مطالعه مکانيزم رسوب دهی الکتروشيميايی آلياژ Zn-Co-Fe

چکيده:

روش های الکتروشيميايی ولتامتری چرخه ای و کرنوآمپرومتری جهت مطالعه پوشش دهی آلياژ های دو جزئی و سه جزئی حاوی روي، کبالت و آهن مورد استفاده قرار گرفتند. مطالعه پيک های شاخص منحني ها، با استفاده از بررسی مختصات آن ها انجام شد. نشانه هايی در تاييد مکانيزم بروز رفتار آنومولوس رسوب دهی در اثر ممانعت از تشکيل هيدروکسيد های کبالت و آهن و همچنين مکانيزم ديگری که رفتار آنومولوس رسوب دهی را به تفاوت در سينتيک احيای اين اجزا نسبت مي­دهد، مشاهده شد. اثر افزايش غلظت يون های کبالت و آهن مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که در نسبت مولی کبالت به روی برابر با 50 و آهن به روی برابر با 30 رفتار آنومولوس به ميزان زيادی تعديل مي­شود. مکانيزم جوانه زنی با مطالعه منحنی های کرونوآمپرومتري، مورد بررسی قرار گرفت. در بررسی منحنی های جريان-زمان در محلول های روی-کبالت، روی-آهن و روی-کبالت-آهن، دو ماکزيمم جريان مشاهده شد که نخستين ماکزيمم جريان به جوانه زنی کبالت و يا آهن و دومين ماکزيمم جريان به جوانه زنی روی بر جوانه های اوليه کبالت و يا آهن نسبت داده شد. همچنين مشاهده شد که مکانيزم جوانه زنی در سيستم های روي-کبالت و روي-کبالت-آهن، حد واسطی از مدل جوانه زنی لحظه ای و پيشرونده به دست آمد. همچنين مشاهده شد که دانسيته محل های جوانه زنی بر اثر آلياژ سازی کاهش مي­يابد.

کلمات کليدي:رسوب دهی آلياژي، روي-کبالت-آهن، رسوب دهی آنومولوس، ولتامتری چرخه ای، مکانيزم جوانه زني، کرونوآمپرومتري.

فهرست مطالب:

عنوان

1- مروری بر منابع.

1-1- مقدمه ای بر خواص و کاربرد های آلياژ های روی - گروه آهن.

            1-1-1- آلياژ روی - نيکل.

            1-1-2- آلياژ روی - کبالت

            1-1-3- آلياژ روی - آهن.

1-2- رده بندی رفتارهای رسوب دهی در يک سيستم آلياژي

1-3- بررسی مطالعات انجام شده..1-3-1- معرفی مکانيزم های ارائه شده درباره رفتار آنومولوس رسوب دهی آلياژ روی - عناصر گروه آهن.

            1-3-1-1- مکانيزم ممانعت توسط لايه هيدروکسيد

            1-3-1-2- تفاوت در سينتيک رسوب دهی

            1-3-1-3- رسوب دهی زيرپتانسيل (UPD) 14

      1-3-2- مطالعات انجام شده بر روی سيستم های رسوب دهی روی - عناصرگروه آهن.

      1-3-3- مطالعات انجام شده بر روی رسوب دهی روی - کبالت

      1-3-4- مطالعات انجام شده بر روی رسوب دهی روی - آهن

1-4- آناليز رياضی منحنی های ولتامتري

            1-4-1- خواص سيستم ها

1-5- جوانه زنی الکتروشيميايي

2- مروری بر منابع

1-1- مقدمه ای بر خواص و کاربرد های آلياژ های روی - گروه آهن:

اعمال پوشش های فدا شونده بر روی قطعات فولادی، به عنوان يک روش موثر کنترل خوردگی در صنعت به شمار می رود. روی پوشش ارزانی است، بنابر اين در اين دسته از پوشش ها، اولين انتخاب برای محافظت در برابر خوردگی خواهد بود. کادميم نيز در شرايطی که پوشش روی قابل استفاده نيست، به طور گسترده به کار می رود. افزايش نياز به پوشش­هايی با کيفيت و دوام بيشتر، نياز به توليد و استفاده از پوشش های آلياژی روی را افزايش داده است. علاوه بر اين، کاربرد پوشش های کادميم، با توجه به سمی بودن آن­ها، رو به کاهش است.

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید

رسوب الکتروشيميايي پوشش کامپوزيتي برنز-گرافيت

مجيد اسناوندي[1]، محمد قرباني[2]

چکيده

برنز به دليل مقاومت سايش، اکسيداسيون و خوردگي بالا کاربرد فراواني در صنعت دارد. اما آبکاري مس-قلع (برنز) از حمام سيانيدي به دليل مسائل زيست محيطي محدود شده است. مشکلات حمام هاي غيرسيانيدي نيز مانع گسترش اين نوع حمام ها بوده است. در اين تحقيق رسوب همزمان ذرات گرافيت در

فرآيند آبکاري آلياژي از حمام کلريدي مورد بررسي قرار گرفت. مشخص شد با افزايش غلظت ذرات گرافيت در حمام، درصد گرافيت و قلع در پوشش افزايش مي يابد. افزايش دانسيته جريان الکتريکي نيز موجب افزايش مقدار قلع و کاهش درصد گرافيت در پوشش مي شود. نشان داده شد که نحوه رسوب ذرات در

پوشش از مدل گاگليلمي پيروي مي کند. حضور 6% گرافيت ضريب اصطکاک برنز را از 73/0 به 25/0 کاهش داد. نتايج نشان دادند که حضور ذرات گرافيت مقاومت به خوردگي رسوب به دست آمده را افزايش مي دهد.

کلمات کليدي:آبکاري آلياژي، پوشش کامپوزيتي، خواص سايشي، مقاومت خوردگي، خودروانکار

1- مقدمه

مقاومت به خوردگي و سايش مناسب، انتقال حرارت و جريان الکتريکي خوب و شکل پذيري عالي از جمله خواص منحصر به فرد مس هستند. اما سختي کم مس باعث شده است همواره براي بهبود خواص مکانيکي مس تلاش هايي صورت گيرد. از جمله کارهاي صورت گرفته در اين راستا مي توان به آلياژسازي مس با ديگر عناصر مانند قلع اشاره کرد. برنز خواص مکانيکي، سايشي و خوردگي مطلوبي داشته و در صنايع مختلف به وفور به کار مي رود. علاوه بر آن برنز با درصدهاي قلع متفاوت، کاربرد تزييني نيز دارد]1-4[. يکي از روش هاي ساخت برنز آبکاري است. در آبكاري برنز همانند آبكاري آلياژهاي ديگر يكي از مهمترين مسائل رسوب هم­زمان دو فلز است. تحقيقات در مورد آبكاري برنز به سال 1842 بر مي گردد كه از حمام­هاي سيانيدي جهت آبكاري برنز استفاده گرديد و اين تحقيقات تا سال 1970 ادامه پيدا كرد. با وجود مضرات زياد حمام هاي سيانيدي براي محيط زيست، اما به علت خواص بهتر پوشش ايجاد شده از حمام سياندي مانند چسبندگي، استحکام و براقيت بيشتر، هنوز از آن استفاده مي شود]5[. امروزه کمپلکس کننده هاي فراواني براي جايگزيني سيانيد معرفي شده است. پرکاربردترين اين کمپلکس کننده ها پيروفسفات بوده است که خود آلوده کننده محيط زيست است]6[. بنابراين به نظر مي رسد آبکاري برنز همواره با آلودگي همراه باشد. اما اخيراً آبکاري برنز بدون استفاده از کمپلکس کننده و مطالعه براي بهبود خواص رسوب حاصله مورد توجه قرار گرفته است]7[.

از دهه 1980، به دليل نياز روز افزون صنعت به مواد ضد سايش و با اصطكاك كم، حجم تحقيقات در زمينه پوشش هاي كامپوزيتي افزايش چشمگير يافت و خواص تريبولوژيكي كامپوزيت هاي با پايه نيكل و مس به همراه ذرات روانكار از جمله گرافيت، سولفيد موليبدن و تفلون مورد بررسي قرار گرفت.مهمترين ويژگي روانكارهاي جامد ساختار لايه لايه اي آنها و در نتيجه کاهش ضريب اصطکاک است. پيوند اتم­ها بين لايه­ها واندروالس و بين اتم­ها در هر لايه كووالانت يا يوني مي باشد. ياتاقان ها و بوش ها بالاترين حجم قطعات توليد شده توسط روش متالوژي پودر مي باشند. قبلاً اكثر اين قطعات از جنس مس – گرافيت (G-Cu) ساخته شده و شامل زمينه مسي با حدود 10% گرافيت بودند. عليرغم داشتن ضريب اصطكاك پايين، به خاطر استحكام و مقاومت به سايش پائين ناشي از زمينه نرم مسي و همچنين ورود گرافيت به زمينه سعي شده است از زمينه آلياژي برنزي به جاي مس استفاده شود. هم اكنون ياتاقان ها و بوش ها اكثراً داراي يك زمينه برنزي حاوي Sn10% و مقدار گرافيت در آن از 1% تا 25% متغير مي باشد. با تغيير زمينه از مس به برنز، نرخ سايش در سرعت هاي بالاي لغزش چهار برابر كمتر مي شود]8[. در مقايسه با روش متالورژي پودر، آبکاري کامپوزيتي مي تواند روشي اقتصادي براي ساخت پوشش هاي حاوي ذرات جامد خودروانکار محسوب شود.

 در اين تحقيق، آبکاري آلياژي-کامپوزيتي برنز-گرافيت از يک حمام اسيدي و اثر برخي متغيرها بر رسوب ايجاد شده بررسي شده است. در ادامه خواص سايشي و خوردگي پوشش رسوب داده شده مورد مطالعه قرار گرفت.

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید

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

1 مقدمه

آلومینیوم فلزی سبک و با رنگ سفید متمایل به آبی است.قابلیت چشمگیر آلومینیوم در هدایت جریان الکتریکی،درخشندگی، تورق پذیری و استحکام قابل توجه برخی از آلیازهای آن در مقایسه با فولاد آن را در ردیف پر مصرف ترین فلزات در زمینه های تزئینی،صنعتی و ساختمانی نموده است. میل ترکیبی شدید آلومینیوم و آلیاژهای آن با اکسیژن باعث می گردد که در شرایط طبیعی لایه بسیار نازکی از اکسید (AL2O3) بر سطح قطعات آلومینیوم تشکیل شود که مانند سپری محکو و فسادناپذیر مابقی فلزات را در مقابل عوامل خورنده جوی محافظت می نماید.

2 تعریف آندایزینگ

با استفاده از روش های شیمیایی و الکترولیتی لایه اکسیدی (AL2O3) را با کیفیت های متفاوت بر سطح فلز ایجاد می نمایند.در حقیقت به مجوعه عملیاتی آندایزینگ اطلاق می شود که با تشکیل یک لایه نازک اکسیدی بر روی قطعات آلومینیومی باعث افزایش سختی، مقاومت در برابر خوردگی، ایجاد نمای تزئینی و تغییر برخی از خصوصیات فیزیکی آنها می گردد.

3 مکانیزم کلی آندایزینگ

جریان مستقیم برق از مایع الکترولیت مناسبی می گذرد که در آن آلومینیوم آند بوده و فلز مناسب دیگری کاتد می باشد، در این صورت بر سطح آلومینیوم لایه نازکی از اکسید ایجاد می گردد که ضخامت آن به عوامل گوناگونی بستگی دارد. ضخامت لایه اکسیدی آلومینیوم در شرایط معمولی محیطی در مجاورت هوا به ضخامت 0.01میکرون و به صورت غیر متخلخل می باشد.مزیت و برتری اکسید آلومینیوم ایجاد شده در روش آندایزینگ نسبت به شرایط طبیعی،مقاومت بیشتر آن در مقابل خوردگی است.

مکانیزم تشکیل لایه اکسیدی بر روی آلومینیوم
مکانیزم تشکیل لایه اکسیدی بر روی آلومینیوم

4 دلایل آندایزینگ قطعات آلومینیومی

1) افزایش مقاومت در مقابل خوردگی : (پوشش اکسیدی-آندی آب بندی شده باعث محافظت فلز در برابر عوامل خورنده جوی و نمک ها می گردد)
2) افزایش قدرت چسبندگی رنگ ها : (لایه اکسیدی-آندی سبب بوجود آمدن سطح فعال شیمیایی شده و زمینه و بستر مناسبی را جهت رنگ آمیزی ایجاد می نماید)
3) ایجاد نمای ظاهری مناسب جهت دکوراسیون و تزئینات : (درخشندگی و براقیت سطح آندایزینگ به نوع آلیاژ، روش اچ کاری، براق کاری و سایر شرایط مناسب بستگی دارد)
4) به عنوان یکی از مراحل آبکاری : (تخلل موجود در لایه اکسیدی-آندی باعث افزایش قابلیت آبکاری قطعات آلومینیومی می شود)
5) عایق الکتریکی : (اکسید آلومینیوم عایق می باشد و می تواند در مقابل ولتاژهایی از چند تا چندین هزار ولت به عنوان عایق عمل کند که کیفیت و کمیت آن به نوع آلیاژ و ضخامت لایه اکسیدی بستگی دارد)
6) کاربرد در صنایع فتوگراف و لیتو گراف : (وجود حفره ها و تخلخل ها باعث بالا رفتن قدرت مکانیکی صفحات لیتوگراف در نگهداری محلول های مربوط به فتوگراف و لیتوگراف می گردد)
7) افزایش قابلیت تابش و انتشار حرارت : (لایه اکسیدی در ضخامت های بیش از 0/032 م.م باعث افزایش قابلیت تابش و انتشار حرارت می گردد. ورق آندایز شده آلومینیومی پس از رنگ آمیزی با رنگ سیاه می تواند به نحو بسیار مطلوبی جهت جدب حرارت تا حدود 230 درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار می گیرد)
8) افزایش مقاومت سایشی : (با استفاده از مکانیزم Hard Anodizing بر روی قطعاتAL پوشش به ضخامت حدود 4-1 م.م ایجاد می شود که دارای سختی بالایی است و می توان از آنها جهت ساخت یاتاقان ها و قطعات دوار ئ یا سایر مواردی که نیاز به مقاومت سایشی دارند، استفاده نمود)
9) ردیابی و کنترل درزهای سطحی : (پوشش آندایزینگ حاصل از حمام اسید کرومیک می تواند به عنوان یک عامل بازرسی جهت کشف و بررسی درزهای سطحی موجود بر روی ورق یا قطعات Al عمل نماید. پس از آندایزینگ قطعات درداخل اسید کرومیک، سریعاً با آب شسته و خشک می شود اسید کرومیک باقیمانده در شکاف درزها و ترکهای مویی، بیرون زده می شود و موقعیت عیوب را از نظر مکانی نشان می دهد)

5 مکانیزم تشکیل لایه اکسیدی-آندی

در حمام اسید سولفوریک 20-10% حجمی،قطعه AL را به آند(+) و قطعه دیگر مانند Sn را به کاتد(-) وصل می کنیم.دانسیته جریان مستقیم(DC) 1/6-1 آمپر بردسی مترمربع یعنی با ولتاژی 17-13 ولت است. دمای کاری محلول آندایزینگ، دمای محیط یا معمولی است. با برقراری جریان، اسید سولفوریک شروع به تجزیه می نماید. در اثر این فعل و انفعالات در قطب منفی(کاتد) هیدروژن آزاد می گردد و به موازات یون های اکسیژن و سولفات(آنیون ها) توسط قطب مثبت(آند) که آلومینیوم به آن متصل است جذب می گردند.
** آند (Anode)
Evolution of oxygen
2Al + 3H20 ---> Al203 + 6H+ + 6e-
** آند (athode)
Evolution of hydrogen
6H20 + 6e- --- > 3H2 (g) + 6OH-
یون های مثبت آلومینیوم(کاتیون ها) به سمت کاتد هدایت می شوند.در همان حال در سط آند، کاتیون های آلومینیوم با آنیون های اکسیژن ترکیب شده و تشکیل اکسید آلومینیوم (AL2O3) را می دهند. مقداری از یون های AL نیز قادر به ترکیب با اکسیژن نبوده و به صورت نامحلول در الکترولیت باقی می مانند.

مکانیزم تشکیل لایه اکسیدی-آندی در الکترولیت اسید سولفوریک 20-10 حجمیمکانیزم تشکیل لایه اکسیدی-آندی در الکترولیت اسید سولفوریک 20-10 % حجمی

پوشش اکسیدی-آندی آلومینیوم از تعداد زیادی حفره های شش ضلعی ساخته شده است که اندازه آنها در یک اینچ مربع حدود چند میلیون عدد می باشد.در وسط هر کدام از این 6 ضلعی ها سوراخی وجود دارد که اطراف و قسمت تحتانی آن توسط لایه اکسیدی از فلز مبنا جداشده است.تشکیل حفره ها در الکترولیت های اسیدی بدین دلیل می باشد که در دقائق اولیه شروع فرآیند آندایزینگ،لایه نازکیاز اکسید تشکیل می شود که ضخامت آن با ولتاژ اعمال شده متناسب است.

لایه اندایز 3
ابعاد حفره ها در الکترولیت های مختلف تفاوت دارد و بطور تقریبی به شرح زیر می باشد:
1. قطر داخلی : A° 250-100
2. ضخامت دیواره اطراف حفره : A° 200-100
3. ارتفاع حفره یا ضخامت پوشش: 25000-5000 برابرقطر داخلی حفره

مشخصات ابعادی لایه آندایزینگ
مشخصات ابعادی لایه آندایزینگ

6 ترکیب شیمیایی لایه اکسیدی حاصل از آندایزینگ

برای ساخت محلول آندایزینگ از الکترولیت اسید سولفوریک با غلظت 120 گرم بر لیتر استفاده شد. 13% وزن لایه اکسیدی-آندی ایجاد شده در عملیات آندایزینگ را SO3 تشکیل می دهد که با انجام عمل شستشو و آبکشی می توان حدود % 5 از این نسبت را کاهش داد. در پوشش اکسیدی-آندی آب بندی نشده به میزان زیادی AL2O3 به همراه هیدرات وجود دارد که مقدار آن در برخی آزمایش های انجام شده با شدت جریان ½ آمپربردسی مترمربع، برابر86/1 درصد وزن لایه اکسیدی می باشد. میزان آب موجود در پوشش اکسیدی-آندی آب بندی نشده تقریباً 12/5-0/5 درصد وزن کل لایه مزبور می باشد. برخی پژوهشگران مانند توماشف و یالوب ژنسکی فرمول مشخصه شیمیایی لایه اکسیدی سیل نشده حاصل از آندایزینگ در محلول الکترولیت اسید سولفوریک را به شکل AL2O3 . 0.9H2O بیان نمودند.ترکیب شیمیایی لایه اکسیدی-آندی در محلول الکترولیت اسید سولفوریک با غلظت 320 گرم بر لیتر و در دمای C°20-12 به صورت زیر می باشد.
آلومینیوم آزاد 4/56 %
AL(OH)3 27/14%
ALOOH 68/2%
با استفاده از تکنیک رادیو شیمیایی به کمک تراشه S35، baker و Brace دریافتند که در ترکیب پوشش اکسیدی حاصل از آندایزینگ در محلول الکترولیت اسید فسفریک مقادیری PO4 نیز همزمان با آغاز پروسه تشکیل می گردد که عملیات آبکشی و شستشو جهت کاهش میزان آن بی نتیجه است اما با رشد و افزایش ضخامت لایه اکسیدی بر روی فلز، میزان سولفات به مرور کاهش می یابد. حدود 0/7-0/4 درصد وزن لایه اکسیدی-آندی حاصل از فرآیند آندایزینگ در الکترولیت اسید کرومیک ( CrO3 ) نیز مربوط به خود اسید کرومیک می باشد و در ترکیب لایه اکسیدی مزبور که AL2O3 بدون آب است جای می گیرد.ضخامت این لایه به مدت زمان حضور قطعه در داخل حمام بستگی دارد.
 5 µm at 1.6 amp/dm2 and 10 min
 10 µm at 1.6 amp/dm2 and 20 min
به عبارتی دیگر با افزایش زمان،ضخامت قطعه نیز افزایش می یابد. ولی در برخی موارد چنین موضوعی صادق نمی باشد

7 آندایزینگ آلیاژهای ریختگی آلومینیوم

هیچکدام از آلیاژهاي ریختگی قابلیت خوبی را جهت براق شدن ندارند. به منظور آندایزینگ هر کدام از آلیاژهاي ف و ق می بایست تکنیک و روشهاي خاصی را از نظر غلظت الکترولیت، ولتاژ و غیره در نظر گرفت. بطورمثال، جهت آندایز کردن آلیاژهایی که داراي درصد زیادي از Si می باشند می بایست ولتاژ بالایی را به آنها اعمال نمود( تا 24 ولت) و آلیاژهاي شامل Cu بهتر است که در محلول الکترولیت اسید سولفوریک با غلظت 7N-4N آندایز شوند رنگ ایجاد شده بر روي قطعات آندایز شده آلیاژهاي فوق تحت تاثیر درصد عناصر تشکیل دهنده آلیاژ بوده و معمولا تیره می باشند.

پروسه عمومی آندایزینگ الومنیوم

پروسه عمومی اندایز آلومنیمپروسه ساختمانی اندایز آلومنیم

پروسه اندایزینگ آلومنیم ساختمانی

پروسه آندایزینگ خودرویی آلومینوم

پروسه خودرویی اندایز آلومنیم

8 آندايزينگ با استفاده از الكتروليت اسيد سولفوريك

از اسيد سولفوريك با غلظت هايی از g/l 700-10 در صنايع و مراكز تحقيقاتي جهت عمليات آندايزينگ استفاده مي كنند. اما بيشترين غلظتي كه بطور معمول به كار مي رود g/l 250-150مي باشد. با تغيير غلظت، ميزان هدايت الكترويكي نيز تغيير مي يابد. بيشترين قابليت هدايت الكتريكي در غلظت wt% 35 اسيد سولفوريك بدست مي آيد. در چنين حالتي ولتاژ مورد نياز جهت ايجاد دانسيته جريانamp/dm2 ½ كمترين مقدار خود را خواهد داشت و انرژي مصرف شده الكتريكي نيز به همان نسبت در پايين ترين حد خود خواهد بود.
نمودار تغییرات هدایت الکتریکی محلول با توجه به غلظت اسید سولفوریک
نمودار تغییرات هدایت الکتریکی محلول با توجه به غلظت اسید سولفوریک

9 آندايزينگ با الكتروليت اسيد كروميك

موارد استفاده الكتروليت اسيد كروميك برای آندايزينگ آلومينيوم:
1) در حالتي كه كمترين تغيير در ابعاد قطعه در طي آندايزينگ مورد نظر باشد.
2) بعنوان زمينه و آستري در رنگ آميزي قطعات بخصوص در صنايع نظامي.
3) حفظ استحكام مكانيكي نقاط پرچ شده و يا جوشكاري شده قطعات آلومينيومي .
4) جهت نشان دادن ترك ها، خوردگي ها، درزهاي مويي و سوراخ هاي موجود در سطح قطعات آلومينيومي به خصوص در صنايع هواپيمايي و نظامي .
5) براي قطعات تزئيني و دكوراسيون با توجه به رنگ اكسيد حاصل از آندايزينگ در الكتورليت اسيد كروميك (‌هرچند كه اكسيد حاصل در مقايسه با آندايزينگ در الكتروليت اسيد سولفوريك نرم تر مي باشد )‌
6) موارد استفاده الكتروليت اسيد كروميك برای آندايزينگ آلومينيوم:
7) در حالتي كه كمترين تغيير در ابعاد قطعه در طي آندايزينگ مورد نظر باشد.
8) بعنوان زمينه و آستري در رنگ آميزي قطعات بخصوص در صنايع نظامي.
9) حفظ استحكام مكانيكي نقاط پرچ شده و يا جوشكاري شده قطعات آلومينيومي .
10) جهت نشان دادن ترك ها، خوردگي ها، درزهاي مويي و سوراخ هاي موجود در سطح قطعات آلومينيومي به خصوص در صنايع هواپيمايي و نظامي .
11) براي قطعات تزئيني و دكوراسيون با توجه به رنگ اكسيد حاصل از آندايزينگ در الكتورليت اسيد كروميك (‌هرچند كه اكسيد حاصل در مقايسه با آندايزينگ در الكتروليت اسيد سولفوريك نرم تر مي باشد )‌

10 آندایزینگ با الکترولیت اسید اگزالیک

استفاده از این اسید به عنوان الکترولیت در صنعت آندایزینگ از سال های 1939 در ژاپن و آلمان آغازشد.این محلول نسبت به اسید سولفوریک، سطح سخت تری ایجاد می نماید اولاً دارای مقاومت اهمی بیشتری است ثالنیاً شفاف و روشن نبوده و رنگ آن نیز به درجه حرارت محلول، دانسیته جریان و ضخامت لایه اکسیدی بستگی دارد. که از کمرنگ در ضخامت µm5 تا پر رنگ در ضخامت های µm50-25 متغیر می باشد.پارامترهای موثر در فرآیند آندایزینگ با اسید اگزالیک:
1) غلظت
2) ولتاژ
3) دانسیته جریان
لایه اکسیدی ایجاد شده در این روش دارای روزنه ها و حفره های بیشتری بوده و از نظر سختی با لایه اکسیدی حاصل از جریان مستقیم قابل مقایسه می باشد (منحنی I جریان مستقیم و منحنی II جریان متناوب با غلظت الکترولیت یکسان 5% و دانسیته جریان amp/dm2 1/5)

ارتباط ضخامت لایه اکسیدی با درجه حرارت حمام
ارتباط ضخامت لایه اکسیدی با درجه حرارت حمام

11 آندایزینگ سخت

پوشش ایجاد شده بر روی سطح آلومینیوم دارای سختس قابل توجهی می باشد و در صنایعی که نیاز به مقاومت سایشی و خوردگی دارند کاربرد زیادی دارد. سختی حاصله در آندایزینگ سخت به حدود HRC 50 و مقاومت کششی آن نیز به حدود psi 250000 می رسد که تقریباً معادل سختی و مقاومت کششی فولاد ابزار می باشد.

11.1 شرایط کاری جهت آندایزینگ سخت :

مراقبت از محلول الکترولیت و ممانعت از ورود ناخالصی به آن دارای اهمیت اساسی است. میزان آلومینیوم حمام نباید از g/l 8-5 تجاوز نماید زیرا باعث ایجاد رسوب در ته تانک می گردد.وجود عناصر فلزی دیگر مانند آهن، مس و منگنز و سیلیسیوم نیز باعث کاهش قدرت پرتاب محلول الکترولیت شده و دارای تاثیرات منفی می باشد.

11.2 نکات قابل توجه در فرآیند آندایزینگ سخت

در حمام های متوسط و کوچک معمولاً از کویل های خنک کننده که در داخل تانک نصب می شوند استفاده می شود. مایعی که جهت گردش و تبرید در این کویل ها بکار می رود معمولاً ترکیب %80 آب و %20 گلیکول و یا مخلوطی از آب و گلیسیرین می باشد.جهت حمام ها و تانک های بزرگتر استفاده از این سیستم مناسب نمی باشد زیرا احتمال ایجاد سوراخ بر بدنه کویل ها و در نتیجه مخلوط شدن مایع برودت زا با محلول الکترولیت وجود دارد. در اینگونه موارد برودت مورد نیاز را با استفاده از مبدل های حرارتی خارجی و یا خنک کننده های مناسب ایجاد نمود. جنس مبدل های حرارتی می توانداز فولاد ضد زنگ، گرافیت و یا تیتانیوم باشد.

11.2.1 تلاطم در محلول الکترولیت

ایجاد حرکات نوسانی و یا تلاطم در داخل محلول الکترولیت تانک نقش مهمی را در خارج ساختن دمای ایجاد شده در جریان حمام آندایزینگ بر عهده دارد.جهت ایجاد تلاطم می توان از عبورهوای فشرده در داخل لوله هایی به قطرcm 4-2/5 که به فاصله هرcm 15-10 بر روی آن سوراخ های ریزی به قطر mm2/5 ایجاد شده استفاده نمود.لوله های مزبور در ته تانک قرار می گیرند و جنس آن باید به گونه ای انتخاب شود که در مقابل خوردگی اسیدی مقاومت نماید.

11.2.2 قلاب ها

جنس قلاب ها باید از آلیاژی انتخاب شود که اولاً متناسب و شبیه به آلیاژ قطعه کار باشد و ثانیاً بتواند جریان برق را به نحو مطلوبی به قطعه کار منتقل نماید.

11.2.3 زمان عملیات

طول زمان عملیات آندایزینگ سخت با وزن پوشش یا لایه اکسیدی ایجاد شده بر روی قطعه کار آلومینیومی نسبت مستقیمی دارد.

آبکاری نقره

سطح پوشش داده شده توسط آبکاری نقره می تواند سفید مات، نیمه براق و یا تمام براق باشد. چنین سطحی در برابر خوردگی مقاومت دارد اما تا اندازه ای تمایل به تیره شدن دارد.

به دلیل قیمت بالای طلا، نقره به عنوان جانشین طلا در صنعت الکترونیک، در مواردی که پارامترهایی چون تغییر رنگ، تغییر مقاومت تماسی و نفوذ مدنظر نباشند، استفاده می شود.

نقره هدایت حرارتی و هدایت الکتریکی بالا و کمترین مقدار مقاومت تماسی را دارد و در عین حال از خاصیت لحیم پذیری و اتصال خوبی برخوردار می باشد.

آبکاری نقره به طور گسترده در صنایعی چون الکترونیک (مدارهای چاپ، هادی ها و نیمه هادی ها)، مخابرات، خودرو، جواهرات و ظروف نقره به کار می رود. امروزه آبکاری نقره در موارد تزئینی مانند جواهرات و ظروف نقره بیشترین استفاده را دارد.

جهت جلوگیری از تیره شدن سطح آبکاری شده با نقره در موارد تزئینی می توان از محلول ضدتیرگی نانو- استفاده کرد. این پوشش بر پایه فناوری های مولکولی و عاری از ذرات و یون های فلزی سنگین است. پلیمرهای زیستی بر روی سطح نقره جذب سطحی شده و یک لایه محافظ با ضخامت چند نانو متر ایجاد می کند.

از جمله ویژگی های این پوشش می توان به موارد زیر اشاره کرد:

بدلیل ضخامت کم غیر قابل رویت می باشد.
از لحاظ شیمیایی خنثی است.
از لحاظ زیستی امن و سازگار با پوست دست است.
از لحاظ شیمیایی پایدار و دارای عمری طولانی است.

محصول دیگری که جهت جلوگیری از تیره شدن سطح آبکاری شده با نقره وجود دارد Perlitol است. این ترکیب به آسانی و توسط روشهای اسپری، غوطه وری و یا قلم مو قابل استفاده می باشد و تنها نیاز به رقیق سازی قبل از استفاده دارد. این پوشش برای ظروف نقره توصیه می شود و برای جواهر آلات و بدلیجات بهتر است از محلول ضدتیرگی نانو- استفاده شود.

مرجع: سایت زرفان

برای مشاهده مقالات بیشتر از نویسنده متن لطفا کلیک کنید

نکات ایمنی برای کار با کروم

تماس پوستی با گروهی از ترکیبات کروم موجب زخم در پوست می‌شود. در افراد دارای حساسیت، واکنش‌های حساسیتی می‌تواند شامل قرمزی شدید پوست و تورم باشد. زخم‌های پوستی، واکنش‌های خورنده روی تیغه بینی و درماتیت‌های تحریکی از جمله دیگر عوارضی است که در افراد در معرض کروم شش ظرفیتی گزارش شده است. زخم و سوراخ شدن تیغه بینی در دو سوم افرادی که در معرض این ماده بصورت اسید کرومیک در تراکم‌های بیش از 20 میکروگرم بر متر مکعب بوده‌اند، مشاهده شده است.

بررسی کارگرانی که بصورت شغلی در معرض استنشاق کروم بوده‌اند نشان داده است که استنشاق کروم شش ظرفیتی با تحریک دستگاه تنفس موجب تحریک راه‌های هوایی ریه و انسداد آنها می‌گردد. تحریک طولانی مدت ریه‌ها در نتیجه استنشاق ذرات این ماده ممکن است تحریک مزمن و احتقان (پرخونی غیر عادی)، حساس شدن ریه‌ها و در نتیجه ظهور علایم آسم و گروهی از دیگر اختلالات ریوی را در پی داشته باشد. البته موضوع سرطان‌زایی ترکیبات کروم شش ظرفیتی و افزایش ابتلای به سرطان ریه بواسطه مواجهه مزمن امری مسلم و اثبات شده است
 مواجهه با ترکیبات کروم شش ظرفیتی با اختلالاتی در کبد نیز همراه است. گزارش مربوط به یک بررسی در میان آبکاران در معرض اسید کرومیک نشان داده است که مواجهه طولانی مدت با مقادیر اندکی از کروم با اختلالات خفیف تا متوسط کبدی ظاهر گشته است(1و4).
ابتلاء به اختلالات سیستم ایمنی در بدن نیز بواسطه مواجهه مزمن با ترکیبات کروم شش ظرفیتی گزارش شده است(10).

ورود ترکیبات کروم از راه گوارش بویژه خوردن مقادیر زیادی از ترکیبات کروم شش ظرفیتی (مواجهه حاد) می‌تواند موجب ناراحتی و زخم معده شده و در ادامه تشنج، آسیب به کبد و کلیه‌ها و حتی مرگ را در پی داشته باشد
کروم شش ظرفیتی یکی از عوامل مخاطره‌آمیز محیط‌های کار است که مواجهه با آن از سوی بسیاری از سازمان‌های معتبر بین‌المللی مانند WHO، آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان3، و EPA عاملی سرطانزا شناخته شده است. ابتلاء به سرطان در کارگران در معرض کرومات از 100 سال پیش به ثبت رسیده است و امروزه بسیاری از ترکیبات کروم عاملی برای سرطان ریه شناخته می‌شوند(1و4و9).

البته گونه‌های دیگری از سرطان مانند سرطان دستگاه گوارش و حفرات بینی از سوی برخی از محققان گزارش گردیده اما تا به حال هیچ نوع سرطانی غیر از سرطان ریه بعنوان عارضه مسلم مواجهه مزمن با کروم پذیرفته نشده و مستندات کافی برای چنین امری در اختیار نیست.
شواهدی در دست است که کروم شش ظرفیتی دارای خاصیت جهش‌زایی بوده و مواجهه با ترکیبات آن شیوع برخی از اختلالات کروموزومی در کارگران را در پی داشته است. البته یافته‌های آزمایشگاهی مربوط به تحقیق روی حیوانات پیش از این قابلیت جهش‌زایی و ناقص‌الخلقه‌زایی ترکیبات کروم در حیوانات را نشان داده است

کنترل مواجهه نیروهای کار

از دیدگاه شغلی که یکی از پرمخاطره‌ترین اشکال مواجهه با کروم بویژه کروم شش ظرفیتی است رعایت و بکارگیری تدابیر زیر توصیه شده است.

☼ کارگرانی که با خطر بالایی از استنشاق یا تماس پوستی با ترکیبات کروم روبرو هستند باید پیوسته مورد مراقبت منظم پزشکی قرار گیرند

☼ از استنشاق گرد و غبار و ذرات ریز جامد و مایع حاوی کروم باید اجتناب نمود.

☼ به منظور کنترل آلودگی در محیط کار باید از سیستم‌های تهویه مکنده موضعی استفاده کرد. البته استفاده از تهویه عمومی نیز بعنوان یک اقدام مکمل مفید خواهد بود. هرگونه نقص در سیستم تهویه باید هر چه سریعتر برطرف گردد.

☼ از تماس پوستی با ترکیبات حاوی کروم باید خودداری کرد. در صورت تماس ناگهانی و تصادفی پوست یا چشم، محل آلوده باید بلافاصله با آب تمیز و فراوان مورد شستشو قرار گیرد.
☼ در موارد لزوم استفاده از لباس‌های حفاظتی و وسایل حفاظت از دستگاه تنفس توصیه می‌گردد.

☼ امکانات لازم جهت شستشو و نظافت در کارگاه‌های آلوده متناسب با شرایط کارگاه باید تامین گردد.

☼ در محیط‌های آلوده باید از خوردن، آشامیدن، یااستعمال دخانیات اجتناب نمود (1

نقره فلزی قیمتی (نجیب)٬ به رنگ سفید براق است. اسید کلریدریک٬ اسید سولفوریک و اسید استیک به طور جزیی بر آن اثر می‌کند٬ برعکس اسید نیتریک٬ آن را به صورت نیترات نقره حل می‌کند. نقره توسط سولفور هیدروژن و ترکیبات دیگر گوگرد تولید سولفور نقره به رنگ سیاه می‌نماید. اکسیژنهوا به نقره آسیبی نمی‌رساند.همچنین در مقابل اغلب محلول‌های نمکی و غذایی نیز مقاومت دارد

الکترولیت‌های آبکاری نقره

حمام‌های نقره کاری شامل سیانید ساده نقره٬ کربنات پتاسیم٬ سیانید پتاسیم یا سیانید سدیم می باشد. هنگامی که از سیانید پتاسیم استفاده می‌شود پوشش به سختی می سوزد. ضمنا″ لایه‌ها براق و حمام‌ها دارای خاصیت هدایت جریان بیش‌تری هستند. سیانید قلیایی موجود در الکترولیت تحت تاثیر CO2 موجود در اتمسفر به طور جزیی تجزیه شده و تولید کربنات می‌کند. کربنات تولید شده خاصیت هدایت الکتریسیته و قدرت نفوذ الکترولیت را زیاد می‌کند.

پوشش‌های نقره که در حمام‌های سیانیدی ساده ایجاد می‌شود کدر هستندو باید در هنگام پوشش‌کاری برش‌کاری نمود. عملیات اجتناب‌ناپذیر جلاکاری علاوه بر اینکه قیمت را بالا می‌برد٬ سبب از بین رفتن فلز نقره نیز می‌شوند. در حال حاضر حمام‌های نقره حاوی مواد افزودنی مختلف سبب ایجاد لایه‌های براق به کار برده می‌شوند. این حمام‌ها معایب الکترولیت‌های ساده را ندارند.

نقره عنصری فلزی به رنگ نقره ای می باشد که تقریباً کمیاب و گران قیمت می باشد. در آب و هوای خالص پایدار است ولی در معرض ازن ، سولفید هیدروژن و هوای دارای سولفور کدر می شود .نقره خالص بالاترین هدایت الکتریکی و گرمای و پایین ترین مقاومت را در بین تمام فلزات دارد . در سنگ معدنهای دارای آرژنتیت ، سرب ، سرب و رو ی ، مس و طلا یافت می شود .

نقره از زمانهای خیلی قدیم شناخته شده بود.این عنصر اولین بار از سرباره های آتشفشانی در آسیای صغیر و در دریای اژه پیدا شد. این آثار نشان می دهد که ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح انسانهای توانایی این را داشتند که نقره را از سرب جدا کنند.

نقره هم به صورت آزاد در طبیعت وجود دارد و هم به صورت ترکیب در کانی آرژنیت Ag2S و ترکیبات نقره با عناصر مختلف انجام می شود مثل کلرید نقره، سرب ، سرب – روی، مس ، طلا و نهشته های نیکل – مس که منبع اصلی نقره هستند. معادن بزرگ نقره در کشورهای مکزیک، کانادا، پرو، آمریکا یافت می شود و مهمترین معدن نقره جهان در نیمکره غربی جهان وجود دارد.

نقره از خالص کردن و پالایش الکتریکی مس به دست می آید. نقره برای کاربردهای تجاری دارای خلوص ۹۹٫۹ درصد است.

نقره از زمان های خیلی قدیم شناخته شده بود. این عنصر اولین بار از سرباره های آتشفشانی در آسیای صغیر و در دریای اژه پیدا شد. این آثار نشان می دهد که 3000 سال قبل از میلاد مسیح انسان ها توانایی این را داشتند که نقره را از سرب جدا کنند.

همچنین نقره از خالص کردن و پالایش الکتریکی مس به دست می آید و برای کاربردهای تجاری دارای خلوص 99.9 درصد است

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید

آبکاری با قلع برای کاربردهای صنعتی

قلعفلزی است براق٬ دارای رنگ سفید نقره‌ای٬ در درجه حرارت معمولی در مقابل آب و هوا مقاوم است و اسیدها و بازهای ضعیف به سختی روی آن اثر می‌گذارند. برعکس اسید و بازهای قوی به آسانی روی آن اثر می‌گذارند. به راحتی لحیم‌پذیر است. قلع در مقابل مواد غذایی و اتمسفر معمولی تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد. با توجه به اینکه سمی نیست٬ کاربرد زیادی در پوشش‌کاری قطعات صنعتی مواد غذایی و صنعت کنسروسازی دارد. با توجه به لحیم‌کاری بسیار عالی در صنعت برق نیز به کار برده می‌شود.

الکترولیت‌های آبکاری قلع

الکترولیت‌های اسیدی : اسید فنل سولفونیک - اسید هیدروفلوریک و اسید فلوئوروبونیک.
الکترولیت‌های قلیایی : براساس استانات سدیم یا پتاسیم و هیدروکسیدهای مربرطه می‌باشد.

پوشش‌های قلع ایجاد شده روی قطعات به طریق الکترولیتی ظاهری کدر دارند با فرو بردن قطعات در حمام روغن داغ (Surfuion) براق می‌شوند. حمام‌های روغن داغ٬ خلل و فرج موجود در پوشش را از بین برده٬ مقاومت در مقابل خوردگی قشر را افزایش می‌دهند. همچنین با استفاده از یک محلول خیلی داغ کرومات قلیایی حاوی یک تر کننده٬ می‌توان مقاومت در مقابل خوردگی قشر قلع‌اندود شده را بهتر نمود.

آبكاري قلع

چكيده :

محدوده وسيعي از آلياژهاي قلع - سرب جهت لحيمكاري تجهيزات مختلف بكار مي‌روند.استفاده از آلياژهاي غني از سرب بدليل مقاومت به خزش مطلوب در شرايط كاري رادياتور توصيه شده است .در صورتي مي‌توان از آلياژهاي قلع - سرب با درصد كمتر قلع جهت لحيمكاري استفاده كرد كه آنها در شرايط محيطهاي كلريدي رادياتور مقاوم به خوردگي باشند.خوردگي آلياژ لحيم با ظهور تركيبات سفيد رنگ در محل اتصالات ، سبب انهدام و نشتي رادياتور مي‌شود.در اين پژوهش سرعت خوردگي سرب ، قلع و آلياژهايشان را در اتمسفر و الكتروليتهاي خورنده به روش كاهش وزن و پلاريزاسيون كاتدي اندازه‌گيري شده است .در محيطهاي خنثي همچون شرايط تسريع شده خوردگي (H/T) و آب افزودن مقدار كمي قلع به سرب مقاومت به خوردگي آلياژ لحيم را بطور قابل توجهي افزايش مي‌دهد.در محيطهاي اسيدي حاوي يون كلر همچون فلاكس كلريدي لحيمكاري و اسيد هيدروكلريك آلياژهاي غني از قلع از مقاومت به خوردگي كمتر برخوردارند.با رسم منحنيهاي سرعت خوردگي با مقدار قلع در هريك از محيطهاي فوق اپتيمم مقدار قلع آلياژهاي لحيم قلع - سرب داراي مقاومت به خوردگي مطلوب پيشنهاد شده است .بكمك تكنيكهاي الكتروشيميايي و بررسي محصولات خوردگي با ميكروسكوپ الكتروني SEM و آناليز جذب اتمي AA و تفرق اشعه ايكس XRD مكانيسمي براي خوردگي سرب ، قلع و آلياژهايشان در محيطهاي خنثي و اسيدي ارائه شده است .

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید