آبکاری الکتریکی فلزات که با نام پوشش دهی الکتریکی یا رسوب الکتریکی نیز شناخته می شود شامل ایجاد لایه ای نازک از یک فلز بر روی یک بستر رسانا یا نارسانا است. از آبکاری فلزات برای بهبود خواص سطحی زیرلایه استفاده می شود به عنوان مثال آبکاری فلزات گرانبها بر روی سطح فلزات پایه مانند نیکل، مس یا برنج علاوه بر ایجاد جذابیت ظاهری سختی و استحکام آن را افزایش می دهد و سطح زیرلایه را در برابر انواع واکنش های شیمیایی و خوردگی محافظت می کند.
(برای مطالعه بیشتر به مقاله ی آبکاری فلزات گرانبها مراجعه کنید)
آند: الکترودی است که به قطب مثبت منبع تغذیه متصل می شود و معمولا از جنس تیتانیوم پلاتین اندود شده است.
کاتد: در فرایند آبکاری فلزات قطعه کار به عنوان کاتد به قطب منفی منبع تغذیه متصل می شود.
الکترود مرجع: الکترود مرجع الکترودی است که پتانسیل آند و کاتد نسبت به آن تعیین می شود. این الکترود از جنس Ag/AgCl یا کالومل است. الکترود مرجع Ag/AgCl شامل یک سیم نقره ای است که با کلرید نقره پوشانده شده و در الکترولیت حاوی یون های لیتیوم غوطه ور شده است و الکترود کالومل بر اساس واکنش بین جیوه عنصری و کلرید جیوه (I) طراحی شده است.
الکترولیت: محلولی حاوی یک یا چند نمک فلزی و یون های دیگری است که جریان الکتریکی را بین آند و کاتد هدایت می کند.
آماده سازی حمام آبکاری و بستر زیرلایه: برای ایجاد پوششی یکنواخت با چسبندگی بالا لازم است سطح زیرلایه قبل از انجام آبکاری الکتریکی به خوبی تمیز و صیغلی شود. وجود چربی ها، برآمدگی ها و تخلخل های سطحی باعث ایجاد پوششی ناهموار و غیر یکنواخت بر روی سطح زیرلایه می شود. در صورتی که سطح زیرلایه کاملا پاکسازی نشده باشد پوشش ایجاد شده چسبندگی ضعیفی خواهد داشت و با گذشت زمان ترک می خورد و پوسته می شود. زیرلایه ها معمولا با استفاده از اسید شویی، پاکسازی شیمیایی، پاکسازی الکتریکی (الکتروکیلینینگ)، فرآیند جیوه دهی و پاکسازی مکانیکی (مانند سند بلاست) آماده آبکاری می شوند.
پس از آماده سازی سطح زیرلایه وان یا بشر آبکاری، اسید شویی و سپس با آب به دقت شسته و خشک می شود. پس از آن الکترولیت آبکاری به صورت آماده به ظرف آبکاری اضافه می شود و یا با ترکیب نمک ها و سایر ترکیبات ساخته می شود. هم زدن محلول و ترتیب اضافه کردن ترکیبات در این مرحله بسیار مهم است. پس از آماده سازی الکترولیت غلظت، دما و PH محلول به دقت کنترل می شود و چند نمونه آبکاری آزمایشی انجام می شود. سپس غلظت و PH حمام دوباره تنظیم می شود و قطعات اصلی را برای انجام آبکاری نهایی به منبع تغذیه متصل می کنند. در این مرحله تماس قلاب ها و قفسه ها، شدت جریان و میزان ولتاژ باید به دقت بررسی شود.
اعمال جریان و انجام فرایند آبکاری: با اعمال جریان الکتریکی به حمام، کاتیون های فلزی حل شده در الکترولیت به سمت قطعه کار متصل به قطب منفی حرکت می کنند و بر روی سطح زیرلایه کاهش پیدا می کنند. به این ترتیب یک لایه نازک از فلز مورد نظر بر روی سطح قطعه کار پوشش داده می شود. در فرایند آبکاری، آند ممکن است قابل حل شدن در الکترولیت باشد و یا از نوع غیر حل شونده انتخاب شود.
اقدامات پس از آبکاری: پس از اتمام آبکاری قطعه کار در آب مقطر یا الکل شسته می شود تا محلول و نمک های اضافی باقی مانده بر روی سطح آن کاملا شسته شود. در آبکاری رودیوم معمولا برای افزایش درخشندگی قطعه را با استفاده از سولفوریک اسید شست و شو می دهند. پس از شست و شو قطعه با دستمالی نرم کاملا خشک می شود.
کنترل PH حمام آبکاری: کنترل PH حمام در طی انجام آبکاری بسیار مهم است. کاهش PH حمام باعث آزاد شدن هیدروژن محلول می شود. این امر علاوه بر اینکه بازده آبکاری را کاهش می دهد، موجب تجمع یونهای هیدروژن در مجاورت کاتد و رسوب همزمان نمک های پایه می شود و خواص رسوب ایجاد شده را تغییر می دهد. همچنین در PH های بالا راندمان کاتد کاهش می یابد بنابراین لازم است PH حمام به طور مرتب کنترل و تنظیم شود.
چگالی جریان: کنترل چگالی جریان نیز نکته ی بسیار مهمی است. در چگالی جریان پایین روند احیاء یونها در کاتد بسیار آرام است و فلز با سرعت کمی رسوب می کند. در این شرایط فرصت کافی برای رشد هسته های فلزی وجود دارد و رسوبی دانه درشت تشکیل می شود. با افزایش چگالی جریان سرعت تشکیل رسوب افزایش پیدا می کند و رسوبی دانه ریز بوجود می آید. افزایش چگالی جریان باعث افزایش راندمان آبکاری می شود اما باید توجه داشت که مقدار آن از چگالی جریان حد بالاتر نرود.
غلظت فلز: در حمام هایی که غلظت فلز رسوبی زیاد است چگالی جریان حد نیز بالاتر است به همین دلیل در این حمام ها می توان چگالی جریان را افزایش داد که موجب افزایش بازده آبکاری می شود.
نوع حمام: معمولا حمام هایی که در آنها میزان یون کمپلکس فلزی از یون های ساده فلزی بیشتر است عملکرد بهتری دارند. به عنوان مثال حمام های سیانیدی طلا، نقره و مس از سایر حمام های این فلزات پر کاربردتر است.
نمک های هادی: وجود نمک های کلریدی و سولفاتی و سیانید آزاد باعث افزایش هدایت الکتریکی محلول و بالا بردن بازده آبکاری می شود.
فرایند آبکاری الکتریکی خواص و ویژگی های فلز آبکاری شده را به سطح زیرلایه اضافه می کند. برخی از مزایای خاص آبکاری الکتریکی شامل موارد زیر است:
ایجاد سدی محافظ بر روی سطح: پوشش ایجاد شده از آبکاری الکتریکی از ورود عوامل خوردگی به زیرلایه محافظت می کند و مانع تخریب آن می شود. این ویژگی به طور خاص برای قطعات صنعتی بسیار مفید است زیرا قطعات آبکاری شده در شرایط سخت محیطی استحکام و دوام بیشتری پیدا می کنند و در طولانی مدت هزینه های تعمیر و نگهداری آنها کاهش می یابد.
بهبود ظاهر سطح و افزایش درخشندگی زیرلایه: در صنایع مختلف زیبایی قطعاتی که در معرض دید قرار دارند مهم است. آبکاری الکتریکی با ایجاد لایه ای براق از فلزات گرانبها بدون هزینه های گزاف باعث افزایش جذابیت و زیبایی ظاهری این قطعات می شود. علاوه بر این، آبکاری الکتریکی اغلب برای جلوگیری از تیره شدن ظروف نقره، بهبود طول عمر و زیبایی ظاهری در طول زمان استفاده می شود.
افزایش رسانایی الکتریکی: آبکاری فلزات رسانا بر روی زیرلایه های نارسانا و یا نیمه رسانا به بهبود رسانایی الکتریکی در قطعات کمک می کند و راه حلی مقرون به صرفه و کارآمد برای بهبود رسانایی در قطعات الکترونیکی و الکتریکی ارائه می دهد.
افزایش مقاومت سطح در برابر حرارت: آبکاری فلزاتی مانند پلاتین، رودیوم، روتنیوم و پالادیوم به دلیل نقطه ذوب بالای این فلزات باعث ایجاد سدی مقاوم به حرارت بر روی زیرلایه می شود. زیرلایه های آبکاری شده با این فلزات در شرایط شدید دمایی در برابر ذوب شدن سطحی و خوردگی های ناشی از دمای بالا از خود مقاومت زیادی نشان می دهند.
افزایش سختی زیرلایه: آبکاری اغلب برای بهبود استحکام و دوام مواد زیرلایه استفاده می شود و زیرلایه را از آسیب های ناشی از تنش و کشش ایمن نگه می دارد. این ویژگی می تواند به افزایش طول عمر قطعات آبکاری شده کمک کند و نیاز به تعویض و تعمیر قطعات آبکاری شده را کاهش دهد.
فرقی نمی کند به دنبال ویژگی های ظاهری آبکاری الکتریکی باشید و یا به دنبال حفاظت در برابر خوردگی، بهبود دوام یا افزایش رسانایی الکتریکی باشید، آبکاری الکتریکی راه حل های مناسبی را به شما ارائه می دهد. به همین دلیل است که آبکاری الکتریکی به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در زیر برخی از صنایعی که از خدمات آبکاری الکتریکی شرکت کوپال آریا بهره می برند ذکر شده است:
صنعت خودرو: صنایع خودروسازی معمولا از آبکاری الکتریکی فلزات گرانبها در ساخت مبدل های کاتالیستی کاهنده آلودگی هوا و یا برای جلوگیری از خوردگی قطعات خودرو در شرایط سخت محیطی استفاده می کنند.
صنعت الکترونیک: شرکت های تولیدی قطعات الکترونیکی اغلب از آبکاری فلزات گرانبها برای افزایش رسانایی نیمه هادی ها و اتصالات الکتریکی استفاده می کنند. آبکاری الکتریکی فلزات گرانبها همچنین مقاومت این قطعات را در برابر خوردگی افزایش می دهد.
صنعت پزشکی: صنعت تجهیزات پزشکی اغلب از آبکاری فلزات گرانبها برای بهبود زیست سازگاری اجزا، به ویژه ایمپلنت ها استفاده می کند. پلاتین، تیتانیوم، طلا و نقره معمولاً در این صنعت به دلیل زیست سازگاری، مقاومت در برابر خوردگی، سختی و مقاومت در برابر سایش استفاده می شوند که همگی برای ایمپلنت و تعویض مفصل ضروری هستند.
صنعت هوافضا: آبکاری فلزات گرانبها به خصوص آبکاری پلاتین در صنعت هوافضا به دلیل مقاومت این فلزات در برابر خوردگی های داغ بسیار پر کاربرد است. امروزه استفاده از آبکاری پلاتین بر روی پره ی توربین های گازی به منظور محافظت از این قطعات در برابر دمای بسیار بالای موتور های جت رواج بسیاری پیدا کرده است.
صنعت نفت و گاز: در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی از آبکاری فلزات گرانبها به منظور کمک به محافظت از لوله ها و سازه های زیر زمینی و سایر اجزا در برابر خوردگی استفاده می شود که به بهبود طول عمر قطعات کمک می کند.
بسیاری از صنایع دیگر از جمله سلاح گرم، صنایع نظامی و دفاعی نیز از آبکاری در کاربردهای مختلف استفاده می کنند. همه این صنایع به دلیل قابلیت‌های عملکردی و همچنین هزینه کم و انعطاف‌پذیری کاربرد، آبکاری را ترجیح می‌دهند.
