قلع فلزی 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

 جدول امکان ضخامت سنجی پوشش های  مختلف روی پایه های مختلف 

بر اسا س جدول شرکت الکومتر

Appendix          elcometer

What is the correct probe for each coating/substrate?

The table below shows common coating/substrate combination. If you do not see your coating/substrate combination.  Please  contact Elcometer  to discuss your particular requirement.

Elcometer offers a free test sample Report. Contact us to arrange for our Technical Department to establish the most appropriate gauge for your process or application.

   NF:use Non-Forrous probe

   F:Use Ferrous Probe

   *:known sample required for calibration

برای  کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس  بگیرید

      65734701 الی 3   الی 

نویسنده :اقای مهندس پورضا - واحد تحقیق و توسعه شرکت جلاپردازان

فصل اول: آندایزینگ تیتانیوم مقدمات واصول

امروزه تیتیانیوم به عنوان یکی از پرکاربردترین فلزات مصرفی دنیا در حوزه های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از کاربردهای این فلز در حوزه خدمات ویژه پزشکی و مهندسی پزشکی است. در این حوزه آندایزینگ تیتانیوم به منظور ایجاد پوشش های متخلخل به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.

تسلحیات جدید و طراحی ها نیاز به فلزات سبک وزن را به عنوان جایگزین استیل ضروری کرده است. برای کاهش وزن و افزایش تحرک تیتانیوم فلز مناسبی به نظر می رسد. استفاده از تیتانیوم در مهندسی به عنوان مواد ساختاری در مدت زمان کوتاهی رونق بسیاری یافته است. این رواج فلز تیتانیوم به علت دو عامل مهم است: نسبت قدرت به وزن و مقاومت خوردگی بالا. اگرچه مهمترین کاربرد تیتانیوم در صنایع هوا فضا دیده می شود اما کاربرد بیشتر آن به خاطر تمایل ذاتی آن برای استفاده از سطح آن می باشد. این شرایط علی رغم تلاش های زیاد برای به کار بردن سیستم های روغن کاری پیچیده و معمولی ادامه یافته است.

اصطکاک در تمامی فلزات مشاهده می شود اما در بیشتر موارد یک روش مثل آبکاری ، نیترید دار کردن ، کربودار کردن یا روغن کاری معمولی استفاده می شود تا اصطکاک را کاهش دهد. تیتانیوم بر خلاف بیشتر فلزات یک لایه سخت و محکم اکسیدی به صورت خود به خودی بر سطح خود تشکیل می‌دهد در نتیجه فلز با فلز برخورد نمی کند به جز مواردی که به شدت پاکسازی یا اکسید زدایی شده باشد.

سازنده های تیتانیوم تحقیقات بیشماری برای غلبه به ویژگی های نامناسب تیتانیوم آغاز کرده اند. اما تاکنون هیچ سیستم ساده شده ای برای تولید مداوم سطح محافظ چسبنده که از فلز در مقابل فشار و خوردگی جلوگیری کند مشاهده نشده است.

زمینه های بسیاری شامل انواع رسوب معمولی و روش های پیچیده و گران قیمت روکش دادن فلز ، سخت شدن در محلول ، نیترید دار کردن ،کربودار کردن مورد بررسی قرار گرفته است. اگرچه در بعضی موارد یک سطح سخت ایجاد می شود اما به کار بردن روش محدود است چراکه باعث ترد شدن فلز پایه می شود.

خواص تیتانیوم

تیتانیوم عنصری است فلزی با عدد اتمی۲۲، در گروه IVB که در دوره چهارم جدول تناوبی جای دارد. جِرم اتمی۴۷٫۹۰، ظرفیت‌ها ۲٬۳٬۴. دارای پنج ایزُتوپ است. بسیار کمیاب است، به‌طوری‌که فقط ۰٫۶ درصد قشر زمین را تشکیل می‌دهد. ترکیب‌های آن پراکنده و استخراج آن دشوار است.

تیتانیم فلزی است که با نسبت قدرت به وزن بالا شناخته شده است. تیتانیوم فلزی قوی با چگالی کم و کاملاً انعطاف پذیر (به خصوص درحضور اکسیژن محیط) است. از لحاظ مغناطیسی پارامگنتیک بوده و رسانایی الکتریکی و حرارتی نسبتاً کمی دارد.

این فلز سبک (دارای وزن مخصوص ۴/۵۱ گرم بر سانتی متر مکعب که مقداری بین چگالی آلومینیوم و آهن است) ، مقاوم (البته نه به سختی برخی ازفولادهای حرارت دیده) و دارای جلای براق- نقره ای ، عدد اتمی ۲۲ ، وزن اتمی ۴۷/۸۸، سختی در مقیاس موس ۶، دارای نقطه جوش ۳۲۸۷ درجه سانتی گراد و نقطه ذوب ۱۶۶۵درجه سانتی گراد می باشد. نقطه ذوب نسبتاً بالا، آن را به عنوان فلز دیر گداز مفید می سازد. در دمای ۱۲۰۰ درجه خود به خود آتش می گیرد و به شدت اشتعال زا است . از لحاظ زمین شناسی ترکیب‌های تیتانیوم، پراکنده و استخراج آن دشوار است. نوع تجاری تیتانیوم(دارای خلوص ۹۹/۲ درصد) دارای مقاومت کششی نهایی ۶۳۰۰۰پوند بر اینچ مربع (۴۳۴مگاپاسکال) که تقریباً برابر مقاومت کششی آلیاژهای دارای عیار پایین فولاد می باشد اما به میزان ۴۵ درصد سبکتر از آن است. همچنین برخی از آلیاژهای تیتانیم (به عنوان مثال، نوع بتا دارای استحکام کششی بیش از۲۰۰ هزار پوند بر اینچ مربع(۱۴۰۰ مگاپاسکال) می باشند. البته، وقتی حرارت داده می شود، در دماهای بالاتر از ۸۰۶ درجه سانتی گراد استحکام کششی خود را از دست می دهد.

کاربرد تیتانیوم:

هواپیماها،موشک‌ها، جت‌ها، ماشین‌های نساجی، وسایل شیمیایی، وسایل جراحی، وسایل نمک‌زدایی، وسایل ارتوپدی، وسایل غذاسازی، هدف‌های لوله‌های اشعه ایکس، وسایل ساینده، لوله‌های رآکتورها، قاب یا فریم عینک و...

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید

آبکاری با قلع

قلع فلزی 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.
محدوده وسيعي از آلياژهاي قلع - سرب جهت لحيم كاري 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 لحيم كاري 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. به كمك تكنيك هاي 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 محيط هاي خنثي و اسيدي ارائه شده است .

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.

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید

آبکاری نقره از نگاه متال فینیشنگ 2011

ترجمه و ویرایش توسط واحد فنی مهندسی شرکت جلاپردازان پرشیا

این موضوع که نقره یکی از اولین فلزاتی است که به روش آبکاری الکتریکی و در طول پیشرفت های اولیه این تکنیک ساخت در نیمه ی قرن 19 ، روی سطح نشانده شده است تعجب اور نیست. کاربرد زینتی نقره در ادوات فلزی و ساخت ظزوف مسطح که از فلزات ارزان قیمت تر ساخته شده است، به سرعت به موفقیت اقتصادی بزرگی منجر شده است.

فرمولاسیون محلول آبکاری نقره زینتی که امروزه که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، فوق العاد شبیه به انچه که برادران Elkington در سال 1840 ثبت کرده اند ، است. با وجود مسایل زیست محیطی، سلامت و امنیتی، مرتبط با نمک های سیانید، محلول های آبکاری محلول های آبکاری با سیانید کیفیت رسوب گذاری بالاتری را در هزینه های کمتر ارائه می دهد. این موضوع به طور ویژه ای برای کاربردهای صنعتی خوب است.
اگرچه که اخیرا فرآیند های غیر سیانیدی به صرفه ی اقتصاد برای آبکاران موجود است. نقره ی آبکاری شده کاربرد های بسیار دیگری به جز اهداف تزئینی دارد. استفاده از آن در ترکیبات و مجموعه های الکترونیکی به طور چشمگیری در طول دو دوره ی اخیر افزایش یافته است. کاربرد های جدید نقره در موج بر ها ی استفاده شده در سیستم های ارتباط دور را در بسته بندی های سیستم های مدارارت یکپارچه دارد.

سیستم سیانیدی آبکاری نقره

یکی از محلول های مرسوم و رایج آبکاری که برای کارهای rackمناسب است، ممکن است چنین ترکیبی را داشته باشد.

آبکاری بشکه ای معمولا منجر به از دست دهی در حین خروج و دانسیته جریان کم تر می شود.در طول فرآیند آبکاری می شود. بنابراین غلظت های پایین تری از فلز مطلوب می باشد. یک فرمولاسیون معمولی می تواند شامل:

فرمولاسیون بالا، رسوبات کدر، سفید گچی را تولید می کند که بسیار نرم است(100 knoop>). افزودن اصلاح کننده ها و براق کننده ها خواص رسوب را تغییر خواهد داد و باعث می شود که آن ها تا حد امکان براق شوند.نمونه ی این افزودنی ها یک ترکیب ویژه ی آلی است که معمولا شامل اتم گوگرد و ترکیبات پیچیده ی از عناصر گروه پنج و ششم شامل سلنیم، بیسموت، آنتیموان، در ترکیب خود دارد.
به موازات این که روشنایی افزایش می یابد، رسوب سخت تر می شود. برای رسوبات کاملا روشن، محدوده ی سختی بین 100 تا 200 knoop است.آنتیموان و سلنیم، رسوبات سخت تری را نسبت به بسیاری از ترکیبات آلی تولید می کند.اگرچه که ترکیبات آلی خواص الکتریکی بهتری دارد. پتاسیم کربنات برای افزایش خاصیت هدایت به محلول اضافه می شود و از آنجایی که کربنات یکی از محصولات اکسیداسیون CN است، افزایش آن بعد از ساخت محلول اولیه لزومی ندارد. در این فرآیند، اکسیداسیون حتی در زمانی که محلول استفاده نمی شود هم به آرامی رخ می دهد.زمانی که غلظت پتاسیم کربنات به g/l120برسد می تواند رسوبات را کدر یا زبر کند. حذف کربنات به وسیله ی کریستالیزاسیون در دمای پایین یا رسوب دهی با نمک های کلسیم یا باریم و به دنبال آن فیلتراسیون دقیق، می توان انجام شود.

خلوص آند زمانی که از آند های نامحلول استفاده می شود، بیش ترین اهمیت را دارد. چراکه ناخالصی های معمولی مثل مس و آهن ، بیسموت، سرب، آنتیموان، سولفور، سلنیم، تلریمو فلزات گروه پلاتین منجر به آلودگی محلول و تشکیل فیلم آندی می شود که از انحلال نقره جلوگیری می کند.آندهای نقره به وسیله ی فرآیند های غلتان، ریخته گری و یا چکش کاری فلز ساخته می شوند. برای اطمینان از بازپخت کافی انجام شده، بعد از تولید مراقبت هایی به عمل آید. اهمیت بازپخت برای به دست آوردن اندازه ی صحیحی از ذرات است، بنابراین ذرات آند در طول انحلال ممکن اسنت خارج شود.(Shielding به معنی خروج ذرات کوچک از آند است که موجب ایجاد زبری در رسوبات نقره می شود.) انحلال آند های نامناسب یا shieldingهمچنینی می تواند زمانی که غلظت سیانید بسیار پایین باشد هم و یا زمانی که مساحت ناکافی از سطح آند مورد استفاده باشد هم رخ دهد.

غلظت سیانید آزاد باید به طور مداوم ، اندازه گیری شود. حتی زمانی که حمام بدون استفاده است، افزایش پتاسیم سیانید لازم است، آزمایش های به طور روزانه و پیوسته انجام شود. نسبت سطح اپتیمم آند به کاتد 2 به 1 است و جریان آندی 1.25 mA/dm2 پیشنهاد می شود. زمانی که برای مدت زمان های طولانی از فرآیند استفاده نمی شود، آند باید از محلولخارج شود. چراکه نقره به طریق شیمیایی در محلول نقره حل می شود و ممکن است باعث افزایش بالای غلظت نقره شود.بنابراین آندهای استیل معمولی می تواند برای دوره های کوتاهی از فرآیند و تا زمانی که غلظت آند به محدوده ی عادی خود بازگردد، جایگزین جایگزین آند نقره شود.

Silver strike

فلز نقره تقریبا یک فلز نجیب به حساب می آید ، بنابراین می تواند رسوب های غوطه وری را بر سطح فلزات فعال تر از خود را که در محلول خود غوطه ور اند، تشکیل دهد. این اتفاق حتی زمانی که فلزات بازی وارد محلول گرم یا زنده ی هم که قبلا به آن ولتاژ اعمال شده،نیز انجام و رسوب تشکیل می دهد.
نتایج بدیهی این پدیده، چسبندگی ضعیف رسوبهای بعدی است. برای کاهش این اثر، لازم است تا از پوشش دهی silver-strike قبل از آبکاری با فلزات اصلی استفاده شود. یک محلول silver strike معمولی شامل ترکیب زیر است.

لازم نیست تا نمونه در فاز مرحله ی بین این مرحله و مرحله ی محلو آبکاری نقره بر پایه ی سیانید شستشو داده شود. ضخامت silver strike معمولا بین 0.05-0.25 µm است.

Posttreatment

لازم است تا بعد از مرحله ی آبکاری نقره شستشوی مناسبی روی قطعه انجام شود. ورود سیانید به ترکیب رسوب ها در طول فرآیند آبکاری، غیر قابل اجتناب است و اگر بلافاصله بعد از اتمام آبکاری از رسوب خارج نشوند، باعث رنگزدائی رسوب در طول آزمایش می شود. این پدیده ی رنگ بری رسوب ها به عنوان sweating out شناخته می شود. شستشوی مناسب طبق مراحل زیر انجام می شود: آبکاری نقره، خارج سازی، شستشو با آب سرد، تر سازی با آب گرم( حداقل دمای بین( 90ºC- 2 min) و سپس به سرعت شستشو با آب سرد(نباید اجازه داد تا قطعات در آب خشک شود.) اگر لازم باشد از پوشش ضد لکه استفاده شود.(شستشو با آب سرد) خشک سازی و....
اگر لازم باشد می توان از پوشش های ضد لکه مثل ترکیباتی که بر پایه ی کرومات آلکالی هستند، در مرحله ی قبل از شستشو و خشک سازی آخر به کار گرفه شود. اگر لازم باشد می توان از لاک کاری الکتروفوریتیکی قبل از خشک سازی استفاده کرد.امروزه لاک کاری های بر پایه ی حلال به ندرت استفاده می شود.

سیستم های غیر سیانیدی

بسیاری از ترکیبات نقره قابلیت این را دارند که در پروسه های آبکاری غیر سیانیدی به عنوان منبع فلز، عمل کنند. بسیاری از دانشمندان این علم را بر اساس نوع مواد آن به سه گروه تقسیم کرده اند.این ترکیبات شامل 1) نمکهای ساده مثل نیترات، فلوبورات ها و فلوسیلیکات ها2) کمپلکس های غیر الی مثل یدید، تیوسولفات، و تری متا فسفات و 3) کمپلکس های آلی مثل ساکسینامید، لاکتات و تیواوره هستند. نمک های ساده همگی از یک مشکل مشابه رنج می برند و آن حساسیت مواد به نور مرئی و نور فرابنفش است. اگرچه که از این سیستم ها، رسوب های نرمی به دست آمده است، با این حال این اتفاق در شرایط تولید عادی حاصل نمی شوند.
در حال حاضر دو سیستم آبکاری غیر سیانیدی بسیار مورد توجه است. این دو روش بر اساس کمپلکس های نقره است. در رابطه با کمپلکس های غیر آلی مورد نظر، سه نوع ترکیب یدید، تری متافسفات و محلول تیوسولفات در ادامه بحث خواهد شد. کمپلکس نفره ساکسینامید اساس اولین پروسه ی اقتصادی شده را تشکیل می دهد.که در ادامه در رابط با آن بحث خواهد شد.

سیستم های اقتصادی موجود

دو روش اختصاصی اقتصادی شده در اینجا با هم بحث خواهد شد. شرایط عملیاتی توصیه شده ی ساخت در جدول 1 ارائه شده است. هر دو روش نقره را به طور مستقیم بر آلیاژ های مس رسوب می دهد، اما هر دو روش، نیاز به یک لایه ی استریک دارد تا چسبندگی لایه را به نیکل، برنج های با درصد سرب بالا، و بقیه ی فلزات بی میل، افزایش دهد. هر دو تولید کننده استفاده از استریک مس غیر سیانیدی را تا جایی که لازم باشد، توصیه می کنند. رسوبات معمولا به روشنی زیرلایه ای که روی آن نشانده می شوند هستند. روش های و مواد درخشان کننده در این روش ها مشابه روش هایی سیانیدی پیشرفت نکرده اند. پیشنهاد می شود که رسوب تهیه شده از هر دو روش قبل از شستشوی نهایی و خشک سازی در محلول 10 اتا 20 % سولفوریک اسید قرار داده شود تا رنگ رسوب های حاصل سفید و ثابت شود. ممکن است تا از روش passivation با کرومات یا پوشش دهی با لاک کاری الکتروفورتیکی، مشابه روش به کار برده برای سیستم سیانیدی استفاده شود.

پایداری pH محلول در هر دو روش بسیار مهم می باشد. اگر در هر دو روشpH محلول به زیر 7.5 رود، ساختار کمپلکس تغییر خواهد کرد،که نتیجه ی آن رسوب فلز نقره خواهد بود. این فرآیند برگشت ناپذیر است. سیستم های جدید فاقد بافر مناسب اند و به دلیل شرایط pH پایین در آند، دارای مشکل زمان حمام کوتاه است. با به کارگیری سیستم های بافری بهتر و پایداری PH هر دو روش تهیه توانسته اند از چندیدن حمام مختلف در شرایط تولید استفاده کنند. جالب توجه است که در فر آیند هایی که از عامل تلاطم در آند استفاده می شود، دوام بیشتری را نشان می دهد و این دوباره نشان از اهمیت pH در آند دارد.

محلول های یدید

پژوهشگران با حمام­های مشابه موفقیت های زیادی به دست آورده اند که نتایج حاصله را گزارش کرده اند. یک محلول معمولی شامل مواد زیر است:

تمامی پژوهشگران بدون استثنا ید موجود در فرمولاسیون را در ترکیب رسوب حاصله مشاهده کردند. این حقیقت و قیمت بالای نمک های یدید باعث شد تا از استفاده ی بیشتر این روش جلوگیری شود.

تری­متافسفات

این روش برای آبکاری نقره روی فلزات منزیم و آلیاژ های آن گزارش شده است و استفاده از آن برای بقیه ی فلزات گزارش نشده است.

pH سیستم را به وسیله ی سدیم بیکربنات یا تری اتانول آمین تنظیم شود.

محلول تیوسولفات

ترکیبات بر پایه ی تیوسولفات، جزء بهترین روش های آبکاری نقره بر پایه ی ترکیبات غیر آلی هستند. تلاش های اولیه برای قراردهی نقره از چنین محلول هایی منجر به اکسایش سریع کمپلکس ها و رسوب ترکیبات غیر محلول نقره شده است. از این میان فهیمده شد که با افزایش سدیم متا بی سولفیت، این اتفاق کم تر می افتد و بنابراین در تمام فرآیند های بر پایه ی تیوسولفات، از این ماده استفاده می کنند. ترکیب محلول می تواند شامل این مواد باشد:

توجه: pH محلول با سدیم هیدروکسید و یا سدیم بیسولفیت تنظیم شود.

این الکترولیت، می تواند با آند نفره یا استیل زنگ نزن به کار گرفته شود. به هر حال، این مورد اخیر باید باردار شود. مشکل چسبندگی ضعیف می تواند با به کار گیری سیستم استریک نقره سنتی یا سیستم های که عاری از سیانید هستند، حل شود. در هر دو حالت، خوب است که قبل از وارد سازی به محلول تیوسولفات به خوبی آبکشی شود. مقدار کمی از مواد سیانید دهنده، با تیوسولفات در محلول واکنش خواهد داد و تیوسیانات را تولید خواهد کرد.
CN- + S2O32- CNS- + SO32-

مزیت گزارش شده از تیوسولفات بر سیستم سیانیدی، توزیع بهتر ضخامت در قطعات با اشکال پیچیده است. به هر حال، به نظر می رسد که این رسوب ها در مقایسه ببات به دست آمده از روش های سیانیدی در مقابل هوا زودتر کدر می شوند. بنابراین استفاده از آبکاری ثانویه در این موارد توصیه می شود.

محلول های ساکسینامید

چندین نوع الکترولیت بر پایه ی این ترکیب کمپلکس آلی نقره کشف شده است که ترکیب دو مورد آن در بیان شده است.

دی آمین یا دی اتیلن تری آمین و عوامل ترکننده باعث تولید رسوبات روشن و stress-free می شود.

ممکن است از پتاسیم بورات به جای پتاسیم سیترات استفاده شود. مقاومت رسوب های به دست آمده از این فرآیند در مقابل تیره شدن کم تر از رسوب های به دست آمده از الکترولیت های بر پایه ی سیانید است مگر این که بلافاصله بعد از اتمام آبکاری در محلول رقیق سولفوریک اسید غوطه ور شود.

آبکاری حساس با سرعت بالا

ترکیبات الکتریکی مثل قطعات سربی، در سرعت بالا با استفاده از یک روش آبکاری گزینش پذیر با نقره آبکاری می شود. تراشه های سیلیکونی، می تواند به رسوبات نقره با استفاده از هدایت، مواد اپوکسی دار چسبنده متصل شود و سیم های آلومینیومی و طلا با استفاده از تکنیک های ترموسونیک یا اولتراسونیک به نقره متصل می شوند. تولیدات نهایی به عنوان یک بسته ی IC ارائه می شود(در بسته های مدار مجتمع). ضخامت نقره در محدوده ی بین 1.875µm تا 5.0µm است و زمان رسوب گذاری چیزی بین 1 4 ثانیه است.

کمترین مساحتی که باید آبکاری شود نیازمند استفاده از آندهای غیر محلول است. توری های از جنس پلاتینیوم-کلادنیوبیوم و سیم های پلاتینیوم مثال های از آندی معمول مورد استفاده هستند. الکترولیت های نقره-سیانیدی مشکل تخریب سریع را در این شرایط را دارد، اکسیداسیون و پلیمریزاسیون سیانید ها در آند های بی اثر مشکل اساسی است. محلول های خاص برای غلبه بر این مشکلات تهیه و تقویت شده اند: این ترکیبات الزاما دارای سیانید آزاد نیستند اما همچنان به پتاسیم سیلور سیانید وابسته به عنوان منبع فلز نقره وابسته هستند. فرمولاسیون معمول آن بدین شرح است.

نمک های هدایت کننده می تواند شامل اورتوفسفات ها، که دارای خاصیت خود-بافرکننده هستند، یا نیترات ها که نیازمند افزایش یک بافر اضافی از نوع بورت ها یا ترکیبات مشابه هستند. بافر سازی در این سیستم ها بسیار مهم می باشد. چراکه در طول آبکاری یک افت ویژه ی pH در آند بی اثر به علت تخریب یون های هیدروکسید مشاهده می شود. نقره سیانید های غیر محلول در سطح آند، و به دلیل تخلیه ی سیانید به علت کاهش نسبی pH در این محل ،تشکیل می شوند.جریان آبکاری سریعا به علت پلاریزاسیون کاهش پیدا می کند. معادله ی زیر ، واکنش رخ داده را به طور خلاصه نشان می دهد.(با توصیه های ارائه شده در قبل برای فرآیند های سیانیدی که شکستکی مشابهی کمپلکس رخ می دهد، مقایسه شود).

4OH^-                         2H₂O +O₂ + 4e^-                                               

Ag(CN)^-                      AgCN + CN^-                                     

دانه های اصلاح کننده برای کنترل اندازه ی رسوبات اضافه می شود. به علت سرعت بسیار بالای رسوبگذاری، اصلاح ذرات کوچک بدون نیاز به این افزودنی انجام می شود. نوع و غلظت این ذرات اصلاح کننده بر اساس دانسیته جریان مناسب و سرعت رسوبگذاری تعیین می شود. یک اصلاح کننده ی معمول می تواند شامل ترکیبات گروه 6 جدول مثل سلنیم، باشد. استفاده از این ماده در دانسیته جریان های بالا بسیار خوب است. به عبارت دیگر، غلظت ذرات اصلاح کننده که رسوباتی نرم،براق را در دانسیته جریان 200 A/dm2 را می دهد، در شرایط یکسان در دانسیته جریان 200 A/dm2رسوباتی کاملا درخشان خواهد داد.

پیش و پس آماده سازی

از انجاییکه نقره به طور انتخاب پذیری آبکاری می شود، الکترولیت را باید تمیز کرد و سطح ماده ی مورد نظر را نیز فعال کرد.(معمولا آلیاژ های غنی از مس و یا آلیاژهای آهن -نیکل) که میل به تشکیل رسوبات معلق نقره تمام نقره های مشاهده شده در خارج از قطه ی آبکاری کاهش یابد. بنابراین، تمامی نقره ی موجود باید ازنقاط آبکاری شده ی انتخابی خارج شوند. یکی از روش های معمول شامل چربی زدائی و آبکشی، شستشو الکتریکی و بعد آبکشی، غوطه وری در اسید و بعد آبکشی، anti-immersion predip ،نقره کاری انتخابی،شستشو با خارج سازی نقره، عاری ساز نقره، چندین شستشو و خشک سازی است.

روش anti-immersion predip شامل یک محلول رقیق از مرکاپتان یا ترکیبات مشابه است که خود به مراکز فعال خواهد چسبید و احتمال رسوبگذاری شناور نقره را بدون چسبیدن به الکترود مورد نظر کاهش دهد. بنابراین از آنجایی که بین مرحله ی predip و محلول آبکاری، شستشو انجام نمی شود، توجه به این مهم ضروری است که عامل predip نباید تاثیر مخالفی را روی عملکرد الکترولیت گذارد. بسیاری از عوامل predip در واقع در حین آماده سازی محلول به الکترولیت افزوده می شوند تا اثر بازدارندگی رسوب گذاری شناور را افزایش دهد. همچنین این مواد به عنوان اصلاح کننده ی اضافی ذرات هم عمل می کند. حتی با وجود چنین احتیاط کاری هایی باز هم مقداری نقره در نقاط خارج از مساحت مورد نظر آبکاری یافت می شودکه باید حذف شود. این موضوع معمولا با استفاده از یک عریان سازی ثانویه حاصل می شود که در یک لایه ی کوچک نقره از سطح درونی حذف می شود. رایج ترین محلول مورد استفاده، مواد بر پایه ی ساکسینامید هستند و در بسیاری موارد از یک جریان معکوس برای کنترل بهتر موادعریان سازی شده از این سل استفاده می شود.
تکنولوژی آبکاری به مقداری زیادی پیشرفت کرده است .

خلاصه

بعد از بیش از150 سال، آبکاری آویزان و بشکه ای هنوز هم با استفاده از الکترولیت های سیانیدی انجام می شود که بسیار شبیه به ترکیب الکترولیت های اولیه ی 1840 دارد.بعد از سال ها تلاش گروه R&D برای پیداکردن یک روش جایگزین برای سیستم های سیانیدی، در آبکاری نقره، دو روش اقتصادی شده اند. همچنان تلاش های بیشتری با موضوع تولید رسوب های کاملا درخشان از الکترولیت هایی به همان قدرت الکترولیت های سیانیدی انجام می شود. استفاده از نقره ی آبکاری شده در قطعات الکتریکی،به خوبی ارائه شده است و این رویه همچنان با توسعه دادن کاربرد های جدید آن مثل استفاده از آن به عنوان موجبر در سلول های ارتباط از راه دور، ادامه دارد.

ترجمه بخش فیلتر متال فینیشینگ 2013 توسط واحد فنی مهندسی شرکت جلاپردازان پرشیا

این مقدمه نیاز های آبکاران را برای فیلتر کردن محلول های آبکاری را نشان می دهد. همچنین نیاز های آبکاران را برای کاهش ذرات جامد بعد از خنثی سازی از فیلتر کردن در هرجای ممکن برای بازیافت یا طولانی تر کردن زمان سرویس کردن تمیزکننده ها، زبر کننده ها و شوینده ها را نشان می دهد.

فیلتر کردن معمولا شامل استفاده از کربن برای حذف ناخالصی های نامطلوب آلی می باشد که سال ها پیش از این روش در میان سایر روش های فیلتر کردن استفاده می شده است.
امروزه کربن دانه ای در بسیاری از موقعیت ها پذیرفته شده است و نیاز به کربن پودری را کاهش داده و باعث حذف تصفیه هفته ای یا ماهانه شده است. هرچند مواردی وجود دارد که کربن پودری باید به عنوان تنها روش در نظر گرفته شود.

آبکارانی که به مساله فیلتر کردن به عنوان یک موضوع مهم توجه می کنند باید آگاه باشند که فرایند فیلتر کردن بیشتر علم است تا یک کاری هنری!. نیاز علم این است که ترتیبی از حقایق را داشته باشیم. حقایقی که در ارتباط با بازده نتایج باشد و توانایی پیش بینی آنها را داشته باشد. هرچند بعضی از کارها در این زمینه در 5 تا 10 سال اخیر انجام شده است آبکاران باید بیشتر به تجربه و آزمایش متکی باشند.
در گذشته پیشنهاد می شد که آبکار سطح کیفیت را با استفاده از کنترل کیفیت آماری اندازه گیری کنند و تعیین کند که آیا به هدف رسیده شده است یا نه؟ بعلاوه توصیه شده است که آبکار نیاز دارد تا ppm مواد مزاحم جامد همراه محلولها را بداند بنابراین ضروری است که اندازه و ظرفیت نگه داری آلودگی ها فیلتر تعیین شود.
آبکاران باید ماهیت ذرات جامد را بدانند چراکه برای دستیابی به موفقیت در جدا سازیی آنها از محلول لازم است. بعنوان مثال آلودگی های لزج و روغنی به سرعت سطح فیلتر متراکم را کور می کنند در حالیکه ذرات بزرگ و ماسه مانند ساختار ضخیمی ایجاد

می کنند و همچنان اجازه عبور محلول را می دهند که برای جداسازی جامد/ مایع تهیه شده است.
با ارزیابی اولیه این فاکتورها آبکاران می توانند مطمئن شوند که نتیجه دستیافتنی است. برای مثال ذرات لزج به ناحیه سطحی بیشتری نیاز دارند در حالی که ذرات درشت با نواحی کمتر قابل فیلتر کردن است (برای مثال ظرفیت نگهداری ذرات کمتر).
به هرحال همه ی صفحات فیلتری به یک روش تولید نمی شوند برای مثال صفحات فیلتر کاغذی، پوششی و غشاهای پلاستیکی از اتصال منفرد برای نگهداری ذرات استفاده می کنند. ذرات فیلترشونده می توانند توانایی بهتری در فیلتر کردن را با ایجاد یک کیک متخلخل ایجاد کنند که باعث بهبود سطح جریان محلول می شود. اما برای اینکه واقعا بتوان در فیلتر کردن موفق بود باید ترکیب مناسبی از عوامل فیلتری و ذرات جامد داشته باشیم تا تخلخل مناسب باقی بماند.
نوع دیگری از فیلتر ها می توانند اتصال های ضروری برای نگهداری ذرات جامد را ایجاد کنند اما به طریقی ساخته می شود که نتیجه بدست آمده ترکیبی از نقاط اتصال و سطوح می باشد که بدام انداختن ذرات جامد میشود. بنابراین برای جداسازی ذرات جامد از مایع بصورت پیوسته میشود و در بازه زمانی طولانی تری قابل استفاده است.(بدون اینکه نیاز به تعویض یا شستشو باشد)
بیشتر فیلترها بر طبق اندازه ذراتی که باعث به کیپ شدن فیلتر (توقف فیلتراسیون صحیح) میشوند طبقه بندی می شوند. این دسته بندی بر پایه تست های آزمایشگاهی است وبر حسب میکرو متر بیان می شود. محیط دانه ای درشت حدود 100 میکرومتر است و محیط متراکم 1، 5 یا 10 میکرومتر است. با اعلام این اعداد در طبقه بندی میتوان حدس زد با بازدهی 85 تا 95% بیشتر ذرات با اندازه اعلام شده جدا سازی و فیلتر میشود. در حالیکه اگر سطح بازداری (میزان فیلتر کردن و عدم اجازه عبور به اندازه دانه های خاص) میکرومتر به صورت دسته بندی مطلق بیان شود 100 % اندازه (میکرومتر) بیان شده و اندازه های بزرگتر از آن حذف می شوند. این موضوع همچنین بیان می کند که فیلتر های درشت ظرفیت نگه داری ذرات جامد بیشتری را دارند و فیلتر های چگالتر (ریز دانه) ظرفیت نگه داری ذرات کمتری را دارند.
در ادامه در مورد اینکه مواد جامد (ناخالصی مضرر در محلولهای آبکاری) از چه منابعی ایجاد می شوند و روش های حذف موثر آنها بحث می کنیم.

برای مطالعه کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید.

آبکاری بدون زینکات یا استنات منیزیم آلومینیوم و تیتانیم از نگاه متال فینیشینگ 2011

برای بیش از 80 سال آبکاری فلزاتی نظیر منیزیم آلومینیوم و تیتانیم وابسته به محلول هایی شامل زینکات و استنات بود.این محلول ها به دلیل تنظیم کردن محدود و هم چنین کار کردن سخت با این نوع محلول ها منسوخ شده اند.
این مقاله به توضیح یک روش جدید و سازگار با محیط زیست برای ابکاری فلزات مذکور بدون نیاز به این نوع محلول ها و در نتیجه تمیز کردن های اضافی و روش های اکسید زدایی میپردازد.
این فرایند نشان می دهد که چگونه می توان زینکات و استنات را حذف کرد و از بخش تمیز کردن و اکسید زدایی گذر کرد.
این مقاله شامل استفاده از نیکل الکترولس میشود که یکی از پوشش های رایج در این فلزات است و غالبا به عنوان یک پایه برای ابکاری فلزات دیگر استفاده گردد.

سبکی،قدرت و نقطه ذوب بالای تیتانیوم،آلومینیوم و آلیاژهای مختلف منیزیم این فلزات را بسیار مناسب برای استفاده در کاربرد های هوایی و خودرو کرده است.
در خیلی از موارد نیاز به ابکاری فلزات وجود دارد اما فلزات واسطه مانند مس کروم نیکل و ... پیوند خوبی با فلزات سبک و غیر واسطه برقرار نمیکند.
برای چند دهه،ابکاری این فلزات ابتدا بوسیله یک لایه نازک از روی یا قلع از محلول های شناخته شده زینکات یا استنات انجام میشد.
1)محلول های ساده زینکات یا استنات چیزی بیش تر از زینک اکسید یا قلع اکسید در محلول های قوی سدیم هیدروکسید یا پتاسیم هیدروکسید نیستند.اما برای بهترین نتیجه معمولا سیانید به محلول اضافه میگردد
2)انواع دیگری از حمام مانند مخلوط کردن زینکات و استنات و تغییر پی اچ و غلظت محلول میباشد.
3)علاوه بر این،مس بر روی این فلزات ابکاری میشود تا هم سخت را نرم کند و هم اینکه باعث بهبود پیوند فلزات ابکاری میشود.
4)با توجه به هزینه ها زینکات معمولا بطور وسیعی برای این محلول ها استفاده میگردد.

تمیز کردن و اکسید زدایی

در هنگام ابکاری،مهم ترین بخش فرایند تمیز کردن و اکسید زدایی فلز یا الیاژی است که باید ابکاری بر روی ان انجام گیرد.تمیز کردن شامل تمیز کردن سطح از روغن ها و یا مواد جامد ارگانیک است اما اکسید زدایی شامل حذف مواد ناخواسته غیر ارگانیک(اکسیدها،هیدروکسیدها) است که باعث تداخل در ابکاری میگردد.
انتخاب تمیزکننده بستگی به الودگی سطح و هم چنین آن فلز مربوطه دارد.
معمولا،یک محیط قلیایی قوی بهترین نتایج را در ابکاری تیتانیم الومینیوم و منیزیم و دیگر آلیاژها دارد.
سپس در یک اب شستشو داده شود.موادی که برای اکسیدزدایی استفاده میگردند نیتریک اسید،سولفوریک اسید،هیدروفلوریک اسید و هیدروکلریک اسید هستند.
غلظت آن بستگی به فلز مربوطه دارد سپس بوسیله آب شسته میشود.در قدیم این فلزات بوسیله کرومیک اسیداکسید زدایی میشدند یا روکشی از جنس کرومات بر روی آنها ایجاد می گردید تا از رشد اکسید فلزات بر روی آن ها جلوگیری گردد و کار را برای استفاده از محلول های زینکات یا استنات آسان می کردند.اما به دلیل نگرانی های زیست محیطی این روش منسوخ شده است.

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید

تردی هیدروژنی در آبکاری از نگاه متال فینیشینگ 2011

ترجمه و ویرایش توسط واحد فنی مهندسی شرکت جلاپردازان پرشیا

مقدمه ای بر تردی هیدروژن

تردي هيدروژني (Hydrogen Embitterment) فرآيندي است که در آن هيدروژن با نفوذ به ماده فلزي منجر به ايجاد ترک، کاهش انعطاف‌پذيري و در نهايت شکست و تخريب آن مي‌شود. شکست مواد فلزي در اثر پديده تردي هيدروژني اغلب غيرقابل پيش‌بيني و گاه فاجعه‌بار است. دليل آن اين است که براي وقوع شکست، اعمال نيروي خارجي نياز نيست و وجود تنش‌هاي پس ماند (Residual Stress) مي‌تواند به عنوان منبع اعمال تنش عمل کند. آستانه تنش‌هايي که سبب ترک مي‌شود معمولا کمتر از تنش تسليم ماده است بنابراين ماده بدون اينکه تغيير شکل کافي دهد يا صدمات ظاهري آن قابل رويت باشد به صورت ناگهاني و در حقيقت در اثر يک شکست دروني تخريب مي‌شود. حد تردي هيدروژني به مقدار هيدروژن و مدت زماني که ماده در معرض آن قرار گرفته وابسته است. هيدروژن که از لحاظ شعاع اتمي بسيار کوچک است مي‌تواند در طي فرآيند ساخت يا عمليات انجام گرفته روي فلز و يا در حين کاربرد قطعه فلزي به درون آن نفوذ کند. فرآيندهائي نظير اسيدشوئي، پوشش‌دهي الکتريکي (Electroplating)، جوشکاري و بطور کلي تمامي فرآيندهاي مائي پوشش‌دهي که سطح فولاد را در معرض هيدروژن آزاد قرار مي‌دهد ماده را مستعد جذب و نفوذ هيدروژن مي‌کند. وجود مقادير بسيار کم هيدروژن مي‌تواند منجر به بروز پرونده هيدروژني در مواد و فولادهاي استحکام بالا شود.

مکانیزیم تردی هیدروژنی

پوشش‌دهي فلزات فرآيندي است که مي‌تواند زمينه‌ساز تردي هيدروژني در قطعه شود. موفقيت‌آميز بودن عمليات پوشش‌دهي به تميز بودن سطح قطعات بستگي دارد. وقتي قطعات فلزي اسيدشوئي مي‌شوند شديدترين منبع هيدروژن براي نفوذ به فلز پايه فراهم مي‌شود. خود فرآيند پوشش‌دهي منبع ديگر حضور و نفوذ هيدروژن است. با توجه به واکنش زير، هيدروژن اتمي توليد شده و در ماده فلزي نفوذ مي‌کند و جذب مي‌شود:
هيدروژن اتمي معمولا به مناطقي نفوذ مي‌کند که بيشترين تنش سه بعدي در آن متمرکز شده است. هيدروژن در تله‌هايي نظير مرز دانه‌ها، مرز تيغه‌هاي مارتنزيت، فصل مشترک‌هاي کاربيد و نظير آن در ساختار فولاذ نفوذ مي‌کند. با افزايش غلظت هيدروژن در اين تله‌ها به حد بحراني، شکست سريع و ترد اتفاق مي‌افتد زيرا نيروي ناشي از حضور هيدروژن مولکولي در دروين اين تله‌ها بسيار زياد و گاه در حد چند هزار psi است که به آساني مي‌تواند قطعات بسيار حجيم را نيز ويران نمايد.

اگر نيروي خارجي به فلز اعمال نشود و يا تنش‌هاي پسماند وجود نداشته باشد، تردي هيدروژني محيطي ممکن است به شکل‌هاي مختلف نظير تاول، ترک داخلي، تشکيل هيدريد و کاهش انعطاف‌پذيري نمود يابد. اما اگر تنش کششي وجود داشته باشد و ميزان آن حتي از تنش تسليم فلز کمتر باشد، ترک ناشي از حضور هيدروژن مستعد اشاعه ترک و در نهايت شکست قطعه مي‌گردد.

هيدروژن از منابع مختلف شيميائي يا محيطي مي‌تواند به مواد فلزي نفوذ کند. اگر محيط خوردگي فعال باشد، هيدروژن ناشي از واکنش خوردگي به شکل اتمي در فلز نفوذ کرده و اگر قطعه فلزي تحت تنش باشد، خوردگي و شکست ناشي از اين حالت scc يا "ايجاد ترک تحت تنش ناشي از خوردگي" (Stress Corrosion Cracking) ناميده مي‌شود. اگر حضور سولفيد هيدروژن سبب ورود هيدروژن به فلز شود فرآيند ايجاد ترک در اين حالت "ايجاد ترک تحت تنش ناشي از سولفيد" يا ssc (Sulphide Stress Cracking) ناميده مي‌شود. البته scc پديده‌اي است که صرفا به هيدروژن متکي نيست و از مواد خورنده مختلف ناشي مي‌شود که به ترک‌هاي زير نفوذ کرده و به اشاعه آنها و رسيدن به آستانه شکست کمک مي‌کند. به اين دليل اگر پاي هيدروژن در ميان باشد و شرايط خوردگي تحت تنش فراهم باشد و فرآيند را Hscc يا "ايجاد ترک تحت تنش ناشي از خوردگي در حضور هيدروژن" مي‌نامند. به هر صورت، تردي هيدروژني و Scc هر دو از نوع شکست تاخيري هستند که باعث ايجاد ترک، کاهش انعطاف‌پذيري و ضربه‌پذيري فلز و در نهايت شکست ناگهاني‌تر در تنش‌هاي کمتر از تنش تسليم فلز مي‌شوند.

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده متن لطفا کلیک کنید.

هدف از بکار بردن تسریع کننده ها یکی افزایش سرعت فرآیند پوشش دهی می باشد، اکسید کردن آهن فرو و کاهش اندازه کریستالها می باشد.

به دلیل اکسید شدن هیدروژن به این وسیله می توانند باعث انجام خواسته های فوق می گردند. در اثر انجام واکنش های فسفاته گاز هیدروژن متصاعد می شود و تولید هیدروژن یکی از راههای کنترل انجام واکنش است و زمانی که کنترل هیدروژن متوقف شود واکنش فسفاته کاری به پایان رسیده حباب هیدروژن از روی سطح خارج نمی شود وروی سطح می نشیند اگر مقدار زیادی حباب هیدروژن آزاد می شود از انجام واکنش جلوگیری می کند پس تلاش می کند هیدروژن را به نحوی خارج کند یعنی دپلاریزه کردن هیدروژن می باشد. بدون شتاب دهنده ها عمل فسفاته کاری ساعتها طول می کشد ( 6 تا 10 دقیقه ) با بکار بردن آنها زمان تا چند دقیقه کاهش می یابد.

همچنین استفاده از شتابدهنده میزان لجن را نیز کاهش می دهد و مقدار مواد مصرفی بر واحد حجم نیز کاهش می یابد.

ارتباط بین مقاومت به خوردگی و انتخاب نوع شتابدهنده به نحوی به تأثیر آن در مکانیزم تشکیل فسفاته بستگی داردایجاد پوشش­های فسفاته را می­توان به روش­های شیمیایی، مکانیکی یا الکتروشیمیایی تسریع کرد. ولی اغلب از عوامل شیمیایی که به نام تسریع کننده خوانده می­شوند، استفاده می­شود زیرا نه تنها باعث صرفه جویی در وقت می­شوند بلکه می­توان فرایند را در دمای کمتر انجام داد.

تسریع کننده­ های شیمیایی

1- اکسید کننده

این نوع شتابدهنده ها بیشترین کاربرد را دارند مهمتربن آنها نیتراتها ، کلرات ها ، پر اکسیدها می باشند.

نیتراتها به تنهایی یک شتابدهنده پر مصرف می باشد و در محلول فسفات روی و منگنز موثر می باشد. نیترات را می توان بصورت نمک فلز قلیایی نمکهای منگنز یا روی مخلوطی از آنها استفاده کرد.

مکانیزم شتابدهندگی نیترات ساده نمی باشد اما ممکن است از روی ترکیب گاز خارج شده از قطعه ای که مورد عمل فرآیند در محلولهای محتوی نیترات قرار می گیرد و مکانیزم را استنتاج کرده در طول عملیات فسفاته کاری حضور آهن، غلظت بالای نیترات و دمای بالای تبدیل نیترات به نیتریت با یک ترکیب نیتریدی که سپس با هیدروژن آزاد شده از انحلال آهن توسط فسفریک واکنش می دهد، احیا می شود.

و ممکن است یونهای فرو را به یونهای فریک اکسید کند .

بطور خلاصه واکنش اکسیداسیون تقریبا به معادله کلی زیر وابسته است .

گاز خنثی تولید شده از احیای نیترات اثر معکوس روی فرآیند فسفاته کاری ندارد، فسفات آهن نامحلول نتیجه شده به شکل لجن رسوب می کند.

دامنه غلظت برای شتابدهندگی نیترات کاملأ به نسبت مشخص در محلول کاری محلول است . هرچه این نسبت بیشتر باشد زمان لازم برای تشکیل حداکثر وزن پوشش کوتاهتر می باشد. ولی مقدار وزن پوشش کمتر خواهد بود. محلولهایی که نسبت نیترات به فسفات بالاتری دارند ممکن است لجن کمتری بوجود آورند و کاراتر می باشند ولی محلولهایی با نسبت کمتر دارای وزن پوشش بیشتر و کارایی کمتر می باشند.

آزمایشات چمبرلین و آیزلن نشان داد که حلالیت فسفات فریک در حضور نیتریت بیشتر است. فسفات فریک ممکن است بوسیله هیدروژن نوزاد در سطح تماس احیا شده و بیشتر در پوشش شرکت کند تا اینکه لجن برود.

فرمول شیمیایی که برای نیتراتها رخ می دهد به فرم زیر است:

محدودیت نیتریتها و نیتراتها این است که در دمای بالا ناپایدار هستند با توجه به ارزیابیهایی که توسط محققان انجام شده، تجزیه نیتریت در دمای بالای فسفاته کاری C°95 - 98 بیشتر آن هدر می رود. نسبت انحلال اسید نیترو به طور کلی به دما وابسته است. لذا نیتریتها کاربرد وسیعی در حمامهای یافته اند که در دماهای پایین کار می کنند. وقتی قرار است از نیتریت بعنوان شتاب دهنده در حمامهای دما بالا استفاده شود به منظور اجتناب از هدر رفتن بالای مواد شیمیایی و همچنین برای اطمینان از شرایط بهداشتی کوره مقدار نیتریت اضافه شده به این حمامها باید دقیقا متناسب باشد.

فرمول شیمیایی که برای نیتراتها رخ می دهد به فرم زیراست :

کلرات ها یکی از شتابدهنده های قویی باشند که باعث می شوند تا ضخامت پوشش نازکتر می شوند.

برای کلراتها معمولأ از نمک Zn(ClO3) بعنوان شتابدهنده استفاده می شود.کلراتها هم هیدروژن متصاعد می کند، هم آهن را اکسید می کند.

مشکل کلرات در این است که حمام را گل آلود و ژلاتینی می کند که برای رفع این مشکل باید غلظت حمام را بالا ببریم.البته استفاده از کلرات و نمکهای آن در پوشش دهی منگنز خیلی مرسوم نمی باشد زیرا که باعث اکسید شدن پوشش می باشد.

پراکسیدهیدروژن از قوی ترین شتابدهنده ها می باشد ولی پایداری آن خیلی محدود است غلظت مورد استفاده از پراکسید معمولا05/0 می باشد. مکانیزم به این صورت است که اکسید شدن فسفات فرو توسط پر اکسید هیدروژن منجر به آزاد شدن اسید فسفریک می شود.

البته این شتابدهنده فقط برای پوشش روی آن هم به روش پاشش در دمای C°50 تا 60 که لجن زیادی تولید می شود کاربرد دارد.

دسته دیگر از شتابدهنده ها ترکیبات نیترو آلی است که این شتابدهنده ها گرانترین شتاب دهنده ها می باشد. از انواع آنها سدیم متا نیترو بنزنات سولفونات می باشد این شتاب دهنده ها بسیار خوب عمل می کنند. یکی از مشخصات برجسته آن این است که نه خود شتاب دهنده و نه محصولات ناشی از احیا آن خورنده نمی باشند، بنابراین هنگامی که آبکشی ناقص باشد تجمع محلول در شکافها و شیارهای زبر خطری را به دنبال نخواهد داشت در هر جا محدودیت هایی نیز در استفاده از این شتابدهنده وجود دارد که عبارتند از :

11- حلالیت آن در آب کم است.لذا نمی توان بصورت محلول های غلیظ ساخته شود .

12- قادر به کنترل آهن فرو تولیدی در طول عملیات نمی باشد و ممکن است گاهی افزودن اکسید کننده قوی نیاز باشد.

13- این ماده جزو دسته مواد منفجره قرار دارد و لذا بسته بندی آن به فرم جامد غلیظ خطرناک است.

14- حلالیت خوبی دارد اما مدت شتابدهندگی آن کم است و اغلب به همراه سایر شتابدهنده ها مصرف می شود.

2. احیا کننده ها

سولفیت فلزات قلیایی، سولفیت سدیم، هیپو فسفیت سدیم، فرمآلدهیدو نیز آلدهید ها جزو این دسته از احیا کننده ها محسوب می شوند.مکانیزم آنها به صورت زیر است :

یعنی هیدروژن را به آب تبدیل می کند البته استفاده از آنها در صنعت به اندازه عوامل اکسنده موفقیت آمیز نبوده است.

3. نمک فلزات نجیب تر از آهن

اغلب از نمک مس در موارد نادر از نمک نیکل استفاده می شود که نیکل همراه نیتریت و نیترات بکار می رود.

مس نه تنها بعنوان کاتالیست عمل می کند بلکه رسوب پوشش در زمان کمتری رخ می دهد و مناطق کاتدی در سطح فولاد افزایش می دهد. اثر شتابدهندگی مس نیز بهمین علت می باشد. از مقدار اضافی مس نیز به دلیل جایگزین شدن پوشش فلزی مس بجای پوشش فسفاته مورد نظر بایستی خودداری کرد. واکنشهای مربوط به تسریع کننده های نمکی به صورت مقابل است :

مس رسوب شده در اسید نیتریک احیا می شود.

نهایتأ هیدروژن به صورت واکنش زیر احیا می شود :

مقدار تسریع کننده اثر مستقیمی در اندازه کریستالهای پوششی دارد. بیشترین شتاب و ریزترین دانه بندی در پوشش با غلظت 5/1 مس بدست می آید. اگر از این مقدار بیشتر شود اکسید کوپریک بوجود می آید.

در مورد نیکل نیز بهمین شکل است ولی در مکانیزمشان اختلاف وجود دارد عقیده گروهی بر این است نیکل روی فسفاتهای نامحلول نشسته و در شکل کلویبدال نوزادشان اثر می گذارد.

در مورد نیکل نیز بهمین شکل است ولی در مکانیزم اختلاف وجود دارد. از طرفی مقدار اضافی نیکل تأثیر زیان آوری ندارد گفته می شود که مقاومت به خوردگی پوشش را بالا می برد.چون این نوع یون ها از واکنش کاتدی مناطق بدون پوشش سطح فولاد جلوگیری می کنند. یک نمونه از کاربردهای نیکل را می توان شرکت یون نیکل و یاکبالت در اسید مربوطه نام برد که اصلاح کننده محلول فسفاته می باشد. تشکیل نمکهای کمپلکس نقش مهمی در تسریع تشکیل پوششی دارند با به تأخیر انداختن رشد کریستالها باعث می شوند پوشش یکنواخت با مورفولوژی کریستالی ریز به وجود آید.

4. تسریع کننده ­های الکتروشیمیایی

گاهی برای تسریع فرآیند فسفاته کاری از جریان الکتریکی استفاده می­شود که تأثیرات آن به اختصار در زیر آمده است:

1. عملیات کاتدی فرایند فسفاته کردن را شدیداً تسریع می­کند.

2. عملیات آندی از تشکیل پوشش جلوگیری می­کند و به احتمال زیاد فسفات روی یا فسفات منگنز اولیه به شکل غیر محلول تبدیل نمی­شود، ولی فسفات فروی اولیه از محلول فسفاته­ی فوق اشباع رسوب می­کند و همزمان سطح فلز با پوششی با ترکیب Fe(H2PO4)2.2H2Oرویین می­شود.

3. استفاده از جریان متناوب نتایجی مشابه با عملیات کاتدی را دارد. می­توان نتیجه گرفت که عمل کاتدی جریان متناوب، بسیار شدیدتر از عمل آندی آن است.

4 . استفاده از جریان متناوب و تسریع کننده­ی شیمیایی نتایج را بهبود می­بخشد. در این حالت فرایند خیلی سریعتر به پایان می­رسد. در صورتی که در حالت غوطه­وری معمولی در این مدت اندک نتیجه حاصل نمی­شود. چنین سرعتی، در غیاب جریان، تنها با استفاده از عملیات پاششی قابل دسترسی است.

5. پوشش­های حاصل از الکتروفسفاته معمولاً نسبت به پوشش­های حاصل از همان شرایط اما بدون اعمال جریان، تخلخل بیشتری دارند. احتمالأ علت این امر، ضخامت کم این پوشش­هاست (mµ5 -1).این پوشش­ها نازک اند و بلورهای ریزی دارند که در هنگام استفاده از پوشش رنگ خاصیت چسبندگی الاستیکی آن را کاهش نمی­دهند.

5-تسریع کننده­ های مکانیکی

این روش شامل پاشش محلول شیمیایی مناسب (حاوی تسریع کننده­ی شیمیایی) با سرعت زیاد برروی تجهیزات است. در نتیجه عمل همزدن محلول و تشکیل پوشش هم زمان انجام می شود با استفاده از روش پاشش، زمان تأخیر حاصل از نفوذ سازنده­های خاص، در محلول حذف می­شود و همزمان سطح آهن در محلول اتمیزه شده، اکسید می­شود. مدت پاشش 5/0 تا 2 دقیقه است. پوشش حاصل نازک و دارای بلورهای ریز بوده و در نتیجه برای زیر لایه رنگ بسیار مناسب است.

مرجع : پایان نامه دانشگاهی اقایان خیر خواه و پور فتحی دانشگاه شریف

تصفیه پساب در آبکاری 
توماس جی، وبر

شرکت مدیریت پساب. کلیولند

ترجمه در شرکت جلاپردازان 

امروزه حدود 1500 شرکت در ایالات متحده آمریکا فعالیت هایی در زمینه آبکاری و پوششکاری فلزات انجام می دهند، این موسسات پساب ایجاد شده در روند تولیداتشان را یا به صورت مستقیم درون رودخانه ها یا جریانهای آب تخلیه می کنند یا به صورت غیرمستقیم به درون شبکه های پساب عمومی [1]رها می کنند، کارخانجات پوششکاری فلزات تا به امروز بیشترین میزان تخلیه پساب را نسبت به هر شاخه تولیدی صنعتی دیگری به خود اختصاص می دهند، به طور معمول، آلودگی های پساب کارخانجات پوششکاری فلزات بسیار خطرناک هستند، بنابراین برای پیروی از مقرارات مصوبه ی آب پاک[2]پساب ها باید تصفیه شوند یا آلوذگی ها قبل از تخلیه در جریان های آبی یا شبکه ی پساب عمومی، به روشی برطرف و حذف شوند. در حالت کلی مقررات شامل اکسایش سیانید ها، فرایند کاهش کروم شش ظرفیتی و احیای آن، جدا کردن فلزات سنگین و کنترل pHآب می شود.

به روشنی مشخص است که برای شرکت هایی که پساب خود را به صورت مستقیم وارد جریان های آبی می کنند (تخلیه مستقیم) قوانینی در طی سال ها منتشر شده است که نیازمند دستیابی به محدودیت های شدیدتری از نظر غلظت پساب های سمی است، که مواد تشکیل دهنده آن ها به زندگی آبزیان زیان می رساند، قوانین استاندارد جریان های آبی توسط سازمان ایالتی معیار کیفیت آب[3] ایجاد شده اند که محدودیت ها را به شکلی کنترل می کنند که سطح غلظت آلاینده ها درون جریان ها را تا حدی پایین آورد که تاثیر منفی بر روی آب آشامیدنی و زندگی آبزیان نداشته باشد، از دهه 70 میلادی به بعد آژانس های ایالتی تلاش داشته اند که محدودیت های تخلیه مستقیم پساب را به حدی پایین تر از استاندارد های کیفیت آب های جاری برسانند، آن ها از روش هایی نظیر آنتی دگراسیون[4]، ضد بازگشتی[5]و خاصیت پخش کنندگی موجود[6]استفاده می کنند و درنتیجه تعداد تخلیه مستقیم به شدت کاهش یافته است، قرار دادن ضوابط بیولوژیکی در نظارت ها و سنجش های زیستی همچنان باعث از دور خارج شدن ابزارهای تخلیه مستقیم پساب می شود و سبب تغییر روش کارگاه ها به سمت تخلیه درون شبکه فاضلاب عمومی می گردد.

به دلیل اینکه اکنون اکثر شرکت های پوششکاری فلزات (آبکاری ها) پساب خود را درون شبکه فاضلاب عمومی تخلیه می کنند، سیستم های تصفیه فاصلاب برای این شرکت ها راه اندازی شده است تا با استاندارد های پیش-تصفیه پساب ایالتی، یا در صورت دقیق تر بودن، با استاندارد های محلی تطابق داشته باشند، استاندارد های ایالتی بر اساس فناوری ها پایه گذاری شده اند، برای مثال نمونه برداری مبتنی بر تاریخ یا سنجش های قراردادی سیستم تصفیه پساب از "تجهیزات انتخاب شده که بهترین کارایی را دارند". یکی از فناوری های اولیه "بهترین فناوری کنترل قابل اجرای موجود"[7](BPCTCA)یا به صورت ساده تر "بهترین فناوری قابل اجرا"(BPT)نام داشت، سطح دقیق تر آن "بهترین فناوری موجودِ به صرفه اقتصادی"(BATEA)[8]نام داشت که معمولا به صورت BATشناخته می شود، فناوری تصفیه BATبه طور عمده از این نظر با فناوری قراردادی فیزیکی- شیمیایی BPTتفاوت دارد که BATشامل فیلتراسیون و تصفیه پساب ممتد (پی در پی) است و معمولا به روش های پیشرفته به تصفیه پساب در آبکاری می پردازد.

هدف و قصد اصلی قوانین پیش-تصفیه ایالتی و محلی جلوگیری از ورود آلاینده هایی به شبکه فاضلاب است که با عملکرد شبکه فاضلاب عمومی تداخل دارند؛ آلایندگی هایی که از شبکه فاضلاب عمومی عبور می کنند و به جریان های عمومی سرایت می کنند و آلاینده هایی با غلظت هایی که با پروسه های زیستی ناسازگارند یا مانع از روند های زیستی می شوند ؛ و همچنین کاهش غلظت آلاینده های لجن های داخل شبکه فاضلاب از اهداف این قوانین است.

از سال 1984 میلادی که قوانین پیش-تصفیه اجرا شدند، کارخانجات پوششکاری فلزات گام هایی بلندی در جهت نصب سیستم ها وتجهیزات کنترل آلاینده ای از طریق تصفیه پساب ها برداشته اند که به خوبی به هدف قوانین وضع شده دست

جدول 1-راهنمای موسسات آبکاری-استاندارد های پیش-تصفیه برای منابع موجود بزرگتر از 10,000گالون در روز

تمام مقادیر بر حسب mg/L*جمع مقادیر کروم، مس، نیکل و روی

پیدا کرده اند، کاهش قابل توجه و تاریخی در مقدار فلزات در اکثر شبکه های فاضلاب عمومی در کل کشور انجام گرفته شده است.

وضعیت قوانین جاری برای پساب ها

قوانین ایالتی که در جدول های 1 و 2 فهرست شده اند، در حال حاضر بیش از 10 سال از وجودشان، از تاریخ تصویب شدنشان در سال 1984، می گذرد، برای آن دسته از کارخانجات پوششکاری فلزات که هنوز شانس این را دارند که از این مقررات پیروی کنند، هر محدودیت و کاربرد آن برای آن ها به خوبی شناخته شده است، و روز به روز با این قوانین سازگاری بیشتری پیدا می کنند، اما شبکه های فاضلاب به طور فزاینده در حال اعمال نفوذ هستند و یا می توان گفت وادار به اعمال نفود می شوند، محدودیت های پیش-تصفیه محلی به میزان خیلی بیشتری نسبت به قوانین ایالتی دقت دارند، در اغلب موارد غلظت های قوانین محلی 10% الی 15% از موارد ذکر شده در فهرست 2 هستند.

جدول 2-مقادیر استاندارد تخلیه درون شبکه فاضلاب عمومی برای کارخانجات پوششکاری فلزات

تمام مقادیر بر حسب mg/L

انتخاب درست فناوری تصفیه پساب، اصلاح عملکرد تولیدات وپروسه ها، پیشرفت سیستم های کاهش پساب و روش های بازیافت منابع، به صورت پیش نیازی برای به دست آوردن تطابق با قوانین در آمده اند، برای مواجهه با قوانین غیر معقول و بیشتر اوقات بی دلیل محلی که بسیار پایین تر از حدود استاندارد های وضع شده بر پایه فناوری هستند، به کارگیری روش های BAT و BPTناکارامد است، محدودیت های محلی به طور فزاینده روی مدل های ریاضی که توسط نرم افزارهای معیوب ساخته و پرداخته می شوند، استوارند و استاندارد های قراردادی و گاه مستبدانه شبکه های فاضلاب عمومی شکل می گیرند، در صورتی که این محدودیت ها باید بر اساس نتایج علمی و نیازمندی های طبیعت وضع شوند.

با اینکه قوانین ایالتی از زمان تصویبشان دز سال 1984 بدون تغییر باقی مانده اند، آژانس محافظت از محیط زیست آمریکا [9] خواستار شروع دوباره روند افزایش محدودیت های پیش-تصفیه برای پساب های کارخانجات پوششکاری فلزات است، در اواخر سال 1984، EPAآمریکا خوا هان طراحی راهنمای تولیدات فلزی و ماشینی [10] شد که منجر به تحمیل محدودیت های غلظت برای تعداد زیادی از کارخانجات تولید فلزات و گردید که زیر نظر هیچ یک از بخش های قوانین پیش تصفیه پساب ها ی صنعتی ایالتی نبودند، EPAآمریکا تخمین می زند که این قوانین حدود 2000 شرکت دیگر را در کل کشور به زیر چتر قوانین پیش -تصفیه خواهد برد، با این وجود این درخواست چشم اندازی مبنی بر زیر نظر MP&Pرفتن تمام کارگاه های پوششکاری فلزات و آبکاری دارد، که در نتیجه به حذف قوانین کنونی خواهد انجامید، انتظار می رود محدودیت های MP&Pپس از تجدید نظر فناوری های مدیریت غلظت آلاینده ها توسعه بیابد، این امر می تواند محدودیت های پیش-تصفیه ایالتی را 50 تا 90 درصد - باتوجه به نوع آلاینده- کاهش دهد، درست همانطور که به دلایل زیادی کیفیت پساب ها در میان موسسات پوششکاری فلزات نسبت به دهه 1970 میلادی، یعنی زمانی که BPTو BATشروع به کار کردند، بسیار بالاتر است.

با اینکه سالانه کیفیت پساب آبکاری فلزات و شبکه عمومی در حال بهبود است، وقوع اقدامات اجباری و میزان جرایم ناشی از آن ها نیز افزایش یافته است، بسیاری از شهرداری ها به صورت اتوماتیک هرگونه تخطی از قوانین تخلیه پساب را جریمه می کنند، همچنین دستورات پیش -تصفیه را به گونه ای وضع کرده اند که دریافت جرایم ناشی از از تخلفات را ساده تر می کند.

در مارس 1995 EPAآمریکا ملزم به طرح پیش نویس راهنمای MP&Pشد، بعد از انتشار این اعلامیه در این تاریخ هنوز این قوانین منتشر نشده اند. اگر قوانین به همان صورت که در درخواست اولیه آمده است، نوشته شده باشند، قوانین محدود کننده در آینده بسیار شدیدتر خواهد بود. سیستم پیشرفته تصفیه و عملکرد مناسب آن لازمه اقتصادی مهمتری برای موسسات پوششکاری قلزات خواهد شد.

همچنین تمرکز تصفیه بیشتر از درمان های قراردادی فیزیکی-شیمیایی فاصله می گیرد و به سمت روش های پیشرفته تر و گران قیمت تر میکروفیلتراسیون، صیقل دهی از طریق تبادل یون، روش های مدار بسته بدون تخلیه هرگونه پساب اسمز معکوس و تبخیر جهت گیری می کند.

معیارهای انتخاب سیستم {در صنایع آبکاری}

چهار فاکتور اصلی بر اندازه، پیچیدگی و قیمت تمام شده سیتم های تصفیه پساب تاثیر می گذارد.

نوع آلاینده (در ابکاریها)

پیچیدگی سیستم تصفیه که بتواند آلاینده ها را از پساب جدا کند، توسط نوع و طبیعت آلاینده ای که با آن مواجه هستیم تعیین می شود. برای تعداد مشخص ولی کمی از سیستم های پوششکاری فلزات، سیستمی ساده که فقط به خنثی سازی ابتدایی و رسوب دهی شیمیایی مربوط به جداسازی جامدات می پردازد، نیاز است، روند ایجاد کمپلکس ها و شلات کردن لیگند ها در حمام های تولیدی باعث پیچیده شدن سیستم می شود، که اکثر اوقات نیاز به تصفیه دومرحله ای و خنثی سازی و همچنین به کار بستن منعقد کننده هایا رسوب دهنده های اختصاصی فلزات به منظور کاهش قابلیت حل شوندگی فلزات خواهد داشت.

دیگر روند های پیش -تصفیه، شامل کاهش کروم شش ظرفیتی و اکسایش سیانید ها ، فقط زمانی لازم هستند که در فرایند آبکاری از این مواد شیمیایی استفاده شود. جداسازی مواد نفتی در مواردی ممکن است نیاز باشد که غلظت مواد نفتی و روغن ها در پساب  خام یک کارخانه بیشتر از 200 میلی گرم در لیتر باشد.

امروزه کارگاه های پوششکاری فلزات به صورت فزاینده فرایند ها را اصلاح کرده و به منظور از بین بردن بعضی آلاینده ها و در نتیجه جلوگیری از پیچیده شدن تجهیزات آلاینده زدایی، یا می توان ساده تر گفت برای جلوگیری از دریافت جریمه، بعضی روش های پوششکاری را حذف کرده اند. در طی سال ها کارخانجات به طور گسترده به حمام های پوششکاری غیر سیانیدی روی آورده اند. ممانعت یا اصلاح روش در استفاده از مواد شیمیایی پیچیده و تغییر روش به سمت استفاده از کروم سه ظرفیتی در پوششکاری باعث کاهش پیچیده شدن سیستم ها از نظر تغییرات در نوع آلاینده ها شده است.

مقدار آلاینده ها (در آبکاریها)

هزینه های آلاینده زدایی شیمیایی (تصفیه ) و ابعاد و هزینه های لازم برای خریداری تجهیزات تصفیه با مقدار آلاینده های موجود در پساب نسبت مستقیم دارد. مشخص است که ابعاد انبار لجن، فیلترها و لجن خشک کن ها با مقدار آلاینده ها و جامدات موجود در پساب  متناسب است. افزایش ابعاد و ظرفیت تجهیزات باعث قیمت تمام شده بالاتر دستگاه ها و همینطور افزایش هزینه های ناشی از از بین بردن پسماند های تصفیه خواهد شد.

انتخاب درست حمام های آبکاری با رویکرد کاهش میزان نگهداری فلزات و کنترل دقیق غلظت این حمام ها باعث کاهش مقدار آلاینده ها خواهد شد. روش های دیگر برای کاهش میزان آلاینده ها شامل نصب یک برنامه دقیق برای کنترل حمام ها جهت پیدا کردن و تعمیر نشتی ها، تعویض عایق های معیوب ظروف آبکاری برای جلوگیری از خارج شدن بیش از حد محلول ها، نصب سینی هایی برای جمع آوری چکه ها و. . .  ؛ استفاده از اسپری های شستشو یا air knifeبرای رساندن نشت محلول ها از حمام های آبکاری به کمترین میزان؛ بازیافت آب استفاده شده جهت شستشوی حمام های آبکاری برای جبران تبخیرهای سطحی از دست رفته؛ استفاده دوباره از محلول های مصرف شده به عنوان معرف در فرایند تصفیه پساب  ها (حمام های شستشوی اسیدی و آلکالینی مثالی مناسب هستند) ؛ غلظت حداقلی مواد شیمیایی درون حمام ها؛ ایجاد فرایند های بازیافت مواد شیمییایی مورد استفاده در آبکاری، از آب مورد استفاده در شستشوی حمام ها، جهت استفاده دوباره در آبکاری؛ پالایش حمام های آبکاری برای کنترل میزان آلودگی ها جهت افزایش عمر سرویس دهی حمام ها می شود.

سرعت جریان های هیدرولیک

ابعاد و هزینه عمده تصفیه پساب  به طور وسیعی به سرعت لحظه ای جریان پساب ی که احتیاج به تصفیه دارد، بستگی خواهد داشت. عامل اصلی اثرگذار بر حجم پسابی که نیاز به تصفیه دارد، آب مصرفی جهت شستشو در فرایند های تولیدی است که تماس مستقیم با قطعه در حال ساخت(منظور آبکاری است) دارد. تغییر خنک کننده های آبی به خنک کننده های هوایی، نصب چیلر، برج های خنک کننده-برای مصرف دوباره آب استفاده شده در حمام ها و خنک کننده ها باعث حذف گسترده مقدار زیادی از آلودگی های هیدرولیکی بدون تماس خواهد شد.

دیگر تلاش ها برای کاهش حجم پساب شامل انجام تست های مراقبتی برای پیدا کردن و تعمیر سریع نشتی های آب؛ استفاده از تعداد زیادی تانک های شستشوی خلاف جریان به منظور کاهش آب مصرفی برای شستشو، استفاده از اسپری های شستشو به منظور کاهش آب مصرفی در فرایند شستشو ؛ استفاده از سلول های رسانش جهت جلوگیری از رقیق شدن بیش از حد محلول شستشو در مخزن ها؛ نصب تنظیم کننده ای جریان به منظور کاهش آب مصرفی؛ استفاده مجدد از آب شستشوی استفاده شده و پساب تصفیه شده، در صورت عملی بودن، می شود.

با این حال نتایج منفی اثرگذار بر عملکرد سیستم تصفیه، از برنامه های کاهش آب بیش از حد سخت گیرانه ریشه می گیرند، کاهش میزان آب مصرفی برای شستشو همواره باعث افزایش غلظت آلاینده هایی می شود که باید تصفیه شوند. افزایش محصولات پاک کننده آلکالینی و شلات؟؟ کردن غلظت مواد شیمیایی معمولا مانع از تصفیه های مورد نیاز می شود، که باعث کاهش میزان انعقاد و لخته سازی می شود.

قوانین زیست محیطی

برای موسسات پوششکاری فلزات، معیار اصلی برای انتخاب فرایند و سیستم تصفیه، سخت گیری هایی در محدودیت تخلیه پساب است که اختصاصا متوجه غلظت آلاینده ها می باشند. به طور کلی سیستم های رسوب دهنده قراردادی مواد شیمیایی، که ممکن است دارای فیلتراسیون صیقل دهی هم باشند، برای مطابقت با قوانین ایالتی یا استاندارد های محلی قابل قبول، مناسب هستند.

برای موسساتی که استاندارد های محلی را پذیرفته اند و محدودیت غلظت فلزات بین0. 1تا 1. 0میلی گرم بر لیتر دارند، هزینه و میزان پیچیدگی سیستم های تصفیه شان قابل توجه خواهد بود. تصفیه هایی با عملکرد چند مرحله ای نسبتا ساده هستند، ولی با این حال موثر نیز خواهند بود. میکروفیلتراسیون پیشرفته، صیقل دهی با روش تبادل یون، اسمز معکوس و تبخیر کامل احتمالا برای رسیدن به استاندارد ها یا حتی حذف تخلیه پساب، کافی خواهند بود.

روش قراردادی تصفیه پساب

در حال حاضر اکثر موسسات پوششکاری فلزات از روش های قراردادی فیزیکی-شیمیایی تصفیه پساب ها پیروی می کنند یا تلاش دارند که به این مرحله برسند. اساس این فرایند شامل استفاده از یک سری مواد شیمیایی است که با آلاینده ها واکنش می دهند و رسوبات جانبی نامحلول می دهند، که به وسیله فیلتراسیون یا تصفیه به روش های جداسازی فیزیکی از محلول خارج می شوند.

سیستم های تصفیه قراردادی معمولا شامل کاهش کروم شش ظرفیتی، اکسایش سیانید ها و رسوب دهی درون یک مخزن خنثی سازی می شوند. به طور معمول به دنبال این مراحل عمل تصفیه انجام می شود. از آن جا که تصفیه روشی صد در صدی برای جداسازی جامدات نیست، صیقل دهی نیز از طریق استفاده از یکی از چندین دستگاه فیلتراسیون موجود لازم است. به طور فزاینده حذف مرحله تصفیه به طور کامل و حذف مرحله لخته سازی پلیمری آن، و استفاده از میکروفیلتراسیون مستقیم رایج شده است. لجن به دست آمده از مرحله جداسازی در یک مخزن لجن انبار شده/غلیظ می شود، سپس به وسیله یک فیلتر پرسی آب اضافی از آن خارج می شود.

کاهش کروم (احیای کروم)

در پوششکاری فلزات، کروم معمولا به صورت شش ظرفیتی (Cr6+)در آبکاری یا کروماتیک(پوششکاری با کروم)به کار می رود. به این دلیل که Cr6+در تمام pHها محلول است، تبدیل آن به نمونه سه ظرفیتی اش از طریق رسوب دهی انجام می شود، تا از حذف شدن آن اطمینان حاصل شود. به طور معمول واکنش جا به جایی کروم سه ظرفیتی به علت ملاحظات ایمنی و حذف مرحله کاهش پساب انجام می گیرد. در انتخاب جایگزین برای کروم باید دقت داشت که اگر شامل آمونیاک یا دیگر مواد شیمیایی باشند، می تواند باعث تشکیل کمپلکس های دیگر فلزات، درون پساب مورد تصفیه شود.

عمل کاهش کروم شش ظرفیتی توسط واکنش آن با گوگرد دی اکسید(SO2)یا واکنش با سدیم بی سولفور (MBS)، که روشی رایج تر است، انجام می گیرد. سرعت واکنش به pHمحیط بستگی دارد و در pHحدود 2.5تا 3 واکنش عملا خود به خودی است. در pHبالای 4، واکنش تا حدی کند می شود که انجام آن در سیستم های دارای جریان مداوم غیر ممکن می شود.

استفاده از دستگاه های کنترل کننده pHو پتانسیل اکسایش-کاهش(ORP)[11]در سیستم های تصفیه رایج است. بدون دستگاه های اتوماتیک کنترل کننده pH، باید مراقب بود که واکنش به طور کامل انجام شود، به خصوص در رآکتورهای ناپیوسته که pHقبل از اضافه کردن MBSبه صورت دستی روی 2.5تنظیم می شود. چرا که اضافه کردن MBSباعث افزایش pHمی شود، تا حدی که زمان کاهش بسیار طولانی می شود. به دلیل این که فرایند های ناپیوسته به صورت بصری به واسطه تغییر رنگ کنترل می شوند، معمولا باعث مصرف بیش از حد MBSمی شود.

با وجود این که MBSو SO2رایج ترین مواد شیمیایی کاهنده برای کاهش کروم شش ظرفیتی هستند ولی هر ماده کاهنده قوی دیگری نیز قابل استفاده است. انواع مختلف یون آهن (II)(یون فروس)، مثل سولفات فروس، کلرید فروس، هیدروسولفید فروس یا فروس الکتروشیمیایی که از الکترود های آهنی به دست می آید، می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

مزیت اصلی استفاده از واکنش های کاهش آهنی این موضوع است که Fe2+در محیط خنثی (pH≈7)می تواند کروم شش ظرفیتی را کاهش دهد. برای کاربرد های با غلظت کم(فرایند های کرومات کاری متوسط)، افزایش آهن(II)می تواند مرحله کاهش کروم را به طور کلی حذف کند. یون آهن (II)به دست آمده در این فرایند، می تواند به عنوان یک منعقدکننده بسیار خوب در مرحله رسوب دهی استفاده شود.

تنها اشکال استفاده از کاهش به وسیله فروس به وجد آمدن لجن اضافی حاصل از آن است، به صورتی که هر بخش Cr6+نیاز به سه بخش Fe2+دارد تا کاهیده شود.

ملاحظات مربوط به فرایند کاهش کروم

1.       SO2وMBSبخارهای اسیدی مضر تولید می کنند. از تولید و تنفس مقدار بیش از حد بخارها خودداری شود.

2.       کنترل pHبسیار مهم است. کاهش pHبه کمتر از 2 باعث افزایش بخارهای SO2می شود ؛ افزایش pHبه بیشتر از 4 باعث کند شدن واکنش می شود، تا حدی که واکنش غیر قابل انجام خواهد شد.

3.       افزودن SO2یا MBSکمتر از حد لازم باعث باقی ماندن کروم(VI)و انتقال آن به مراحل بعدی می شود ؛ افزودن مقدار اضافی از آن ها باعث افزایش انحلال پذیری فلزات در مرحله خنثی سازی و معکوس شدن بار ذرات شده و در نتیجه لخته سازی ضعیف می شود.

اکسیداسیون سیانید ها

جداسازی سیانید ها (CN)از پساب های کارخانجات پوششکاری فلزات، به طور معمول توسط اکسایش در فرایند کلرزنی آلکالین ها با استفاده از هیپوکلریت سدیم(NaOCl)یا گاز کلر(Cl2)انجام می شود. به خاطر سمی بودن گاز Cl2استفاده از NaOClبسیار شایع تر است.

فرایند کلرزنی آلکالینی یا شامل اکسایش مرحله اول CNمی شود، که در آن سیانید های ساده به سیانات(OCN)تبدیل می شوند، یا شامل افزودن یک واکنش دهنده مرحله دوم است، که سیانات را به کربن دی اکسید(CO2 )و نیتروژن (N2)تبدیل می کند.

اکسایش مرحله اول سیانید ها در pHحدود 10. 5یا بیشترصورت می گیرد. واکنش در pHهای پایین تر از 10 بسیار کند می شود، و در pHزیر 9 عملا انجام نمی شود. این فرایند فقط سیانیدهای ساده را اکسید می کند، مثلNaCN , KCN , Zn(CN)2,CdCN , CuCNو. . . . کمپلکس های سیانید، که معمولا در پوششکاری فلزات به صورت کمپلکس همراه با آهن یافت می شوند، در فرایند های کلرزنی آلکالین ها از بین نمی روند. در حقیقت کمپلکس های سیانید با هیچ فرایند اکسایش مرسومی به طور کامل از بین نمی روند، از جمله اوزون. با این وجود استفاده از فرایند های حرارتی با فشار/دمای بالا قادر به از بین بردن این کمپلکس ها هستند. همچنین اگر به مدت طولانی در معرض نور خورشید قرار گیرند، کمپلکس های سیانید به مقدار کم به سیانید های ساده تبدیل می شوند.

کمپلکس های سیانید هستند که معمولا باعث تخطی از قوانین می شوند، چرا که قوانین ایالتی و محلی مبنی بر حذف و کنترل کامل سیانید ها هستند.

کمپلکس های سیانید معمولا در نتیجه کنترل، نظارت و شستشوی ضعیف و بی دقت تشکیل می شوند. سرریز شدن یا چکه کردن CNاز حمام ها یا مخازن شستشو درون اسید ها و کرومات ها بسیار شایع است. استفاده از الکترود های فولادی در حمام های آبکاری، باعث ورود مقدار قابل توجهی از کمپلکس های سیانید به درون حمام ها، در اثر تجزیه مداوم خواهد شد. تکه های تمیز فولاد که پایین می افتند و در حمام های CNانباشته می شوند، منبع بزرگ دیگری از تولید کمپلکس های سیانیدی هستند.

درست است که نمی توان تولید این کمپلکس ها را به طور کامل حذف کرد، ولی با کاهش تولید آن ها از طریق مراقبت های دقیق و شستشو های پیشرفته تر، می توان غلظت آن ها را تا حدی کاهش داد که مشکل ساز نباشند.

کمپلکس های سیانید هم به صورت محلول و هم نامحلول تولید می شوند. انواع نامحلول آن ها از طریق جداسازی جرمی در مرحله تصفیه خارج می شوند. تبدیل کمپلکس های محلول به نامحلول، تا حدی از طریق افزودن MBSبه مخزن های خنثی سازی قابل انجام است. این فرایند در حضور یون مس تاثیر بیشتری خواهد داشت. گزارش شده است که افزودن پرمنگنات نیز میزان رسوبات کمپلکس های سیانید را بهبود بخشیده است.

اکسایش مرحله دوم CNدر pHحدود 8 تا 8.5صورت می گیرد. به همان میزان Cl2که در فرایند اکسایش مرحله اول نیاز است (3.5پوند Cl2=1 پوند CN)، برای تکمیل تبدیل OCNبه CO2و N2نیز نیاز است.

بیشتر قوانین مربوط به پساب، اکسایش سیانات و محدود کردن حضورشان در پساب را الزامی نمی دانند. در نتیجه بیشتر سیستم های تصفیه فقط از فرایند اکسایش مرحله اول استفاده ی کنند. یک اشکال شایع در مورد این سیستم ها، تمایل واکنش ها به آزاد کردن گاز در مخزن خنثی سازی همراه با مشکل شناور شدن صافی ها است. این شکل توسط یک تجزیه غیرقابل کنترل سیانات اتفاق می افتد، به خصوص هنگامی که در فرایند مقدار اضافی از Cl2باقی بماند.

با این که زمان واکنش برای اکثر سیانید های ساده در حدود 10 الی 15 دقیقه بیشتر نیست، توصیه می شود که ابعاد مخازن واکنش را، در صورت مقرون به صرفه بودن/انچام پذیر بودن، در حدی در نظر بگیرند که ظرفیت یک ساعت واکنش فعال را داشته باشند. بعضی سیانید های ساده، از قبیل کادمیم و مس، فقط در صورتی شروع به تجزیه می کنند که سیانید های سدیم، پتاسیم و روی از بین رفته باشند، در نتیجه نیاز به زمان تماس بیشتری دارند. بنابراین هرچه زمان واکنش بیشتر باشد، گاز بیشتری تخلیه شده و باعث کاهش وقوع شناورشدن صافی می شود.

به علت اهمیت زیاد کنترل pHو مقدار Cl2، توصیه می شود کنترل مننده های pHو ORPدر تمام مخازن واکنش استفاده شوند.

خلاصه ملاحظات لازم برای فرایند سیانید

1.       باید کنترل شود که pHاکسایش مرحله اول 10. 5یا بیشتر باشد. (هرچه pHبالاتر باشد، واکنش سریع تر پیش می رود)

2.       تولید سیانید های کمپلکس کنترل شود. چرا که فرایند های تصفیه آن ها را از بین نمی برند. در صورت احتمال نقض قوانین پساب، به مخازن خنثی سازی MBSاضافه شود.

3.       زمان واکنش ها یک ساعت یا بیشتر در نظر گرفته شود، تا از اتمام کامل واکنش اطمینان حاصل گردد و مشکل تخلیه گاز از بین رود.

4.       افزودن مواد شیمیایی کمتر از مقدار مورد نیاز به CNاجازه می دهد که از سیستم تصفیه عبور کند، و وجود بیش از اندازه نیاز مواد شیمیایی باعث افزایش تولید گاز و اکسایش دوباره کروم سه ظرفیتی می شود.

مراقبت های فرایند لخته سازی/خنثی سازی

پساب های حاصل از مراحل کاهش کروم و اکسایش سیانید ها با جریان های پسابی آلکالینی و اسیدی مخلوط شده و به یک مخزن خنثی سازی وارد می شوند. هدف اصلی از وجود این مخازن به وجود آوردن محیط و زمان مناسب برای واکنش دادن و تولید رسوب های نامحلول از آلاینده های محلول ودر آخر جداسازی فیزیکی رسوب ها است. فرایند اصلی رسوب دهی که در سیستم های تصفیه قراردادی پساب ها به کار می رود، رسوب دهی هیدروکسیدی است. فلزات سنگین، هدف اصلی فرایند خنثی سازی-لخته سازی، انحلال پذیری متفاوتی با توجه به pHمحیط دارند. در جریان های پساب معمول که حاوی تعدادی فلز هستند، کنترل pHمخازن خنثی سازی روی 9.2تا 9.5برای کاهش انحلال پذیری فلزات، به صورت هیدروکسید، تا حدی که غلظت آن ها با قوانین مطابقت داشته باشد، مناسب است.

در اکثر موارد، نیاز است که مواد منعقد کننده شیمیایی به پساب اضافه شود تا به حداقل انحلال پذیری و حداکثر میزان جداسازی از طریق لخته سازی دست پیدا کنیم. یک منعقدکننده مناسب آنیون های فعال سطحی، خیس کننده ها و مواردی مانند فسفات ها را که با فرایند انعقاد پلیمری تداخل دارند به صورت لخته در می آورد ؛ و همچنین چگالی را بالا برده تا جداسازی جامدات بهتر صورت گیرد.

زمانی که برای به دست آوردن نتیجه رضایت بخش نیاز به استفاده از منعقدکننده ها داریم، توصیه می شود از مخازن واکنش های خنثی سازی دو مرحله ای استفاده شود، چرا که منعقدکننده ها زمانی که در محیطی با pHحدود 5. 5 الی 6.5قرار می گیرند، بهترین عملکرد را در واکنش با پساب ها دارند.

منعقدکننده های شیمیای رایج شامل کلسیم کلرید، نمک های آهن (II)، نمک های آهن (III)و آلوم می شوند.

برای بهبود فرایند لخته سازی، منعقدکننده های اختصاصی موجود است. این مواد معمولا یکی از نمک های نام برده را شامل می شوند، که گاهی برای بهبود عملکردشان، با پلیمرها، معمولا به صورت کاتیون، همراه شده اند. با اینکه این محصولات اختصاصی گران قیمت هستند، بین 400 تا 1000 دلار در هر بسته، ولی استفاده از آن ها در بیشتر مواقع، برای رسیدن به به حدی که با قوانین سازگاری ایجاد شود، ضروری است.

خنثی سازی به طور کلی توسط سود(NaOH)و گاهی پتاسیم هیدروکسید(KOH)انجام می شود. کلسیم هیدروکسید و منیزیم هیدروکسید نیز به صورت گسترده استفاده می شوند. با این که طرز استفاده نوع جامد این مواد خنثی کننده شیمیایی دارای بعضی مشکلات خاص است، ولی با پایین نگه داشتن pHدر مخازن خنثی سازی (8 – 8.5)، می توان به انحلال پذیری های کم فلزات دست پیدا کرد.

استفاده از مواد شیمیایی کمپلکس کننده قوی، در فرایند های تولیدی، معمولا سبب جلوگیری از انجام فرایند رسوب دهی آلاینده ها می شود. کمپلکس کننده ها /شلات کننده های رایج شامل اتیلن دیامین تترا استیک اسید(EDTA)، نیتریلوتری استیک اسید(NTA)، کوادرول، گلوکونات ها، گلوتامات ها و آمونیاک می شود.

مواد کمپلکس کننده، در حمام های بدون الکترولیز ؛ پاک کننده های حمام های آبکاری ؛ پاک کننده های آلکالینی ؛ جدا کننده ها و مواد بسیار زیاد دیگری کاربرد دارند. حذف استفاده از آن ها، در جایی که امکان پذیر باشد، ساده ترین روش کاهش اثرات نامطلوب آن ها در تصفیه پساب ها می باشد. زمانی که استفاده از آن ها برای پیش روی فرایند ضروری است، وسایل و روش هایی خاص باید مورد استفاده قرار گیرند، که با توجه به نوع و قدرت کمپلکس کننده ها و همینطور فلزات کمپلکس شده، انتخاب می شوند.

برای مواردی که حمام های الکترولیزی با حجم بالا داریم، معمولا پیش-تصفیه های خارج از روندکلی، نیاز است. در موارد دیگر، استفاده از رسوب دهنده های شیمیایی اختصاصی، درون جریان پساب های دارای کمپلکس ها یا مخازن خنثی سازی، مناسب و اثرگذار است. رسوب دهنده های شیمیایی اختصاصی شامل دی تیو کربامات ها، دی تیو کربونات ها، نشاسته ها و زانتات های سلولزی، آمین های چند کواترنری و تخریب اوزون/کاهش هیدروسولفیت می شود.

به دلیل این که کمپلکس ها علت اصلی عدم تطابق سیستم های قراردادی با قوانین هستند، زمان و مراقبت های زیادی برای حل مشکلات ناشی از آن ها نیاز است.

در بعضی موارد که پساب ها حاوی کمپلکس های ساده هستند، تبدیل رسوب هیدروکسید به رسوب سولفید یا کربنات در فرایند خنثی سازی، باعث کاهش انحلال پذیری فلزات خواهد شد. اکثر سولفیدها و کربنات های فلزی انحلال پذیری کمتری نسبت به هیدروکسیدشان دارند.

زمان لازم برای فرایند لخته سازی-انعقاد-رسوب دهی، بسته به نوع و میزان پیچیدگی پساب ها متفاوت است. حداقل زمان نگه داری 30 دقیقه پیشنهاد می شود، 15 دقیقه برای واکنش دهنده های مرحله اول. چرا که هرچه زمان اختلاط بیشتر باشد، تمایل فلزات به کاهش بیشتر می شود. بهتر است زمان واکنش تا حد امکان طولانی تر باشد.

مشکلات رایج مخازن خنثی سازی/واکنش، که مانع جداشدن جامدات از صافی می شوند، شامل کمپلکس های محلول، که به سبب شلات کننده ها به وجود آمده اند ؛ معکوس شدن بار، که به دلیل وجود مقادیر اضافی آنیون های فعال سطحی، فسفات ها و MBSبه وجود می آید ؛ مشکلات ناشی از باقی ماندن فلزات روی سطح مایع یا معلق شدنشان درون مایع، که توسط وجود مقادیر اضافی مواد نفتی، روغن یا تولید شیمیایی بیش از حد گاز، که توسط پراکسید ها، استات ها و کربنات ها ایجاد می شود، یا تولید فیزیکی گاز که به علت نشتی مکنده ها در لوله های انتقال یا به علت عمل اختلاط به وجود می آید ؛ مقدار اضافی ضایعات محلول ها، به خصوص پاک کننده های آلکینی ؛ و مقدار بالای جامدات حل شده[12](TDS)، بالای 7000 ppm، که به علت روش های تصفیه آب سخت گیرانه یا درصد بالای استفاده مجدد از آب تصفیه شده به وجود می آید، می شود.

فرایند های لخته سازی/تصفیه - منعقد کردن

رسوب های تشکیل شده از عملکرد کامل و صحیح مرحله لخته سازی- خنثی سازی معمولا در سیستم های تصفیه پساب به وسیله تصفیه یا ته نشینی از محلول جدا می شوند. این فرایند شامل خارج کردن جامدات از طریق ته نشین کردن آن ها می شود. روی سطح مایع ماندن مواد به سبب وجود مواد نفت یا تعلیق آن ها به دلیل پراکندگی حباب های گاز در محیط، باعث ممانعت از ته نشین شدن صحیح آلاینده ها می شود. به طور کلی مشکلات تعلیق مواد در تجهیزات پساب کارگاه های پوششکاری فلزات قابل کنترل است. برای موسسات خاص، که از روش های تصفیه الکترولیتی/الکتروشیمیایی یا تولید اوزون/پخش هوا بهره می برند، استفاده از واحد "تعلیق هوای محلول"[13](DAF)برای جدا کردن جامدات روشی مناسب است.

جداسازی جامدات در تصفیه کننده ها یا واحدهای DAFبه وسیله لخته سازی پلیمری (پلی الکترولیت) بهبود یافته است. به دلیل این که میانگین بار هیدروکسید فلزات مثبت است، یک پلیمر با بار منفی(آنیونی) در فرایند لخته سازی استفاده می شود. ضروری است که بار الکتریکی پساب در تمام مدت مثبت بماند. ممکن است منعقدکننده ها و/یا پلیمر های کاتیونی در بعضی انواع پساب ها که معکوس شدن بار در آن ها شایع است، مانند فرایند های فسفات دار کردن، نیاز باشند. زمان حداقلی 1 دقیقه برای لخته سازی در مخازن لخته ها توصیه می شود. پیشنهاد می شود از همزن های با سرعت بالا برای کنترل اندازه لخته ها استفاده شود.

به طور کلی ابعاد تجهیزات تصفیه کننده بر حسب نوع و شکل آن ها متفاوت است. مخازن ته نشینی ساده باز/خالی که معمولا در تجهیزات با جریان کم استفاده می شوند، باید ابعادی با ماکسیمم توانایی سرعت سطحی 500 gal/day/ft2داشته باشند.

تصفیه کننده های رایج از نوع ورقه ای[14] یا سطح های شیب دار هستند. ابعاد این واحد ها با توجه به سرعت حجمی جریان بر فوت مربع مساحت سطح شیب دار مورد استفاده، یا کسینوس زاویه سطح با افق انتخاب می شود ؛ که این زاویه معمولا 60˚است. سرعت بارگذاری توصیه شده 0.2-0.4 gal/min/ft2از مساحت سطح مورد استفاده است، و غلظت کلی جامدات معلق[15](TSS)در حدود 500 ppmیا کمتر باشد.

واحد های ته نشینی، در ابعاد اختصاصی متناسب با جریان هیدرولیک ساخته می شوند، مانند 300 gal/minیا 750 gal/minو... . در موارد TSSبالا (500 ppmیا بیشتر)، توصیه نمی شود که ابعاد این واحد ها را فقط با توجه به مقدار جریان انتخاب کنیم. در این مخازن که مقدار جامدات زیادی دارند، ابعاد تصفیه کننده ها باید بر اساس 1 پوند TSSبر ساعت برای هر 20 ft2از سطح ته نشینی تصفیه کننده ها انتخاب شود.

سازندگان این تجهیزات اطلاعاتی در خصوص طراحی و عملکرد واحد های اختصاصی شان در اختیار موسسات قرار می دهند. به صورت یک قانون کلی، بسیار ضروری است که لجن داخل مخازن را تخلیه کرد، چرا که پس از مدتی روی هم انباشته شده و از عملکرد صحیح دستگاه جلوگیری می کند. این اتفاق باعث انسداد و افزایش سرعت جریان ها به سمت بیرون در مکان های سرباز شده و سبب می شود TSSهمراه با جریان شدید به بیرون راه پیدا کند. شستشوی ماهانه برای جلوگیری از افزایش غلظت جامدات توصیه می شود.

صیقل دهی پساب

بعضی اوقات، آب تمیزی که از تصفیه کننده ها سرریز می شود نیاز به حذف کردن جامدات معلق یا صیقل دهی دارد تا با قوانین تخلیه سخت گیرانه منطبق شود. این عمل ممکن است برای استفاده مجدد از آب یا فقط به دلیل اطمینان بیشتر، در صورت نقص سیستم صورت می گیرد. فیلتر های شنی و دستگاه هایی با یک یا چند لایه از واسطه های دانه دار، با نوع و ابعاد متفاوت استفاده می شوند. ریگ، شن، زغال سنگ آنتراسیت، گارنت و کربن فعال شده از واسطه های رایج هستند.

ابعاد و تعداد فیلتر ها بستگی به حجم پساب و مساحت سطح واسطه فیلتر دارد. فیلترهای شنی گرانشی به میزان           0.25-0.5 gpm/ft2بارگذاری می شوند، در حالی که فیلتر های شنی فشاری در بازه 5. 0-10. 0 gpm/ft2کار می کنند، که مقدار دقیق آن بستگی به فلزات معلق درون پساب دارد.

اکثر فیلترهای شنی نیاز دارند که به صورت دوره ای تمیز شوند، تا جامداتی که روی هم انباشته شده اند، خارج شوند. آب تمیز، آب استفاده شده در فرایند ها یا محلول های اسیدی رقیق برای این کار مناسب هستند. آب مورد استفاده در این عمل معمولا به مخازن نگهداری یا مخازن تعادلی و سپس به چرخه تصفیه بازگردانده می شود. فیلترهای شنی فشاری نسبت به فیلترهای شنی گرانشی بزرگ به آب کمتری برای شستشو نیاز دارند.

باید مراقب بود پمپ های ورودی و خروجی مایعات به فیلترها، بنا به ظرفیت طراحی شده عمل کنند تا از بارگذاری کامل و تمیز شدن مناسب واسطه ها اطمینان حاصل شود. واسطه های فیلترهای شنی به ندرت عوض می شوند، به جز زمانی که یک نقص عمده سیستمی رخ دهد که باعث شود دریچه توزیع آب توسط جامدات مسدود شود.

غلیظ کردن (تغلیظ) و بی آب کردن لجن ها

لجن ها (جامدات ته نشین شده)، که از طریق تصفیه پساب های پوششکاری فلزات به وجود می آیند، معمولا 1.0تا 2.0درصدشان جامدات هستند. دور ریختن چنین لجن های پر آبی بسیار گران قیمت تمام می شود. اکثر ژنراتورهای پساب، لجن ها را غلیظ کرده و سپس بی آب می کنند، که منجر به کاهش حجم ضایعات خواهد شد.

یک دستگاه تغلیظ لجن، که ضروری نیست لزوما همیشه قبل از بی آب کردن مورد استفاده قرار گیرد، کاربردهای با ارزش زیادی دارد. اولا، حجم لازم برای نگه داری لجن ها را در زمانی که تجهیزات بی آب کردن کار نمی کنند، فراهم می کند. ثانیا، موجب می شود که فقط لایه ای نازک از لجن درون درون تصفیه کننده ها باقی بماند. می توان لجن ها را به صورت متناوب به وسیله یک تایمر روی پمپ لجن از تصفیه کننده خارج کرد. این عمل باعث کاهش احتمال انباشته شدن لجن ها تا بالای دیواره های تصفیه کننده می شود. در آخر ممکن است مقدار جامدات لجن انبار شده در دستگاه تغلیظ به 3-4%برسد.

افزایش درصد حجمی جامدات درون لجن باعث دو اتفاق می شود : سبب کاهش زمان لازم جهت چرخه دستگاه بی آب کردن می گردد (فیلتر پرسی، سانتریفوژ، پرس کمربندی) و مشخصا، صرف نظر از نوع تجهیزات بی آب کردن، هرچه لجن ورودی غلیظ تر باشد، لجن نهایی خشک تر خواهد بود. هدف اصلی، کاهش حجم ضایعات از طریق خارج کردن آب تا حد امکان است.

از فیلتر پرسی در اکثر مواقع برای بی آب کردن لجن حاصل از آبکاری فلزات استفاده می شود، چرا که به طور کلی برای کار کردن با حجم های کم لجن ساخته شده است، طرز استفاده از آن آسان است، و محصولی خشک می دهد که که به راحتی قابل دور ریختن است. لجن از دستگاه تغلیظ یا به طور مستقیم  از کف تصفیه کننده به وسیله یک پمپ دیافراگم هوایی، به فیلتر پرسی انتقال داده می شود. واسطه پلی پروپیلنی فیلترها، جامدات را نگه داشته و اجازه می دهد قسمت مایع از واسطه عبور کرده و تخلیه شود. بعد از گذشت زمان مشخصی (2 تا 4 ساعت)، فضای داخلی پرس کاملا پر شده است و یک کیک فیلتری 25-35%جامد شکل گرفته است. فشار هیدرولیک که صفحه های پرس را نگه داشته بود، حالا آزاد شده و کیک بدون آب خارج می شود.

فیلتر پرسی، به جز در ابتدا و انتهای یک چرخه پرس، نیاز به نظارت بسیار کمی دارد. پرس هایی که نمی توانند به صورت اتوماتیک صفحه هایشان را حرکت دهند، نیاز به دو نفر جهت جدا کردن صفحات و خارج کردن محصول دارند.

بیشترین هزینه مصرفی برای فیلترهای پرسی مربوط به تعویض پارچه های داخل پرس می شود. عمر پارچه ها مستقیما به تعداد پرس های انجام شده در طول سال بستگی دارد. هیدروکسیدهای فلزی تولید شده از تصفیه پساب های پوششکاری فلزات، معمولا pHمتعادلی داشته و ساینده نیستند. عمر میانگین 1 تا 2 سال برای این پارچه ها رایج است. تعویض آن ها کاری عملی و بسیار سخت است، به خصوص نوع کالکی آن که بین صفحات فلزی برای جلوگیری از روغن دهی به کار می رود، اما در تمام موارد، حتی در پرس های بزرگ (10 ft3)پارچه در عرض 3 الی 4 ساعت تعویض می شود. چون صفحه ها و پارچه ها دارای ساختار پلی پروپیلنی هستند، می توان با غوطه ور کردنشان در اسید، بدون آسیب رساندن به آنها، تمیزشان کرد.

اجرا و عملکرد سیستم

حتی یک سیستم با بهترین طراحی ممکن نیز، می تواند نتایجی نامطلوب به دست دهد، مگر آن که اپراتور و مدیریت آن تدابیر لازم را به کار گیرند. این تدابیر شامل زمان، استعداد و تمرین و ممارست است. برای اجرای هر نوع سیستم زمان کافی و حفاظت های پیشگیرانه دوره ای نیاز است. کارفرما ها باید با استعداد و با انگیزه باشند، تا مشکلات احتمالی را پیش بینی کرده و مراحل پیشگیرانه ای را در نظر گیرند، تا از تطابق سیستم با قوانین اطمینان لازم کسب کنند. تمرین و ممارست برای کارفرمایان ضروری است، تا از تاثیر تغییرات فرایندهای تولیدی، تغییر مواد شیمیایی مورد استفاده یا تغییر قوانین و محدودیت ها، بر روی سیستم آگاه باشند.

اپراتور باید یادداشت هایی روزانه از حجم پساب تصفیه شده، مواد شیمیایی مصرف شده، لجن تولید شده و نتایج حاصل نگهداری کند. اپراتور یا مدیر بخش باید این نتایج را بررسی کرده و روند حاضر را ارزشیابی کند، تا هزینه ها کنترل شده و نتایج بهبود یابند. برای مثال، افزایش تولید لجن بدون افزایش میزان تولید اصلی، می تواند نشان دهنده افزایش نشتی ها، ناتوانی تجهیزات بازیافت، یا تغییرات در فرایند های شیمیایی تصفیه باشد.

مسئولان نیاز به اطلاعات تحلیلی دقیق و به موقع دارند تا بتوانند تطابق با قوانین و محدودیت های پساب را تایید کنند. اپراتورها به اطلاعات تحلیلی روزانه احتیاج دارند، تا عملکرد سیستم را کنترل و تنظیمات لازم را بر سیستم اعمال کنند. این اعمال اغلب با به کارگیری لوازم ارزان قیمت تحلیلی، از جمله کاغذ pHبرای یک سنجشگر دستی pHو کاغذ آغشته به پتاسیم یدید، برای کنترل فرایند اکسایش سیانید به راحتی انجام می گیرند. سنجش های سریع و آسان برای CNو فلزات به کار رفته در فرایند، مهم هستند.تعداد قابل توجهی تولیدکننده کیت های این چنین تست هایی قابل دسترسی هستند. داشتن مهارت استفاده از یک اسپکتروفوتومتر یا واحد جذب اتمی[16] برای کنترل غیرآزمایشگاهی کیفیت پساب همیشه ضروری نیست. با این حال لازم است امکان دسترسی به این سرویس و سرویس های تحلیلی کامل دیگر از طریق یک آزمایشگاه بیرون از کارگاه، وجود داشته باشد. تمام آژانس های نظارتی برای قبول اطلاعات ثبت شده، نیاز به روش های سنجش تایید شده و روندهایی با گزارش های معتبر دارند.

ضروری است که مسئول نظارتی خود را بشناسید و با او در مورد عملکرد سیستم، چه بد باشد چه خوب، ارتباط داشته باشید. اکثر آژانس های مسئول نیاز به ثبت گزارش هایی مبنی بر نقص سیستم و انسداد های شبکه دارند. با اینکه کارگاه های پوششکاری فلزات اغلب علاقه به اطلاع دادن اشکالات سیستم ندارند، همیشه بهتر این است که خود کارگاه مشکلات را گزارش کند، تا این که مسئول نظارت آنها را پیدا کند. این گزارش ها باعث کاهش جرایم در صورت پیگیری نقض قوانین به مراجع قانونی، می گردد.

تصورات غلط کارگاه های پوششکاری فلزات از تصفیه پساب

·         آژانس های پایه گذار قوانین، استانداردها را در حدی وضع می کنند که برای حفاظت از محیط زیست و شبکه پساب عمومی نیاز است.

·         مشاوران و توزیع کنندگان تجهیزات همیشه راه حل مشکل شما را می دانند.

·         استفاده از روش تبادل یونی برای تکمیل تصفیه راهی عملی در جهت حذف هرگونه تخلیه پساب خواهد بود.

·         میکروفیلتراسیون یک روش قطعی برای ایجاد تطابق با قوانین است، چرا که همه چیز را فیلتر می کند.

·         به دلیل این که میزان کل سیانید شما از استاندارد فراتر است، سیستم اکسایش سیانید شما درست کار نمی کند.

·         وقتی مواد در تصفیه کننده معلق می شوند، دلیل اصلی محتمل مواد نفتی و روغن است.

·         فیلتر صیقل دهی تمام مشکلات را حل می کند.

·         تخطی میزان فلزات موجود از استانداردها، همیشه به دلیل اشکال در تصفیه کننده یا فیلتر صیقل دهی است.

·         تمام آزمایشگاه ها دقت خوبی دارند.

·         کافی است الکترودهای کنترل pHو ORPهفته ای یک بار تمیز شوند.

·         اگر به میزان لازم لخته تولید نمی شود، مشکل از پلیمر است با به اندازه کافی پلیمر اضافه نگرده اید.

·         در اکثر موارد خشک کننده های لجن باعث صرفه جویی در هزینه ها می شود.

·         تصفیه کننده ها و پارچه های فیلترهای پرسی احتیاجی به تمیز شدن دوره ای ندارند.

·         pHنشان داده شده روی دستگاه کنترل کننده همیشه درست است.

[1] POTWs(Public Owned Treatment Works)

[2] Clean Water Act

[3] Federal Water Quality Criteria

[4] Antidegration

[5] Antibacksliding

[6] Existing Effluent Quality (EEQ)

[7] Best Practicable Technology Currently Available(BPTCA)

[8] Best Available Technology Economically Achievable(BATEA)

[9] US  .  EPA

[10] Metal Products & Machinery(MP&P)

[11] Oxidation-reduction Potential

[12] Total Dissolved Solids

[13] Dissolved Air Flotation

[14] lamella

[15] Total Suspended Solids

[16] Atomic Absorption Unit

مرجع : متال فینیشینگ 2011

ترجمه و ویرایش شرکت جلاپردازان پرشیا

تماس با جلاپردازان