نقره در اتصالات و نيز مانع نفوذ مس را داراست. افزودن كبالت به اين پوشش منجر به تقويت خواص مغناطيسي آن گرديده و دريچه كاربرد آن را در حافظه‌هاي مغناطيسي همچون ديسك سخت مي‌گشايد. ديگر كاربرد اين پوشش قابليت آن در انواع مصارف كاتاليزوري است كه در آنجا به‌عنوان يك كاتاليزور فاز جامد منجر به تسريع انواع واكنش‌هاي شيميايي مي‌گردد.

آبكاري نيكل-بور الكترولس در عين ظاهر ساده پيچيدگي‌هاي خاصي در بطن خود دارد. اين پوشش نسبت به همتاي نيكل-فسفر خود داراي هزينه‌بري بيشتري مي‌باشد كه باعث محدود شدن كاربرد آن گرديده‌است. عوامل مختلفي خواص پوشش نيكل-بور الكترولس را تحت تاثير قرار می‌دهد. از جمله اين موارد باید به تركيبات حمام آبكاري، نوع زيرلايه، دماي انجام آبكاري و نيز عمليات تكميلي همچون انجام عمليات حرارتي روي پوشش اشاره داشت. تعداد متغيرهايي كه براي رسيدن به يك پوشش بهينه بايد محسوب شوند شامل ده‌ها مورد است كه بسياري از آن‌ها ناشناخته‌ مي‌باشند.

برای دستیابی به نمونه تجاری پوشش نیکل-بور الکترولس، نسل‌های مختلفی از این پوشش ارائه شده‌اند که هر یک دارای نقاط قابل بهبود زیادی از حیث خواص و مسائل محیط زیست بودند. یک دستاورد ویژه راجع به پوشش نیکل-بور الکترولس، نسل پنجم این پوشش می‌باشد که تحت نام تجاری اولتراسم[4] شناخته می‌گردد. برای این پوشش ویژگی‌های خاصی علاوه بر سختی و مقاومت به‌سایش ذکر شده‌است که در این باره می‌توان به ضریب اصطکاک پایین و خودروغن‌کاری اشاره نمود.

فناوری تولید پوشش فوق با هدایت «مک‌کوماس[5]» شکل گرفت. ایشان اختراعات بسیاری را در رابطه با پوشش نیکل-بور الکترولس به ثبت رسانده‌است. وی در برجسته‌ترین اختراع ثبت‌شدة خویش به ساختار سطحی متفاوتی نسبت به پوشش‌های Ni-Bالکترولس معمول دست یافت. مطابق این ثبت اختراع، ساختار سطحی پوششی که ایشان به آن دست‌یافت، دانه‌دانه‌ای است. این امر برخلاف ساختار سطحی مطرح برای پوشش نیکل-بور الکترولس یعنی ساختار گل‌کلمی شکل می‌باشد. هم‌چنین وی در حمام آبکاری خود از ترکیبات ویژه‌ای استفاده نمود که در حمام‌های آبکاری معمولی نیکل-بور الکترولس دیده‌نمی‌شود.

تفاوت محلول‌ آبکاری ایشان با سایر محلول‌های آبکاری که سایر محققان مورد بررسی قرار داده‌اند از قرار زیر است:

1- افزودن هیدروکسید آمونیوم به محلول به مقدار قابل توجه؛

2- افزایش دوبرابری در مقدار اتیلن‌دی‌آمین به‌عنوان عامل کمپلکس‌کننده؛

3- استفاده از محلول پایدارکننده حاوی تنگستات سرب، اتیلن‌دی‌آمین تترا استیک اسید، اتیلن دی‌آمین و سورفکتانت و عدم افزودن تنگستات سرب به محلول آبکاری به‌صورت جامد.

4- افزودن مقدار کمی از تنگستات سرب (به‌طور محلول) به حمام آبکاری نسبت به سایر محققان و افزودن مکرر عامل پایدارکننده به حمام آبکاری.

5- استفاده از pHنسبتا بالا

در رابطه با تغییراتی که مک‌کوماس در حمام آبکاری ابداعی خویش بدان مبادرت نموده‌است ابهامات علمی جدی وجود دارد و عملا در مقالات علمی به آن پرداخته نشده‌است. از آنجا که کار ایشان به‌طور عملی و گسترده در صنایع دفاع ایالات متحده آمریکا به کار گرفته‌ شده‌است و شواهدی نیز برای استفاده از این پوشش در صنایع هوایی وجود دارد تحقیق روی حمام آبکاری ابداعی ایشان جالب توجه می‌باشد.

مطابق مطالب اشاره‌شده در فوق، لازم دانسته‌شد که دلیل تفاوت محلول ایشان با محلول‌هایی که اکثر محققان از آن استفاده می‌کنند و اثری که این تفاوت روی خواص مکانیکی پوشش می‌گذارد مورد بررسی قرار گیرد.

در تحقیق حاضر از میان موارد فوق اثر غلظت اتیلن‌دی‌آمین، آمونیوم هیدروکسید و محلول پایدارکننده (با فرمولاسیون مشابه محلول ابداعی مک‌کوماس) روی ساختار سطحی، ضخامت و سختی پوشش مورد بررسی قرار گرفت تا مزیت تغییرات فوق در حمام آبکاری آشکار گردد. همچنین از چند نمونه انتخابی آزمون‌های سایش و XRDبه عمل آمد.

برای بررسی اثر متغیرهای مذکور، طرحی مبتنی بر روش مرکب مرکزی مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس این طرح میان متغیرهای مورد بحث و متغیرهای پاسخ یک رابطه ریاضی برقرار می‌گردد و بنابراین می‌توان فرایند ساخت پوشش را برای رسیدن به خواص مطلوب بهینه نمود.

خواص مورد بررسی در تحقیق حاضر ساختار سطحی، میکروسختی و تردی بودند. همچنین خواص سایشی چند نمونه‌ای که میکروسختی بالا و تردی کمی داشتند مورد بررسی قرار گرفت. در کنار موارد فوق از برخی از نمونه‌ها الگوی پراش اشعه ایکس تهیه گردید و همچنین در رابطه با نرخ آبکاری پوشش تحلیل‌هایی ارائه شد.

فصل دوم:
مروری بر منابع

2-1- آشنایی با آبکاری الکترولس نیکل

آبکاری الکترولس، یک روش پوشش‌دهی الکتروشیمیایی است که طی آن، الکترون‌های مورد نیاز برای شکل‌گیری پوشش، از طریق وقوع واکنش‌های شیمیایی در حمام آبکاری و نه از طریق اعمال جریان خارجی تامین می‌گردد [1-3]. اگرچه انواع مختلفی از آبکاری الکترولس وجود دارد، عنوان آبکاری الکترولس عمدتا برای حالتی از این آبکاری به‌کار می‌رود که طی آن یون‌های فلز تشکیل‌دهنده پوشش و یون‌های عامل احیاکننده (تولیدکننده الکترون) هر دو به‌صورت محلول در حمام آبکاری حضور داشته و واکنش آن‌ها روی یک سطح کاتالیزگر منجر به تشکیل پوشش می‌گردد. واکنش های 2-1 و 2-2، واکنش‌های اصلی در آبکاری الکترولس هستند [2 و 3]:

*نيكل شيميايي:آبكاري شيميايي نيكل بايد موارد زير را در برداشته باشد:

*منبع ين نيكل ، بيشتر سولفات نيكل
*يك ماده احياء كننده براي تدارك الكترون مورد نياز نيكل
*انرژي (حرارت)
*مواد كمپاكس سازي كه مقدار نيكل آزاد واكنش را كنترل نمايد
* مواد تامپون ، براي ثابت نگه داشتن pH محاول كه بخاطر توليد هيدروژن در اثناي واكنش تغيير ميكند.
*شتاب دهنده هايي كه بر سرعت واكنش مي افزايند.
* پيشگيرنده هايي كه مقدار احياء را كنترل مي نمايند.
* واكنش مواد توليد شده جنبي.
مشخصات يك محلول آبكاري شيميايي بستگي به تركيب آن از اين موارد دارد.

منبع یون نیکل:

منبع یون نیکل بیشتر سولفات نیکل می باشد. نمک های دیگر نیکل ، از جمله کلرید نیکل و استات نیکل ، برای کاربردهای بسیار محدود استفاده شده است. آنیون کلرید وقتی آبکاری EN حمام به صفحه مورد استفاده آلومینیوم ، و یا وقتی EN به عنوان پوشش محافظ آهنی استفاده می شود می تواند عمل کند در کاربردهای خوردگی آلیاژها از استات نیکل. استفاده می کنند اما هیچ بهبود قابل توجهی در عملکرد حمام و در مقایسه با کیفیت سولفات نیکل ندارد . هر گونه مزایای جزئی حاصل از استات نیکل توسط هزینه بالاتر در مقابل هزینه سولفات نیکل جبران می شود. نیکل نمک اسید hypophosphorus ، نیکل( (H2P02. منبع ایده آل از یونهای نیکل است .
مواد احيا كننده:پاره اي از مواد احيا كننده در تهيه اين محلول به كار مي رود: سديم هيپوفسفيت و امينوبران: سديم بروهيدرات و ئيدرازين.

قبل از بحث در مورد کاهش عوامل و پیشنهاد مکانیسم برای واکنش هایشان با نیکل ، باید به چند نکته توجه داشته باشیم.
1-کاهش نیکل که همواره با تحول هیدروژن همراه است
2-رسوب نیکل خالص نیست و شامل فسفر ، بور و یا واکنشگر کاهشی می باشد
3-رسوب نیکل خالص تنها بر روی سطح فلزات خاص انجام میگیرد
4-یونهای هیدروژن به عنوان یک محصول جانبی واکنش کاهش تولید می شود.
5- استفاده از عامل کاهنده برای نشست فلز با توجه به نسبت مولی نیکل رسوبی به عامل کاهشی تعییین میگردد.
6-گاز نیتروژن نیز با توجه به کاهش متوسط استفاده می شود. بنابراین فلز رسوب کننده.
کمتر از 100 درصد است.

برای خواندن ادامه مطلب کلیک کنید

در سال 1844 ورتز[1] پی‌برد که فلز نیکل می‌تواند از محلول آبی حاوی نمک آن به وسیله احیا شدن توسط هیپوفسفیت رسوب ‌کند. با این حال رسوب نیکل به‌دست‌آمده در آن موقع به‌‌صورت پودر بود. اختراع فناوری نیکل الکترولس که امروزه مستعمل است در سال 1946 در پی دو سال کارِ برنر[2] و ریدل[3] اختراع‌گردید.

کاربرد پوشش‌های نیکل الکترولس را می‌توان در موارد ذیل خلاصه کرد:

1- هادی‌سازی مواد نارسانا با اعمال پوشش نیکل الکترولس بر رو‌ی آن‌ها

2- افزایش سختی و مقاومت به سایش زیرلایه‌های نرم و ضعیف در برابر سایش

3- محافظت زیرلایه‌های فعال در برابر خوردگی

4- قابلیت جایگزینی به جای فرایند کروم سخت با ارائه مقاومت به خوردگی، مقاومت به سایش، عدم ایجاد آلودگی زیست‌محیطی و قابلیت پوشش‌دهی اشکال پیچیده

5- بهبود لحیم‌کاری برخی از زیرلایه‌ها.

آبکاری پوشش نیکل-بور الکترولس فرایندی است که در آن از ترکیبات حاوی بور به عنوان عامل احیاکننده در حمام آبکاری استفاده شده و ترکیب شیمیایی پوشش آن علاوه بر نیکل، مقداری بور دارد. ‌پوشش‌هایی که در آبکاری آن‌ها از NaBH4 استفاده‌شده‌است خواص سایشی و سختی بالاتری را ارائه می‌دهند.

نسل‌های مختلفی از پوشش‌های نیکل-بور الکترولس با استفاده از پایدارکننده و کاتالیزورهای مختلف ایجاد شده‌اند. در سال 1970 مک‌کوماس[4] اولین فرایند تولید مقیاس‌پذیر، تکرارپذیر و قابل انتقال پوشش نیکل الکترولس که حاوی wt% 6--5 بور بود را ایجاد نمود. با این حال این فرایند به علت استفاده از پایدارکننده‌های بسیار سمی، فقدان در چگالی فضایی، وجود ترک‌هایی در بین دانه‌های ستونی پوشش و در معرض قرار گرفتن سطح ماده زیرلایه، کمبود مقاومت به سایش و خوردگی و ناکارآمدی و ناسازگاری برای تولید انبوه نیازمند بهبود بود.

فرایند اجرایی

حمام های نیکل الکترولس باید شامل یک منبع یون نیکل و یک عامل کاهنده باشد.

غلظت یون نیکل در محدوده 4-10 گرم بر لیتر است که به طور معلول از نوع نمک کلرید نیکل و یا سولفات نیکل می باشد سولفات نیکل در کار برد های مقاومت به خوردگی به کار گرفته میشود.

عامل احیا کننده

در حمام های الکترولس نیکل عامل احیا کننده منبع تهیه الکترون برای احیای یون نیکل است می تواند برای پوشش نیکل- فسفر هیپوفسفیت سدیم و برای پوشش نیکل - بور از بور هیدرید سدیم یا آمینو بوران مثل دی متیل آمین بوران استفانده کرد. البته هیدرازین احیا کننده دیگری است که برای هر دودسته استفاده میشود.

حمام بورو هیدرید سدیم

این حمام بازدهی عمل احیای بیشتری نسبت به دی متیل آمین بوران و هیپوفسفیت سدیم دارد چرا که توانایی احیای چهار یون نیکل را دارد.

از نظر هزینه هم این عامل احیا کننده نسبت به دیمتیل امینو بوران بهای کمتری دارد.

پوشش این نوع حمام از نظر مقاومت به سایش، خاصیت روانکاری، سختی نسبت به حمام های سایر احیا کننده ها بالاتر است.

ولی به دلیل پی اچ کاری 12-14 برای کاهندگی بور هیدرید، مناسب زیر لایه آلومینیوم نیست.

4H2O+4Ni+B(OH)4-è8OH- +BH4- +4Ni+2

خواص متالورژیکی نیکل –بور

سختی آلیاژهای نیکل –بور بسیار بالاست و قابلیت عملیات حرارتی تا حد بالاتری از کروم سخت را دارند. این پوشش ها همچنین مقاومت به سایش عالی دارند، هررچندکه بر خلاف آلیاژهای الکترولس نیکل فسفر بالا، رسوبات کاملا آمورف ندارند و در عوض رسوب آن شامل مخلوطی از ساختار آمورف نیکل- بور و مقدار کمی نیکل کریستالی است. این پوشش ها به طور معمول ساختارستونی دارند و میزان بور در نزدیک زیر لایه بسیار کم است و با افزایش عمق زیاد میشود. سخت شدن نیکل- بور مشابه نیکل – فسفر است و در دمای بیشتر از 200 درجه سانتی گراد ذرات متمایز نیکل- بور شروع به شکل گیری میکنند و در دمای 300 درجه سانتی گراد، پوشش، کریستاله می شود. تنش داخلی رسوبات نیکل- بور به شدت کششی است. میزان حضور بور در پوشش که بوسیله عامل احیا کننده بور هیدرید بوجود آمده، به شدت روی تنش داخلی این رسوبات تاثیر گذار است. با افزایش غلظت بور، تنش کاهش می یابد. دانسیته پوشش نیکل- بور(25/8 گرم بر سانتی متر مکعب) مشابه دانسیته نیکل- فسفر است.اگرچه بر خلاف پوشش نیکل- فسفر این پوشش دچار انقباض در حین عملیات حرارتی نمی شوند و دانسیته آن در حالت رسوب اولیه و سخت شدگی یکسان است.

برای خواندن ادامه مطلب کلیک کنید

STARLiNE-DASH®

NP Plating Control-4

The ultimate in automated sampling,

analysis and replenishment for EN baths

Uyemura، رهبر صنعت در الکترود آبکاری نیکل و آبکاری کنترل شده، STARLiNE-DASH را معرفی کرده است. 4-NP، جدیدترین و پیشرفته ترین فرآیند کنترل فناوری.EN coating است.

این سامانه از حمام آبکاری نیکل الکترولس نمونه برداری می کند، میزان نیکل حمام و نیز PH محیط را اندازه گیری و آنالیز می کند و در صورت نیاز تنظیمات را خودکار انجام می دهد. در نتیجه نیکل حمام به طور مداوم در میزان 2-4% نگه داشته می شود و نرخ پوشش دهی کلی به تدریج افزایش پیدا می کند.

این سامانه دارای امکان پیش برنامه ریزی با پارامترهای قابل اجرا بویژه برای نیکل الکترولس؛ به سادگی انتخاب نام محصول از فهرست محصولات است

...

برای دانلود فایل مقاله به بارگیری پیوست های زیر مراجعه نمایید:

معرفی کتاب نیکل الکترولس 

فهرست مطالب

فصل اول) مقدمه ای بر رسوب گذاری الکترولس مس و نیکل – فسفر

1-1 رسوب الکترولس مس ............................................................................................ .....1

2-1 رسوب الکترولس نیکل- فسفر .......................................................................................  2

3-1 نحوه انجام آبکاری در آزمایشگاه ............................................................................ .. ..... 3

1-3-1 الکترولس مس ................................................................................................... .. 3

2-3-1 رسوب الکترولس نیکل – فسفر .................................................................................. 11

4-1 اهداف پژوهش ........................................................................................................ 12

1-4-1 رسوب الکترولس مس ............................................................................................ 12

2-4-1 رسوب الکترولس نیکل – فسفر ................................................................................. 12

5-1 ساختار این کتاب ..................................................................................................... 14

1-5-1 بخش اول ) رسوب الکترولس مس .............................................................................. 14

2-5-1 بخش دوم ) رسوب الکترولس نیکل – فسفر ................................................................... 15

6-1 کتابنامه ................................................................................................................ 16

( بخش اول: رسوب الکترولس مس )

فصل دوم) ارزیابی مورفولوژی سطحی رسوب الکترولس مس

1-2 مقدمه و مورفولوژی سطحی زیرلایه ............................................................................. 17

2-2 رسوب حاصل از محلول فرم آلدهید دمای بالا ................................................................... 18

3-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک دمای بالا .......................................................... 21

4-2 رسوب حاصل از محلول فرم آلدهید غلظت زیاد / دمای کم .................................................... 25

5-2 رسوب حاصل از محلول فرم آدهید غلظت کم / دمای کم ....................................................... 27

6-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک غلظت زیاد / دمای کم ........................................... 30

7-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک غلظت کم / دمای کم ............................................. 32

8-2 رسوب الکترولس و الکتریکی مس ............................................................................... 34

9-2 نتیجه گیری .......................................................................................................... 40

فصل سوم) سطح مقطع رسوب الکترولس مس و کسر حفره

1-3 محاسبه کسر حفره از تصویر میکروسکوپی الکترونی سطح مقطع ........................................... 43

2-3 تعیین مقادیر آستانه ای بهینه برای مقیاس خاکستری و نویز ................................................... 45

3-3 حفره ها .............................................................................................................. 49

4-3 نتیجه گیری .......................................................................................................... 59

5-3 کتابنامه................................................................................................................ 59

فصل چهارم) ساختار کریستالی و تنش باقی مانده سطحی رسوب الکترولس مس

1-4 الگوهای اسکن نرمال اشعه ایکس و ساختار کریستالی رسوب ها ............................................. 61

2-4 الگوهای اسکن مایل و تنش باقی مانده سطحی مس الکترولس ................................................. 69

3-4 خطای محاسبه موقعیت و شدت نسبی پیک ها ................................................................... 70

4-4 خطای رگرسیون خطی برای آنالیز تنش باقی مانده سطحی .................................................... 72

5-4 نتیجه گیری .......................................................................................................... 73

فصل پنجم) مدل اتمی ساختار هرم الماسی در رسوب الکترولس مس

1-5 واحد ساختار هرم الماسی در شبکه مکعبی با سطوح مرکزدار................................................. 75

2-5 مدل اتمی چند لایه .................................................................................................. 78

3-5 دوقلویی در مدل هرم الماسی ...................................................................................... 80

4-5 نقش تنش سطحی در شکل گیری دوقلویی در ساختار الماسی ................................................. 87

1-4-5 تنش سطحی در صفحات {111} و {100} ................................................................... 87

2-4-5 محاسبه جهت نرمال لبه ها ..................................................................................... 88

3-4-5 نیروی خارجی ناشی ار تنش سطحی در نوک هرم الماسی ................................................. 89

4-4-5 نیروهای ناشی از تنش سطحی در لبه های کناری هرم الماسی ............................................ 91

5-5 نتیجه گیری ......................................................................................................... 94

6-5 کتابنامه .............................................................................................................. 95

فصل ششم) شبیه سازی (MD)  برای ساختار هرم الماسی رسوب الکترولس مس

1-6 راه اندازی فرآیند شبیه سازی .................................................................................... 97

1-1-6 به آرامش رسیدن ساختار هرم الماسی ....................................................................... 98

2-1-6 تاثیر دما بر حفرات و شکل گیری و رشد هرم ............................................................. 99

3-1-6 تابع توزیع شعاعی و محاسبه آن از طریق XRD ......................................................... 100

2-6 آماده سازی مدل ها برای محاسبات دینامیک مولکولی ...................................................... 101

3-6 تاثیر تنش سطحی بر شکل ساختار هرم الماسی ............................................................. 106

4-6 آرامش ساختار هرم الماسی با اندازه های متفاوت ........................................................... 108

5-6 تاثیر دما بر ایجاد آرامش در ساختار هرم الماسی ........................................................... 109

6-6 تاثیر دما بر شکل گیری حفرات در رسوب الکترولس ..................................................... 112

7-6 شکل گیری و رشد ساختار هرم الماسی در رسوب ......................................................... 115

8-6 تابع نوزیع شعاعی RDF)) و تبدیل فوریه XRD ............................................................ 119

9-6 نتیجه گیری .................................................................................................... 121

فصل هفتم) استحکام چسبندگی رسوب الکترولس مس به بورد اپوکسی

1-7 آزمون چسبندگی ............................................................................................... 123

2-7 پردازش تصویری برای محاسبه پارامتر کسر پول آف چسبندگی ........................................ 126

3-7 سطح شکست .................................................................................................. 128

4-7 پردازش تصویری و پارامتر کسر پول آف آزمون چسبندگی ............................................. 130

5-7 استحکام چسبندگی رسوب الکترولس مس .................................................................. 131

6-7 دو مد شکست برای نمونه ای با جدایش جزیی ............................................................ 133

7-7 نتیجه گیری .................................................................................................... 136

فصل هشتم) مقاومت ویژه الکتریکی رسوب الکترولس مس

1-8 روش پراب چهار نقطهای برای آنالیز مقاومت الکتریکی ................................................ 137

2-8 محاسبه ضخامت رسوب با روش وزن .................................................................... 141

1-2-8 روش افزایش وزن ........................................................................................ 141

2-2-8 روش محاسبه فاکتور و تصحیح طولی برای زیر لایه FR4 .......................................... 141

3-2-8 خطای فاکتور تصحیح طولی ............................................................................. 144

4-2-8 محاسبه ضخامت و مقاومت ورقه ای .................................................................... 145

3-8 خطای محاسبه طول دیجیتالی یک منحنی .................................................................. 146

4-8 منحنی مقطع عرضی سطحی و فاکتورهای تصحیح FR4 ................................................ 149

5-8 نرخ آبکاری رسوب الکترولس مس در محلولهای مختلف ............................................... 151

6-8 مقاومت ورقه ای و مقاومت ویژه رسوب الکترولس مس ................................................ 152

7-8 نتیجه گیری  .................................................................................................. 158

8-8 کتابنامه ........................................................................................................ 159

فصل نهم) کاربرد رسوب های الکترولس مس

1-9 صنایع بورد مدار چاپی (PCB) ............................................................................ 161

2-9 خواص رسوب الکترولس مس و ارزیابی آن ............................................................. 163

3-9 شبیه سازی بر اساس نفوذ .................................................................................. 164

4-9 کتابنامه .................................................................................................... 165

(بخش دوم : رسوبات نیکل – فسفر)

فصل دهم) پدیده تبلور در رسوب های نیکل – فسفر با مقدار فسفر بالا

1-10 مقدمه ................................................................................................... 169

2-10 تاثیر مقدار فسفر ....................................................................................... 173

3-10 تاثیر فرآیند حرارت دهی و درجه استحاله فازی ................................................... 180

4-10 روند آنالیز داده های XRD ........................................................................... 185

5-10 اندازه دانه و میکرو کرنش در آبکاری ............................................................. 187

6-10 آنالیز SEM و میکروپراب الکترونی ............................................................... 189

7-10 تحول ریزساختاری رسوب نیکل – فسفر با عملیات حرارتی .................................... 191

1-7-10 پوشش 16 درصد وزنی فسفر .................................................................... 191

2-7-10 پوشش 12 درصد وزنی فسفر .................................................................... 194

8-10 نتیجه گیری ............................................................................................ 197

9-10 کتابنامه ................................................................................................. 199

فصل یازدهم) تبلور در رسوب نیکل – فسفر با مقدار فسفر کم و متوسط

1-11 مطالعات کالیمتری و پیک اصلی گرمازا

2-11 آنالیز پراس پرتو ایکس

1-2-11 ریزساختار در شرایط رسوب داده شده

2-2-11 تغییرات ریزساختاری در اثر فرآیندهای حرارتی پیوسته

3-2-11 جداسازی پیک، اندازه دانه و میکروکرنش و Ni-5P حرارت دیده در نرخ های متفاوت

3-11 درجه استحاله فازی

4-11 پیک اصلی گرمازا

5-11 نتیجه گیری

6-11 کتابنامه

فصل دوازدهم) مدل سازی ترموینامیکی و سینیتیکی فرآیند تبلور رسوب نیکل- فسفر

1-12 مقدمه

2-12 آنالیز ترمودینامیکی فرآیند تبلور در جامدات آمورف

3-12 کابرد تئوری جانسون – مهل - آورامی در تبلور هم دما

4-12 آلیاژ نیکل – فسفر الکترولس و کونچ شده از حالت مذاب

1-4-12 آلیاژ الکترولس

2-4-12 آلیاژ یوتکتیک سریع سرئد شده از حالت مذاب و Ni82P18 

5-12 آلیاژ Fe40Ni40P14B16 سریع سرد شده از حالت مذاب

6-12 مدل سازی سینتیکی JMA در تبلور غیر هم دما

7-12 تعیین درجه استحاله

8-12 مدل سازی سینتیک تبلور

9-12 مقایسه میان داده های شبیه سازی و دانشگاهی

10-12 نتیجه گیری

11-12 کتابنامه

فصل سیزدهم) مدل سازی دماهای تبلور رسوب نیکل – فسفر با شبکه عصبی مصنوعی

1-13 مدل سازی با شبکه عصبی مصنوعی

1-1-13 اصول اولیه و تشریح مدل

2-1-13 شبکه های عصبی مصنوعی پیش نگر چند لایه

3-1-13 توابع انتقالی ANN، الگوریتم آموزش و تنظیم بیزین

4-1-13 جمع آوری داده ها و آنالیز

5-1-13 اموزش و آزمایش شبکه های عصبی

6-1-13 برنامه نویسی Matlab این شبکه برای دمای پیک تبلور (TP)

2-13 عملکرد شبکه های عصبی

3-13 مقایسه میان داده ای محاسبه شده و آزمایشگاهی

4-13 برنامه نویسی Matlab برای شبیه سازی دماهای پیک برحسب نرخ حرارت دهی

5-13 پیش بینی با استفاده از مدل

6-13 کاربرد این مدل

7-13 نتیجه گیری

8-13 کتابنامه

فصل چهاردهم) تغییرات سختی با فرآیند عملیات حرارتی در رسوب نیکل – فسفر

1-14 مفهوم استحکام سینتیکی

2-14 عملیات حرارتی و ساختار فازی

3-14 سختی سطحی ویکرز

4-14 سختی ویکرز سطح مقطع

5-14 سختی نوپ در عمق سطح مقطع

6-14 سینتیک تاثیرات افزایش سختی

7-14 ریزساختار و سختی پوشش های آلیاژِی شامل قلع و تنگستن

8-14 نتیجه گیری

9-14 کتابنامه

فصل پانزدهم) کاربرد آبکاری الکترولس نیکل – فسفر

1-15 مقایسه با سایر رسوب های متداول مهندسی

2-15 مزایای رسوب الکترولس نیکل – فسفر

3-15 بهبود خواص از طریق عملیات حرارتی

4-15 بوش سیلندر آلومینیومی با پوشش الکترولس Ni-P-SiC

5-15 روند توسعه و چشم انداز

6-15 نتیجه گیری

7-15 کتابنامه

معرفی کتاب نیکل الکترولس 

ناشر جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان – مرکز انتشارات

نشانی: اصفهان- دانشگاه صنعتی اصفهان- جهاد دانشگاهی- مرکز انتشارات

شماره تماس: 031.33912711 دورنگار: 031.33912541

نشانی الکترونیکی: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید  

درگاه: www.jdiut.ir

فهرست مطالب

فصل اول) مقدمه ای بر رسوب گذاری الکترولس مس و نیکل – فسفر

1-1 رسوب الکترولس مس ............................................................................................ .....1

2-1 رسوب الکترولس نیکل- فسفر .......................................................................................  2

3-1 نحوه انجام آبکاری در آزمایشگاه ............................................................................ .. ..... 3

1-3-1 الکترولس مس ................................................................................................... .. 3

2-3-1 رسوب الکترولس نیکل – فسفر .................................................................................. 11

4-1 اهداف پژوهش ........................................................................................................ 12

1-4-1 رسوب الکترولس مس ............................................................................................ 12

2-4-1 رسوب الکترولس نیکل – فسفر ................................................................................. 12

5-1 ساختار این کتاب ..................................................................................................... 14

1-5-1 بخش اول ) رسوب الکترولس مس .............................................................................. 14

2-5-1 بخش دوم ) رسوب الکترولس نیکل – فسفر ................................................................... 15

6-1 کتابنامه ................................................................................................................ 16

( بخش اول: رسوب الکترولس مس )

فصل دوم) ارزیابی مورفولوژی سطحی رسوب الکترولس مس

1-2 مقدمه و مورفولوژی سطحی زیرلایه ............................................................................. 17

2-2 رسوب حاصل از محلول فرم آلدهید دمای بالا ................................................................... 18

3-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک دمای بالا .......................................................... 21

4-2 رسوب حاصل از محلول فرم آلدهید غلظت زیاد / دمای کم .................................................... 25

5-2 رسوب حاصل از محلول فرم آدهید غلظت کم / دمای کم ....................................................... 27

6-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک غلظت زیاد / دمای کم ........................................... 30

7-2 رسوب حاصل از محلول اسید گلیو کسیلیک غلظت کم / دمای کم ............................................. 32

8-2 رسوب الکترولس و الکتریکی مس ............................................................................... 34

9-2 نتیجه گیری .......................................................................................................... 40

فصل سوم) سطح مقطع رسوب الکترولس مس و کسر حفره

1-3 محاسبه کسر حفره از تصویر میکروسکوپی الکترونی سطح مقطع ........................................... 43

2-3 تعیین مقادیر آستانه ای بهینه برای مقیاس خاکستری و نویز ................................................... 45

3-3 حفره ها .............................................................................................................. 49

4-3 نتیجه گیری .......................................................................................................... 59

5-3 کتابنامه................................................................................................................ 59

فصل چهارم) ساختار کریستالی و تنش باقی مانده سطحی رسوب الکترولس مس

1-4 الگوهای اسکن نرمال اشعه ایکس و ساختار کریستالی رسوب ها ............................................. 61

2-4 الگوهای اسکن مایل و تنش باقی مانده سطحی مس الکترولس ................................................. 69

3-4 خطای محاسبه موقعیت و شدت نسبی پیک ها ................................................................... 70

4-4 خطای رگرسیون خطی برای آنالیز تنش باقی مانده سطحی .................................................... 72

5-4 نتیجه گیری .......................................................................................................... 73

فصل پنجم) مدل اتمی ساختار هرم الماسی در رسوب الکترولس مس

1-5 واحد ساختار هرم الماسی در شبکه مکعبی با سطوح مرکزدار................................................. 75

2-5 مدل اتمی چند لایه .................................................................................................. 78

3-5 دوقلویی در مدل هرم الماسی ...................................................................................... 80

4-5 نقش تنش سطحی در شکل گیری دوقلویی در ساختار الماسی ................................................. 87

1-4-5 تنش سطحی در صفحات {111} و {100} ................................................................... 87

2-4-5 محاسبه جهت نرمال لبه ها ..................................................................................... 88

3-4-5 نیروی خارجی ناشی ار تنش سطحی در نوک هرم الماسی ................................................. 89

4-4-5 نیروهای ناشی از تنش سطحی در لبه های کناری هرم الماسی ............................................ 91

5-5 نتیجه گیری ......................................................................................................... 94

6-5 کتابنامه .............................................................................................................. 95

فصل ششم) شبیه سازی (MD)  برای ساختار هرم الماسی رسوب الکترولس مس

1-6 راه اندازی فرآیند شبیه سازی .................................................................................... 97

1-1-6 به آرامش رسیدن ساختار هرم الماسی ....................................................................... 98

2-1-6 تاثیر دما بر حفرات و شکل گیری و رشد هرم ............................................................. 99

3-1-6 تابع توزیع شعاعی و محاسبه آن از طریق XRD ......................................................... 100

2-6 آماده سازی مدل ها برای محاسبات دینامیک مولکولی ...................................................... 101

3-6 تاثیر تنش سطحی بر شکل ساختار هرم الماسی ............................................................. 106

4-6 آرامش ساختار هرم الماسی با اندازه های متفاوت ........................................................... 108

5-6 تاثیر دما بر ایجاد آرامش در ساختار هرم الماسی ........................................................... 109

6-6 تاثیر دما بر شکل گیری حفرات در رسوب الکترولس ..................................................... 112

7-6 شکل گیری و رشد ساختار هرم الماسی در رسوب ......................................................... 115

8-6 تابع نوزیع شعاعی RDF)) و تبدیل فوریه XRD ............................................................ 119

9-6 نتیجه گیری .................................................................................................... 121

فصل هفتم) استحکام چسبندگی رسوب الکترولس مس به بورد اپوکسی

1-7 آزمون چسبندگی ............................................................................................... 123

2-7 پردازش تصویری برای محاسبه پارامتر کسر پول آف چسبندگی ........................................ 126

3-7 سطح شکست .................................................................................................. 128

4-7 پردازش تصویری و پارامتر کسر پول آف آزمون چسبندگی ............................................. 130

5-7 استحکام چسبندگی رسوب الکترولس مس .................................................................. 131

6-7 دو مد شکست برای نمونه ای با جدایش جزیی ............................................................ 133

7-7 نتیجه گیری .................................................................................................... 136

فصل هشتم) مقاومت ویژه الکتریکی رسوب الکترولس مس

1-8 روش پراب چهار نقطهای برای آنالیز مقاومت الکتریکی ................................................ 137

2-8 محاسبه ضخامت رسوب با روش وزن .................................................................... 141

1-2-8 روش افزایش وزن ........................................................................................ 141

2-2-8 روش محاسبه فاکتور و تصحیح طولی برای زیر لایه FR4 .......................................... 141

3-2-8 خطای فاکتور تصحیح طولی ............................................................................. 144

4-2-8 محاسبه ضخامت و مقاومت ورقه ای .................................................................... 145

3-8 خطای محاسبه طول دیجیتالی یک منحنی .................................................................. 146

4-8 منحنی مقطع عرضی سطحی و فاکتورهای تصحیح FR4 ................................................ 149

5-8 نرخ آبکاری رسوب الکترولس مس در محلولهای مختلف ............................................... 151

6-8 مقاومت ورقه ای و مقاومت ویژه رسوب الکترولس مس ................................................ 152

7-8 نتیجه گیری  .................................................................................................. 158

8-8 کتابنامه ........................................................................................................ 159

فصل نهم) کاربرد رسوب های الکترولس مس

1-9 صنایع بورد مدار چاپی (PCB) ............................................................................ 161

2-9 خواص رسوب الکترولس مس و ارزیابی آن ............................................................. 163

3-9 شبیه سازی بر اساس نفوذ .................................................................................. 164

4-9 کتابنامه .................................................................................................... 165

(بخش دوم : رسوبات نیکل – فسفر)

فصل دهم) پدیده تبلور در رسوب های نیکل – فسفر با مقدار فسفر بالا

1-10 مقدمه ................................................................................................... 169

2-10 تاثیر مقدار فسفر ....................................................................................... 173

3-10 تاثیر فرآیند حرارت دهی و درجه استحاله فازی ................................................... 180

4-10 روند آنالیز داده های XRD ........................................................................... 185

5-10 اندازه دانه و میکرو کرنش در آبکاری ............................................................. 187

6-10 آنالیز SEM و میکروپراب الکترونی ............................................................... 189

7-10 تحول ریزساختاری رسوب نیکل – فسفر با عملیات حرارتی .................................... 191

1-7-10 پوشش 16 درصد وزنی فسفر .................................................................... 191

2-7-10 پوشش 12 درصد وزنی فسفر .................................................................... 194

8-10 نتیجه گیری ............................................................................................ 197

9-10 کتابنامه ................................................................................................. 199

فصل یازدهم) تبلور در رسوب نیکل – فسفر با مقدار فسفر کم و متوسط

1-11 مطالعات کالیمتری و پیک اصلی گرمازا

2-11 آنالیز پراس پرتو ایکس

1-2-11 ریزساختار در شرایط رسوب داده شده

2-2-11 تغییرات ریزساختاری در اثر فرآیندهای حرارتی پیوسته

3-2-11 جداسازی پیک، اندازه دانه و میکروکرنش و Ni-5P حرارت دیده در نرخ های متفاوت

3-11 درجه استحاله فازی

4-11 پیک اصلی گرمازا

5-11 نتیجه گیری

6-11 کتابنامه

فصل دوازدهم) مدل سازی ترموینامیکی و سینیتیکی فرآیند تبلور رسوب نیکل- فسفر

1-12 مقدمه

2-12 آنالیز ترمودینامیکی فرآیند تبلور در جامدات آمورف

3-12 کابرد تئوری جانسون – مهل - آورامی در تبلور هم دما

4-12 آلیاژ نیکل – فسفر الکترولس و کونچ شده از حالت مذاب

1-4-12 آلیاژ الکترولس

2-4-12 آلیاژ یوتکتیک سریع سرئد شده از حالت مذاب و Ni82P18 

5-12 آلیاژ Fe40Ni40P14B16 سریع سرد شده از حالت مذاب

6-12 مدل سازی سینتیکی JMA در تبلور غیر هم دما

7-12 تعیین درجه استحاله

8-12 مدل سازی سینتیک تبلور

9-12 مقایسه میان داده های شبیه سازی و دانشگاهی

10-12 نتیجه گیری

11-12 کتابنامه

فصل سیزدهم) مدل سازی دماهای تبلور رسوب نیکل – فسفر با شبکه عصبی مصنوعی

1-13 مدل سازی با شبکه عصبی مصنوعی

1-1-13 اصول اولیه و تشریح مدل

2-1-13 شبکه های عصبی مصنوعی پیش نگر چند لایه

3-1-13 توابع انتقالی ANN، الگوریتم آموزش و تنظیم بیزین

4-1-13 جمع آوری داده ها و آنالیز

5-1-13 اموزش و آزمایش شبکه های عصبی

6-1-13 برنامه نویسی Matlab این شبکه برای دمای پیک تبلور (TP)

2-13 عملکرد شبکه های عصبی

3-13 مقایسه میان داده ای محاسبه شده و آزمایشگاهی

4-13 برنامه نویسی Matlab برای شبیه سازی دماهای پیک برحسب نرخ حرارت دهی

5-13 پیش بینی با استفاده از مدل

6-13 کاربرد این مدل

7-13 نتیجه گیری

8-13 کتابنامه

فصل چهاردهم) تغییرات سختی با فرآیند عملیات حرارتی در رسوب نیکل – فسفر

1-14 مفهوم استحکام سینتیکی

2-14 عملیات حرارتی و ساختار فازی

3-14 سختی سطحی ویکرز

4-14 سختی ویکرز سطح مقطع

5-14 سختی نوپ در عمق سطح مقطع

6-14 سینتیک تاثیرات افزایش سختی

7-14 ریزساختار و سختی پوشش های آلیاژِی شامل قلع و تنگستن

8-14 نتیجه گیری

9-14 کتابنامه

فصل پانزدهم) کاربرد آبکاری الکترولس نیکل – فسفر

1-15 مقایسه با سایر رسوب های متداول مهندسی

2-15 مزایای رسوب الکترولس نیکل – فسفر

3-15 بهبود خواص از طریق عملیات حرارتی

4-15 بوش سیلندر آلومینیومی با پوشش الکترولس Ni-P-SiC

5-15 روند توسعه و چشم انداز

6-15 نتیجه گیری

7-15 کتابنامه

معرفی پوشش آلیاژی نیکل-روی-فسفر الکترولس

Introduction of electroless deposition for nickel –zinc–phosphorous alloys

برای مطالعه مقالات بیشتر از این شرکت به سایت این شرکت مراجعه نمایید

محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت

در مورد فرایندهای رسوب الکترولس که در آن از هیچ منبع جریان خارجی استفاده نمی شود، الکترون های مورد نیاز برای خروج یون های فلزی توسط یک واکنش شیمیایی در محلول ایجاد می شود. الکترون های مورد نیاز برای احیای یون های فلزی با استفاده از عوامل احیا کننده Rn+که Z الکترون را آزاد می کنند و خود دارای بار Rn+zمی شوند تامین می شود. واکنش های مربوط به صورت زیر است:

Rn+ → Rn+z + Ze-

Mz+ + Ze- → M

برخی فرایندها خصوصا فرایندهایی که شامل مس یا نیکل هستند به دلیل اینکه می توانند پوشش های فلزی خاصی را رسوب دهند که

به طریق آبکاری الکتریکی غیرممکن است، اهمیت عمده ای پیدا کرده اند. پوشش های فوق دارای خواص فیزیکی و شیمیایی عالی هستند که مناسب کاربردهای عملی می باشند. به طور کلی علاوه بر کاربردهایی که بر اساس مقاومت به خوردگی و سایش خوب ایجاد شده اند، استفاده از پوشش ها برای تماس های الکتریکی نیز امکان بیشتری می یابد.

به طور کلی همه روش های بکار رفته برای رسوب الکترولس نیکل از محلول های آبی می توانند به بخش های زیر طبقه بندی شوند:

- عامل احیا کننده

- pH حمام

-دمای رسوب

برخلاف بیشتر حمام های رسوب الکتریکی، تمامی حمام های الکترولسی شامل مشخصه های خاصی هستند که می توانند بصورت زیر خلاصه شوند:

1- حمام شامل یون های نیکل و عوامل احیا کننده در تعادل نیمه پایدار است.

2- ظرفیت نیکل این حمام ها بسیار پایین 2 تا 8 g/L است.

3- سرعت رسوب معمولا در حدود 10 تا 25 µm/hr است که نسبتا پایین می باشد.

4- غیر از ترکیب حمام سرعت رسوب به دما، pH و تا حدی به عمر حمام بستگی دارد. مقاوم کننده ها، کمپلکس کننده ها، تسریع کننده ها و تثبیت کننده ها نیز جهت اطمینان از سرعت رسوب بهینه و پایداری حمام به فرمولاسیون تجاری آن اضافه می شوند.

5- رسوب فلز به وسیله یک کاتالیزور که در انتهای واکنش برداشته می شود، آغاز می گردد.

6- سطحی که باید پوشش داده شود، خود به عنوان یک کاتالیزور عمل خواهد کرد.

7- احیای نیکل همراه با آزاد شدن هیدروژن می باشد. نسبت مولی نیکل رسوب یافته به هیدروژن رها شده در محدوده 76/1:1 تا 93/1:1 قرار دارد.

8- پوشش های تشکیل شده از طریق رسوب الکترولسی به طور طبیعی فلز نیستند بلکه شامل فسفر یا بور هستند که از عامل احیا کننده مشتق شده اند و مقادیرشان به شرایط رسوب بستگی دارد.

9- مواد شیمیایی مصرفی در واکنش باید یا به صورت مداوم و یا در فواصل زمانی معین که غلظتشان به پایین تر از حد مجاز برسد، دوباره اضافه شوند.

حمام های هیپوفسفیت اسیدی مزایای بیشتری نسبت به حمام های آمونیاکی قلیایی دارند که شامل سرعت رسوب بالاتر، پایداری بیشتر، کنترل ساده تر حمام و ایجاد رسوبات نیکل- فسفر با خواص بهتر می باشند.

pH : 6/4- 5

دما : 85- 95 درجه سانتی گراد

سرعت رسوب : 10- 30 µm/hr

رفتار یون های نیکل در محلول قلیایی مشابه رفتار آن ها در محیط اسیدی می باشد، طوری که همراه با آزادسازی هیدروژن و اکسیداسیون هیپوفسفیت به فسفیت است. سرعت های رسوب در محلول های قلیایی تا حدی آهسته تر است و رسوبات تشکیل شده دارای تخلخل بیشتر، مقاومت به خوردگی کم ولی براق تر هستند.

نه تنها سرعت رسوب بلکه ظرفیت فسفر رسوب و به طور کلی سایر خصوصیات پوششی شدیدا به pH حمام و دمای کاری آن وابسته اند و این دو پارامتر از اهمیت بیشتری نسبت به فرایندهای آبکاری الکتریکی برخوردارند.

راه اندازی حمام نیکل الکترولس :

یک حمام الکترولسی نیکل معمولا برپایه یک یا دو محلول است. این محلول با آب یون زدایی شده مخلوط می شود تا به رقت مناسب برسد. دمای حمام به مقدار صحیحی افزایش می یابد و pH آن نیز با مقدار مناسبی از اسیدسولفوریک، سود و یا آمونیاک تنظیم می شود و سپس آماده برای استفاده می گردد.

یک حمام الکترولس نیکل خوب می تواند پوشش های رسوبی با کیفیت یکنواختی در محدوده وسیعی از pH و دما و غلظت نمک های نیکل ایجاد کند بدون این که نیازی به کنترل اتوماتیک فرایند باشد. تغذیه مجدد مواد مصرف شده در یک حمام الکترولسی نیکل معمولا با استفاده از دو یا سه محلول انجام می گیرد. یکی از آن ها شامل نمک های نیکل و دیگر عوامل احیا کننده و یون های هیدروکسیل می باشد. محلول سوم نیز شامل تثبیت کننده ها است.

تاثیر دما

دما یکی از مهمترین پارامترهایی است که موثر بر سرعت رسوب گذاری می باشد. بیشتر واکنش های اکسیداسیون و احیا در فرایند، نیاز به انرژی به شکل حرارت دارند و این در مورد تمام انواع حمام ها و تمام مقادیر pH صادق است. تقریبا همه حمام های هیپوفسفیت اسیدی بین دمای 85 تا 95 درجه سانتی گراد کار می کنند و سرعت رسوب در تمامی موارد با افزایش دما، افزایش می یابد. درصد فسفر رسوبات حاصل از حمام های اسیدی تحت شرایط ثابت، با افزایش دما کاهش می یابد. به همین دلیل کنترل صحیح دمای حمام های الکترولسی نیکل ضروری است. وقتی که تلاطم و همزنش شدیدی در حمام به کار رود، دما در تمامی نقاط آن یکنواخت خواهد بود که خصوصا در تنظیم الکترولیت با گرمکن های حمام انجام می گیرد. گرم شدن موضعی بیش از حد می تواند خطرناک باشد و به هر قیمت ممکن باید از آن اجتناب شود.

تاثیر pH

غلظت یون H+با احیا شدن یون های نیکل به فرم فلزی آن، افزایش می یابد و نتیجتا pH محلول با ادامه فرایند رسوب الکترولسی افت خواهد کرد. به این دلیل باید در همه حمام های الکترولسی طی عملیات، از محلول بافر استفاده کرد و یون های OH- با افزودن مواد قلیایی سود یا آمونیاک به طور مداوم اضافه شوند.

سرعت رسوب به ویژه در مورد حمام های هیپوفسفیت اسیدی به pH محلول، حساسیت شدیدی دارد و هرچه pH حمام پایین تر باشد درصد فسفر رسوب بیشتر خواهد بود.

تاثیر ترکیب حمام

هر جزء شیمیایی در سرعت رسوب و درصد فسفر رسوب موثر می باشد. در برخی موارد این اثرات شدید هستند در حالی که در دیگر موارد ممکن است کم باشد. در کل سرعت رسوب فقط به صورت جزئی تحت تاثیر غلظت نیکل محلول است. غلظت نیکل در بیشتر حمام ها در محدوده 4 تا 8 g/L قرار می گیرد. پارامتر مهم در این جا نسبت غلظت نیکل به غلظت عامل احیا کننده است. در عمل به ازای مصرف 3 مول هیپوفسفیت، 1 مول نیکل رسوب می کند.

نسبت مولی بهینه Ni:(H2Po2)- باید بین 25/0 تا 6/0 و یا ترجیحا بین 3/0 و 45/0 قرار داشته باشد. اگر نسبت Ni:(H2Po2)- زیر 25/0 قرار گیرد، رسوب قهوه ای رنگی بدست می آید در حالی که اگر نسبت فوق از 6/0 تجاوز کند، رسوب گذاری بسیار آهسته خواهد بود. هرچه نسبت فوق بزرگتر باشد،درصد فسفر رسوب کمتر خواهد بود و با بیشتر شدن نسبت مولی Ni2+:(H2Po2)- کارایی حمام نزول پیدا خواهد کرد.

تاثیر آلاینده ها

آلاینده های فلزی در یک حمام الکترولسی نیکل به 2 گروه تقسیم می شوند:

1- سرب و کادمیوم که حتی در غلظت های خیلی کم، فرایند رسوب را تحت تاثیر خود قرار می دهند. این فلزات بر حسب غلظتشان در محلول به طور وسیعی به رسوبات وارد می شوند و می توانند با رسوب گذاری روی یک سطح غیرفعال به طور انتخابی حذف شوند.

2- روی، آهن و آلومینیوم که در محدوده pH 6/4 تا 8/4 به صورت رسوبی در نمی آیند و غلظت آن ها در محلول در حال افزایش خواهد بود. غلظت مجاز این فلزات در مقایسه با فلزات گروه 1 بیشتر است و دخالت آن ها کمتر از سرب، کادمیوم و کروم یا گوگرد می باشد. به طور کلی سیستم های Ni-B نسبت به سیستم های Ni-P اسیدی، حساسیت کمتری به آلاینده ها دارند.

خواص رسوبات الکترولسی نیکل

به طور کلی در مقایسه با نیکل آبکاری الکتریکی شده که معمولا زرد کمرنگ هستند بیشتر رسوبات Ni-B یا Ni-P بسیار براق بوده و معمولا نقره ای رنگ هستند. همچنین رسوبات الکترولسی به دلیل مقاومت به کدر شدن زیادشان، درخشندگی خود را به مدت طولانی تری نسبت به نیکل آبکاری الکتریکی شده حفظ می کنند. پوشش های نیکل الکترولسی همچنین از پایداری بیشتری نسبت به رسوبات آبکاری الکتریکی شده برخوردارند.

مرجع پویاب فلز
www.pouyabfelez.com

آنالیز Ni :

1. 2ml نمونه از وان بردارید
2. 100 سی سی آب مقطربه آن اضافه کنید
3. 10 سی سی NH4OH غلیظ و پودر موروکساید به نمونه بیفزایید
4. محلول را با EDTA 0.1 مولار تیتر کنید
5. تا محلول از نارنجی به ارغوانی تغییر رنگ دهد
6. با استفاده از فرمول زیر غلظت Ni را محاسبه کنید:

Ni(oz/gal)= (ml EDTA for Ni-ml EDTA for Zn)*3.914*M

آنالیز NaH2PO2.H2O :

1. 2ml نمونه از وان بردارید
2. نمونه وان را همراه با 5 سی سی سولفوریک اسید غلیظ و 50 سی سی محلول ید 0.1 نرمال را داخل ظرف ید بادرپوش شیشه ای بریزید
3. مجموعه را تکان دهید تا خوب همزده شود
4. سپس به مدت 30 دقیقه در یک جای تاریک قرار دهید
5. در آخر محلول نشاسته را اضافه کنید
6. محلول را با Na2S2O3 0.1 نرمال تیتر کنید
7. تا محلول از رنگ آبی به بیرنگ تغییر رنگ دهد
8. با استفاده از فرمول زیر غلظت NaH2PO2.H2O را محاسبه کنید:

NaH2PO2.H2O (oz/gal)= (ml I2*N-I2-ml Na2S2O3*N- Na2S2O3)*1.413

نکات آنالیز:

- توجه: در فرمولهای فوق پارامترهای ml ,N, M به ترتیب عبارتند از:
- حجم مصرفی تیترانت= ml،
- مولاریته تیترانت= M
- نرمالیته تیترانت= N
-توجه: جهت تبدیل واحد ‏‎(oz/gal)‎‏ به ‏gr/lit عدد بدست آمده را در 7.5 ضرب نمایید.‏
-توجه: جهت تبدیل واحد ‏‎(oz/gal)‎‏ به ‏ml/lit‏ عدد بدست آمده را در 7.8 ضرب نمایید.‏
- برای تهیه محلول 0.1 مولارEDTA ، 0 گرم،Na2EDTA.2H2O در یک لیتر آب مقطر حل کنید.
- برای تهیه Na2S2O31 نرمال ،25 گرم Na2S2O3.5H2O در یک لیتر آب مقطرحل کنید.
- برای تهیه موروکساید، 2.0 گرم موروکساید، 198 گرم NaCl حل کنید
- محلول نشاسته ، 10 گرم نشاسته، 1000 سی سی آب داغ، 0.5 سی سی فرم آلدهید حل کنید.
- برای تهیه ید 0.1 نرمال، ‏12.7 گرم ید، ‏‏24.0 گرم ‏KI‏ ‏در یک لیتر آب مقطر حل کنید.

ترجمه : تحقیق و توسعه جلاپردازان

مراجع و منابع: کتاب متال فنیشینگ 2013 Metal finishing

نشریه پیام آبکار – بهار ۱۳۹۴

پوششهاي کامپوزيت نيکل الکترولس

(قسمت اول)

تهيه و تنظيم:

حامد رحماني

دانشجوي کارشناسي مهندسي متالورژي صنعتي، دانشگاه خواجه نصيرالدين طوسي

شيرين بقايي

دانشجوي کارشناسي ارشد مهندسي مواد، دانشگاه خواجه نصيرالدين طوسي

محمود علي اف خضرايي

نويسنده مسوول، استاديار خوردگي و حفاظت از مواد

دانشگاه تربيت مدرس، دانشكده فني و مهندسي

فرآيندهاي رسوب فلز بر پايه پوشش آلياژي وکامپوزيتي نيکل الکترولس، در سطوح مختلف علاقه محققان را به خود جلب کرده و امکان ساخت آنها با خواص مطلوب از وجوه قابل اشاره در اين زمينه است. اين پوششها مقاومت به خوردگي و سايش خوبي دارند و کاربردهاي آنها در سطوح محتلف توسعه يافته است. اين مقاله در مورد جزييات کامپوزيتها، ساختار و ويژگي هاي سطحي، خصوصيات وکاربردهاي جديد و مختلف پوششهاي کامپوزيتي نيکل الکترولس بحث مي کند.

هم رسوبي مواد (ذرات سخت يا غير فلزي) با پوششهاي الکترولس، به عنوان پوششهاي کامپوزيت الکترولس نامگذاري مي شود.کامپوزيتهاي مقاوم به سايش مي توانند با استفاده از هم رسوبي مواد با اندازه ريز و يکنواخت توليد شوند.

ذرات سخت مثل، الماس – کاربيد سيليسيم، آلومينيم اکسيد، روغن و روان کننده جامد هايي مثل ذرات پلي تترا فلور و اتيلن هم رسوبي شده اند. ذرات ريز ديگر اجزاء بين فلزي و کربن مي توانند در زمينه نيکل - فسفر و نيکل - بور الکترولس پخش شوند.

پوششهاي کامپوزيت الکترولس در ابتدا به راحتي رسوب نمي کردند و معمولاً موجب تجزيه ي حمام مي شدند. پخش شدن ذرات ريز سطح تماس حمام الکترولس را حدود 800-700 بار بيش تر از حمام الکترولس نرمال مي کند که اين باعث ناپايداري حمام مي شود.

با کمک پايدار سازهاي مناسب، پوشش کامپوزيت نيکل الکترولس تهيه شد. بر خلافِ رسوب همزمان الکتروليتي، پوشش هاي الکترولس، سطح زيرلايه را منعکس مي کنند و احتياجي به عمليات آماده سازي بعدي قطعه ندارند.[1.2]

اين پوشش با استفاده از ضربه و قرار دادن ذرات روي سطح قطعه کار ايجاد شده است و محيط ثانويه اين ذرات، با زمينه نيکل- فسفر، هيچ پيوند مولکولي بين زمينه فلزي و ذرات ريز غير مرتبط ايجاد نمي کند.گاگليلمي، يک مدل رياضي براي پردازش رسوب الکتروليتي پوششهاي کامپوزيتي پيشنهاد داد. نتايج تجربي با مکانيزم پيشنهادي گاگليلمي، همخواني دارند. [3] گروسجين و همکاران، از تنظيمات تجربي براي توليد پوششهاي کامپوزيت نيکل - سيليسيم استفاده کردند که در شکل 1 نشان داده شده است. [4]

در اين روش مخلوط کردن از طريق يک جريان مايع با يک پمپ گريز از مرکز به وجود مي آيد و از يک سيستم آبشاري استفاده شده است. سپس، مسير گردش حمام از بالا تا پايين يک جريان افقي مايع را روي سطح نمونه ايجاده کرده است. اين نمونه ازجريان، با مسير گردش به بالا هم زدن را انجام مي دهد و مزيت نگه داشتن ذرات به صورت معلق در محلول را دارد. ترکيبات نوعيِ نيکل الکترولس -پلي تترافلورواتيلن و نيکل الکترولس-کاربيد و نيکل الکترولس-تيتانيا و سيليکات نيکل الکترولس- حمام کامپوزيت و شرايط آبکاري در جدول 1 آورده شده است. محدوده ابعاد ذرات از زير ميکرون آلومينا و پلي تترا فلور و اتيلن تا الماسهاي µm 5 است.[5] براي بدست آوردن بهترين اختلاط بين ذرات و زمينه ي نيکل- فسفر الکترولس، اندازه ذرات بايد کوچک باشد، در اين صورت زمينه به طور محکم مي تواند آنها را در خود نگه دارد. [6]

آپاچيتي [7] نشان داد که ذرات آلومينيم فسفيد به شکل کروي اختلاط بهتري نسبت به شکلهاي بي قاعده دارند. تفاوت شکل ذرات همچنين به جهت نوع نهايي رسوب بستگي دارد. سطح هاي بسيار خشن و بسيار صاف به ترتيب در نتيجه ذرات با زاويه زياد و گرد ايجاد شده اند. ذراتي مثل کاربيد سيليسيم [8،7] و کاربيد کروم، زيرکنيا و آلومينيا، گرافيت و پلي تترا فلور و اتيلن [9] توسط محققان بررسي شده اند. نيازهاي اساسي پوششهاي کامپوزيت نيکل الکترولس در زير خلاصه شده اند:

پايداري حمام

پخش شدن ذرات ظريف، سطح تماس را افزايش مي دهد و باعث تجزيه ي حمام مي شود. [6]

تلاطم

ذرات سخت مثل الماس، کاربيد سيليسيم و آلومينا با استفاده از هم زدن معلق نگه داشته مي شوند و در رسوب پنهان مي شوند. توصيه مي شود که اشيايي که چرخيده يا وارونه شده اند به گونه اي قرار گيرند که همه قسمتهاي سطح به طور منظم رو به بالا باشند. هم زدن و مخلوط کردن يک فاکتوري کليدي در آبکاري است. [11 و 10]

اندازه ذرات

ذرات با شکل و اندازه مناسب بايد در حلا، غير قابل حل باشند و مستقل از آلودگي هاي سطحي و به طور معلق در حمام نگه داشته مي شوند. اندازه ذرات نقشي حياتي در رسوب بازي مي کند. [7]

غلظت ذرات

در غلظت هايي فراتر از غلظت هاي بحراني، امکان آگلومراسيون ذرات فاز ثانويه به خاطر کاهش فاصله جزيي بين آنها، و در نتيجه جدايش بين ذرات به وجود آمده، موجب اشباع يا کاهش ناچيز در ميزان اختلاط مي شود. غلظت در پراکندگي ذرات در رسوب خيلي مهم است. [31-12 ]

مواد فعال در سطح

اين مواد افزودني مخصوصاً دراختلاط ذرات نرم مثل پلي تترا فلورو اِتيلن (پلي تترا فلور و اتيلن ) گرافيت و دي سولفيد موليبدن، مهم هستند. مواد فعال در سطح در اختلاط ذرات فاز دوم، نقشي اساسي بازي مي کنند. [15 و 14]

همانگونه که در بالا ذکر شد، غلظت ذرات پراکنده شده در حمام نيکل الکترولس در تأثير ميزان اختلاط نقش اساسي ايفا مي کنند. هر کامپوزيتي خواص خاص خودش را دارد. 25-20 درصد حجمي سيليسيم کاربيد مي تواند منجر به ماکزيمم سختي شود که از سختي پوشش آلياژ نيکل- فسفر بيشتر است که 25-20 درصد حجمي پلي تترا فلور و اتيلن مي تواند باعث کاهش اصطکاک بين قطعات مهندسي آبکاري شده شود. اين کامپوزيتها، از نوع استانداردهاي تجاري هستند، مخصوصاً وقتي که مقاومت به سايش يا ضريب اصطکاک کم لازم باشد.

گرافيت، جايگزيني مناسب براي پلي تترا فلور و اتيلن است، اما به نظر مي رسد که پلي تترا فلور و اتيلن کاربرد صنعتي دارد [16]. سديم دودسيل سولفات براي افزايش پراکندگي و خاصيت تر شوندگي ذرات سيليسيم کاربيد استفاده شده است.گروسجن و همکاران نشان دادند که با افزودن ماده Foraface 500، حجم هم رسوبي ذرات سيليسيم کاربيد مي توانند از 19 به 53 درصد برسد.[17]

گر وهونگ پيشنهاد کردند که، افزايش مواد فعال سازسطحي، ميزان اختنلاط بيشتري از ذرات پلي تترا فلور و اتيلن را امکان پذير مي کند و غلظت آنها در حمام بحراني است. [15]

از مطالب بالا به اين نکته پي برده مي شود که چندين فاکتور در اختلاط ذرات فاز دوم در زمينه فسفر- بور نيکل الکترولس، تحت شرايط واقعي، تأثير مي گذارد.گر و همکاران [18] دو نوع مواد فعال سطح، يعني ستيل تري متيل آمونيوم بروميد و FC134 در آبکاري نيکل- فسفر - پلي تترا فلور و اتيلن را مورد مقايسه قرار دارند. تغيير ترکيب پوشش شديداً به واکنش پذيري کاتدي ذرات فعال در سطح که به زير لايه ها در مراحل اوليه بستگي دارد، مربوط مي شود.

وقتي که واکنش پذيري کاتدي مواد فعال در سطح بيشتر است، در يک زمان ذرات پلي تترا فلور و اتيلن به راحتي در محلول، نشانده مي شوند. ظرفيت حجمي پلي تترا فلور و اتيلن با رشد محلول پوشش افزايش مي يابد.

وقتي که واکنش پذيري کاتدي مواد فعال سطح روي يک لايه کمتر از آن روي لايه رسوب يافته است افزايش ظرفيت کسر حجمي پلي تترا فلور و اتيلن با رشد لايه هم رسوبي، مي تواند چسبندگي خوبي بين زير لايه و لايه هاي هم رسوبي تأمين کند.

افزودن پلي تترا فلور و اتيلن و نوع مناسب و غلظت مواد فعال سطح پراکندگي يکنواخت ذرات پلي تترا فلور و اتيلن را در زمينه نيکل- فسفر ايجاد کرده است.

ستيل تري متيل آمونيوم بروميد و پلي و نيل پرو و ليدون موجب پراکندگي همگن براي ذرات پلي تترا فلور و اتيلن در پوشش مي شوند، در حالي که سديم دودسيل سولفات، اين کار را نمي کند [19].

درصد وزني ذرات نرم و سخت هم رسوبي در نيکل- فسفر يا بورالکترولس مي تواند از طريق حل کردن يک وزن مشخص از رسوب در نيتريک اسيد و سپس فيلتر کردن ذرات از طريق يک غشاءِ 0.1 ميکرومتري تعيين شود.[20]

روشهاي بسيار ديگري براي تعيين سطح اختلاط ذرات فاز دوم در زمينه هاي نيکل / فسفر / بور الکترولس مثل آناليزور ريز کاوشگر الکتروني براي اختلاط اکسيد کروم (Cr2O3 )[21] و سطح مقطع پوشش با استفاده از آناليز تصوير توسط بوزيني و توسط بنا- مانوز و استرافيلين و همکاران پيشنهاد شده است[22و27و24].

يو و ژانگ، پيشنهاد استفاده از آناليزور يا تجزيه و تحليل نشر طيف را که به طور مستقيم، پوشش سطح را تعيين کند، مطرح کردند. همچنين لوسيوکز و همکاران روش شمارش ذره را توسط مورفولوژي سطح پوشش پلي تترا فلور و اتيلن / نيکل الکترولس-تيتانيا استفاده کرده اند[25] اين روش مي تواند براي تشخيص ميزان اختلاط ذرات در پوششهاي کامپوزيت الکترولس مفيد باشد.

ساختار

اختلاط ذرات سريا و نيتريد سيليسيم و تيتانيا، ساختار زمينه رسوب نيکل- فسفر الکترولس را تغيير نمي دهد[26]. اما، اختلاط ذرات بور کاربيد، بر جهت بلورهاي نيکل بدون تأثير بر ابعاد بلور، تأثير مي گذارد. نيکل در لايه هايي با ذرات بور کاربيد، تمايل به جهت گيري کمتري دارد. [22]

بالا راجو و رجم [27] مشاهده کردند که اختلاط ذرات نيتريد سيليسيم در زمينه نيکل- فسفر، ساختار پوشش کامپوزيتي را تحت تأثير قرار نمي دهند.

آپاچيتي و همکاران بازتاب سيليسيم کاربيد را در الگوي پراش اشعه ايکس پوشش کامپوزيت الکترولس نيکل- فسفر- سيليسيم کاربيد رسوب اوليه مشاهده کردند که مي تواند به خاطر مقدار بيشتر ذرات رسوب اوليه باشد(تقريبا 7 درصد وزني). جياقيانگ و همکاران، اختلاط ذرات سيليسيم کاربيد را در زمينه نيکل- فسفر الکترولس جايي که پوشش به صورت بلور نيکل، نيکل فسفيد و نيکل سيليسيد متبلور مي شود را مشاهده کردند. همچنين بعد از عمليات حرارتي به مدت 1 ساعت در دماي C˚400 پس از عمليات حرارتي در دماي C˚600، هيچ پيک پراش خاصي براي سيليسيد نيکل وجود ندارد. مگر سيليسيد نيکل که به شبکه نيکل خيلي نزديک باشد. [29]

محصولات نهايي تبلور، واکنش پوششهاي کامپوزيتي نيکل و نيکل فسفيد و نيکل سولفيد و کربن آزاد بودند.

سختي، اصطکاک، مقاومت به سايش و خراش

ادعا شده که اين دسته از پوششهاي کامپوزيتي، براي وسايل و ابزار استفاده شده در دماهاي محيط، مثل قالبها، اکسترودهاي تغيير شکل پلاستيک، الگوهاي مواد، جعبه هاي ريخته گري، قالبهاي آهنگري و قالب ريخته گري آلياژهاي روي، از نظر خواص سختي پيشرفتهاي بسياري داشته اند. سختي متوسط پوششهاي کامپوزيتي نيکل- فسفر در جدول 2 ارائه شده است.

ميزان ذرات هم رسوبي، مقدار فسفر زمينه و عمليات حرارتي، سختي اين پوشش ها را تعيين مي کنند. سختي پوشش، با افزايش ذرات سختي مثل (سيليسيم کاربيد و سليسيم نيتريد) افزايش مي يابد [22.27.29] اگرچه سختي با ذرات نرم مثل پلي تترا فلور و اتيلن کاهش مي يابد [30]. در اصل ذرات سخت مسئول افزايش سختي، در همه مقادير فسفر [14-2] هستند.

تأثير عمليات حرارتي روي سختي در پوشش کامپوزيتي، روندي شبيه به رسوب معمولي الکترولس نيکل- فسفر دارد. افزايش سختي تا دمايC˚400 به خاطر رسوب سختي و تشکيل فاز ميان فلزي نيکل فسفيد است. در بالاي C˚410 سختي به خاطر کاهش عيوب شبکه و درشت شدن ذرات نيکل فسفيد کاهش مي يابد[31].

دانگ و همکاران گزارش مي دهند که ذرات نانو سيليکا باعث ارتقا محسوسي در خواص مکانيکي پوشش الکترولس نيکل- فسفر و عمدتاً باعث افزايش زياد در سختي (در دماي C ˚400) و مقاومت سايشي شدند. [32]

چن و همکاران [20] روش جديدي براي پوشش کامپوزيتي نيکل -فسفر-تيتانيا از طريق اضافه کردن سل تيتانيا به محلول آبکاري الکترولس قراردادي ايجاد کردند. ريز سختي به طور مشخص از HV 710 پوشش قراردادي نيکل -فسفر -تيتانيا به HV1025 ارتقا پيدا کرد.(جدول 2)

پوششهاي کامپوزيتي TiO2-Ni-Zn-P ، ريز سختي بيشتري نسب به آلياژ نيکل- فسفر- روي خالص نشان مي دهند.[ 33]

اصطکاک، مقاومت در مقابل حرکت است، وقتي که قطعات روي هم مي لغزند [34] به وسيله پوششها، سطح مي تواند روان سازي خشک شود. در رسوب الکترولس نيکل- فسفر خاصيت روان سازي طبيعي فسفر، يک خاصيت خوب روانسازي را تعيين مي کند.

با اين حال تحت شرايط غير روان کاري شده، اصطکاک طولاني مدت باعث شکست در اثر سائيدگي در رسوب هاي الکترولس نيکل- فسفر مي شوند. اما رسوب هاي کامپوزيتي نيکل الکترولس مي توانند چنين شکست هايي را کاهش دهند. ذرات سخت مثل سيليسيم کاربيد، در رسوب الکترولس نيکل- فسفر خاصيت روانکاري ضعيفي از خود نشان مي دهد.

اين به خاطر زبري بالاي صفحه و نيروهاي در هم پيچيده مکانيکي ذرات سخت است [62] . از طرف ديگر زمينه هم رسوبي ؛ نيکل- فسفر الکترولس با ذرات نرم مثل پلي تترا فلور و اتيلن و گرافيت، روانکاري خوبي را تحت شرايط روانسازي شده به خاطر جلوگيري از سايش بين صفحات مجاور، تأمين مي کنند.

ابدون [36، 35] گزارش داد که ضريب اصطکاک کم به خاطر انتقال پلي تترا فلور و اتيلن به سطح مواد است. رسوب هاي نيکل- فسفر-پلي تترا فلور و اتيلن [38-37] ميانگين ضريب اصطکاک کمتري در مقايسه با رسوب هاي الکترولس نيکل- فسفر دارند. در هر دو شرايط رسوب اوليه و عمليات حرارتي شده (C˚400/ 1 ساعت) ضريب اصطکاک متوسط، تابع عکس مقدار پلي تترا فلورواتيلن است.

رسوب هاي داراي خواص روانکاري عالي از محدوده دماي خيلي پايين تا C˚290 هستند. اگر چه، رسوب هاي نيکل- فسفر-گرافيت الکترولس (6 درصد حجمي)، در تأمين روانسازي مؤثردر مقابل سطح فولادي با شکست رو به رو مي شوند. [16]، ضريب اصطکاک متوسط وقتي کم است که رسوب کامپوزيتي نيکل- فسفر-گرافيت الکترولس در مقابل خودش مي لغزد.

بور نيتريد هگزاگونال، دي سولفيد موليبدن، فولدين- سولفيدتنگستن و نانو لوله هاي کربن، ديگر اجزايي هستند که در ارتباط با زمينه نيکل- فسفر الکترولس، ضريب اصطکاک متوسط را تعيين مي کنند [39و14]. استفاده ي اوليه از رسوب کامپوزيتي نيکل- فسفر الکترولس براي کاربردهايي است که به بيشترين مقاومت به سايش و خراش نيازمندند. [12]

متزگر و فلوريان [40]، پارکر [41] و فلدستين و همکاران، مقاومت سايش رسوب هاي کامپوزيتي نيکل- فسفر الکترولس را با ذرات سخت مختلف بررسي کردند. (شکل2)

مشاهده شده است، که مقاومت سايش رسوب کامپوزيت الکترولس مانند کروم سخت است. همانند سختي، مقاومت سايشي رسوبهاي کامپوزيتي نيکل- فسفر الکترولس همچنين تحت تأثير انواع ذرات سخت هم رسوبي و ميزان اختلاط و اندازه قرار است.

استرافليتي و همکاران [24] پيشنهاد کردند که سايش رسوبهاي کامپوزيتي نيکل- فسفر الکترولس در 2 مرحله اتفاق مي افتد. در مرحله اول، رسوبهاي سايش خراشان کمي را تحمل مي کنند. اما در مرحله دوم، سايش بسيار شديد است. مقاومت سايش رسوبهاي کامپوزيتي الکترولس نيکل- فسفر- سيليسيم کاربيد توسط بسياري از محققان مطالعه شده و گزارش شده است که مقاومت سايشي با افزايش درصد سيليسيم کاربيد، افزايش پيدا مي کند.

اثر استحکام بخشي توزيع ذرات سيليسيم کاربيد و زمينه نيکل- فسفر، موجب مقاومت سايشي به اين پوشش مي شود. علاوه بر اين، زمينه نيکل- فسفر بايد مقادير بيشتري از فسفر ( >7درصدوزني) را دارا باشد، تا ذرات سيليسيم کاربيد را در هر دو شرايط هم رسوبي و عمليات حرارتي شده براي تأمين مقاومت سايشي عالي حمايت کند . اثر عمليات حرارتي بر رسوبهاي کامپوزيتي الکترولس نيکل- فسفر- سيليسيم کاربيد موجب افزايش مقاومت سايشي با افزايش دماي عمليات حرارتي تا C˚350 مي شود. [42] افزايش بيشتر در دما تا C˚600 باعث افزايش نرخ کرنش با تخريب بيشتر در دماهاي بالاتر (C˚800 ) مي شود. امکان واکنش بين نيکل و سيليسيم کاربيد، در حدود C˚580 و ذوب جزيي يوتکتيک نيکل- فسفر در C˚880، باعث مقاومت سايش ضعيف در دماهاي بالاست.

تشکيل سيليسيد نيکل متأثر از نفوذ اتم هاي نيکل در شبکه سيليسيم کاربيد است و در سطح مشترک زمينه نيکل- فسفر/ سيليسيم کاربيد با عمليات حرارتي در دماي C˚500 و به مدت 1 ساعت اتفاق مي افتد. تشکيل Ni3Si، چسبندگي بين ماده تقويت کننده و زمينه را افزايش مي دهد، اما مقاومت سايشي کاهش مي يابد[43، 63] هم رسوبي ذرات اکسيد کروم (27درصد حجمي) در زمينه نيکل- فسفر مقاومت سايشي را افزايش مي دهند. عمليات حرارتي در C˚500 براي 1 ساعت، مقاومت سايشي رسوبها را افزايش مي دهد.

رسوبهاي کامپوزيتي رسوب اوليه الکترولس نيکل- فسفر- بور نيتريد هگزاگونال مقاومت سايشي بيشتري از رسوب عمليات حرارتي شده در C˚400 و زمان 1 ساعت دارند.[44] وقتي که ذرات 33 درصد حجمي بور نيتريد هگزاگونال، در زمينه ي نيکل- فسفر اختلاط يافتند، سايش نزديک به نصف کاهش يافت[45].

در C˚400، يک مکانيزم مختلط از خستگي و سايش همراه با تغيير شکل پلاستيک شديد رسوبها و انتقال رسوب به سطح مواد، مورد توجه قرار گرفت[46].

رفتار تريبولوژيکي رسوب هاي کامپوزيتي در دماهاي بالا مربوط به خواص مکانيکي زمينه نيکل- فسفر است و به رفتار آن در تنش هاي اعمال شده با افزايش دما بدون در نظر گرفتن ماهيت و خواص ذرات تقويت کننده باز مي گردد.

ردي و همکاران [6] مقاومت سايشي زمينه نيکل- فسفر الکترولس با ذرات الماس را در اندازه هاي مختلف (40-3 ميکرون) گزارش کردند. پوششهايي با ذرات ظريف تر الماس، (6-3 ميکرون) مقاومت سايشي بهتري در مقايسه با پوششهايي که ذرات بزرگتر الماس (40-20 ميکرون) در آنها پخش شده است، نشان مي دهند. [60].

اين برتري تابع درجه هم رسوبي ذرات کربن براي يک ضخامت خاص پوشش است که براي ذرات ظريف تر، بالاتر است. در مطالعه ي اخير باز هم اين مطلب تاييد شده است. اين پوششها مقاومت به سايش بهتري (براي 8-4 ميکرون) نسبت به زماني که پوشش با ذرات درشت تري از الماس پخش شده است، دارند.

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

کلیک کنید

در سال 1844 ورتز پی‌برد که فلز نیکل می‌تواند از محلول آبی حاوی نمک آن به وسیله احیا شدن توسط هیپوفسفیت رسوب ‌کند. با این حال رسوب نیکل به‌دست‌آمده در آن موقع به‌‌صورت پودر بود. اختراع فناوری نیکل الکترولس که امروزه مستعمل است در سال 1946 در پی دو سال کارِ برنر و ریدل اختراع‌گردید.

کاربرد پوشش‌های نیکل الکترولس را می‌توان در موارد ذیل خلاصه کرد:

1- هادی‌سازی مواد نارسانا با اعمال پوشش نیکل الکترولس بر رو‌ی آن‌ها

2- افزایش سختی و مقاومت به سایش زیرلایه‌های نرم و ضعیف در برابر سایش

3- محافظت زیرلایه‌های فعال در برابر خوردگی

4- قابلیت جایگزینی به جای فرایند کروم سخت با ارائه مقاومت به خوردگی، مقاومت به سایش، عدم ایجاد آلودگی زیست‌محیطی و قابلیت پوشش‌دهی اشکال پیچیده

5- بهبود لحیم‌کاری برخی از زیرلایه‌ها.

آبکاری پوشش نیکل-بور الکترولس فرایندی است که در آن از ترکیبات حاوی بور به عنوان عامل احیاکننده در حمام آبکاری استفاده شده و ترکیب شیمیایی پوشش آن علاوه بر نیکل، مقداری بور دارد. ‌پوشش‌هایی که در آبکاری آن‌ها از NaBH4 استفاده‌شده‌است خواص سایشی و سختی بالاتری را ارائه می‌دهند.

نسل‌های مختلفی از پوشش‌های نیکل-بور الکترولس با استفاده از پایدارکننده و کاتالیزورهای مختلف ایجاد شده‌اند. در سال 1970 مک‌کوماس اولین فرایند تولید مقیاس‌پذیر، تکرارپذیر و قابل انتقال پوشش نیکل الکترولس که حاوی wt% 6--5 بور بود را ایجاد نمود. با این حال این فرایند به علت استفاده از پایدارکننده‌های بسیار سمی، فقدان در چگالی فضایی، وجود ترک‌هایی در بین دانه‌های ستونی پوشش و در معرض قرار گرفتن سطح ماده زیرلایه، کمبود مقاومت به سایش و خوردگی و ناکارآمدی و ناسازگاری برای تولید انبوه نیازمند بهبود بود.

حمام الکترولس نیکل- بور

حمام های نیکل الکترولس باید شامل یک منبع یون نیکل و یک عامل کاهند ه باشد.

غلظت یون نیکل در محدوده 4-10 گرم بر لیتر است که به طور معلول از نوع نمک کلرید نیکل و یا سولفات نیکل می باشد سولفات نیکل در کار برد های مقاومت به خوردگی به کار گرفته میشود.

عامل احیا کننده

در حمام های الکترولس نیکل عامل احیا کننده منبع تهیه الکترون برای احیای یون نیکل است می تواند برای پوشش نیکل- فسفر هیپوفسفیت سدیم و برای پوشش نیکل - بور از بور هیدرید سدیم یا آمینو بوران مثل دی متیل آمین بوران استفانده کرد. البته هیدرازین احیا کننده دیگری است که برای هر دودسته استفاده میشود.

حمام بورو هیدرید سدیم

این حمام بازدهی عمل احیای بیشتری نسبت به دی متیل آمین بوران و هیپوفسفیت سدیم دارد چرا که توانایی احیای چهار یون نیکل را دارد.

از نظر هزینه هم این عامل احیا کننده نسبت به دیمتیل امینو بوران بهای کمتری دارد.

پوشش این نوع حمام از نظر مقاومت به سایش، خاصیت روانکاری، سختی نسبت به حمام های سایر احیا کننده ها بالاتر است.

ولی به دلیل پی اچ کاری 12-14 برای کاهندگی بور هیدرید، مناسب زیر لایه آلومینیوم نیست.

4H2O+4Ni+B(OH)4-è8OH- +BH4- +4Ni+2

خواص متالورژیکی نیکل –بور

سختی آلیاژهای نیکل –بور بسیار بالاست و قابلیت عملیات حرارتی تا حد بالاتری از کروم سخت را دارند. این پوشش ها همچنین مقاومت به سایش عالی دارند، هررچندکه بر خلاف آلیاژهای الکترولس نیکل فسفر بالا، رسوبات کاملا آمورف ندارند و در عوض رسوب آن شامل مخلوطی از ساختار آمورف نیکل- بور و مقدار کمی نیکل کریستالی است. این پوشش ها به طور معمول ساختارستونی دارند و میزان بور در نزدیک زیر لایه بسیار کم است و با افزایش عمق زیاد میشود. سخت شدن نیکل- بور مشابه نیکل – فسفر است و در دمای بیشتر از 200 درجه سانتی گراد ذرات متمایز نیکل- بور شروع به شکل گیری میکنند و در دمای 300 درجه سانتی گراد، پوشش، کریستاله می شود. تنش داخلی رسوبات نیکل- بور به شدت کششی است. میزان حضور بور در پوشش که بوسیله عامل احیا کننده بور هیدرید بوجود آمده، به شدت روی تنش داخلی این رسوبات تاثیر گذار است. با افزایش غلظت بور، تنش کاهش می یابد. دانسیته پوشش نیکل- بور(25/8 گرم بر سانتی متر مکعب) مشابه دانسیته نیکل- فسفر است.اگرچه بر خلاف پوشش نیکل- فسفر این پوشش دچار انقباض در حین عملیات حرارتی نمی شوند و دانسیته آن در حالت رسوب اولیه و سخت شدگی یکسان است.

مقایسه خواص پوشش اکترولس نیکل- فسفر و نیکل- بور

به منظور مطالعه ادامه مقاله به سایت نویسنده مقاله مراجعه نمایید

بهترین روش، پوشش دهی فویل آلومینیومی با حمام نیکل فسفر الکترولس است، که بعدا آن را در سود سوز آور حل کرده و درصد فسفر را به روش حجمی تعیین کرد.

معرف ها برای آنالیز حجمی فسفر:

معرف آمومنیوم مولیبدات :

محلول آ: 15 گرم آمونیوم هپتا مولیبدات در 80 میلی آب مقطر حل شده 6 میلی آمونیاک 0.88 به آن اضافه شود، سپس در یک بالن 100 به حجم رسانیده شود.

و...

جهت مطالعه کامل متن کلیک کنید.

محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت

نگارش :

دکتر محمد قربانی

(استاد دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف)

وحید نیک‌صفت

(فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد گرایش خوردگی و حفاظت از مواد، دانشگاه صنعتی شریف)

1 پوشش‌های الکترولس نیکل-بور

الکترولس یک روش رسوب شیمیایی است که به‌طور خودبه‌خودبر روی سطح فلزات اعمال می‌شود و ضخامت پوشش به‌طور خطی مادامی‌که ترکیب شیمیایی محلول تغییر نکرده است، اضافه می‌شود. در آبکاری الکترولس هیچ‌گونه جریان خارجی وجود ندارد و الکترون‌های مورد نیاز توسط واکنش شیمیایی در محلول تأمین می‌شود [1].

در حقیقت روش الکترولس جهت ایجاد پوشش، یک فرآیند احیاء شیمیایی خودکاتالیستی[2].

فلزاتی که می‌توان آن‌ها را به‌صورت خودبه‌خود پوشش داد عبارت‌اند از : نیکل، کبالت، مس، کادمیم، سرب، آنتیموآن، بیسموت، نقره، طلا، پلاتین، پالادیم، رودیم، روتنیوم، قلع، کروم و ایندیوم

از میان فلزات بالا، مس و نیکل از کاربرد بیشتری برخوردارند.

عناصری که به‌عنوان عنصر ثانویه به الکترولس نیکل اضافه می‌شوند و پوشش آلیاژی تولید می‌کنند نیز عبارت‌اند از : فسفر، بور، وانادیوم، تنگستن، منگنز، آهن، روی و تالیوم [3].

روش الکترولس روش مناسبی به‌منظور پوشش دادن قطعات پیچیده است. در شکل زیر مزیت روش الکترولس در مقایسه با روش رسوب الکتروشیمیایی مشاهده می‌شود. ازآنجاکه در تولید پوشش، جریان الکتریکی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد؛ بنابراین دانسیته جریان الکتریکی روی سطح، اثری بر پوشش ندارد و پوشش حاصله دارای ضخامت یکنواختی خواهد بود. از دیگر مزایای روش الکترولس نسبت به روش احیا الکتروشیمیایی، قابلیت ایجاد پوشش بر روی زیرلایه‌های مختلف رسانا و نارسانا (پلاستیک و سرامیک‌ها) است. روش الکترولس در کاربردهای مهندسی به‌صورت روزافزون استفاده شده و به دلیل خصوصیات فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد، در بسیاری از مواقع جایگزین پوشش کروم سخت شده است [4].

?

شکل 1: شکل پایینی یکنواختی ضخامت پوشش الکترولس نیکل را نسبت به پوشش رسوب الکتروشیمیایی شده نیکل (شکل بالا) نشان می‌دهد [5].

علاوه بر خواص ذکر شده در بالا، پوشش الکترولس نیکل-بور داری قابلیت‌های ضد سایشی، مقاومت به خوردگی، قابلیت جوشکاری، هدایت حرارتی و الکتریکی خوب و خصوصیات مغناطیسی قابل کنترل به کمک عملیات حرارتی است (جدول 1). این پوشش به‌عنوان پوشش محافظ در صنایع مختلف ازجمله صنایع نفت، شیمیایی، پلاستیک، نوری، چاپ، الکترونیک و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین آزاد شدن هیدروژن در پوشش‌دهی به روش الکترولس نیکل ناشی از اکسید شدن عامل کاهنده است که تأثیری بر روی سرعت رسوب ندارد و بر روی تمامی سطوح از جمله فلزات و پلاستیک‌ها قابل اعمال است [6].

همچنین از کاربردهای صنعتی پوشش نیکل-بور می‌توان به بهبود خواص زیرلایه‌های نظیر فولاد، آلومینیوم، مس، آلیاژهای منیزیم، پلاستیک و دیگر مواد اشاره کرد. به همین علت از این پوشش‌ها در صنایع هواپیما‌سازی و خودروسازی نیز استفاده می‌شود [7].

پوشش های فلزی-پوشش های آلیاژی اتوکالیستی(الکترولس) نیکل/فسفر

روش های تشخیص و تست

مقدمه

پوشش های آلیاژی اتوکالیستی نیکل/فسفر بوسیله احیای کاتالیستی یون های نیکل در محلول داغ و اسیدی ملایم در فشار اتمسفری در حضور یون هیپوفسفیت به عنوان عامل احیا کننده تولید می گردند.

به دلیل اینکه پوشش های آلیاژی نیکل خود به عنوان کاتالیست عمل می کند،فرآیند خود کاتالیست می باشد.

پوشش ها حتی در نواحی بد شکل قطعات نیز ضخامت یکپارچه ای تولید می کنند اگر محلول بصورت آزادانه در تمام سطح قطه گردش کند.

پوشش رسوب داده شده از لحاظ ترمودینامیکی کم ثبات است و یک محلول فلزی از نیکل و فسفر است که ماکسیمم 14% فسفر خواهد داشت.

خواص فیزیکی و شیمیایی و ساختار پوشش های نیکل/فسفر اتوکاتالیستی به جنس ترکیب درصد پوشش،ترکیب شیمیایی محلول،پیش عملیات حرارتی،کیفیت بستر و پس عملیات حرارتی بستگی دارد.

پوشش های اتوکالیستی نیکل/فسفر برای بهبود مقاومت به خوردگی و سایش اعمال می گردند.در کل ، عملکرد مقاومت به خوردگی به طرز چشمگیری بهبود میگردد اگر درصد فسفر پوشش به 8% یا بیشتر افزایش یابد.

در صورتیکه خواص مقاومت به سایش در درصدهای کمتر فسفر بهتر میباشد.در هر حال، با عملیات حرارتی مناسب، با درصد های بالای فسفر میکروسختی و در نتیجه مقاومت به سایش چشمگیری از خود نشان میدهد.

1-هدف

این استاندارد بین المللی نیازها و روش های تشخیص برای پوشش های آلیاژی اتوکاتالیستی نیکل/فسفر که از محلول آبی بر روی بسترهای فلزی رسوب داده شده است را مشخص می کند.

احتیاط! استفاده از این استاندارد شامل مواد، عملیات و تجهیزات خطرناک می باشد.این استاندارد هیچگونه نشانه ای راجع به مسائل ایمنی مرتبط با کار ندارد.این وظیفه ی شخص استفاده کننده از این استاندارد است که نکات ایمنی و سلامتی را قبل از استفاده رعایت کند.

2-منابع اصلی

استفاده از منابع زیر برای کاربرد این استاندارد ضروری است.

ISO1463-پوشش های فلزی و اکسیدی-اندازه گیری ضخامت پوشش-روش میکروسکوپی

ISO2064-پوشش های فلزی و معدنی-معانی و قراردادهای مرتبط با اندازه گیری ضخامت

ISO2079-عملیات سطحی و پوشش های فلزی-طبقه بندی اصطلاحات عمومی

ISO2080-عملیات سطحی و پوشش های فلزی-لغت نامه

ISO2177-پوشش های فلزی-اندازه گیری ضخامت-اندازه گیری کولومتری بوسیله انحلال آندی

ISO2178-پوشش های غیر مغناطیسی-اندازه گیری ضخامت-روش های مغناطیسی

ISO2819-پوشش های فلزی بر روی بستر های فلزی-روش های رسوب دهی شیمیایی و الکتروشیمیایی

ISO2859-1,2,3,4-روش های نمونه سازی برای بازرسی بوسیله خواص

ISO3497-پوشش های فلزی-اندازه گیری ضخامت-روش های اسپکتروشیمیایی اشعه X

ISO9220-پوشش های فلزی-اندازه گیری ضخامت-روش SEM

ISO10289-روش های اندازه گیری خوردگی پوشش فلزی و معدنی بر روی بستر های فلزی

ISO15724-پوشش های فلزی و معدنی-روش الکتروشیمیایی اندازه گیری نفوذ هیدروژن در استیل-روش الکترود برناکل

3-اطلاعاتی که باید به تولید کننده پوشش عرضه گردد

3-1- اطلاعات ضروری

1-نقش پوشش

2-قدرت کششی قطعه و الزامات عملیات حرارتی قبل و بعد از پوشش

3-علامت گذاری سطحی که باید پوشش داده شود

4-طبیعت، شرایط و عملیات پایانی فلز پایه، اگر هر کدام از این عوامل بر روی کیفیت ظاهر پوشش اثر گذار است

5-موقعیت، نوع و ابعاد مکان هایی که نقصی وجود دارد

6-هر گونه نیازی در مورد زیر لایه

7-روش های نمونه سازی،حد قابل قبول یا نیازهای بازرسی گزارش گردد.(که با ISO4519 متفاوت است)

8-روش های استاندارد سنجش ضخامت، سختی ، چسبندگی ، تخلخل ، مقاومت به خوردگی ، مقاومت به سایش یا قابلیت لحیم کاری

9-نیاز های خاص برای عملیات حرارتی قبل و بعد از پوشش دهی

10-عملیات پایانی که نیاز است مثلا براق سازی یا کدر کردن

3-2-اطلاعات اضافی

1-ضرورت مغناطیس زدایی استیل

2-خشونت نهایی سطح

3-هر گونه نیازی در مورد ترکیب پوشش

4-علائم اختصاری فلز پایه، لایه های فلز و عملیات حرارتی مورد نیاز

4-1-کلیات

علائم اختصاری باید روی نقشه های مهندسی ، سفارش خرید ، قرارداد یا در توضیحات ویژه در مورد محصول نهایی آورده شود.علائم بترتیب فلز پایه، نوع آلیاژ، اقدامات از بین برنده تنش، نوع و ضخامت زیر لایه ها، درصد اسمی فسفر و ضخامت لایه اتوکاتالیستی نیکل، نوع و ضخامت پوششی که باید روی پوشش نیکل/فسفر اعمال گردد و عملیات حرارتی بعد از رسوب دهی آلیاژ نیکل/فسفر را مشخص می کند.علامت(//) برای مواقعی که نشان دهنده مشخص نکردن یا حذف مرحله ای باشد، استفاده میگردد.

علائم باید شامل موارد زیر باشد:

1-اصطلاح "پوشش اتوکالیستی نیکل"

2-شماره استاندارد برای مثال ISO4527

3-علامت خط رابط

4-علامت اختصاری فلز پایه

4-2-علامت گذاری فلز پایه

فلز پایه باید بوسیله علامت شیمیایی آن مشخص گردد، اگر آلیاژ است بوسیله ترکیب تجربی آن مشخص گردد.پیشنهاد میگردد که آلیاژهای خاص بوسیله علامت استاندارد آن ها مشخص گردند مثلا شماره UNS برای مثال علامت استاندارد استیل قدرت-بالا بوسیله شماره Fe<G43400> مشخص میگردد.

تذکر!برای اطمینان از آمادگی سطح مناسب و در نتیجه چسبندگی خوب پوشش به بستر فلزی ، مهم است که نوع فلز پایه و شرایط متالوژیکی آن مشخص گردد.

4-3-علائم عملیات حرارتی مورد نیاز

عملیات حرارتی مورد نیاز باید در براکت آورده شوند و به فرم زیر علامت گذاری گردند:

1-SR=stress relief که با هدف از بین بردن تنش انجام میگردد.

2-HT عملیات حرارتی برای بالا بردن سختی یا چسبندگی پوشش

3-ER عملیات حرارتی از بین برنده تردی هیدروژنی

در پرانتز ، حداقل دمای مورد نیاز در واحد سانتی گراد

زمان عملیات حرارتی به ساعت

برای مثال:عملیات حرارتی از بین برنده تنش که در دمای 210C به مدت 1h انجام گرفته است به شکل زیر علامت گذاری میگردد:

       [SR(210)1]

4-4-علامت گذاری نوع و ضخامت لایه های فلز

پوشش اتوکالیستی نیکل با علامت NiP مشخص میگردد که با یک پرانتز کامل که در آن محتوای فسفر گزارش شده است و عددی که ضخامت پوشش را در واحد µm گزارش می دهد ، کامل میگردد.

زیر لایه های فلزی باید بوسیله علامت شمیایی آن ها که از فلز مربوطه بصورت الکتروشیمیایی رسوب داده شده اند گزارش گردند.هم چنین ضخامت آن ها نیز در واحد میکرون پس از نام آن ها گزارش میگردد.برای مثال نیکلی که قبل از NiP بصورت الکتروشیمیایی رسوب داده شده است با علامت Niگزارش میگردد.برای لایه های بعدی NiP نیز به همین شکل عمل میگردد.

4-5-مثال هایی از علائم

در زیر به مثال هایی از توضیحات بالا پرداخته شده است:

1-پوشش اتوکالیستی نیکل/فسفر که حاوی 10% جرمی فسفر است و دارای ضخامت 15µm می باشد و بر روی استیل G43400 اعمال گردیده است.احتیاج به عملیات حرارتی برای از بین بردن تنش دارد که این عملیات در دمای 210C برای مدت 22h انجام میگردد و پس از آن کروم بصورت الکتروشیمیایی بر روی آن به ضخامت 0.5µm رسوب داده میگردد.سپس در انتها عملیات حرارتی برای کاهش تردی هیدروژنی در دمای 210C به مدت   22h انجام گرفت.علامت اختصاری به شرح زیر است:

Autocatalytic Nickel coating ISO4527-Fe<G43400>[SR(210)22] / NiP(10)0.5/Cr0.5[ER(210)22]

2-علامت پوششی بر روی آلیاژ آلومینیوم که نیازمند عملیات حرارتی نمی باشد به شرح زیر است:

Autocatalytic Nickel coating ISO4527-Al<A96061-T6>//NiP(10)15/Cr0.5//

نه تنها علائم اختصاری بلکه باید جملات واضحی در مورد نیاز های مشتری که شامل احتیاجات آن ها میگردد در سفارش خرید آورده شود.در زیر به توضیح فاکتور هایی که جزء نیازهای مشتری می باشد و باید در سفارش خرید گزارش گردند آورده شده است:

5-نیاز های مشتری

5-1-نمونه آزمون های ویژه

ممکن است نیاز به آزمون های ویژه ای برای اندازه گیری چسبندگی، ضخامت ، تخلخل ، مقاومت به خوردگی ، سختی و دیگر ویژگی های پوشش باشد.این گونه آزمون ها معمولا برای زمانی است که اندازه ، شکل یا جنس قطعات آبکاری شده مناسب برای تست های معمول نباشد یا اینکه نتوان از تست های مخرب به دلیل تعداد کم یا گرانی آن ها استفاده کرد.این تست های ویژه باید بر روی نمونه های یکسان (جنس) ، شرایط متالورژیکی یکسان و شرایط پوشش یکسان انجام گیرند.

5-2-ظاهر

پوشش کاتالیستی نیکل ممکن است روشن ، نیمه روشن یا کدر باشد که باید بوسیله مشتری مشخص گردد.پس از اینکه بصورت بصری بررسی گردید باید عاری از هر گونه حفره ، تاول ، تراش ، رشد های گره ای ، ترک یا نقایص دیگر باشد.می توان از نمونه های تایید شده پس از بازرسی ظاهری برای اهداف مقایسه ای استفاده کرد.

نقایص و دگرگونی هایی که از شرایط فلز پایه مثل خراش، حفره ، علائم غلتک بر می خیزند و در پایان باقی می مانند بر خلاف اینکه عملیات پایانی خوبی انجام گرفته باشد نباید دلیلی بر عدم پذیرش محصول میگردد.

تاول ها یا ترک هایی که بوسیله چشم نیز قابل مشاهده اند و از عملیات حرارتی نشات گرفته اند می تواند عاملی برای عدم پذیرش محصول باشد.

5-3-عملیات پایانی سطح

اگر هر گونه عملیات پایانی مربوط به زبری سطح نیاز باشد ، روش اندازه گیری باید آن چیزی باشد که در ISO4288 آورده شده است.

تذکر! عملیات پایانی زبری سطح NiP معمولا نیاز نیست(نسبت به بستر اولیه) مگر اینکه سطح بستر به شدت نرم بوده باشد و پدیده ی میکرو-کریستالی رخ دهد.

5-4-ضخامت

ضخامتی که در علامت اختصاری آورده می شود باید حداقل ضخامت بر روی قطعه بلشد.

5-5-سختی

هنگامیکه سختی تعیین میگردد باید بوسیله روشی که در ISO4516 آورده شده است مشخص میگردد .سختی اندازه گیری شده باید در گستره10% از عددی باشد که خریدار تقاضا داشته است.

5-6-چسبندگی

پوشش اتوکاتالیستی باید به بستر فلزی و هر زیر لایه ای دیگر چسبنده باشد.پوشش ها باید توانایی عبور از تست های مختلفی مثل ISO2819 یا آن چیزی که مشتری خواسته است را داشته باشد.

5-7-تخلخل

در صورت نیاز بیشترین درجه تخلخل و هم چنین روشی برای تشخیص آن باید بوسیله مشتری ، مشخص گردد.

5-8-مقاومت به خوردگی

در صورت نیاز مقاومت به خوردگی و روش تست خوردگی باید بوسیله مشتری گزارش گردد.هم چنین نتایج قابل قبول باید بوسیله ISO10289 مقایسه گردد.روش های تست در ISO9227 که شامل پاشش نمک استیک اسید ، پاشش سریع شده نمک مس ممکن است برای سنجش خوردگی حفره ای مناسب باشد.

5-9-عملیات حرارتی تنش زدایی قبل از پوشش دهی

زمانیکه بوسیله مشتری مشخص گردید بخش هایی از قطعه که قدرت کششی آن ها بیشتر یا مساوی 1000MPa است و یا اینکه شامل تنش های کششی بوسیله ماشینکاری ، سمباده کاری ، صافکاری یا عملیات شکل دهی سرد باشد ، قبل از تمیز کاری یا رسوب دهی فلزی باید تحت عملیات حرارتی تنش زدایی قرار بگیرند.

روش و نوع تنش زدایی باید بوسیله مشتری مشخص گردد یا بوسیله روشی که در ISO9587 آورده شده است، تعیین گردد.تنش زدایی باید قبل از مرحله اسید شویی یا عملیات الکتروایت کاتدی انجام گیرد.

تذکر!استیل ها باید قبل از پوشش دهی اکسید زدایی گردند.برای استیل های با استحکام بالا ، از تمیز کننده های غیر الکترولیت قلیایی یا از تمیز کننده های قلیایی آندی استفاده میگردد.هم چنین روش تمیز کاری مکانیکی نیز اعمال میگردد.این روش ها به دلیل اینکه امکان ایجاد تردی هیدروژنی را به حداقل می رسانند ترجیح داده می شوند.

5-10-عملیات حرارتی از بین برنده تردی هیدروژنی پس از پوشش دهی

بخش های فولادی که نهایتا قدرت کششی 1000MPa یا بیشتر را دارند یا سطوحی که سخت شده اند باید تحت عملیات حرارتی برای از بین بردن تردی هیدروژنی پس از پوشش دهی قرار بگیرند.برای این کار می توان از روشی که در ISO9588 گزارش شده است یا آن چیزی که مشتری ارائه داده است استفاده کرد.

هر گونه عملیات حرارتی برای از بین بردن تردی هیدروژنی باید تا حد امکان در زمان کم انجام گیرد.ترجیحا در بازه زمانی 1-3h پس از عملیات پایانی سطح انجام گیرد.

تاثیر عملیات تردی هیدروزنی زدایی را می توان بوسیله روشی که خود مشتری ارائه داده است یا در استاندارد های ایزو آورده شده است، اندازه گیری کرد.برای مثال در ISO10587 روشی برای تردی هیدروژنی باقیمانده در ورقه های فولادی گزارش میدهد یا مثلا در ISO15724 یک روش دیگر که غلظت هیدروژن قابل نفوذ در استیل را اندازه گیری می کند آورده شده است.

تذکر!عملیات حرارتی مطابق با روش هایی که در ISO9588 آمده است از بین رفتن کامل تردی هیدروژنی را ضمانت نمی کند و روش هایی برای سنجش تردی هیدروژنی باقیماده باید مشخص گردد.

5-11-عملیات حرارتی برای سخت کردن پوشش نیکل الکترولس

جدول A.1 عملیات حرارتی مناسب برای افزایش سختی پوشش های آلیاژی اتوکالیستی NiP و هم مقاومت به سایش را آورده است.

عملیات حرارتی که برای افزایش پوشش های آلیاژی اتوکالیستی نیکل/فسفر و هم چنین مقاومت به سایش وجود دارند حداقل باید به مدت 1h پس از رسیدن به دمای مورد نظر انجام گیرند و هم چنین باید قبل از هر گونه عملیات پایانی مکانیکی انجام گیرد.

اگر این عملیات حرارتی حداقل های مورد نیاز در ISO9588 را تامین کند دیگر نیاز به عملیات حرارتی جداگانه ای برای از بین بردن تردی هیدروژنی نخواهد بود.

5-12-عملیات حرارتی برای بهبود چسبندگی

عملیات حرارتی برای بهبود چسبندگی پوشش اتوکالیستی نیکل به فلز پایه باید مطابق با جدول A.1 انجام گیرد اگر چه شخص مشتری نیز می تواند روش هایی را ارائه کند.

5-13-مقاومت به سایش

در صورت نیاز برای رسیدن به مقاومت سایش معینی مشتری باید عملیات حرارتی مشخصی برای این کار در نظر داشته باشد.

5-14-قابلیت لحیم کاری

در صورت نیاز ، قابلیت لحیم کاری پوشش و همچنین روش سنجش آن باید بوسیله خریدار مشخص گردد.

تذکر!پوشش هایی که شامل درصد جرمی فسفر بیشتر از 10% باشند بعضی مواقع بخصوص در صنعت الکترونیک برای لحیم کاری استفاده میگردند تا احتمال خوردگی در فرایند لحیم کاری را به حداقل برسانند.     

5-15-ترکیب شیمیایی

درصد فسفر آلیاژ نیکل/فسفر باید در علامت اختصاری گزارش گردد.زمانیکه بوسیله روشی که در ضمیمه D اندازه گیری می شود، درصد جرمی فسفر باید در گستره 0.5% خواسته شده باشد.

اگر درصد فسفر مشخص نشده باشد ، باید در گستره 1-14% قرار بگیرد.

5-16-زیر لایه ها و رو لایه ها

زیر لایه های الکترولیتی نیکل باید با ISO4526 مطابقت کنند.همچنین پوشش کروم که بر روی پوشش آلیاژی نیکل/فسفر اعمال میگردد باید با ISO6158 مطابق باشد.

تذکر!زیرلایه های الکترولیتی با ضخامت 2-5µm ممکن است بر روی فلزات پایه (بجز برنج و برنز) که شامل مقدار بیشتری از آنتیموان، آرسنیک ، بیسموت ، مس ، سرب یا قلع است اعمال گردد.

نیکل اتوکاتالیستی و مس الکترولیتی با ضخامت 2-5µm ممکن است بر روی فلزات پایه که شامل مقدار بیشتری از منیزیم یا روی است اعمال گردد.

استریک الکترولیتی نیکل بین زیر لایه مس و پوشش اتوکاتالستی نیکل ممکن است پوشش داده شود.زیر لایه نیکل الکترولیتی با ضخامت 1-2µm ممکن است بر روی فلز پایه ای که مقدار بیشتری از کروم ، سرب ، مولیبدن ، نیکل ، قلع ، تیتانیوم یا تنگستن دارد پوشش داده شود.

هدف از پوشش زیر لایه کاهش احتمال آلودگی محلول فرایند به عناصری است که ممکن است سرعت رسوب دهی را کاهش دهند.علاوه بر این ، زیر لایه فلزی الکترولیتی به جلوگیری از نفوذ ناخالصی ها از فلز پایه به پوشش اتوکالیستی کمک می کند و در نتیجه به بهبود چسبندگی بیشتر کمک خواهد کرد.

6-نمونه برداری

روشی که برای نمونه برداری انتخاب می گردد باید از روش های موجود در ISO2859-1,2,3,4 انتخاب گردد یا مشتری خود ، روش دیگر ارائه دهد.هم چنین مشتری باید حد رضایت خود را از قبل تعیین کند.

ضمیمه A

عملیات حرارتی برای بهبود چسبندگی و افزایش سختی

A.1- عملیات حرارتی برای بهبود چسبندگی

زمان ها و دماهای داده شده در جدول A.1 برای بهبود چسبندگی پوشش های آلیاژی نیکل/فسفذ که بر روی بستر های مختلف رسوب داده شده است قابل استفاده است مگر اینکه بستر فلزی دیگری بوسیله خریدار استثنا گردد.

برای پوشش های با ضخامت بیش تر از 50µm زمان عملیات حرارتی باید افزایش گردد.

تذکر!قدرت کششی آلومینیوم و آلیاژهای مختلف که قابلیت عملیات حرارتی را دارند ، با حرارت دادن در دمای بالای 130C کاهش میگردد.پیشنهاد می شود تاثیر آن بر روی خواص مکانیکی در نظر گرفته شود .

A.2- عملیات حرارتی برای بهبود سختی و مقاوت سایشی

پوشش های آلیاژی اتوکاتالیستی نیکل/فسفر غالبا بوسیله عملیات حرارتی برای بهبود مقاومت به سایش ، سخت میگردند.زمان ها و دماها در جدول A.1 آورده شده اند.

در کل ، سختی پس از عملیات حرارتی افزایش می یابد اگر مقدار فسفر کاهش یابد(شکل A.1).هم چنین سختی را می توان بوسیله عملیات حرارتی در دمای 250-400C برای مدت بیشتر از 1h بیشتر افزایش داد.

عملیات حرارتی بالاتر از 220C که باعث می گردد سختی از 850 KHN100 هم بیشتر گردد می تواند مقاومت به خوردگی پوشش را کاهش دهد.

عملیات حرارتی در دماهای زیر 200C که برای بهبود چسبندگی یا به حداقل رساندن تردی هیدروژنی انجام میگیرد خاصیت مقاومت به خوردگی را از بین نمی برد یا اینکه سختی و مقاومت به سایش را بطور چشمگیری بهبود نمی دهد.

اگر لازم باشد عملیات حرارتی باید در یک فضای خنثی ، احیا کننده یا در خلاء به دلیل جلوگیری از تشکیل اکسید های رنگی بر روی سطح انجام گیرد.

عملیات حرارتی در دمای بالاتر از 260C باعث ایجاد پوشش نوع 5 می گردد که مغناطیسی است.

رابطه میان دمای عملیات حرارتی و سختی برای انواع پوشش های اتوکاتالیستی نیکل/فسفر در شکل A.1 نشان داده شده است.

رابطه میان سختی و زمان آنیل کردن در شکل A.2 نشان داده شده است.

شکل A.2 نشان می دهد که برای سختی مورد نظر را میتوان با پایین آوردن دما و افزایش زمان آنیل کردن بدست آورد

ضمیمه B

روش های سنجش ضخامت

B.1- کلیات

ISO3882 روش هایی را که برای اندازه گیری ضخامت پوشش های فلزی و معدنی می باشد را بررسی می کند.

B.2- مخرب

B.2.1- روش میکروسکوپی

از روشی که در ISO1463 آورده شده است ، استفاده شود.

B.2.2- روش کولومتری

روش کولومتری که در ISO2177 مشخص شده است ، ممکن است برای اندازه گیری ضخامت کل پوشش اتوکاتالیستی نیکل و ضخامت زیر لایه های مس و نیکل استفاده میگردد.

B.2.3- روش میکروسکوپ الکترونی روبشی

این روش که در ISO9220 آورده شده است ، ممکن است برای اندازه گیری ضخامت پوشش اتوکاتالیستی نیکل و ضخامت زیر لایه ها استفاده گردد.

تذکر! در موارد اختلاف ، روش کولومتری باید برای اندازه گیری ضخامت های کم تر از 10µm استفاده گردد در حالیکه روش های میکروسکوپی برای اندازه گیری ضخامت های 10µm یا بیشتر استفاده میگردد.

B.3- غیر مخرب

B.3.1- روش انحراف اشعهبتا(Beta backscatter)

روشی که در ISO3543 مشخص شده است را استفاده کنید.این روش برای اندازه گیری پوشش هایی که بر روی بستر های آلومینیومی میباشد مناسب است و ضخامت کل پوشش را سنجش می کند.هم چنین این روش فقط در غیاب زیر لایه های مسی کاربرد دارد.

B.3.2- اسپکترومتری X-Ray

از استاندارد ISO3497 استفاده گردد.دستگاه X-Ray باید بوسیله ضخامت های استانداردی که شامل مقدار معینی فسفر هستند ، تنظیم گردد.

تذکر! به دلیل گستردگی مقدار فسفر در نقاط مختلف پوشش ، روش های انتگرالی برای اندازه گیری فسفر برای بخشی از ناحیه مرجع استفاده میگردد.

B.3.3- روش وزنی

بوسیله سطح معین(یا نمونه که شامل بستر یکسان و سطح یکسان است) ، وزن قطعه را قبل و بعد از پوشش دهی اندازه گیری کنید.مطمئن باشید که قطعه در هر اندازه گیری خشک و در دمای اتاق است.از رابطه زیر ضخامت را محاسبه کنید:

T=10W/A*D

که در این رابطه T ضخامت پوشش بر حسب میکرومتر، W اختلاف جرم قبل و بعد از پوشش دهی به میلی گرم، A سطح قطعه در واحد cm² و D چگالی پوشش در واحد g/cm³ می باشد.

چگالی پوشش به درصد فسفر پوشش بستگی دارد.چگالی پوشش های اتوکالیستی نیکل در شکل B.1 گزارش شده است.

مثال/یک سکه از جنس استیل ملایم جرم 3198mg و سطح 19.736cm² را دارد.پس از رسوب دهی ، جرم سکه 3583mg شده است.درصد فسفر پوشش 9% می باشد و چگالی آن 8.01g/cm³ است.(از شکل B.1) ضخامت پوشش از رابطه مذکور خواهد بود:

T=10(3583-3198)/19.736*8.01 =24.3µm

B.3.4- روش مغناطیسی

از استاندارد ISO2178 استفاده گردد.از این روش برای اندازه گیری ضخامت پوشش های با درصد جرمی فسفر بیش تر از 8% استفاده می گردد.(زیرا باید پوشش به اندازه کافی غیر مغناطیسی باشد.)

شکل بالا چگالی پوشش را برحسب درصد فسفر نشان میدهد.

ضمیمه C

راهنمایی برای ضخامت، ترکیب و استفاده از پوشش های اتوکالیستی نیکل

C.1- کلیات

خصوصیات پوشش اتوکاتالیستی نیکل/فسفر در درجه اول به ترکیب درصد شیمیایی و ساختار آن بستگی دارد.ترکیب و ساختار پوشش بوسیله ترکیب محلول ، شرایط رسوب دهی و عملیات حرارتی که ساختار پوشش را تغییر می دهد، تعیین می گردد.طبیعت بستر برای مثال زبری آن ممکن است خواصی از پوشش مانند مقاومت به خوردگی آن تاثیر گذار باشد.

C.2- مقاومت به خوردگی، ضخامت پوشش و شرایط سرویس دهی

حداقل ضخامت مورد نیاز پوشش برای مقاومت به خوردگی مناسب در شرایط خوردگی متفاوت در جدول C.1 آورده شده است.پوشش ها باید در سطوح زبر یا متخلخل ضخیم تر باشند تا تاثیر فلز پایه بر ویژگی های پوشش را به حداقل برساند.برای بدست آوردن مقاومت به خوردگی بهینه با ضخامت مینیمم ، فلز پایه باید عاری از هر گونه حفره باشد و هم چنین نرم و صاف باشد.بستری با زبری تقریبا R_a<0.2µm می تواند به عنوان معیار قرار بگیرد.در زیر جدول C.1 آورده شده است:

علاوه بر ضخامت، درصد پوشش و عوامل دیگر بر مقاومت به خوردگی پوشش اثر گذار است.در کل ، مقاومت به خوردگی پوشش در محیط های اسیدی با افزایش درصد فسفر بهبود می گردد.

عالی بودن مقاومت به خوردگی این نوع پوشش ها، به دلیل فسفر زیاد پوشش و لایه اکسیدی روئین می باشد که معمولا روی سطوح وجود دارد.

ناخالصی هایی که معمولا به همراه آلیاژ نیکل/فسفر رسوب داده می شوند در هر حال لایه اکسیدی روئین را ضعیف کرده و متعاقبا مقاومت به خوردگی را کاهش میدهد.

C.3- نوع و درصد فسفر پوشش ها برای کاربردهای مختلف

فرایند رسوب دهی پوشش اتو کاتالیستی نیکل می تواند کنترل شده باشد تا بتوان پوشش هایی با خواص مختلف که نیاز های مختلفی را برآورده می کند، بدست آورد.در جدول زیر نوع و درصد فسفر پوشش ها را که برای کاربردهای مختلف می باشد؛ نشان میدهد.

C.4- اصلاح کردن ورقه های پوشش داده شده و ماشینکاری شده

پوشش های اتوکالیستی نیکل با ضخامت 125µm یا بیشتر برای تعمیر ورقه های پوشش داده شده یا آنهایی که زیاد ماشینکاری شده اند، استفاده می گردد.احتمال تشکیل بر آمدگی، ایجاد لکه ، حفره شدن و زبری سطح با افزایش ضخامت وجود دارد.حد قابل قبول با وجود این نقص ها باید بین مشتری و عرضه کننده توافق گردد.

به دلیل تنش فیزیکی کم تر ، شکل پذیری بیشتر و مقاومت به خوردگی بالاتر، پوششی با 10% جرمی یا بیشتر فسفر ممکن است برای اصلاح کردن این چنین ورقه ها مناسب تر باشد.زیر لایه های نیکل الکترولیتی گاها قبل از رسوب دهی اتوکاتالیستی جاییکه ضخامت بیش تر از 125µm است ، اعمال می گردد.

C.5- ایجاد قابلیت لحیم کاری

پوشش های اتوکاتالیستی برای بهبود قابلیت لحیم کاری آلومینیوم و دیگر آلیاژ ها که لحیم کاری آنها دشوار است، استفاده میگردد.ضخامت پوشش باید بیش تر از 2.5µm باشد.

C.6- اطلاعات اضافی برای کاربردهای دشوار

پوشش های اتوکاتالیستی نیکل با خواص مشابه برای کاربرد در جاییکه چسبندگی رخ میدهد مناسب نمی باشد حتی اگر روغنکاری شده باشد.

پوشش های کم یا متوسط در کاربرد هایی که باید انعطاف پذیر باشد یا در برابر شوک مقاوم باشد ، پیشنهاد نمی گردد.مراقبت های ویژه ای باید در نقاطی که پوشش وجود دارد اعمال گردد.پوشش در مناطقی که پوشش وجود دارد ممکن است به دلیل نفوذ فسفر از پوشش ترد گردد.پوشش ها سختی حرارتی کمی دارند و برای مواردی که سایش و دمای بالا همزمان وجود دارد ، مناسب نیستند.

برخی فولادها که شامل کروم و مولیبدن هستند ممکن است بوسیله تمیز کاری آندی روئین گردند ، اگر تکنیک جریان-معکوس متناوب استفاده گردد.برای فولاد هایی با استحکام کششی زیر 1000MPa تمیز کاری کاتدی می تواند بجای جریان-معکوس متناوب استفاده گردد.

بیشتر فلزات اکسیدهایی بر روی سطح خود دارند که ممکن است چسبندگی پوشش فلز پایه را تحت تاثیر قرار میدهند.تمیزکاری ویژه و روش های فعال سازی برای فلزاتی که شامل فولاد زنگ نزن و آلومینیوم میباشد، وجود دارد.وجود فیلم اکسیدی می تواند منجر به عدم چسبندگی گردد.

برای چدن و آلیاژهای آلومینیوم ، وجود حفره بر روی سطح ممکن است منجر به مشکلات خوردگی گردد که این به دلیل به دام افتادن محلول در حفره ها و در نتیجه عدم پیوستگی پوشش می باشد.برای پوشش دهی چدن که حفره های زیادی بر روی سطح آن وجود دارد عملیات خاصی برای رسیدن به نتیجه مناسب نیاز است.

در آلیاژ های مسی-سربی ممکن است سرب وارد محلول گردد و ایجاد عدم چسبندگی حفره کند.بنابراین عملیاتی برای پوشاندن(ماسک کردن) یا کندن سرب از سطح قبل از رسوب دهی اتوکاتالیستی نیاز است.

ضمیمه D

روش های آنالیز شیمیایی درصد فسفر در پوشش های نیکل/فسفر

D.1- روش ICP(Inductively Coupled Plasma)

D.1.1- روش آنالیز بوسیله طیف های نشر یا جذب

D.1.2- شناساگرها

مواد شیمیایی درجه تجزیه ای و آب دی یونیزه یا مقطر باید برای محلول های زیر استفاده گردند:

1-نیتریک اسید 40% حجمی

2-سدیم نیتریت 20g/l

3-پتاسیم پرمنگنات 7.6g/l

نیتریک اسید 40% حجمی بوسیله مخلوط کردن 2 بخش حجمی از نیتریک اسید با وزن مخصوص 1.42g/ml با 3 بخش حجمی از آب تهیه گردید.

D.1.3- روش

به دقت 0.2g از نمونه را وزن کرده و در 50ml از محلول نیتریک اسید در یک بشر شیشه ای حل کنید.به آرامی حرارت دهید تا نمونه کاملا حل گردد سپس تا بخارات قهوه ای رنگ تمام گردند ، محلول را بجوشانید .محلول را 100ml رقیق کنید ، به نقطه جوش برسانید و 25ml از محلول پتاسیم پرمنگنات رابه آن اضافه کنید.به مدت 5min بجوشانید و سپس محلول سدیم نیتریت را قطره قطره به آن اضافه کنید تا رسوب منگنز دی اکسید حل گردد.محلول رابرای 5min بجوشانید و اجازه دهید تا دمای خنک گردد.به یک بالون ژوژه استاندارد 250ml انتقال دهید و بوسیله آب مقطر یا دیونیزه به حجم برسانید سپس درب آن را گذاشته و خوب تکان دهید.

D.1.4- اندازه گیری شاهد

یک محلول شاهد تهیه کنید.(محلول شاهد محلولی است که تمام اجزاء بجز نمونه اصلی را داراستو

D.1.5-آنالیز طیف ها

داده های زیر مربوط به پیک های موجود در طیف هاست:

تذکر!حد تعیین مقدار فسفر بوسیله این روش 0.5% فسفر است.

D.2-روش اسپکترومتری جذب مولکولی

D.2.1-اصول کلی

این ضمیمه به روش اسپکترومتری جذب برای اندازه گیری درصد فسفر در پوشش های اتوکاتالیستی می پردازد.مقداری از نمونه در نیتریک اسید حل گردید .سپس پتاسیم پرمنگنات و سدیم نیتریت اضافه گردید.تمامی اندازه گیری ها در طول موج 420nm انجام شده اند.

D.2.2-شناساگرها

D.2.2.1-کلیات

از شناساگرهای درجه تجزیه ای و آب مقطر یا دی یونیزه برای این منظور استفاده گردید.

D.2.2.2-شناساگرها برای حل کردن و اکسید کردن

1-نیتریک اسید 40% حجمی

2-سدیم نیتریت 20 g/L

3-پتاسیم پرمنگنات 7.6g/l

D.2.2.3-محلول مولیبدات – وانادات

بطور جداگانه ای در آب داغ 20g آمونیوم مولیبدات و آمونیوم وانادات را حل کنید.دو محلول را مخلوط کرده و 200ml نیتریک اسید اضافه کنید و سپس با آب به 1lit رقیق کنید و به خوبی تکان دهید.

D.2.2.4- محلول استاندارد فسفر(100mg/Lit)

0.4392g از پتاسیم دی هیدروژن فسفات را در آب حل کنید و آن را بطور کمی به یک بالون 1000ml انتقال دهید.

D.2.3-دستگاهوری

D.2.3.1-استفاده از دستگاه معمول آزمایشگاهی

D.2.3.2-جذب کننده فوتوالکتریک یا فوتواسپکترومتر:بوسیله یک فیلتر که ماکسیمم عبور را در 420nm فراهم میکند و بوسیله یک سلول نوری با طول 10mm تجهیز شده است.

D.2.4-روش

D.2.4.1-تهیه محلول تست

1-از نمونه نزدیک ترین مقدار به 0.1 ، 0.19 تا 0.21 را وزن کنید.آنرا به یک بشر انتقال داده و در 50ml محلول نیتریک اسید حل کنید.

2-به آرامی حرارت دهید تا کاملا حل گردد.سپس به قدری بجوشانید تا بخارات قهوه ای رنگ تمام گردند.

3-محلول را به مقدار 100ml رقیق کنید بجوشانید 25ml پتاسیم پرمنگنات را به آن اضافه کنید

4-برای 5min محلول را بجوشانید.

5-سدیم نیتریت را قطره قطره اضافه کنید تا رسوب منگنز دی اکسید حل گردد.

6-محلول را 5min بجوشانید و اجازه دهید تا دمای محیط سرد گردد.

7-محلول را به بالون حجمی 250ml انتقال دهید و بوسیله آب مقطر رقیق کنید.

D.2.4.2-محلول شاهد

D.2.4.3-تهیه نمودار کالیبراسیون

بوسیله بالون ژوژه های 100ml ، حجم های مشخصی از فسفر استاندارد به محلول های خود اضافه کنید.

عملیات زیر را برای هر بالون به شرح زیر انجام دهید:

1-25ml از شناساگر مولیبدات-وانادات را اضافه کنید و سپس تا خط نشانه رقیق کنید.یکی از سل ها را از محلول پر کنید.

2-طول موج دستگاه را بر روی 420nm تنظیم کرده و هر بار دستگاه را بوسیله محلول شاهد صفر کنید.

3-نمودار مقدار فسفر (mg) بر حسب جذب را رسم کنید.

D.2.5-دوز

1-10ml از محلول نمونه را به بشر 100ml انتقال داده و 50ml آب اضافه کنید سپس 25ml محلول مولیبدات-وانادات را نیز اضافه کنید.سپس تا خط نشانه بالون ژوژه پر کنید.

2-به همان روش توضیح داده شده در قبل جذب را اندازه گیری کنید.

D.2.6-بدست آوردن نتایج

بوسیله نمودار کالیبراسیون مقدار فسفر را اندازه گیری کنید.درصد جرمی فسفر از رابطه زیر محاسبه میگردد:

Phosphorous content=2.5(m₃-m₄)/m

که m₃ جرم فسفر بر حسب میلی گرم نمونه، m₄ محلول شاهد است.m مقدار گرمی است که از نمونه برای ساخت محلول استفاده

آبکاری پوشش نیکل‌-بور الکترولس و بررسی خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی آن پس از آبکاری و عملیات حرارتی

چکیده

در تحقیق حاضر اثر غلظت عامل احیاکننده (یون بوروهیدرید) در حین آبکاری بر روی خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی پوشش نیکل-بور الکترولس بر روی زیرلایه فولادی قبل از عملیات حرارتی پوشش و بعد از آن مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی خواص فیزیکی پوشش Ni-B الکترولس پوشش‌های اعمال‌شده بر روی فولاد از سطح و از مقطع مورد متالوگرافی قرار گرفتند. بررسی‌های متالوگرافی نشان‌دهنده درشت‌شدن ساختار کلوخه‌ای سطح و نیز افزایش ضخامت پوشش به دنبال افزایش درصد عامل احیاکننده در حمام آبکاری بودند. برای بررسی اثر عملیات حرارتی بر روی تبلور پوشش نیکل-بور الکترولس با درنظر گرفتن یکی از غلظت‌های عامل احیاکننده، آنالیز پراش اشعه X روی دو مورد از نمونه‌ها که یکی در شرایط قبل از عملیات حرارتی و دیگری در وضعیت بعد از عملیات حرارتی قرار داشت به‌ عمل آمد. همچنین به منظور شناسایی عناصر حاضر در پوشش از دو مقطع همان دو پوششی که مورد آنالیز XRD قرار گرفته‌بودند آنالیز EDS به عمل آمد. بر اساس این آنالیز حضور عناصر نیکل، بور، آهن و سرب در این پوشش‌ها به اثبات رسید. جهت بررسی خواص مکانیکی، پوشش‌ها مورد آزمون میکروسختی قرار گرفتند. نتایج آزمون میکروسختی نشان‌داد که میکروسختی پوشش Ni-B الکترولس بعد از عملیات حرارتی بیشتر از میکروسختی این پوشش قبل از عملیات حرارتی است. در مورد پوشش‌های صرفا آبکاری‌شده افزایش غلظت سدیم بوروهیدرید حمام آبکاری منجر به کاهش میکروسختی گردیده است اما در مورد نمونه‌های عملیات حرارتی شده این روال برعکس می‌باشد یعنی افزایش غلظت عامل احیاکننده در حین آبکاری منجر به افزایش میکروسختی در شرایط پس از عملیات حرارتی می‌گردد. در نهایت برای بررسی خواص شیمیایی پوشش نیکل-بور الکترولس، آزمون پتانسیل مدار باز به عمل آمد. اثر غلظت عامل احیاکننده در حین آبکاری بر روی پتانسیل مدار باز پوشش در زمان‌های مختلف بسیار پیچیده بود و نیاز هرچه بیشتر به آزمون‌های XRD، EDS و XPS را برای دستیابی به تحلیلی درست در این خصوص را مستلزم می‌شد که در مطالعه حاضر استفاده از این ابزارها میسر نگردید.

کلید واژه: پوشش نیکل-بور الکترولس، آبکاری الکترولس، عملیات حرارتی پوشش، سختی، مقاومت به‌خوردگی

محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت

نيكل شيميايي:آبكاري شيميايي نيكل بايد موارد زير را در برداشته باشد:

*منبع ين نيكل ، بيشتر سولفات نيكل
*يك ماده احياء كننده براي تدارك الكترون مورد نياز نيكل
*انرژي (حرارت)
*مواد كمپاكس سازي كه مقدار نيكل آزاد واكنش را كنترل نمايد
* مواد تامپون ، براي ثابت نگه داشتن pH محاول كه بخاطر توليد هيدروژن در اثناي واكنش تغيير ميكند.
*شتاب دهنده هايي كه بر سرعت واكنش مي افزايند.
* پيشگيرنده هايي كه مقدار احياء را كنترل مي نمايند.
* واكنش مواد توليد شده جنبي.
مشخصات يك محلول آبكاري شيميايي بستگي به تركيب آن از اين موارد دارد.

منبع یون نیکل:

منبع یون نیکل بیشتر سولفات نیکل می باشد. نمک های دیگر نیکل ، از جمله کلرید نیکل و استات نیکل ، برای کاربردهای بسیار محدود استفاده شده است. آنیون کلرید وقتی آبکاری EN حمام به صفحه مورد استفاده آلومینیوم ، و یا وقتی EN به عنوان پوشش محافظ آهنی استفاده می شود می تواند عمل کند در کاربردهای خوردگی آلیاژها از استات نیکل. استفاده می کنند اما هیچ بهبود قابل توجهی در عملکرد حمام و در مقایسه با کیفیت سولفات نیکل ندارد . هر گونه مزایای جزئی حاصل از استات نیکل توسط هزینه بالاتر در مقابل هزینه سولفات نیکل جبران می شود. نیکل نمک اسید hypophosphorus ، نیکل( (H2P02. منبع ایده آل از یونهای نیکل است .
مواد احيا كننده:پاره اي از مواد احيا كننده در تهيه اين محلول به كار مي رود: سديم هيپوفسفيت و امينوبران: سديم بروهيدرات و ئيدرازين.

محصولاتی که در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت

شرکت کاربودئونبا استفاده از نانوذرات الماس در فرآیند الکترولس نیکل موفق به افزایش 3 برابری مقاومت در برابر خوردگی این پوشش شده است. نانوذرات الماس دارای ابعاد بسیار کوچک با اصطکاک بسیار پایینی هستند. از زمان کشف این نانوذرات، اطلاعات کمی درباره امکان بهبود پوشش‌های کرم سخت با این نانوذرات بدست آمده است.آبکاران با استفاده از محلول حاوی این نانوذرات به فرآیند آبکاری، دوام پوشش‌های تولید شده را افزایش می‌دهند. نانوذرات الماس به صورت سنتزی در یک فرآیند انفجاری تولید می‌شوند. نانوذرات تولید شده عامل‌دار شده و بار مثبت به خود می‌گیرند. سپس وارد فرآیند آبکاری شده و روی پوشش مورد نظر قرار می‌گیرند.

شرکت کاربودئون موفق به ارائه نسخه جدیدی از نانوذرات الماس شده است که گروه‌های عاملی سطحی آن به صورت ویژه کنترل شده است. با این کار پتانسیل زتا، بار مثبت سطحی، نانوذرات الماس50 درصد بیشتر از نانوذرات الماس معمولی می‌شود. افزایش پتانسیل زتا موجب می‌شود تا نانوذرات الماس از یکدیگر جدا مانده و به هم نچسبند. در نتیجه به جای این که نانوذرات الماس به صورت خوشه‌ای روی سطح قرار بگیرند (با ابعادی بین100 نانومتر تا چند میکرون)، به صورت منفرد با ابعادی در حد 4-6 نانومتر روی پوشش قرار می‌گیرند. با این کار نسبت سطح به حجم در نانوذرات الماس بین 10 تا 100 برابر افزایش می‌یابد. یکی از مزایای این روش آن است که مقدار نانوذرات الماس مصرفی کاهش می‌یابد.

وسا میلیماکی از مدیران این شرکت می‌گوید: «هدف ما در این پروژه آن بود که بتوانیم نانوذرات الماسی تولید کنیم که به هم نچسبند و به صورت منفرد روی سطح پوشش قرار بگیرند. با این کار می‌توان با کمتر از یک درصد وزنی الماس، به پوششی بسیار مقاوم رسید در حالی که پیش از این از چند درصد وزنی نانوذرات الماس استفاده می‌شد که به دلیل متجمع شدن کارایی پایینی داشتند.»

شرکت کاربودئون طی چند سال اخیر، برای صنعت آبکاری نانوذرات الماس تولید می‌کند. این فناوری جدید موجب شده تا از اواخر سال 2013 این شرکت، سرمایه‌گذاری بیشتری روی آزمایشگاه آبکاری خود انجام دهد. وسا میلیماکی می‌گوید: «ما در حال حاضر چند برنامه مختلف برای کرم سخت و آبکاری نیکل و طلا داریم. برای همین، نیاز به آزمایشگاه آبکاری داشتیم که بتواند نیازهای تحقیقاتی ما را برطرف کند.»

www.nanowerk.com