آنالیز Pd :

1. ml 2 نمونه از وان بردارید
2. 10 میلی لیتر HNO3غلیظ را به نمونه اضافه کنید
3. سپس حرارت دهید تا مانند یک شربت غلیظ شود
4. 10 میلی لیتر HNO3غلیظ را حرارت دهید تا شروع به جوشیدن بکند

5. 250 میلی لیتر آب مقطراضافه کنید
6. محلول را سرد کنید
7. به آرامی 40 میلی لیتر محلول دی متیل گلی اکسایم به آن اضافه کنید
8. اجازه دهید محلول برای حداقل 2 ساعت ساکن بماند
9. سپس محلول را فیلتر کنید
10. در آون 110 درجه سانتي گراد خشک کنید
11. بعد در دسيكاتور سرد کرده و آن را وزن كنيد
12. با استفاده از فرمول زیر غلظت Pd را محاسبه کنید:

pd (g/L) = وزن رسوب به گرم)* 31.67)

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 ‏ml/L‏ عدد بدست آمده را در 7.8125 ضرب نمایید.‏
- توجه: جهت تبدیل واحد ‏‎(oz/gal)‎‏ به ‏g/L‎‏ عدد بدست آمده را در 7.5 ضرب نمایید.‏
- برای تهیه محلول دی متیل گلی اکسیم، 10گرم دی متیل اکسایم را در 1000 سی سی اتانول حل کنید

ترجمه : تحقیق و توسعه جلاپردازان

مراجع و منابع: کتاب متال فنیشینگ 2013 Metal finishing

نشریه پیام آبکار – بهار ۱۳۹۵

بررسي اثر pH ، دما و دانسيته جريان بر سرعت و بازده جريان پوشش دهي پالاديوم با استفاده از آبکاري الکتريکي

تهيه و تنظيم:

زينب تاداس

احمد ايران نژاد

گروه مهندسي مواد، خوردگي وحفاظت ازمواد

دانشگاه آزاداسلامي سيرجان

آبکاري پالاديوم در اتصالات مورد استفاده در مخابرات، حمل و نقل، مدارات چاپي و رايانه و بسياري از حوزه هاي نانوتکنولوژي مورد استفاده مي باشد. پالاديوم با قيمتي کمتر، دانسيته پائين تر، خواص مکانيکي بهتر، حفرات کمتر در آبکاري و در نتيجه خواص خوردگي بهتر جايگزين مناسبي براي فلز گران قيمت طلا مي باشد. در اين مَقاله از حمام آمونياکي با 6=pH خنثي و حمام قليايي با 12=pH استفاده شد. اين حمام ها شامل کلريد پلاديوم و نيترات آمونيوم بود. زيرلايه مورد استفاده نيز مس آماده سازي شده سنباده و پوليش شده بود. کليه پارامترهاي آبکاري شامل حمام آبکاري مناسب، دما، pH، دانسيته جريان اعمالي، پتانسيل و زمان مناسب به منظور بدست آوردن پوششي يکنواخت، براق و با کمترين تخلخل بهينه گرديدند.

فلز پالاديوم (Pd) توسط پزشک انگليسي W. H. Wollaston و با نام وي در سال 1803 درحالي کشف شد که او مشغول انجام آزمايشهايي روي جداسازي و خالص سازي پلاتين بود. دکتر Wollaston بعنوان يک دانشمند و ستاره شناس معروف نخست کشف خود را پس از شناسايي سيارک Ceres با نام سرزيوم نامگذاري نمود.

هرچند خيلي زود نظر خود را عوض کرد و نام اين فلز را به افتخار سيارک تازه کشف شده Pallas به پالاديوم تغيير داد. پالاديوم به رنگ سفيد نقرهاي است، از قابليت چکش خواري و شکل پذيري برخوردار بوده و ساختار بلورياش fcc (مکعبي با وجوه مرکز پر) است. پالاديوم داراي عدد اتمي 46 و جرم اتمي 106.4 gmol-1، چگالي 12.16 gcm-3، و نقطه ذوب 1555درجه سانتيگراد است.

بطور کلي، عناصر آلياژي قصد دارند مقاومت ويژه، سختي و استحکام کششي Pd را بهبود بخشند. مس، نيکل، طلا، ايريديوم، روديوم و روتنيوم براي توليد آلياژهاي Pd براي کاربردهاي عملي بسياري استفاده شدهاند. براي مثال، آلياژي از نقره (درصد وزني 60 به 40 براي Pd به Ag) عموماً در کنتاکتور رله هاي الکتريکي بکار ميرود [3-1]. آبکاري در حدود 4 تا 8 درصد کل مصرف پالاديوم در سطح جهان تشکيل مي دهد، پالاديوم يکي از مهم ترين فلزات براي کاربردهاي صنعتي، مانند الکتريکي و کاتاليستي به خاطر داشتن خواص سايشي بالا و قابليت لحيم کاري نرم و فعاليت هاي بالاي کاتاليستي براي واکنش هاي شيميايي مختلف مي باشد.

هزينه مصرف پالاديوم به همراه چگالي پايين تر آن صرفه جويي چشمگيري در جايگزيني طلا يا ساير فلزات گران بهايي همچون پلاتين را مهيا مي‌کند.

امروزه نه تنها مزيت هاي اقتصادي بلکه مزاياي فناوري جايگزيني پالاديوم يا آلياژهاي براي طلا شناخته شده است[7-5 ] امروزه نه تنها مزيتهاي اقتصادي بلکه مزاياي تکنولوژيک جايگزيني Pd يا آلياژهاي Pd براي طلا عموماً شناخته شده اند. خواص ماده (مثلاً سختي، داکتيليته و پايداري حرارتي) پالاديوم در بسياري از موارد از طلاي سخت برتر هستند.

براي مثال، سختي بيشتر براي مقاومت به سايش مفيد است، که مي توان آنرا با پوششي نازکي از طلاي آبکاري شده به عنوان يک روانساز جامد ارتقاء بخشيد. تخلخل کمتر آلياژهاي آبکاري شده Pd (مثلآً PdNi) مقاومت به خوردگي قطعات آبکاري شده را بهبود مي‌بخشد[8]. در کاربردهاي فناوري رسوب دهي فيلم‌هاي پالاديوم، تردي هيدروژني اهميت زيادي دارا مي‌باشد. بديهي است که اين فيلم‌ها بايد داراي يکپارچگي مکانيکي بوده و عاري از هرگونه ترک و تنش باشند.

از اين رو حذف يا جلوگيري از رسوب نشاني هيدروژن با پالاديوم مهم مي باشد. تردي هيدروژني يکي از مهم ترين چالش هاست ولي نتها چالش موجود که بايد در فرايند آبکاري پالاديوم ديده شود. پارامترهاي آبکاري الکتريکي مانند شرايط الکتروليز (ترکيب و هم زدن حمام الکتريکي، حضور مواد افزودني، دماي pH) شرايط جريان (مقدار دانسيته جريان و نوع جريان) و خواص ذره (نوع و اندازه شکل) خواص آبکاري الکتريکي و غيره، مورفولوژي و خواص پوشش‌هاي پالاديوم را تحت تاثير قرار مي دهند [12-9].

در اين پژوهش سعي شده، امکان سنجي پوشش پالاديوم و جايگزيني آن براي طلا بررسي گردد و همچنين شرايط بهينه آبکاري را مشخص شده است.

روش انجام آزمايش

در اين پژوهش با توجه به پيشينه مطالعات صورت گرفته شده، از حمام آمونياکي با محيط خنثي 6= pH و حمام قليايي با 12= pH مورد استفاده قرار گرفت.

اين حمام‌ها شامل mM PdCl2 100 و 30mM نيترات آمونيوم هستند استفاده گرديد. زيرلايه مورد استفاده براي پوشش پالاديوم از جنس مس بوده که براي آماده سازي و ايجاد پوششي براق و يکنواخت بر روي سطح اين فلز پايه ها ابتدا با سنباده 200 تا 3000 سنباده زده شده و سپس با ذرات آلومينايي مورد عمليات پوليش کاري قرار گرفت تا سطحي صاف و آيينه اي جهت آبکاري ايجاد گردد. لازم به ذکر است در اين پژوهش از روش ولتاموگرام چرخه اي گستره پتانسيل و جريان مناسب براي آبکاري پالاديوم تعيين گرديد.

براي مشخص کردن ساختارهاي شبکه پوشش‌ها اعمالي از آناليز پراش اشعه ايکس استفاده شد و همچنين از روش ميکرو سختي ويکرز با بار اعمالي 20 گرم به مدت 15 ثانيه در سطح، سختي اعمال شده ميانگين 5 نقطه توسط بار اعمالي بوده سختي پوشش ها بدست آمد.

نتايج و بحث

بررسي و بدست آوردن pH مناسب حمام آبکاري

در اين پژوهش براي انجام پوشش پالاديوم بر روي مس، از حمام هاي آبکاري با محيط هاي خنثي و قليايي استفاده شد که در اين بخش به بررسي و مقايسه اين دو محيط با يکديگر و همچنين بدست آوردن بهينه ترين شرايط پرداخته مي شود.

بررسي شرايط حمام آبکاري در pH خنثي

در شکل 1، منحني هاي ولتاموگرام چرخه اي با سرعت هاي متغير v/s 01/0، 02/0، 04/0 و 05/0 نشان داده شده است. همچنين به منظور بررسي دقيق تر اين شرايط و منحني هاي دانسيته جريان-پتانسيل دو نمودار ستوني دانسيته جريان و پتانسيل احياي پالاديوم در محلول آبکاري با pH خنثي برحسب سرعت اعمال پتانسيل به ترتيب در شکل هاي 2 و 3 نشان داده شده است.

همانگونه که مشاهده مي شود، با افزايش سرعت اعمال پتانسيل، دانسيته جريان احيايي افزايش مي‌يابد و پتانسيل احيا نيز به سمت مقادير منفي تر جابه جا مي شود. قله پتانسيل احيايي هنگامي رخ ميدهد که غلظت يون ها بر روي سطح صفر شود، گراديان غلظت حداکثر شود و در نتيجه ماکزيمم جريان احيايي ايجاد مي گردد.

بدين ترتيب با افزايش سرعت اعمال پتانسيل براي اين که غلظت يون‌ها بر روي سطح صفر شود و از نظر ترموديناميکي رسيدن يون‌ها از محلول به سطح الکترود کننده باشد و هرآنچه از يون‌ها که به سطح مي رسند احيا شوند نياز به نيروي محرکه بالاتر و در نتيجه پتانسيل بالاتري مي باشد.

در پتانسيل بالاتر دانسيته جريان بالاتري نيز ايجاد مي گردد براي بررسي و تحليل بيش تر، منحني ولتاموگرام درمنطقه آبکاري (احيايي) در سرعت پتانسيل Vs-1 05/0 شکل 4 نشان داده شده است، همانگونه در شکل 4 مشاهده مي شود اين منحني داراي يک منطقه نفوذي و منطقه احياي هيدروژن که با شماره‌هاي 1 و 2 نشان داده شده است.

در منطقه احياي پالاديوم مطابق با واکنش 1 انجام مي گردد. در اين منطقه پالاديم احيا مي شود و به صورت فلز بر روي سطح پوشش ايجاد مي گردد. در ادامه با منفي تر شدن پتانسيل در منطقه 2 احياي هيدروژن طبق واکنش 2 رخ مي دهد.

(1)

(2)

با توجه به امکان تصاعد هيدروژن در اين محدوده پتانسيل خطر تردي هيدروژني وجود دارد. بنابراين مي بايست شرايط آبکاري به گونه اي بهينه گردد که از نظر ولتاژ و جريان در محدوده آبکاري هم احياي يون پالاديوم را با نرخ و راندمان بالا داشته باشيم و هم احياي هيدروژن با نرخ پايين صورت بگيرد. کاهش احياي هيدروژن علاوه بر کاهش تردي باعث افزايش راندمان کاتدي مي گردد.

براين اساس باتوجه به منحني ولتاموگرام شکل حداقل دانسيته جريان mAcm-2 5/1 و حداکثر mAcm-2 3 مناسب مي باشد. با توجه به نتايج بدست آمده شرايط آبکاري در محدوده بالا انجام گرديد و در ادامه به بررسي راندمان کاتدي در شرايط بالا پرداخته شد که شرايط بهينه براي راندمان کاتدي نيز بدست آيد. در شکل 5 نمودار ستوني راندمان کاتدي نشان داده شده است. همانگونه که ملاحظه مي شود با افزايش جريان از
mAcm-2 5/1 به 2 راندمان کاتدي افزايش مي يابد.

علت اين امر افزايش جريان و افزايش نيروي محرکه جهت احياي يونهاي فلزي مي باشد که باعث مي گردد در زمان يکسان ميزان پوشش بيشتري بدست آيد. اما در ادامه با افزايش بيشتر جريان مشاهده مي شود راندمان کاتدي کاهش مي يابد، علت اين امر افزايش جريان و پتانسيل و رسيدن به منطقه احياي هم زمان هيدروژن مي باشد که باعث مي گردد بخشي از جريان صرف احياي هيدروژن شده و درنتيجه راندمان کاتدي کاهش مي يابد.

پس از جريان بيشتر از mAcm-2 2 خطر تردي هيدروژني رو به رو هستيم، براي کاهش اين خطر و افزايش راندمان کاتدي آبکاري در جريان کم‌تر از 2 انجام مي شود.

بررسي شرايط حمام آبکاري در pH قليايي

در شکل 6 منحني هاي ولتاموگرام چرخه اي با سرعت هاي متغير v/s 01/0، 02/0، 04/0 و 05/0 نشان داده شده است و همچنين به منظور بررسي دقيق تر در شکل هاي 7 و 8 اين شرايط و منحني هاي دانسيته جريان-پتانسيل دو نمودار ستوني دانسيته جريان و پتانسيل احياي پالاديوم در محلول آبکاري با pH قليايي برحسب سرعت اعمال نشان داده شده است.

در محلول آبکاري با pH قليايي نيز همچون شرايط آبکاري با pH خنثي، با افزايش سرعت اعمال پتانسيل دانسيته جريان احيايي افزايش مي يابد و پتانسيل احيا نيز به سمت مقادير منفي تر جابه جا مي شود. همانطور که گفته شد در مورد فلز پالاديوم با توجه به امکان تصاعد هيدروژن در اين محدوده پتانسيل خطر تردي هيدروژني وجود دارد. بنابراين مي بايست شرايط آبکاري به گونه اي بهينه گردد که از نظر ولتاژ و جريان در محدوده اي قرار گيريم که هم احياي يون فلز پالاديوم با نرخ بالا صورت گيرد و هم احياي هيدروژن حداقل باشد.

باتوجه به منحني ولتاموگرام در منطقه آبکاري (احيايي) يعني در محدوده جريان و پتانسيل منفي در سرعت اعمال پتانسيل Vs-1 05/0 با توجه به دو منطقه احيايي يون پالاديوم وهيدروژن حداقل دانسيته جريان بايد mAcm-2 2 و حداکثر mAcm-2 5 مناسب مي باشد (شکل 9) و همچنين مشخص است که راندمان کاتدي از mAcm-2 2 به 3 افزايش مي يابد و بعد ازآن کاهش مي يابد و در نتيجه از دانسيته جريان بيشتر از mAcm-2 3 شاهد تصاعد هيدروژن و خطر تردي هيدروژني روبه رو خواهيم بود و براي جلوگيري از اين امر از دانسيته جريان کمتر از 3 در فرآيند آبکاري استفاده خواهد شد (شکل 10).

مقايسه دو حمام آبکاري با pH خنثي و قليايي.

دراين قسمت به مقايسه شرايط آبکاري در دو محيط خنثي و قليايي پرداخته شده، در شکل 11 دو منحني ولتاموگرامي آبکاري پالاديوم در اين دو طيف اسيديته نشان داده شده است. همانگونه که ملاحظه مي شود با افزايش pH از 7 به 12 سطح زير منحني افزايش مي يابد.

افزايش سطح زير منحني بيانگر افزايش ميزان نشست يون فلزي و به عبارتي ميزان پوشش بيشتر در زمان يکسان است. اين مطلب تاييد راندمان بيشتر با استفاده از حمام قليايي نسبت به حمام خنثي است. در شکل 12 سختي پوشش هاي پالاديوم در دو حمام آبکاري با محيط هاي خنثي و قليايي نشان داده شده است، همانطور که ديده مي شود، پوشش بدست آمده از حمام قليايي سختي مناسب در محدوده سختي پوشش پالاديوم دارد که علت اين امر کم بودن خلل و فرج ويکنواختي پوشش بدست آمده از حمام قليايي مي باشد.

پوشش بدست آمده از حمام خنثي سخت تر از حمام قليايي است که علت اين امر افزايش تردي هيدروژني مي باشد که منجر به افزايش سختي و اين سختي مناسب نمي باشد. در شکل 13 چسبندگي اين پوشش ها با دو حمام نشان داده شده است که مشخص است در محيط قليايي چسبندگي بهتري برخوردار مي باشد.

نتايج مقايسه آبکاري در دو محيط قليايي و خنثي نشان مي دهند که در محيط قليايي باتوجه به ميزان نشست بيش تر پالاديوم، راندمان کاتدي بالاتر و کم تر بودن احيايي هيدروژن و درنتيجه خطر کم تر تردي هيدروژن، پوشش هاي يکنواخت تر مناسب تر در مقايسه با محيط خنثي بدست مي آيد.

نتيجه گيري

پوشش پالاديوم بر زير لايه مسي به روش آبکاري الکتريکي به صورت موفقيت آميز انجام شد.

باتوجه به بررسي راندمان کاتدي و مطالعه دياگرام پوربه مشخص مي شود به منظور کاهش اثر تصاعد هيدروژن و در نتيجه افزايش راندمان کاتدي و کاهش تخريب ناشي از تردي هيدروژني، آبکاري پالاديوم در حمام قليايي مي بايست در جريان کم تر از mAcm-2 3 انجام گردد.

به منظور دست يابي به پوشش يکنواختي و کيفيت بالا، خلل و فرج پائين، راندمان کاتدي، سختي و چسبندگي بالا مي بايست از حمام آبکاري قليايي پالاديوم با 12= pH و در زمان 10 دقيقه و دماي حمام 60 درجه سانتي گراد استفاده نمود.

آزمون هاي پراش پرتو ايکس بيانگر پيک پراش (111)pd در 1/38 درجه، پيک پراش (200)pd در 1/45درجه و پيک پراش فلز مس و غيره مي باشد. پيک هاي تيز و واضح بيانگر پوشش و ايجاد ساختار کريستالي يکنواخت بر روي سطح فلز پايه مسي مي باشد.

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

کلیک کنید

نشریه پیام آبکار – پاییز ۱۳۹۴

ﻣﺮوري ﺑﺮ ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت اﻧﺠﺎم ﺷﺪه در زمينه

آبکاري الکتريکي فلز پالاديوم بر روي زيرلايه‌هاي فلزي

تهيه و تنظيم:

زينب تاداس

احمد ايران نژاد

گروه مهندسي مواد - خوردگي و حفاظت از مواد

واحد سيرجان، دانشگاه آزاداسلامي

هدف از انجام اين مطالعه معرفي اجمالي بر پوشش دهي فلز پالاديوم بر روي زير لايه هاي فلزي و مروري بر مطالعات انجام شده در زمينه آبکاري الکتريکي فلز پالاديوم مي باشد. سپس مطالعات آزمايشگاهي انجام شده که در آنها، پالاديوم به روش آبکاري الکتريکي و همچنين مطالعات انجام شده در زمينه بررسي خواص پوشش حاصل، مرور شده است

فلز پالاديوم (Pd) توسط پزشک انگليسي W. H. Wollaston و با نام وي در سال 1803 در حالي کشف شد که او مشغول انجام آزمايشهايي روي جداسازي و خالص سازي پلاتين بود.

دکتر Wollaston به عنوان يک دانشمند و ستاره شناس معروف نخست کشف خود را پس از شناسايي سيارک Ceres با نام سرزيوم نامگذاري نمود. هرچند خيلي زود نظر خود را عوض کرد و نام اين فلز را به افتخار سيارک تازه کشف شده Pallas به پالاديوم تغيير داد.

اولين مثال شناخته شده از Pd آبکاري شده در کلکسيون Percy واقع در موزه علم لندن است. اين قطعه شامل ورقه اي نازک از مس است که با Pd پوشش داده شده است که حوالي سال 1855 توسط T. H. Henry تهيه شده است. فرمولاسيون اوليه Henry از يک الکتروليت نيترات Smee استفاده نمود و در يک فرمولاسيون بعدي محلولي آمونياکي از موريات آمونيوم بکار رفت. جالب اينکه امروزه بيشترين فرآيندهاي بکار رفته براي آبکاري Pd و آلياژ Pd بر پايه الکتروليتهاي آمونياکي استوارند. يک مرور تاريخي عالي شامل فرمولهاي متعدد براي آبکاري Pd توسط Atkinson و Raper در سال 1933 نگارش شد (انتلر، 1987: 19-13). آبکاري در حدود 4 تا 8 درصد کل مصرف Pd در سطح جهان را تشکيل مي دهد.

شکل‏(1) مرور تاريخي کاربردهاي عمده پالاديوم بوده و نشان مي دهد که در اواسط دهه 70 ميلادي آبکاري Pd به لحاظ فني قابل توجه گرديد. از پالاديوم در محصولات ارتباطي بخصوص در اتصالهاي مخابرات، رايانه و خودرو؛ پوشش نيمه رساناها و اخيراً در صنعت مدارهاي چاپي؛ بستر پوشش ICها؛ آرايه هاي شبکه زميني؛ کارتهاي پروب ويفر IC و انواع و اقسام کاربردهاي نانوفناوري استفاده مي شود. به علاوه، از زمان وضع مقررات منع استفاده از نيکل در اروپا به دليل التهاب پوستي در اثر اين ماده، Pd مقبوليت زيادي در صنايع تزئيني پيدا کرد (گراهام، آپدگراف، 1984).

استفاده از فيلمهاي ضخيم آبکاري شده براي کاربردهاي الکترونيکي تا اواسط دهه 1970 ميلادي متداول بود. قيمت پايين طلا و فراواني و قابليت اطمينان فناوريهاي موجود آبکاري طلا مانع از استفاده از هر ماده جايگزين ديگري مي شد. هرچند، آزادسازي قيمت طلا در اوايل دهه 70 ميلادي همراه با رخدادهاي سياسي و اقتصادي آن دوره موجب رشد نجومي قيمت آن در اواخر دهه 70 و اوايل دهه 80 گرديد (شکل‏2). طي سالهاي 1981 تا 2002، طلا در محدوده قيمتي 440-320 دلار به ازاي هر TrOz مبادله شد. اما پس از 2002، دوباره صعود فضايي را تجربه نمود و به 900 دلار در هر TrOz رسيد. لذا، انگيزه براي جايگزيني طلا مقرون بصرفه بوده و باقي خواهد ماند. افزايش قيمت طلا سبب انجام تحقيقات قابل توجهي به منظور کاهش مصرف اين فلز زرد و همچنين تشويق براي جستجوي يک جايگزين اقتصادي تر شد (هدريچ، راب، 1977: 520-512). پالاديوم به عنوان جايگزيني مناسب ديده مي شود. شکل(3)، قيمت نسبي Pd را نسبت به Au مقايسه کرده و قيمت کمتر Pd را در طول دوره هاي زماني مختلف بجز بازه سالهاي 1999 تا 2002 نشان مي‌دهد. توقف تأمين اين ماده از روسيه، توليد کمتر افريقاي جنوبي، کاربرد بيشتر Pd براي کاتاليزورهاي خودکار، و فعاليتهاي احتکار انبار Pd در توطئه افزايش قيمت اين فلز مهم نقش داشته اند. البته، توليد بيشتر و برنامه هاي بازيافت فعال منجر به تأمين منابع بيشتر و متعاقباً قيمتهاي پايينتر پالاديوم شده است (جانسون متي، 1996).

قيمت Pd همراه با چگالي پايينتر آن صرفه جويي قابل توجه در جايگزيني طلا يا ساير فلزات گرانبها همچون پلاتين را پيشنهاد مي کند. امروزه نه تنها مزيتهاي اقتصادي بلکه مزاياي تکنولوژيک جايگزيني Pd يا آلياژهاي Pd براي طلا عموماً شناخته شده اند. خواص ماده (مثلاً سختي، داکتيليته و پايداري حرارتي) پالاديوم در بسياري از موارد از طلاي سخت برتر هستند. براي مثال، سختي بيشتر براي مقاومت به سايش مفيد است، که مي توان آنرا با پوششي نازکي از طلاي آبکاري شده به عنوان يک روانساز جامد ارتقاء بخشيد. تخلخل کمتر آلياژهاي آبکاري شده Pd (مثلآً PdNi) مقاومت به خوردگي قطعات آبکاري شده را بهبود مي بخشد (هدريچ، راب، 1977: 520-512).

Pd که اولين بار توسط Henry در حوالي سال 1855 آبکاري شده بود، کاربردهاي فناوري بسياري را تنها حين دو دهه پيدا کرد. تقاضا بخاطر دشواري نسبي آبکاري Pd با خواص مطلوب ماده کم بود. مطالعات اساسي زيادي روي اين موضوع در دهه 60 و 70 ميلادي صورت پذيرفته اند. از آن به بعد، فناوري آبکاري Pd آهسته پيشرفت کرده است، و در دهه 80 فرآيندهاي مناسب براي توليد بزرگ مقياس ظاهر شدند. اين موضوع بخصوص براي عمليات آبکاري سريع صحت داشت (پول، 1960).

خواص فيزيکي و شيميايي پالاديوم

خواص فيزيکي پالاديوم، پلاتين و طلا

جدول‏(1) خواص فيزيکي قابل توجه Pd را توصيف نموده و آنها را با پلاتين (معروفترين فلز گروه پلاتين) و طلا (فلز هدف) که Pd قرار است با آنها جايگزين شوند مقايسه مي کند. اين خواص ارائه شده فقط تا جايي معني دار هستند که بدست آوردن خالص ترين نمونه هاي موجود ممکن باشد چون آنها به شدت تحت تأثير حضور ناخالصيها هستند. به علاوه، از آنجا که فلزات گروه پلاتين تمايل مشخصي به جذب گازهايي همچون هيدروژن دارند، قابل فهم است که بدست آوردن دادههاي کمي درباره خواص آنها مشکل ساز است. با اين وجود، جدول(1) اطلاعات لازم بکار رفته در کاربردهاي عملي را ارائه مي دهد. براي کسب اطلاعات بيشتر درمورد خواص ساير فلزات گروه پلاتين به مراجع (ويز، 1968) مراجعه فرماييد.

خواصي همچون نقطه ذوب، نقطه جوش، سختي، يا استحکام مکانيکي را مي توان با بررسي ساختار الکترونيکي اين عناصر و ساير فلزات گروه پلاتين درک نمود که عبارتند از: ايريديوم، اسميوم، روديوم و روتنيوم. اين تحليل افت تدريجي چسبندگي يا قدرت پيوند ميان اتمها در هر گروه تناوبي از عناصر را نشان مي دهد (Ru، Rh و Pd در مقابل Os، Ir و Pt جايي که Au با گروه بعدي در ارتباط است).

براي مثال، نقاط ذوب Os، Ir، Pt و Au بترتيب عبارتند از 3050، 2443، 1768 و 1063 درجه سانتيگراد، با کاهش تدريجي تعداد الکترونهاي موجود براي برقراري پيوند در حالت جامد متناسبند که اوربيتالهاي هيبريدي از حالات s، p و d را اشغال مي کنند. مقدار هيبريداسيون نوع d فرض مي شود با جفت شدن الکترونها در اوربيتالهاي اتمي d کاهش يافته و بدين ترتيب آنها را از کمک به پيوندهاي فلزي بازدارند. اين تمايل تا اعضاي گروه هاي I B و II B ادامه مي يابد. لذا، اين ساختار الکتروني است که خواص فيزيکي و شيميايي Pd و ديگر فلزات گروه پلاتين را تعيين مي کند (ويز، 1968).

پالاديوم به رنگ سفيد نقره اي است، از قابليت چکش خواري و شکل پذيري برخوردار بوده و ساختار بلورياش fcc (مکعبي با وجوه مرکز پر) است. جدول(1)‏ خواص Pd را با دو فلز گرانبهاي ديگر يعني طلا و پلاتين مقايسه مي کند. پالاديوم به نظر ميرسد آلياژهايي با ديگر فلزات گروههاي VIII و IB تشکيل دهد که مزاياي بارزي به فلزات خالص دارند. بطور کلي، عناصر آلياژي قصد دارند مقاومت ويژه، سختي و استحکام کششي Pd را بهبود بخشند. مس، نيکل، طلا، ايريديوم، روديوم و روتنيوم براي توليد آلياژهاي Pd براي کاربردهاي عملي بسياري استفاده شده اند. براي مثال، آلياژي از نقره (درصد وزني 60 به 40 براي Pd به Ag) عموماً در کنتاکتور رله هاي الکتريکي بکار مي رود (لويز، 1967).

خواص شيميايي پالاديوم

واکنش پذيري عمومي- فلزات گروه پلاتين در برابر اثر شيميايي اکسيژن يا بسياري از اسيدها نسبتاً خنثي هستند و اين يکي از خواصي است که به آنها ارزش عملي مي بخشد. تشکيل و تجزيه اکسيدهاي اين گروه از فلزات در جدول(2)‏ آمده است (هام، 1966).

اسميوم يک اکسيد به شدت فرار و ناپايدار در دماي اتاق تشکيل داده، و Pd وقتي در معرض هوا تا حدود 350 درجه سانتيگراد حرارت داده شود به ميزان کمتري تشکيل يک اکسيد خواهد داد. البته، ديگر فلزات گروه پلاتين براي تشکيل اکسيد نياز به دماهاي بالاتر از 700 درجه سانتيگراد دارند که ديدي از ميزان نجيب بودن آنها ميدهد. هرچند بايستي خاطر نشان ساخت که واکنش پذيري فلزات گروه پلاتين به شدت تحت تأثير حالت اجزاي فرعي فلز يا اندازه ذرات (يعني سطح ويژه) مي باشد. پالاديوم اسفنجي با احتمالي بيشتر از فلز فشرده تحت اثرات شيميايي قرار مي گيرد و به راحتي در سنتز ترکيبات Pd بکار مي رود. همچنين، اگر با ساير فلزات از جمله سرب يا نقره آلياژ شود، واکنش پذيرتر است. پالاديومي که به صورت ريزدانه روي پايه اي چون سيليکاژل پخش شده هنوز واکنش پذيرتر بوده و خواص کاتاليستي قابل ملاحظه اي را به نمايش مي گذارد (هام، 1966).

نجيب بودن (بي اثر بودن) فلزات گروه پلاتين از پيوندهاي اتمي قوي در حالت جامد ناشي مي شود. افزايش واکنش پذيري که در نمونه هايي با سطح ويژه زياد در مقايسه با توده فلز نشان داده شده به تعداد بيشتر اتمها با انرژي بيشتر مکانهاي سطحي يا پيوندهاي معلق نسبت داده شده است. اين موضوع به خصوص در Pd آبکاري شده قابل توجه است که در آن اندازه دانه مي تواند در مرتبه Å 250-50 قرار داشته باشد، پس واکنش پذيري در مرزهاي دانه مي تواند با استدلال فوق به مراتب بيشتر از توده فلز باشد (کاتون، ويلکين سون، 1980).

پالاديوم در ميان همه فلزات گروه پلاتين بيشترين ظرفيت جذب هيدروژن را در اختيار دارد که تا 900 برابر حجم خودش است. انباشتگي هيدروژن تقريباً به ترکيب شيميايي Pd2H مربوط است، ولي به نظر مي رسد مطالعات پيشرفته تا حد زيادي جلوي تشکيل آن ماده مجزا را مي گيرد (شکل 4).

در عوض چنين برداشت مي شود که در زير 300 درجه دو فاز وجود دارند، که هر کدام شامل يک محلول جامد مي شوند، درحاليکه بالاي اين دماي بحراني فقط يک فاز محلول مستقل وجود دارد. در هر فاز، اتمهاي هيدروژن به صورت بين نشين طوري نگه داشته مي شوند که پيوند شيميايي واقعي را در برگيرند، همانطور که از تغييرات در رسانايي الکتريکي و مغناطيس پذيري نيز برداشت مي شود. اما تا اندازه اي کمتر، پلاتين و روديوم ويژگيهاي جذب مشابهي را به نمايش مي گذارند (کاتون، ويلکين سون، 1980).

پالاديوم واکنش پذيري بالايي داشته و در اسيد نيتريک حل مي شود. اين خوردگي در حالت توده اي آهسته بوده ولي با اکسيژن و اکسيدهاي نيتروژن شدت مي يابد. به عنوان يک ابر، Pd در حضور کلر يا اکسيژن داخل HCl حل مي شود. واکنش تيزاب سلطاني روي Pd اسيد کلروپالاديک مي سازد. هرچند، حين تبخير اين محلول دي کلريد پليمري شکل مي گيرد. لذا PdCl2 يک ماده آغازين عالي براي سنتز اکثر الکتروليتهاي مورد استفاده جهت رسوبدهي الکتريکي Pd است (کاتون، ويلکين سون، 1980).

حالات اکسيداسيون و شيمي کئورديناسيون- حالت غالب اکسيداسيون پالاديوم 2+ است، گرچه وجود قابل توجه Pd4+ رواج کمتري دارد. (اتسوکا، تاتسونو و اتاکا،1971).

شيمي کئورديناسيون Pt و Pd توجه زيادي را به خود جلب کرده اند، مخصوصاً بخاطر تعداد زياد ترکيباتي که داراي ارزش ذاتي زيادي هستند. براي نمونه، استفاده از اين فلزات به عنوان کاتاليزور و اخيراً به عنوان عوامل ضدسرطاني مزيت تکنولوژيکي قابل ملاحظه اي به اين فلزات بخشيده است. به علاوه، هندسه مسطح مربعي حالت اکسيداسيون دو ظرفيتي مطالعه ايزومراسيون سيس و ترانس را ممکن ساخته است که در مراجع تحقيقاتي بسيار مورد توجه بودهاند. شيمي کئورديناسيون (Pd(II از اين بابت اهميت دارد که رسوبدهي الکتريکي از محلول آبي اساساً شامل شيمي حالت دو ظرفيتي مي شود. از اينرو، بقيه بحث به حالت اکسيداسيون (Pd(II محدود مي گردد (سيدويچ، 1929).

پالاديوم 2+ پرکاربردترين حالت اکسيداسيون بوده که از ساختار الکتروني d8 برخوردار است. بيشتر کمپلکسهاي (Pd(II عدد کئورديناسيون 4 داشته و کمپلکسهاي پايدار 16 الکتروني را تشکيل مي دهند. از گذشته اثبات شده که تمايل فلزات واسطه به تشکيل کمپلکسهايي است که فلزات در آنها عدد مؤثري متناسب با گاز خنثي بعدي دارند. از اينرو، عناصر گروه هشت ترکيبات نسبتاً پايداري را با در اختيار داشتن 16 يا 18 الکترون ظرفيت تشکيل دادند(باسولو، پرسون، 1967). به علاوه، ساختار Pd با کئورديناسيون چهارتايي به جاي تتراهدرال بيشتر مسطح مربعي است، چون انرژي پايدارسازي ميدان ليگاند نسبتاً مهمتر از دافعه زوج الکترون لايه ظرفيت مي باشد، که بايد ساختاري تتراهدرال را ايجاد نمايد (ايزات، اتوگ و چريستن سن، 1967).

نتيجه گيري

آبکاري الکتريکي روش الکتروشيميايي است که از آن براي ساخت لايه هاي نازک فلزي بر روي زيرلايه رساناي الکتريکي استفاده مي شود. از محاسن اين روش، قابليت لايه نشاني فلزات، آلياژها، مواد کامپوزيتي و انجام فرايند لايه نشاني در دماي اتاق مي باشد. تجهيزات اين روش شامل منبع انرژي، کاتد (فلز زيرلايه)، آند (مصرفي يا غير مصرفي) و حمام الکتروليت، حاوي يونهاي لايه نازک مورد نظر، مي باشد. در اثر اختلاف پتانسيل بين کاتد وآند، يونهاي مثبت فلز که در محلول الکتروليت مي باشند، به سمت کاتد رفته و با گرفتن يک يا چند الکترون به اتم فلزي تبديل مي شوند و به صورت يک لايه روي کاتد (زيرلايه) مي نشينند. از طرف ديگر يونهاي منفي به آند رفته و با از دست دادن الکترونهاي خود به آند به يک نمک محلول تبديل مي شود و به محلول باز مي گردد. الکترونهاي جامانده در آند از طريق منبع تغذيه به کاتد مي روند و به اين ترتيب، جريان الکتريکي در مدار برقرار مي شود. نتيجه به دام افتادن اين الکترونها، لايه نشاني يک فلز روي زيرلايه است. فاکتورهاي مهم در اين روش، pH و ترکيب شيميايي حمام، چگالي جريان، دما و سرعت همزدن حمام مي باشد. اگر پارامترهاي آبکاري بدون تغيير باقي بمانند، سرعت لايه نشاني با افزايش چگالي جريان اعمالي، افزايش خواهد يافت. در نتيجه واکنشهاي جانبي نيز مي توانند اتفاق بيفتند که اين واکنشها کارايي آبکاري الکتريکي را کاهش مي دهند.

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

کلیک کنید

آبکاری پالادیم و آلیاژ پالادیم- نیکل ازنگاه متال فینیشینگ2011

(ترجمه ارسالی ویرایش نشده)

پالادیم با سیستم های گوناگونی آبکاری می شود که عموما به عنوان روشهای آمونیاکی، کیلیت شده یا اسیدی توصیف می شود. در این بین تعداد زیادی از روشهای آمونیاکی هستند، که پالادیم به صورت کمپلکس آمین حضور دارد، مانند پالادوزآمین کلرید، Pd(NH3)4 Cl2، یا دی آمینو دی نیتریت، Pd(NH3)2 (NO2)2، که به طور معمول به نام نمک P شناخته می شوند. بعضی فرمولاسیونهای مربوطه در زیر آمده است:

نمک P/ سولفامات

Pd(NH3)2 (NO2)210-20g/L

آمونیوم سولفامات 100 g/ L

آمونیوم هیدروکسید با 7.5-8.5 pH

دما 25-35°C

چگالی جریان 0.1-2.0 A/dm2

آندها پلاتینه شده

پالادوزآمین کلرید

Pd(NH3)4 Cl210-20g/L

آمونیوم کلرید 60-90g/L

آمونیوم هیدروکسید با 8.0-9.5 pH

دما 25-50°C

چگالی جریان 0.1-2.5 A/dm2

لایه نشانی پالادیم به میکرو ترک های ناشی از هم رسوبی هیدروژن خیلی حساس است. به همین دلیل مهم است که آبکاری تحت بازده جریان تا حد ممکن بالا انجام می شود.براقیت ویژه و سیستم سورفکتانت موجود باعث افزایش گستره ی چگالی جریان بالا می شود تا آهنگ لایه نشانی به دست آید.

الکترولیت آمونیاکی منحصرا در دماpHبالاتر باعث لکه دار شدن مس و آلیاژ مس می شود. محلول آبکاری کردن پالادیم به طور اختصاصی توسعه یافته است. در بیشتر موارد محلول آبکاری کردن نیکل کافی ست.

محلول آبکاری پالادیم کی لیت شده شامل پالادیم به فرم کمپلکس آلی فلزی ست. این محلول ها در گستره ی pH 7-5 و تقریبا در همه ی موارد به طور اختصاصی تهیه می شوند. جزئیات لازم ممکن است از تولید کنندگان به دست آید.

محلول اسیدی آبکاری پالادیم برای تهیه لایه ضخیم با تنش بسیار پایین مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم های این چنینی معمولی بر پایه ی کلرید هستند، هم چنین به طور اختصاصی محلول سولفات مشخص شده با سولفیت گزارش شده است. بعضی فرمولاسیونهای مربوط به سیستم های کلرید در زیر آمده است:

کلرید اسید

PdCl250g/L

آمونیوم کلرید30 g/L

هیدروکلریک اسید با pH0.1-0.5

دما 40-50°C

چگالی جریان 0.1-1.0 A/dm2

آندها، پالادیم خالص

لایه های تشکیل شده از سیستم اسید کلرید به سمت نیمه براقهستند. بازده جریان بین% 100-97 است. خود محلول آبکاری به آلودگی مس حساس است که می تواند جایگزین پالادیم شود. آبکاری با چنین محلولی باید با پالادیم یا با طلا زده شود.

آبکاری پالادیم- نیکل

پالادیم به راحتی به فرم آلیاژ با سایر فلزات در می آید و با فرمولاسیون های آلیاژی متعددی آبکاری می شود. مهمترین نوع تجاری آن پالادیم – نیکل است که به صورت آلیاژ همگن و یکنواخت لایه نشانی می شود با ترکیب درصد وزنی پالادیم در گستره ی 90%-30%. شیوه های فعلی برای این آلیاژ تقریبا شامل 85%-75% وزنی پالادیم ست.

فرمولاسیون مناسب برای این آلیاژها در این گستره در زیر آمده است:

Pd(NH3)4 Cl218-28 g/L(فلز پالادیم 8-12g/L)

کلرید آمونیوم 60g/L

کلرید نیکل تغلیظ شده 45-75ml/L ( فلز نیکل 8-12 g/L)

آمونیوم هیدروکسید با pH7.5-9

دما 30-45°C

چگالی جریان 0.1-2.5 A/dm2

آندها پلاتینه شده

آلیاژ پالادیم- نیکل لایه نشانی شده حساسیت کمتری از پالادیم خالص نسبت به ترک خوردن ناشی از کاهش هیدروژن دارد. اما حساسیت بیشتری از پالادیم خالص نسبت به ترک های تنشی ناشی از تغییر شکل دارند. مانند سیستم آبکاری پالادیم خالص افزودنی های مختلفی برای براقیت و کنترل تنش وجود دارد.

آبکاری پلاتین

محلول آبکاری برای لایه نشانی پلاتین به طور عمومی مشابه پالادیم است. هر چند یون های پالادیم در محلول دوظرفیتی هستند در حالی که یون های پلاتین ظرفیت های 2 و 4 را نشان می دهند. یونهای با ظرفیت 2 پلاتین می تواند در آند اکسید شده و ظرفیت 4 را بگیرد به ویژه در محلول های قلیایی. بعضی مواقع کاهش بازده جریان مانند اکسیداسیون می تواند منجر به ترقی می شود، گاهی مواقع نمی شود. به همین دلیل مفید است که قسمت حاوی محلول آبکاری آندی جدا شود.

دی نیتروپلاتینیت سولفات، اسید سولفوریک

برای آبکاری مستقیم پلاتین بر روی تیتانیوم برای تهیه آندها فرمولاسیون دی نتیروپلاتینیت سولفات توسعه یافته است:

H2Pt(NO2)2SO45g/L

سولفوریک اسید با pH2

دما 40°C

چگالی جریان 0.1-1 A/dm2

آندها پلاتین

کلروپلاتینیک اسید

فرمولاسیون اسید جایگزین بر پایه ی کلروپلاتینیک اسید است.

H2PtCl620g/L

هیدروکلریک اسید 300 g/L

دما 65°C

چگالی جریان A/dm20.1-2

آندها پلاتین

کلروپلاتینیک اسید، آمونیاکی

در کلروپلاتینیک اسید یونهای 4 ظرفیتی بیشتر از 2 ظرفیتی هستند، مانند دی نیترو پلاتینیت سولفات. فرمولاسیون آبکاری بر پایه ی کلروپلاتینیک اسید می تواند در pH خنثی تا قلیایی تهیه شود:

H2PtCl610g/L

آمونیوم فسفات 60g/L

آمونیوم هیدروکسید با pH 7.5-9

دما 65-75°C

چگالی جریان 0.1-1 A/dm2

آندها پلاتینه شده

فرمولاسیون قلیایی می تواند به طور مستقیم بدون استفاده از پیش آبکاری برای آلیاژهای پایه نیکل اعمال شود. حمام های اسیدی به پیش آبکاری، ترجیحا طلا، بر روی بیشتر پایه های فلزی نیاز دارند.

آبکاری رودیم

حمام های الکترولیت مختلفی برای آبکاری رودیم پیشنهاد شده است که تنها حمام های موجود برای مقاصد تجاری شامل (1) فسفات برای لایه های خیلی سفید و صیقلی (2) سولفات برای لایه های با درخشندگی معمولی و صنعتی (3) مخلوص فسفات- سولفات برای لایه های تزیینی معمولی.

آبکاری تزیینی

صنایع جواهر سازی و ظروف نقره مصرف کننده های اولیه آبکاری رودیم تا همین اواخر بودند. با اینکه هر دو حمام فسفات و سولفات لایه های سفید براق را حاصل می کنند حمام فسفات برای لحیم ظریف جواهرات ترجیح داده می شود، به خصوص قبل از استفاده از آبکاری نیکل براق. نیکل سرد همیشه لحیم های ظریف را پوشش نمی دهد، و الکترولیت اسیدی به لحیم حمله کرده و آنرا حل می کند. سرب در حمام رودیم لایه های کدر و نازک می دهد و ظاهر نهایی سفید آنرا خراب می کند. فسفریک اسید نسبت به سولفوریک اسید به لحیم حمله ی کمتری می کرد، بنابراین رودیم فسفات ترجیح داده می شود. بعد از زیر سازی با نیکل براق بیشتر صنایع به سولفات تغییر می دهند زیرا می تواند در رودیم تغلیظ شده کمتری به کار انداخته شود. محلول فسفات – سولفات برای به دست آوردن رنگ کمی سفیدتر یا براق تر مورد استفاده قرار می گیرد.

میزان آبکاری رودیم بر روی جواهرات سفارشی 0.000002 تا 0.000005اینچ است که بر اساس ترکیب حمام زیر در مدت 20 ثانیه تا 1 دقیقه در ولتاژ 6 ولت به دست آید.

حمام فسفات رودیم

رودیم به صورت تغلیظ شده با فسفات 2g/L

فسفریک اسید ( با خلوص 85%) 40-80g/L

آندها، پلاتین/ پلاتین اندود شده

دما 40-50°C

سرعت چرخش از صفر تا معمولی

چگالی جریان 2-10 A/dm2

حمام سولفات رودیم

رودیم به صورت تغلیظ شده با سولفات 2 g/L

سولفوریک اسید ( با خلوص 95%) 25-80g/L

آندها، پلاتین/ پلاتین اندود شده

دما °C40-50

سرعت چرخش از صفر تا معمولی

چگالی جریان2-10 A/dm2

حمام فسفات- سولفات رودیم

رودیم به صورت تغلیظ شده با فسفات 2g/L

اسید سولفوریک ( با خلوص 95%) 25-80g/L

آندها، پلاتین/ پلاتین اندود شده

دما 40-50°C

سرعت چرخش از صفر تا معمولی

چگالی جریان 2-10 A/dm2

تانک های حاوی این حمام ها باید از جنس شیشه، پیرکس، پلاستیک یا پلاستیک اندود شده با استیل باشد. اگر از جنس پلاستیک استفاده می شود باید یک یا دوبار با اسید سولفوریک یا اسید فسفریک 5% 24 ساعت قبل از افزودن رودیم شسته شود. در هنگام مخلوط محلول جدید باید از آب مقطر یا آب دیونیزه استفاده شود و اسید باید باد دقت به آب با افزوده شود و قبل از اینکه رودیم تغلیظ شده اضافه شود خوب مخلوط شود. این عوامل از رسوب رودیم جلوگیری می کند.

آبکاری رودیم انجام می شود و بیرون کشیده می شود. به دلیل گرانی رودیم اولین شستشو بعد از آبکاری باید بعد از بیرون کشیدن به صورت ایستا در یک ظرف شیشه ای یا تانک پلاستیکی انجام شود. آب از دست رفته محلول آبکاری باید با این محلول بعد از شستشو جایگزین شود به این ترتیب مقداری از رودیم که شسته شده بود به محلول اصلی بر می گردد. هر چند با این کار هنوز 25-30% از رودیم آبکاری شده از بین می رود. بنابراین رودیم باید با سرعت 5g / 18 تا 20 آمپر ساعت در آبکاری لحظه ای دوباره پر شود. چون شستشوی جواهرات زیاد است سولفوریک یا فسفریک اسید محلول آبکاری باید دوباره با سرعت 5ml/18تا 20 آمپر ساعت پر شود. این سرعت پر شدن میانگین است در صورت امکان باید توسط آنالیزگر چک شود.

نیکل براق به عنوان پایه برای آبکاری رودیم زینتی ترجیح داده می شود زیرا یک پایه براق برای رودیم ایجاد می کند و همچنین از محلول رودیم در برابر حمله بستر های برنج، مس، استیل، سرب یا قلع محافظت می کند. تمام این فلزات بر روی رنگ و لکه دار شدن و مقاومت در برابر خوردگی، همچنین قدرت پوشش دهی محلول رودیم تاثیر منفی میگذارند. نیکل یکی از فلزاتی ست که حداقل تاثیر منفی را روی محلول رودیم دارد. حمام ها می توانند غلظت 1 تا2 g/L را تحمل کنند و پوشش رضایت بخشی ارائه دهند. روش رضایت بخشی برای خالص سازی محلول آبکاری رودیم آلوده شده وجود ندارد.

آبکاری ظروف تزئینی

معمولا میزان پرداخت آبکاری ظروف تزئینی 0.000003 تا 0.000005 اینچ است. حمام رودیم – سولفات مختلفی برای این کار استفاده می شود. لازم است که غلظت فلز کاهش و غلظت اسید افزایش یابد تا از لحاظ زیست محیطی مناسب باشد و لایه نشانی رضایت بخش شود. قسمتهای مختلف ظرف لازم است که کاملا به آهستگی آبکاری شود و تمام قسمتها در معرض محلول آبکاری قرار گیرند. ضمانت می شود که تمام قسمتها با ضخامت مشابه تا قبل از رسیدن به ضخامت0.000005اینچ لایه نشانی شوند. کاهش سرعت آبکاری توسط کاهش چگالی جریان ( یا ولتاژ) توصیه نمی شود زیرا ممکن است باعث عدم پیوستگی لایه نشانی بر روی پایه نیکل براق شود. بنابراین سرعت آبکاری بهتر است با کاهش بازده جریان کاتدها از طریق افزایش غلظت اسید و کاهش غلظت رودیم کاهش یابد. فرمولاسیون نوعی برای آبکاری ظروف زینتی طبق زیر پیشنهاد می شود:

رودیم به صورت تغلیظ شده با سولفات 1g/L

اسید سولفوریک ( با خلوص 95%) 80g/L

آندها، پلاتین / پلاتین اندود شده

دما 45-50°C

چگالی جریان 0.5-2 A/dm2

آبکاری الکتریکی/ صنعتی رودیم

پدیدار شدن صنعت الکتریکی در سال 1950 و 1960 استفاده های قابل ملاحظه ای از آبکاری الکتریکی رودیم را برای مقاصد مختلف به وجود آورد، اما به طور ویژه برای اتصالات کشویی و چرخشی، سوییچ های مدارهای چاپی و جابجاگرها، و سوییچ های فرکانس بالا و لوازم جانبی مورد استفاده قرار می گرفت.

تجهیزات زیادی برای آبکاری 0.00002 تا 0.0002 اینچ بر روی نیکل یا گهگاه نقره وجود دارد. آبکاری با محلول زیر انجام می شود:

فلز رودیم به صورت سولفات، تغلیظ شده 5g/L

سولفوریک اسید ( با خلوص 95%) 25-50ml/L

آندها، پلاتین/ پلاتین اندود شده

دما 45-50°C

چگالی جریان 1-3 A/dm2

بازده جریان با چرخش محلول 70-90%و بدون چرخش 50-60%

به بخش قبل تحت عنوان آبکاری تزئینی برای دستیابی به دستورالعمل برای آبکاری بشکه قبل از استفاده توجه شود. ترجیح بر این است برای جلوگیری از گرم شدن موضعی محلول از طریق غوطه وری هیتر یا المنت از آبگرمکن پوششی استفاده می شود. افزایش دما بالای 160 درجه فارنهایت حتی به مدت کوتاه باعث تغییرات شیمیایی محلول می شود که می تواند باعث افزایش دائمی تنش پوشش شود. این تنش می تواند باقی بماند حتی اگر دمای حمام به گستره ی درست خود برگردانده شود.

به دلیل گران بودن محلول توصیه می شود از غلظت تا حد ممکن پایین رودیم برای به دست آوردن ضخامت آبکاری و پرداخت مورد نظر استفاده شود. اگر آبکاری 0.0002 اینچ یا بالاتر است لازم است که غلظت رودیم بین 7 تا g/L10 باشد.

دوباره پر کردن محلول بر پایه ی آمپر ساعت آبکاری و بازده جریان کاتدی ست. البته بهترین تشخیص بر عهده آنالیزگر است هر چند به طور تقریبی پر کردن مجدد 5g رودیم برای هر 5 تا 10آمپر ساعت آبکاری است. مقادیر واقعی بستگی به ضخامت میانگین آبکاری در چگالی جریان مورد استفاده دارد.

بازده جریان کاتدی حتی در هنگام چرخش محلول کاملا پایین است و حباب های هیدروژن تمایل دارند بچسبند و عیوب را بر جای بگذارد. این تاثیر می تواند از طریق افزایش 1% محلول لوریل سولفات سدیم به حمام کاهش یابد. سرعت افزایش باید 1 تا 5ml از محلول 1% در هر گالن حمام آبکاری باشد.

آبکاری بشکه های صنعتی

نه تنها به دلیل گرانی رودیم بلکه به دلیل سختی زیاد بیرون کشیدن بشکه های آبکاری شده پیشنهاد می شود که از غلظت پایین فلز استفاده شود. پوشش دهی در گستره ی یک میلیون اینچی می تواند با مقدار کم 1g/L رودیم انجام شود. برای لایه های ضخیم تر باید از غلظت های به نسبت بالاتر استفاده شود. لایه های با ضخامت 0.0002 اینچ با غلظت 2 1/2g/L به دست می آید،0.00005 اینچی با غلظت کمتر از31/2g/L، 0.0001 اینچی با غلظت کمتر از 4g/L، و لایه های با ضخامت 0.0002 اینچی با غلظت بالای 5 g/L. اگر حفره ها در بشکه خیلی کوچک است و قسمتها دارای مساحت سطح زیادی هستند، لازم است که از غلظت بالاتری استفاده شود.

به هر حال فرمولاسیون برای آبکاری بشکه ها مشابه است:

فلز رودیم به صورت تغلیظ شده با سولفات 2.5-5g/L

اسید سولفوریک 20m/L

آندها، پلاتین/ پلاتین اندود شده

بشکه ها به صورت افقی و غوطه ور

دما 45-50°C

چگالی جریان 0.5-2 A/dm2

مراقبت های محلول رودیم

آلودگی محلول رودیم عامل بیشتر مشکلات آبکاری رودیم است. اصلی ترین آلاینده ها عبارتند از (1) آلاینده های آلی (2)نمکهای پایه رودیم (3) کمپلکس های رودیم (4) غیر آلی مانند آهن، سرب/ قلع، مس، طلا/ نقره، و نیکل.

بیشترین آلودگی های عمومی مواد آلی مانند خاک، گرد و غبار، چسب نوارهای پوششی، رنگهای متوقف کننده و مواد مدار خارجی، مواد آلی ناشی از شستشوی نادرست مخزن پلاستیکی ست. این مواد به راحتی توسط سیستم بسته کربنی از بین می رود. کربن مورد استفاده باید کمترین مقدار را در محلول اسیدی باقی مانده داشته باشد. مهم است که از فیلتر دارای جدار سیلیسی استفاده نشود. اگرتمیز کردن کربنی به تنهایی کافی نباشدراه حل دوم تمیز کردن باکربن طراحی شده برای حذف زنجیرهای بسیارکوتاه از مولکولهای آلی ممکن است لازم باشد. راه حل کربنی به راحتی تنش شکنندگی و پوسته شدن لایه را از بین می برد. همچنین این روش می تواند برای از بین بردن لکه های ناشی از انگشت یا لکه های لایه نشانی استفاده شود.

نمکهای پایه رودیم از یک محلول رودیم رسوب می کند و اگر pH حمام بالای 2 برود می تواند آلاینده باشد. اسیدیته محلول باید کنترل شود و هرگز نباید به زیر 25ml/L برود. اگر آبکاری به صورت نرمال در چگالی جریان 25A/ft2 انجام شود اسیدیته باید بالا نگه داشته شود. میزان اسید سولفوریک در حداقل میزان 50ml/L عموما رضایتبخش است. فسفریک اسید برای حمام های آبکاری صنعتی پیشنهاد نمی شود.

آلودگی و افزایش تنش توسط کمپلکسهای ناخواسته رودیم ، همانطور که اشاره شد، اگر محلول بیش از حد گرم شود می تواند اتفاق بیفتد. محلولهای رودیم به طور غیر مستقیم گرم شوند و به صورت ترمواستاتیک کنترل شود.

آلودگی های غیر آلی معمولا توسط فلزات پایه یا آبکاری پایه ایجاد می شود. الکترولیت اسید سولفوریک گرم خیلی خورنده است، و در هنگام کار نباید اجازه داده شود که بدون جریان داشتن با مخزن در تماس باشد. ترجیحا در هنگام کارقبل از اینکه وارد مخزن رودیم شود باید به قطب منفی منبع تغذیه متصل شود. گاهیاوقاتبهیکنوارکاتدیمعلق یا،درموردآبکاریبشکه،گیرهباتریکاتدیوسیمبرای اتصال به بشکه،قبل از اینکه درون مخزن فرو برده شود، نیاز است.

مس، آهن، قلع، و مس، با وجود نشان دادن تاثیر براقیت مختصر در گستره قسمت در میلیون، می توانتد باعث ایجاد تنش های زیادی در لایه های ضخیم رودیم شوند. این فلزات حتی می توانند باعث لکه دار شدن و کدری و کنده شدن آبکاری می شوند.

بیشتر ناخالصی های فلزی، به صورت تئوری، می توانند از محلول رودیم توسط پتاسیم فروسیانید رسوب داده شوند. هر چند در عمل این روش خیلی سخت، زمان بر است و زیاد موفق نیست به خصوص با محلول های که برای آبکاری لایه های ضخیم استفاده می شوند. بهترین روش پیشگیری از آلودگی های فلزی ست.

پارامترهای مهم در کاهش تنش و شکنندگی لایه های رودیم عبارتند از:

افزایش غلظت فلز رودیم
افزایش غلظت سولفوریک اسید
افزایش دما
کربن درمانی حمام
کاهش آلودگی های غیر آلی

حمام های ویژه رودیم با تنش کم موجود است که حاوی میزان بسیار کم سلنیم و ایندیم است. همچنین تنش و ترک های همراه تنش تقریبا به طور کامل از بین می رود، حمامها شبیه حمامهای سولفات مرسوم تهیه می شوند.

مترجم : مهندس اکرم معصومی

پالادیم با سیستم های گوناگونی آبکاری می شود که عموما به عنوان روشهای آمونیاکی، کیلیت شده یا اسیدی توصیف می شود. در این بین تعداد زیادی از روشهای آمونیاکی هستند، که پالادیم به صورت کمپلکس آمین حضور دارد، مانند پالادوزآمین کلرید، Pd(NH3)4 Cl2، یا دی آمینو دی نیتریت، Pd(NH3)2 (NO2)2، که به طور معمول به نام نمک P شناخته می شوند. بعضی فرمولاسیونهای مربوطه در زیر آمده است:

نمک P/ سولفامات

Pd(NH3)2 (NO2)210-20g/L

آمونیوم سولفامات 100 g/ L

آمونیوم هیدروکسید با 7.5-8.5 pH

دما 25-35°C

چگالی جریان 0.1-2.0 A/dm2

آندها پلاتینه شده

پالادوزآمین کلرید

Pd(NH3)4 Cl210-20g/L

آمونیوم کلرید 60-90g/L

آمونیوم هیدروکسید با 8.0-9.5 pH

دما 25-50°C

چگالی جریان 0.1-2.5 A/dm2

لایه نشانی پالادیم به میکرو ترک های ناشی از هم رسوبی هیدروژن خیلی حساس است. به همین دلیل مهم است که آبکاری تحت بازده جریان تا حد ممکن بالا انجام می شود.براقیت ویژه و سیستم سورفکتانت موجود باعث افزایش گستره ی چگالی جریان بالا می شود تا آهنگ لایه نشانی به دست آید.

الکترولیت آمونیاکی منحصرا در دماpHبالاتر باعث لکه دار شدن مس و آلیاژ مس می شود. محلول آبکاری کردن پالادیم به طور اختصاصی توسعه یافته است. در بیشتر موارد محلول آبکاری کردن نیکل کافی ست.

محلول آبکاری پالادیم کی لیت شده شامل پالادیم به فرم کمپلکس آلی فلزی ست. این محلول ها در گستره ی pH 7-5 و تقریبا در همه ی موارد به طور اختصاصی تهیه می شوند. جزئیات لازم ممکن است از تولید کنندگان به دست آید.

محلول اسیدی آبکاری پالادیم برای تهیه لایه ضخیم با تنش بسیار پایین مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم های این چنینی معمولی بر پایه ی کلرید هستند، هم چنین به طور اختصاصی محلول سولفات مشخص شده با سولفیت گزارش شده است. بعضی فرمولاسیونهای مربوط به سیستم های کلرید در زیر آمده است:

کلرید اسید

PdCl250g/L

آمونیوم کلرید30 g/L

هیدروکلریک اسید با pH0.1-0.5

دما 40-50°C

چگالی جریان 0.1-1.0 A/dm2

آندها، پالادیم خالص

لایه های تشکیل شده از سیستم اسید کلرید به سمت نیمه براقهستند. بازده جریان بین% 100-97 است. خود محلول آبکاری به آلودگی مس حساس است که می تواند جایگزین پالادیم شود. آبکاری با چنین محلولی باید با پالادیم یا با طلا زده شود.

آبکاری پالادیم- نیکل

پالادیم به راحتی به فرم آلیاژ با سایر فلزات در می آید و با فرمولاسیون های آلیاژی متعددی آبکاری می شود. مهمترین نوع تجاری آن پالادیم – نیکل است که به صورت آلیاژ همگن و یکنواخت لایه نشانی می شود با ترکیب درصد وزنی پالادیم در گستره ی 90%-30%. شیوه های فعلی برای این آلیاژ تقریبا شامل 85%-75% وزنی پالادیم ست.

فرمولاسیون مناسب برای این آلیاژها در این گستره در زیر آمده است:

Pd(NH3)4 Cl218-28 g/L(فلز پالادیم 8-12g/L)

کلرید آمونیوم 60g/L

کلرید نیکل تغلیظ شده 45-75ml/L ( فلز نیکل 8-12 g/L)

آمونیوم هیدروکسید با pH7.5-9

دما 30-45°C

چگالی جریان 0.1-2.5 A/dm2

آندها پلاتینه شده

آلیاژ پالادیم- نیکل لایه نشانی شده حساسیت کمتری از پالادیم خالص نسبت به ترک خوردن ناشی از کاهش هیدروژن دارد. اما حساسیت بیشتری از پالادیم خالص نسبت به ترک های تنشی ناشی از تغییر شکل دارند. مانند سیستم آبکاری پالادیم خالص افزودنی های مختلفی برای براقیت و کنترل تنش وجود دارد.

آبکاری پلاتین

محلول آبکاری برای لایه نشانی پلاتین به طور عمومی مشابه پالادیم است. هر چند یون های پالادیم در محلول دوظرفیتی هستند در حالی که یون های پلاتین ظرفیت های 2 و 4 را نشان می دهند. یونهای با ظرفیت 2 پلاتین می تواند در آند اکسید شده و ظرفیت 4 را بگیرد به ویژه در محلول های قلیایی. بعضی مواقع کاهش بازده جریان مانند اکسیداسیون می تواند منجر به ترقی می شود، گاهی مواقع نمی شود. به همین دلیل مفید است که قسمت حاوی محلول آبکاری آندی جدا شود.

دی نیتروپلاتینیت سولفات، اسید سولفوریک

برای آبکاری مستقیم پلاتین بر روی تیتانیوم برای تهیه آندها فرمولاسیون دی نتیروپلاتینیت سولفات توسعه یافته است:

H2Pt(NO2)2SO45g/L

سولفوریک اسید با pH2

دما 40°C

چگالی جریان 0.1-1 A/dm2

آندها پلاتین

کلروپلاتینیک اسید

فرمولاسیون اسید جایگزین بر پایه ی کلروپلاتینیک اسید است.

H2PtCl620g/L

هیدروکلریک اسید 300 g/L

دما 65°C

چگالی جریان A/dm20.1-2

آندها پلاتین

کلروپلاتینیک اسید، آمونیاکی

در کلروپلاتینیک اسید یونهای 4 ظرفیتی بیشتر از 2 ظرفیتی هستند، مانند دی نیترو پلاتینیت سولفات. فرمولاسیون آبکاری بر پایه ی کلروپلاتینیک اسید می تواند در pH خنثی تا قلیایی تهیه شود:

H2PtCl610g/L

آمونیوم فسفات 60g/L

آمونیوم هیدروکسید با pH 7.5-9

دما 65-75°C

چگالی جریان 0.1-1 A/dm2

آندها پلاتینه شده

فرمولاسیون قلیایی می تواند به طور مستقیم بدون استفاده از پیش آبکاری برای آلیاژهای پایه نیکل اعمال شود. حمام های اسیدی به پیش آبکاری، ترجیحا طلا، بر روی بیشتر پایه های فلزی نیاز دارند.

آبکاری رودیم

حمام های الکترولیت مختلفی برای آبکاری رودیم پیشنهاد شده است که تنها حمام های موجود برای مقاصد تجاری شامل (1) فسفات برای لایه های خیلی سفید و صیقلی (2) سولفات برای لایه های با درخشندگی معمولی و صنعتی (3) مخلوص فسفات- سولفات برای لایه های تزیینی معمولی.

آبکاری تزیینی

صنایع جواهر سازی و ظروف نقره مصرف کننده های اولیه آبکاری رودیم تا همین اواخر بودند. با اینکه هر دو حمام فسفات و سولفات لایه های سفید براق را حاصل می کنند حمام فسفات برای لحیم ظریف جواهرات ترجیح داده می شود، به خصوص قبل از استفاده از آبکاری نیکل براق. نیکل سرد همیشه لحیم های ظریف را پوشش نمی دهد، و الکترولیت اسیدی به لحیم حمله کرده و آنرا حل می کند. سرب در حمام رودیم لایه های کدر و نازک می دهد و ظاهر نهایی سفید آنرا خراب می کند. فسفریک اسید نسبت به سولفوریک اسید به لحیم حمله ی کمتری می کرد، بنابراین رودیم فسفات ترجیح داده می شود. بعد از زیر سازی با نیکل براق بیشتر صنایع به سولفات تغییر می دهند زیرا می تواند در رودیم تغلیظ شده کمتری به کار انداخته شود. محلول فسفات – سولفات برای به دست آوردن رنگ کمی سفیدتر یا براق تر مورد استفاده قرار می گیرد.

میزان آبکاری رودیم بر روی جواهرات سفارشی 0.000002 تا 0.000005اینچ است که بر اساس ترکیب حمام زیر در مدت 20 ثانیه تا 1 دقیقه در ولتاژ 6 ولت به دست آید.

حمام فسفات رودیم

رودیم به صورت تغلیظ شده با فسفات 2g/L

فسفریک اسید ( با خلوص 85%) 40-80g/L

آندها، پلاتین/ پلاتین اندود شده

دما 40-50°C

سرعت چرخش از صفر تا معمولی

چگالی جریان 2-10 A/dm2

حمام سولفات رودیم

رودیم به صورت تغلیظ شده با سولفات 2 g/L

سولفوریک اسید ( با خلوص 95%) 25-80g/L

آندها، پلاتین/ پلاتین اندود شده

دما °C40-50

سرعت چرخش از صفر تا معمولی

چگالی جریان2-10 A/dm2

حمام فسفات- سولفات رودیم

رودیم به صورت تغلیظ شده با فسفات 2g/L

اسید سولفوریک ( با خلوص 95%) 25-80g/L

آندها، پلاتین/ پلاتین اندود شده

دما 40-50°C

سرعت چرخش از صفر تا معمولی

چگالی جریان 2-10 A/dm2

تانک های حاوی این حمام ها باید از جنس شیشه، پیرکس، پلاستیک یا پلاستیک اندود شده با استیل باشد. اگر از جنس پلاستیک استفاده می شود باید یک یا دوبار با اسید سولفوریک یا اسید فسفریک 5% 24 ساعت قبل از افزودن رودیم شسته شود. در هنگام مخلوط محلول جدید باید از آب مقطر یا آب دیونیزه استفاده شود و اسید باید باد دقت به آب با افزوده شود و قبل از اینکه رودیم تغلیظ شده اضافه شود خوب مخلوط شود. این عوامل از رسوب رودیم جلوگیری می کند.

آبکاری رودیم انجام می شود و بیرون کشیده می شود. به دلیل گرانی رودیم اولین شستشو بعد از آبکاری باید بعد از بیرون کشیدن به صورت ایستا در یک ظرف شیشه ای یا تانک پلاستیکی انجام شود. آب از دست رفته محلول آبکاری باید با این محلول بعد از شستشو جایگزین شود به این ترتیب مقداری از رودیم که شسته شده بود به محلول اصلی بر می گردد. هر چند با این کار هنوز 25-30% از رودیم آبکاری شده از بین می رود. بنابراین رودیم باید با سرعت 5g / 18 تا 20 آمپر ساعت در آبکاری لحظه ای دوباره پر شود. چون شستشوی جواهرات زیاد است سولفوریک یا فسفریک اسید محلول آبکاری باید دوباره با سرعت 5ml/18تا 20 آمپر ساعت پر شود. این سرعت پر شدن میانگین است در صورت امکان باید توسط آنالیزگر چک شود.

نیکل براق به عنوان پایه برای آبکاری رودیم زینتی ترجیح داده می شود زیرا یک پایه براق برای رودیم ایجاد می کند و همچنین از محلول رودیم در برابر حمله بستر های برنج، مس، استیل، سرب یا قلع محافظت می کند. تمام این فلزات بر روی رنگ و لکه دار شدن و مقاومت در برابر خوردگی، همچنین قدرت پوشش دهی محلول رودیم تاثیر منفی میگذارند. نیکل یکی از فلزاتی ست که حداقل تاثیر منفی را روی محلول رودیم دارد. حمام ها می توانند غلظت 1 تا2 g/L را تحمل کنند و پوشش رضایت بخشی ارائه دهند. روش رضایت بخشی برای خالص سازی محلول آبکاری رودیم آلوده شده وجود ندارد.

آبکاری ظروف تزئینی

معمولا میزان پرداخت آبکاری ظروف تزئینی 0.000003 تا 0.000005 اینچ است. حمام رودیم – سولفات مختلفی برای این کار استفاده می شود. لازم است که غلظت فلز کاهش و غلظت اسید افزایش یابد تا از لحاظ زیست محیطی مناسب باشد و لایه نشانی رضایت بخش شود. قسمتهای مختلف ظرف لازم است که کاملا به آهستگی آبکاری شود و تمام قسمتها در معرض محلول آبکاری قرار گیرند. ضمانت می شود که تمام قسمتها با ضخامت مشابه تا قبل از رسیدن به ضخامت0.000005اینچ لایه نشانی شوند. کاهش سرعت آبکاری توسط کاهش چگالی جریان ( یا ولتاژ) توصیه نمی شود زیرا ممکن است باعث عدم پیوستگی لایه نشانی بر روی پایه نیکل براق شود. بنابراین سرعت آبکاری بهتر است با کاهش بازده جریان کاتدها از طریق افزایش غلظت اسید و کاهش غلظت رودیم کاهش یابد. فرمولاسیون نوعی برای آبکاری ظروف زینتی طبق زیر پیشنهاد می شود:

رودیم به صورت تغلیظ شده با سولفات 1g/L

اسید سولفوریک ( با خلوص 95%) 80g/L

آندها، پلاتین / پلاتین اندود شده

دما 45-50°C

چگالی جریان 0.5-2 A/dm2

آبکاری الکتریکی/ صنعتی رودیم

پدیدار شدن صنعت الکتریکی در سال 1950 و 1960 استفاده های قابل ملاحظه ای از آبکاری الکتریکی رودیم را برای مقاصد مختلف به وجود آورد، اما به طور ویژه برای اتصالات کشویی و چرخشی، سوییچ های مدارهای چاپی و جابجاگرها، و سوییچ های فرکانس بالا و لوازم جانبی مورد استفاده قرار می گرفت.

تجهیزات زیادی برای آبکاری 0.00002 تا 0.0002 اینچ بر روی نیکل یا گهگاه نقره وجود دارد. آبکاری با محلول زیر انجام می شود:

فلز رودیم به صورت سولفات، تغلیظ شده 5g/L

سولفوریک اسید ( با خلوص 95%) 25-50ml/L

آندها، پلاتین/ پلاتین اندود شده

دما 45-50°C

چگالی جریان 1-3 A/dm2

بازده جریان با چرخش محلول 70-90%و بدون چرخش 50-60%

به بخش قبل تحت عنوان آبکاری تزئینی برای دستیابی به دستورالعمل برای آبکاری بشکه قبل از استفاده توجه شود. ترجیح بر این است برای جلوگیری از گرم شدن موضعی محلول از طریق غوطه وری هیتر یا المنت از آبگرمکن پوششی استفاده می شود. افزایش دما بالای 160 درجه فارنهایت حتی به مدت کوتاه باعث تغییرات شیمیایی محلول می شود که می تواند باعث افزایش دائمی تنش پوشش شود. این تنش می تواند باقی بماند حتی اگر دمای حمام به گستره ی درست خود برگردانده شود.

به دلیل گران بودن محلول توصیه می شود از غلظت تا حد ممکن پایین رودیم برای به دست آوردن ضخامت آبکاری و پرداخت مورد نظر استفاده شود. اگر آبکاری 0.0002 اینچ یا بالاتر است لازم است که غلظت رودیم بین 7 تا g/L10 باشد.

دوباره پر کردن محلول بر پایه ی آمپر ساعت آبکاری و بازده جریان کاتدی ست. البته بهترین تشخیص بر عهده آنالیزگر است هر چند به طور تقریبی پر کردن مجدد 5g رودیم برای هر 5 تا 10آمپر ساعت آبکاری است. مقادیر واقعی بستگی به ضخامت میانگین آبکاری در چگالی جریان مورد استفاده دارد.

بازده جریان کاتدی حتی در هنگام چرخش محلول کاملا پایین است و حباب های هیدروژن تمایل دارند بچسبند و عیوب را بر جای بگذارد. این تاثیر می تواند از طریق افزایش 1% محلول لوریل سولفات سدیم به حمام کاهش یابد. سرعت افزایش باید 1 تا 5ml از محلول 1% در هر گالن حمام آبکاری باشد.

آبکاری بشکه های صنعتی

نه تنها به دلیل گرانی رودیم بلکه به دلیل سختی زیاد بیرون کشیدن بشکه های آبکاری شده پیشنهاد می شود که از غلظت پایین فلز استفاده شود. پوشش دهی در گستره ی یک میلیون اینچی می تواند با مقدار کم 1g/L رودیم انجام شود. برای لایه های ضخیم تر باید از غلظت های به نسبت بالاتر استفاده شود. لایه های با ضخامت 0.0002 اینچ با غلظت 2 1/2g/L به دست می آید،0.00005 اینچی با غلظت کمتر از31/2g/L، 0.0001 اینچی با غلظت کمتر از 4g/L، و لایه های با ضخامت 0.0002 اینچی با غلظت بالای 5 g/L. اگر حفره ها در بشکه خیلی کوچک است و قسمتها دارای مساحت سطح زیادی هستند، لازم است که از غلظت بالاتری استفاده شود.

به هر حال فرمولاسیون برای آبکاری بشکه ها مشابه است:

فلز رودیم به صورت تغلیظ شده با سولفات 2.5-5g/L

اسید سولفوریک 20m/L

آندها، پلاتین/ پلاتین اندود شده

بشکه ها به صورت افقی و غوطه ور

دما 45-50°C

چگالی جریان 0.5-2 A/dm2

مراقبت های محلول رودیم

آلودگی محلول رودیم عامل بیشتر مشکلات آبکاری رودیم است. اصلی ترین آلاینده ها عبارتند از (1) آلاینده های آلی (2)نمکهای پایه رودیم (3) کمپلکس های رودیم (4) غیر آلی مانند آهن، سرب/ قلع، مس، طلا/ نقره، و نیکل.

بیشترین آلودگی های عمومی مواد آلی مانند خاک، گرد و غبار، چسب نوارهای پوششی، رنگهای متوقف کننده و مواد مدار خارجی، مواد آلی ناشی از شستشوی نادرست مخزن پلاستیکی ست. این مواد به راحتی توسط سیستم بسته کربنی از بین می رود. کربن مورد استفاده باید کمترین مقدار را در محلول اسیدی باقی مانده داشته باشد. مهم است که از فیلتر دارای جدار سیلیسی استفاده نشود. اگرتمیز کردن کربنی به تنهایی کافی نباشدراه حل دوم تمیز کردن باکربن طراحی شده برای حذف زنجیرهای بسیارکوتاه از مولکولهای آلی ممکن است لازم باشد. راه حل کربنی به راحتی تنش شکنندگی و پوسته شدن لایه را از بین می برد. همچنین این روش می تواند برای از بین بردن لکه های ناشی از انگشت یا لکه های لایه نشانی استفاده شود.

نمکهای پایه رودیم از یک محلول رودیم رسوب می کند و اگر pH حمام بالای 2 برود می تواند آلاینده باشد. اسیدیته محلول باید کنترل شود و هرگز نباید به زیر 25ml/L برود. اگر آبکاری به صورت نرمال در چگالی جریان 25A/ft2 انجام شود اسیدیته باید بالا نگه داشته شود. میزان اسید سولفوریک در حداقل میزان 50ml/L عموما رضایتبخش است. فسفریک اسید برای حمام های آبکاری صنعتی پیشنهاد نمی شود.

آلودگی و افزایش تنش توسط کمپلکسهای ناخواسته رودیم ، همانطور که اشاره شد، اگر محلول بیش از حد گرم شود می تواند اتفاق بیفتد. محلولهای رودیم به طور غیر مستقیم گرم شوند و به صورت ترمواستاتیک کنترل شود.

آلودگی های غیر آلی معمولا توسط فلزات پایه یا آبکاری پایه ایجاد می شود. الکترولیت اسید سولفوریک گرم خیلی خورنده است، و در هنگام کار نباید اجازه داده شود که بدون جریان داشتن با مخزن در تماس باشد. ترجیحا در هنگام کارقبل از اینکه وارد مخزن رودیم شود باید به قطب منفی منبع تغذیه متصل شود. گاهیاوقاتبهیکنوارکاتدیمعلق یا،درموردآبکاریبشکه،گیرهباتریکاتدیوسیمبرای اتصال به بشکه،قبل از اینکه درون مخزن فرو برده شود، نیاز است.

مس، آهن، قلع، و مس، با وجود نشان دادن تاثیر براقیت مختصر در گستره قسمت در میلیون، می توانتد باعث ایجاد تنش های زیادی در لایه های ضخیم رودیم شوند. این فلزات حتی می توانند باعث لکه دار شدن و کدری و کنده شدن آبکاری می شوند.

بیشتر ناخالصی های فلزی، به صورت تئوری، می توانند از محلول رودیم توسط پتاسیم فروسیانید رسوب داده شوند. هر چند در عمل این روش خیلی سخت، زمان بر است و زیاد موفق نیست به خصوص با محلول های که برای آبکاری لایه های ضخیم استفاده می شوند. بهترین روش پیشگیری از آلودگی های فلزی ست.

پارامترهای مهم در کاهش تنش و شکنندگی لایه های رودیم عبارتند از:

افزایش غلظت فلز رودیم
افزایش غلظت سولفوریک اسید
افزایش دما
کربن درمانی حمام
کاهش آلودگی های غیر آلی

حمام های ویژه رودیم با تنش کم موجود است که حاوی میزان بسیار کم سلنیم و ایندیم است. همچنین تنش و ترک های همراه تنش تقریبا به طور کامل از بین می رود، حمامها شبیه حمامهای سولفات مرسوم تهیه می شوند.

برای مشاهده متن از سایت نویسنده کلیک کنید.