رفع عیوب وان های روی اسیدی بر پایه KCL

منبع: کتاب هندبوک آبکاری 92

گرداوری: علیرضا خلج زاده

مشکلات و رفع عیوب وان های آبکاری روی سیانیدی

منبع: کتاب هند بوک آبکاری 92

گردآوری: علیرضا خلج زاده

وان آبکاری روی سیانیدس

برای تست کراس کات (چسبندگی رنگ) به روش زیر عمل میکنیم:

تجهیزات مورد نیاز :

دستگاه ایجاد سیار متقاطع شماره 3 یا 4 Cross hatch cutler
چسب با قدرت چسبندگی gr/mm 600-700
آزمون:
1-یک ورق فلزی به ابعاد 50*150 میلیمتری (روغنی یا گالوانیزه )را آماده کرده و سطح صفحات باید فاقد شوره یا زنگ زدگی باشد.چربی موجود روی صفحه را با الکل یا اسیتن پاک کرده و پس از خشک شدن کامل رنگ را با ضخامت um 70 روی صفحه اسپری میکنیم.

ضخامت رنگ با توجه به مدارک فنی شرکت سازنده میتواند تغییر کند.

2-زاویه لبه صفحه برش با سطح نمونه باید حدود 40 درجه باشد.روی فیلم رنگ شیارهای موازی ایجاد نمایید. طوری که عمق شیار به برسد .به همین روش شیارهای عمودی بر شیارهای قبلی ایجاد نمایید .
3-آزمونه را به وسیله یک برس نرم تمیز نمایید تا مربع هایی که چسبندگی کمتری به سطح دارند از سطح جدا شوند.
4-تکه ای از نوار چسب را بر روی سطح ایجاد شده توسط خراش بچسبانید .به آرامی توسط یک پاک کن نرم روی آن مالش دهید به طوری که هیچ حبابی بین نوار چسب و فیلم رنگ باقی نماند.سپس با قدرت بیشتری روی سطح نوار چسب قشار وارد نمایید به صورتیکه فشار مساوی روی تمام سطح مورد نظر اعمال شود .نوار چسب را با زاویه 60 درجه با یک حرکت پیوسته از سطح نمونه جدا کنید.زمانی که آزمون برای دو نمونه که با هم مقایسه می شوند ، انجام می شود باید در آخرین قسمت به یکسان بودن سرعت و زاویه جدا کردن چسب دقت شود.
طبق جدول زیر گروه B5 مورد تائید می باشد.
تبصره 1): این آزمون برای قطعات پلاستیکی آبکاری شده با همین روش آزمون بدون در نظر گرفتن ابعاد قطعه صادق می باشد.

ویژگی ها و روش های آزمون پوشش های فسفاته

عمل فسفاته کردن قطعات از طریق غوطه وری در وان با محلول ساکن و یا وان با محلول متحرک و یا اسپری کردن صورت می گیرد.
- روش پوشش دادن غلطکی می تواند برای فسفاته کردن تسمه های گالوانیزه فولادی استفاده گردد. جزئیات شرایط کار را می توان در دستورالعمل های عملیات مربوطه پیدا کرد. پس از فسفاته کردن قطعات باید با آب شسته شده و خشک شوند . عملیات اضافی شستشو و عملیات جانبی دیگر بستگی به کاربرد لایه فسفاته دارد.
- در روند های متداول فسفاته کاری از بروز تردی هیدروژنی قطعات فولادی تحت یک استحکام کششی حدود 1200 نیوتون بر میلیمتر مربع نمی توان به طور مطمئنی جلوگیری کرد.
با این وجود می توان به وسیله استفاده از موادی با چکش خواری مناسب ویا انجام عملیات حرارتی بخصوصی قبل و یا بعد از فسفاته کاری احتمال بروز تردی هیدروژنی را از بین برد این عملیات عبارتند از:
- بازپخت تنش زدایی پس از کار سرد به منظور رفع کردن تنش های کششی بحرانی باقیمانده.
- باز گشت پس از سخت کردن به منظور افزایش چقرمگی ماده.
-حرارت دادن تا دمای حدود 150-130 درجه سلسیوس برا ی حداقل دو ساعت پس از فسفاته کاری به منظور حذف هیدروژن جذب شده در طی عملیات فسفاته کاری .
انواع پوششبسته به نوع مواد و وضعیت سطحی قطعات همچنین بسته به عملیات مکانیکی و شیمیایی قبل از فسفاته کاری ترکیبات حمام فسفاته و همچنین شرایط کار فسفاته ، لایه هایی با وزن سطح مختلف و یا چگالی های ظاهری متفاوت حاصل می شود. تمامی پوشش های فسفاته شامل تخلخل هستند که در طی عملیات تکمیلی ترمیم می شوند.

کاربرد پوشش فسفاته برای حفاظت از خوردگی

تمامی انواع پوشش های اشاره شده می تواند بدین منظور استفاده گردد. در این رابطه نوع پوشش و مقدار جرم بر واحد سطح آن بستگی به طبیعت فلز پایه ، کاربرد قطعه و میزان حفاظت مورد نیاز دارد.
پوشش های فسفاتی که برای حفاظت از خوردگی استفاده می شوند ممکن است یک شستشوی نهایی توسط محلول های شامل ترکیبات کرم داشته باشند. بدون عملیات تکمیلی فوق این پوشش ها دارای دوام و عمر کوتاهی خواهند بود. برای به دست آوردن لایه های فسفاته موثر و با دوام بر حسب تکمیلی بر روی سطح فسفاته ضروری است. این عمل می تواند به طور مثال با استفاده از روغن غیر خورنده ، گریس، واکس، رنگ یا پوشش های مشابه انجام گیرد.
اگر در نظر است که سطح فلزات فسفاته شده توسط پوشش هایی نظیر رنگ یا مشابه آن پوشش داده شود این سطوح عملاً باید پس از شستشو و تمیز کردن عاری از مواد محلول در آب باشند در غیر اینصورت سبب تاول زدن فیلم رنگ خواهد شد. بدین منظور پوشش های فسفاته باید با آبی که فاقد نمک و یا مواد حل شونده باشد شستشو گردند. قبل از پوشش بعدی الزامی است که از آلودگی پوشش فسفاته با گرد و خاک یا اثر انگشت اجتناب شود.

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید

پوشش (آبکاری) فسفات روی یکی از اولین آبکاریهای انجام شده در صنایع است.این آبکاری به صورت پاششی و غوطه وری استفاده میشود.

هدف از فسفاته كاري، بهبود چسبندگي رنگ، افزايش مقاومت به خوردگي، كمك به تغيير شكل سرد و افزايش مقاومت به سايش سطح مي باشد. مواد تشكيل دهنده حمام فسفاته كاري روي، شامل اكسيد روي، اسيد فسفوريك، نيتريت ها يا نيترات ها (به عنوان تسريع كننده) و آب مقطر مي باشد.

پوشش فسفاته بعنوان يك پوشش تبديلي، از واكنش قطعات آهني با محلول فسفاته حاصل مي شود . اين واكنش فقط در سطح قطعات اتفاق مي افتد.اين فرايند بهمراه عمليات چربيگيري و بعضاً اسيد شوئي تحت عنوان آماده سازي قطعات شناخته شده است. اين پوشش در فسفاته هاي گروه آهن بصورت قوس وقزح تيره و در فسفاته هاي گروه روي و يا منگنز بصورت كريستالهاي خاكستري تيره تا مشكي ميباشد.با استفاده از اكتيواتور و شتاب دهنده ميتوان تغييرات ظاهري در يكنواختي و اندازه كريستالهاي فسفاته ايجاد كرد.

پوشش هاي فسفاته به سه منظور كلي زير كاربرد دارد:

1-افزايش چسبندگي رنگ : كريستالهاي فسفاته با ايجاد زبري روي سطح قطعات باعث افزايش چسبندگي رنگ مي شود.

2-افزايش مقاومت به خوردگي : كريستالهاي فسفاته با ايجاد زبري روي سطح قطعات محمل بسيار مناسبي براي نگهداري هر چه بيشتر و طولاني تر براي روغنهاي ضد خوردگي مي باشد. همچنين از جوش خوردن قطعات آهني به يكديگربعلت زنگ زدگي مانند پيچ ومهره جلوگيري ميكند.اين كاربرد را anti galling گويند.

3-كشش مفتول يا ورق یا لوله : كريستالهاي فسفاته با ايجاد زبري محمل بسيار مناسبي براي نگهداري روغن يا پودر هاي كشش است كه ضمن روانكاري بهتر با خرد شدن كريستالها در فرايند كشش يا پرسكاري باعث افزايش كيفيت سطح قطعات و جلوگيري از خط و خش مي شود.

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

تاریخچه و گسترش فرایند فسفاته کاری

استفاده از پوشش­های فسفاته برای محافظت از سطح فولادها از اواخر قرن نوزدهم شناخته شده است و در طول این مدت در بسیاری از تولیدات جهانی مثل اتومبیل، یخچال مبلمان و... مورد استفاده قرار گرفته است. نخستین ثبت موثق از پوشش­های فسفاته که به منظور جلوگیری از زنگ زدن آهن وفولاد اعمال شد اختراع آقای Rossدر سال 1869 می­باشد. در روش او آهن گداخته در اسید فسفریک غوطه ور شد[7]. از آن پس این فرایند پیشرفت­های متعددی داشته است که مهمترین آن­ها در جدول 1-1 آورده شده است.

جدول 1-1 گسترش فرایند فسفاته­ کاری در طول تاریخ

برای مطالعه کامل متن در سایت نویسنده کلیک کنید

ساختار وترکیب شیمیایی فسفاته

پوشش فسفاته­ای که بر روی فولاد با پوشش روی، آلومینیوم و مواد مشابه ایجاد می­شود، دارای ساختار بلوری است که اندازه بلورهای آن از چند میکرون تا 100 میکرومتر متغیر است. معمولاً بلورهای درشت­تر سبب ضخیم­تر شدن پوشش می­گردند. عموماً مشاهده شده که رشد پوشش فسفاته در ابتدا با تشکیل زیر لایه بلوری شروع می­شود، که بر روی آن لایه بلوری فسفات­های فلزی که در محلول حضور دارند، به طور شعاعی تشکیل می­گردد. از این رو در مرحله اول فسفاته کردن فقط واکنش تبدیلی انجام می­شود. به عبارت دیگر فلز پایه در تشکیل پوشش نقش عمده دارد. پوشش شبه تبدیلی لازم در مرحله بعدی عملیات تشکیل می­شود. این فرایند به طور مطلوب سرعت رشد لایه را بالا می­برد؛ به علت اینکه خیلی زود بین فلز و محلول حالت عایق ایجاد می­شود، فرایند فسفاته قبل از اینکه بلورها بتوانند رشد کنند و بزرگ شوند، تمام می­شود.

برای مشاهده مقالات بیشتر از نویسنده متن لطفا کلیک کنید

شرکت جلاپردازان پرشیا - واحد تحقیق و توسعه

خواص الکتریکی پوشش‌های فسفاته

یکی از کاربردهای پوششهای فسفاته استفاده از آنها به عنوان عایق الکتریکی می‌باشد. پوشش مورد استفاده در این بخش بیشتر فسفاته روی است. در این مورد نیز توالی فرایند مانند دیگر پوششهای فسفاته روی می‌باشد. در این کاربردها پوششهای فسفاته را می‌توان با خواص الکتریکی و غیر هدایتی اکسیدهای فلزات مقایسه کرد.

هدایت الکتریکی پوشش فسفاته ضعیف است، از این رو می­توان از آنها جهت لایه عایق استفاده کرد. خاصیت عایق بودن پوشش را با روغن کاری یا رنگ کردن می توان افزایش داد.

پوششهای فسفات روی مورد استفاده در این کاربردها تا دمای 400 درجه سانتیگراد پایدار بوده و در نتیجه امکان استفاده از این پوشش را به منظور کاربردهای خاص فراهم می‌کند. معمولاَ مواد دیگر که به منظور عایق الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند در این دماها تجزیه شده و از بین می‌روند. دسته دیگر از پوششهای فسفاته که به منظور عایق الکتریکی کاربرد دارند پوششهای فسفاته گرمایشی با استفاده از نمکهای فلزات قلیایی هستند. این پوششهای توانایی تحمل دما تا 900 درجه سانتیگراد را دارند. میزان عایق الکتریکی در پوششهای فسفاته به مقدار ضخامت و جرم سطح و در نتیجه به میزان تراکم پوشش بستگی دارد. هرچه ضخامت و تراکم پوشش بالاتر باشد میزان عایق بودن پوشش افزایش می‌یابد.

از طرفی در بین فازهای پوششهای فسفاته هرچه مقدار فاز هوپیت بیشتر باشد مقدار عایق بودن الکتریکی افزایش می‌یابد.

این مقدار برای پوششهای با 6 gr/cm2 و ضخامت 7 میکرون حدود 8 تا 15 اهم و برای ضخامتهای حدود 2 میکرون تقریباَ برابر با 3 تا 5 اهم است.

خواص الکتریکی پوششهای فسفاته بوسیله ولتاژ شکست الکتریکی اندازه گیری می‌شود. برای مثال برای پوشش فسفاته با ضخامت 4 تا 8 میکرون با دارا بودن فشار سر الکترودی در حدود 0.3 نیوتن بر سانتیمتر مربع ولتاژ شکست حدود 80 تا 150 ولت است. (بر طبق استاندارد ASTM A 344)

برای مشاهده کامل متن در سایت نویسنده لطفا کلیک کنید

شرکت جلاپردازان پرشیا - واحد تحقیق و توسعه

خواص الکتریکی پوشش‌های فسفاته

یکی از کاربردهای پوششهای فسفاته استفاده از آنها به عنوان عایق الکتریکی می‌باشد. پوشش مورد استفاده در این بخش بیشتر فسفاته روی است. در این مورد نیز توالی فرایند مانند دیگر پوششهای فسفاته روی می‌باشد. در این کاربردها پوششهای فسفاته را می‌توان با خواص الکتریکی و غیر هدایتی اکسیدهای فلزات مقایسه کرد.

هدایت الکتریکی پوشش فسفاته ضعیف است، از این رو می­توان از آنها جهت لایه عایق استفاده کرد. خاصیت عایق بودن پوشش را با روغن کاری یا رنگ کردن می توان افزایش داد.

پوششهای فسفات روی مورد استفاده در این کاربردها تا دمای 400 درجه سانتیگراد پایدار بوده و در نتیجه امکان استفاده از این پوشش را به منظور کاربردهای خاص فراهم می‌کند. معمولاَ مواد دیگر که به منظور عایق الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند در این دماها تجزیه شده و از بین می‌روند. دسته دیگر از پوششهای فسفاته که به منظور عایق الکتریکی کاربرد دارند پوششهای فسفاته گرمایشی با استفاده از نمکهای فلزات قلیایی هستند. این پوششهای توانایی تحمل دما تا 900 درجه سانتیگراد را دارند. میزان عایق الکتریکی در پوششهای فسفاته به مقدار ضخامت و جرم سطح و در نتیجه به میزان تراکم پوشش بستگی دارد. هرچه ضخامت و تراکم پوشش بالاتر باشد میزان عایق بودن پوشش افزایش می‌یابد.

از طرفی در بین فازهای پوششهای فسفاته هرچه مقدار فاز هوپیت بیشتر باشد مقدار عایق بودن الکتریکی افزایش می‌یابد.

این مقدار برای پوششهای با 6 gr/cm2 و ضخامت 7 میکرون حدود 8 تا 15 اهم و برای ضخامتهای حدود 2 میکرون تقریباَ برابر با 3 تا 5 اهم است.

خواص الکتریکی پوششهای فسفاته بوسیله ولتاژ شکست الکتریکی اندازه گیری می‌شود. برای مثال برای پوشش فسفاته با ضخامت 4 تا 8 میکرون با دارا بودن فشار سر الکترودی در حدود 0.3 نیوتن بر سانتیمتر مربع ولتاژ شکست حدود 80 تا 150 ولت است. (بر طبق استاندارد ASTM A 344)

روش اندازه‎گیری خواص الکتریکی پوششهای فسفاته:

خواص الکتریکی پوششهای فسفاته به خاطر کاربردهای آن به عنوان عایق الکتریکی و استفاده در پوشش دهی الکتریکی یکی از مهمترین خواص پوششهای فسفاته می باشد

برای اندازه گیری آن به روش تعیین ولتاژ شکست از دو الکترود تخت که یکی از آنها فسفاته شده باشد به مساحت 1 سانتیمتر مربع استفاده می‌شود.ولتاژ شکست با اندازه گیری میزان جریان عبوری با ولتاژ مستقیم یا غیر مستقیم محاسبه می‌شود. برای این کار ابتدا دو الکترود یاد شده را روی هم قرار داده و آنها را با نیروی مشخصی روی هم فشار می‌دهند. میزان این نیرو نیز باید در گزارش نهایی ذکر شود زیرا با اعمال نیروهای متفاوت مقدار ولتاژ شکست تغییر می‌کند. پس از ثابت کردن دو الکترود با نیروی مشخص روی یکدیگر یک ولتاژ dc یا acبر دو الکترود اعمال می‌شود و با استفاده از یک آمپرمتر مقدار جریان عبوری اندازه‌گیری می‌شود و سپس با استفاده از فرمولهای الکتریسیته این مقدار جریان در شرایط آزمایش به مقدار ولتاژ تبدیل شده و گزارش می‌شود. این مقدار با افزایش سختی سطح قبل از فسفاته و افزایش ضخامت کاهش می‌یابد.

در روش دیگر از نمودار جریان-ولتاژ برای تعیین کیفیت پوشش فسفاته استفاده می‌شود. یک لوله شیشه‌ای که هر دو انتهای آن باز است با قطر داخلی 4 سانتیمتر به صورت عمودی روی یک سطح صاف فسفاته شده قرار داده می‌شود و با استفاده از یک حلقه به قطر 5.2 سانتیمتر روی سطح ثابت می‌شود. با استفاده از این روش اندازه گیری روی سطحی به اندازه 21 سانتیمتر مربع انجام می‌شود. در قسمت بالایی لوله یک الکترود کالومل اشباع و یک الکترود گرافیت قرار داده می‌شود و درون لوله با استفاده از محلول سود اشباع شده از هوا با pH=12پر می‌شود. یک ولتاژ مستقیم بین صفحه فسفاته شده (کاتد) و الکترود گرافیت (اند) اعمال شده و همزمان مقدار جریان اندازه‌گیری می‌شود. ولتاژ با سرعت 2 میلی ولت بر ثانیه افزایش یافته و جریان ثبت می‌شود. با استفاده از فرم نمودار داده‌های زیر از آن استخراج می‌شود.

· افزایش دانسیته جریان کاتدی نشاندهنده کاهش مقاومت به خوردگی است

· در پتانسیل 0.55 ولت جریان با توجه به کیفیت پوشش از 1 (پوشش خوب) تا 20 میکرو آمپر بر سانتیمتر مربع(پوشش ضعیف) تغییر می‌کند.

کلمات کلیدی:

پوشش‌های فسفات روی، نارسانایی الکتریکی، ولتاژ شکست، پایداری گرمایی، پوشش‌های عایق الکتریکی

برای تماس با شرکت جلاپردازان پرشیا کلیک کنید.

شرکت جلاپردازان پرشیا - واحد تحقیق و توسعه

سینتیک فرایند فسفاته کردن

سرعت فسفاته کردن به سرعت نفوذ یون­های Fe2+که از ساختار شبکه به مرز فاز محلول - پوشش مهاجرت می­نماید بستگی دارد[51].

همچنین سرعت فسفاته کردن تابعی از سطح میکروآندهاست که این سطح با پیشرفت واکنش و تشکیل لایه فسفاته کاهش می­یابد:

dFa/dt=k.Fa-

در این رابطه tزمان، FAسطح مناطق آندی در میکرو سلول­ها و kثابت سرعت واکنش است.

پس از انتگرال گیری داریم:

lnFa=kt+c-

که Cثابت انتگرال گیری است.

می­توان پیشگویی کرد که در هر عملیاتی، عامل تعیین کننده­ی زمان تشکیل پوشش برروی سطح فلز، نسبت سطح اولیه آندی به سطح مناطق کاتدی در یک لحظه معین از عملیات است. از دیگر عوامل کنترل سرعت واکنش، دما، شرایط سطح و... است که اثر آن­ها در ثابت kمنعکس می­شود.

طول مدت فسفاته کردن را می­توان با اندازه­گیری پتانسیل نمونه فسفاته شده در یک حمام معین به صورت تابعی از زمان تعیین کرد. انتهای فرایند با نقطه­ای مشخص می­شود که در آن پتانسیل خط صافی می­شود. در همین فسفاته شدن پتانسیل به سمت مقادیر نجیب­تر می­رود. در تشکیل پوشش فسفاته پنج مرحله قابل تمایز وجود دارد و این مکانیزم پنج مرحله­ای مربوط به قسمت­های مشخص منحنی پتانسیل - زمان است. این پنج مرحله عبارتند از: الف) انحلال فلز پایه، ب) آغاز تشکیل پوشش فسفاته، ج) انحلال فلز پایه، د) مرحله اصلی تشکیل پوشش فسفاته، ه) تبلور مجدد (شکل 1-2).

شکل 1-2 تغییرات پتانسیل فولاد در محلول با پایه فسفاته روی[4]