آبکاری پالادیوم

پالادیوم فلزی گرانبها با نماد شیمیایی Pd و عدد اتمی 46 است که نسبت به سایر فلزات گروه پلاتین کمترین چگالی و کمترین نقطه ذوب را دارد. یکی از مهم ترین ویژگی های فلز پالادیوم خاصیت جذب هیدروژن آن است که این فلز را به گزینه ای عالی برای کاربردهای کاتالیزوری تبدیل کرده است. چگالی پالادیوم 12 گرم بر سانتی متر مکعب، نقطه ذوب آن 2830.6 درجه فارنهایت و نقطه جوش آن 5365 درجه فارنهایت است. پالادیوم در هنگام بازپخت نرم و چکش خوار است و عملیات حرارتی می تواند استحکام و سختی آن را افزایش دهد.

مانند تمام فلزات گرانبها، هزینه آبکاری پالادیوم به عرضه و تقاضا و قیمت جهانی این فلز بستگی دارد و قیمت آن در طول زمان متغیر است. استفاده از آبکاری پالادیوم نسبت به پلاتین، رودیوم و طلا هزینه کمتری دارد و در بسیاری از موارد، وابسته به کاربرد نهایی محصول به عنوان جایگزین آبکاری مقرون به صرفه تری برای این فلزات عمل می کند.

پالادیوم دارای خواص مفید بسیاری است، اما استفاده از آن معایبی هم دارد و ممکن است در برخی از کاربردهای خاص استفاده از سایر فلزات انتخاب بهتری باشد. برخی از این ایرادات به شرح زیر است:

مقاومت حرارتی محدود: پالادیوم نقطه ذوب پایین و مقاومت حرارتی محدودی دارد. هنگامی که پالادیوم در معرض گرمای شدید قرار می گیرد، تمایل به تغییر رنگ یا حتی تغییر شکل پیدا می کند. به همین علت آبکاری پالادیوم اغلب انتخاب مناسبی برای قطعاتی که در معرض گرمای شدید قرار دارند نیست.

حساسیت به اسیدها: آبکاری پالادیوم در برابر بسیاری از عوامل خورنده مقاوم است، اما در برابر اسیدهای قوی آسیب پذیر است. بنابراین، آبکاری پالادیوم برای قطعاتی که ممکن است با اسیدها در تماس باشند ایده آل نیست.

حساسیت به ترک خوردن: سختی پالادیوم به این معنی است که در شرایط استرس تا حدودی مستعد ترک خوردن است. تنها یک ترک کوچک می تواند بر یکپارچگی پوشش پالادیوم تأثیر بگذارد، بنابراین در مواردی که مقاومت به ترک بسیار مهم است، شما می توانید با آلیاژ کردن آن با فلزات دیگر، حساسیت پالادیوم به ترک خوردگی را کاهش دهید.

دو مورد از رایج ترین جایگزین های پالادیوم طلا و رودیوم هستند. در اینجا به بررسی شباهت ها و تفاوت های این فلزات می پردازیم.

مقایسه طلا و پالادیوم:

• طلا و پالادیوم سطح مشابهی از مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهند.
• طلا نسبت به پالادیوم نرم تر است و دوام کمتری دارد.
• طلا دارای سختی Knoop 200 و پالادیوم دارای سختی Knoop 400 است.
• مس از طریق یک پوشش طلا پخش می شود و خواص مفید آن را از بین می برد، اما از طریق پوشش پالادیوم پخش نمی شود.
• طلا نقطه ذوب بالاتری نسبت به پالادیوم دارد.
• طلا قابلیت انتقال حرارتی دارد که پالادیوم فاقد آن است.
• از آنجایی که طلا نرم‌تر است، کمتر از پالادیوم در معرض ترک خوردن قرار می‌گیرد.
• هم طلا و هم پالادیوم می توانند به عنوان کاتالیزور عمل کنند، از جمله در مبدل های کاتالیزوری، اگرچه پالادیوم برای این منظور بسیار رایج تر است.

مقایسه رودیوم و پالادیوم:

• رودیوم مقاومت الکتریکی کمتری نسبت به پالادیوم دارد.
• رودیوم سخت تر از پالادیوم است.
• رودیم کمی چگال تر از پالادیوم است.
• نقطه ذوب رودیوم بالاتر از پالادیوم است.
• رودیوم و پالادیوم هر دو به عنوان کاتالیزور عالی هستند، از جمله در مبدل های کاتالیزوری.
• رودیوم گرانتر از پالادیوم است.

برای اطمینان از موفقیت آمیز بودن فرآیند آبکاری پالادیوم، باید فرآیند آبکاری دقیقی داشته باشید و از مشکلات احتمالی آن جلوگیری کنید.

• ترک های تنشی: یکی از شایع ترین مشکلاتی که در آبکاری پالادیوم رخ می دهد، ترک تنشی است. ادغام هیدروژن در پالادیوم در طی فرآیندهای آبکاری می تواند منجر به این ترک ها شود. برای جلوگیری از این موضوع، با کنترل دقیق حمام و شرایط آبکاری، نسبت رسوب هیدروژن به پالادیوم را به حداقل برسانید.
• مشکلات چسبندگی: ممکن است با مسائل مربوط به چسبندگی نیز مواجه شوید. این مشکل ممکن است به دلیل وجود آلاینده ها در سطح زیرلایه رخ دهد. برای جلوگیری از این اتفاق پاکسازی بستر قبل از شروع فرآیند آبکاری ضروری است.
• رسوبات مات آبکاری: آبکاری پالادیوم باید تا حدودی براق باشد، اما اگر در فرآیند آبکاری مشکلاتی ایجاد شود، ممکن است با یک پوشش کدر یا مه آلود مواجه شوید. شرایط مختلفی، از جمله دمای نامناسب، مخلوط شیمیایی نامناسب و توزیع نادرست جریان، می تواند منجر به ایجاد پوششی کدر شود. به همین علت کنترل دقیق فرآیند آبکاری بسیار حائز اهمیت است.

اولین مرحله عیب یابی و شناسایی مشکل ایجاد شده است. برخی از مسائل مانند پوسته پوسته شدن و چسبندگی ضعیف پوشش تا زمانی که زیرلایه تحت فشار قرار نگیرد خود را نشان نمی دهد. برای اطمینان از چسبندگی عالی و پوشش بدون مشکل، مهندسان ما قطعه را تحت آزمایش تنش قرار می دهند تا از کیفیت پوشش ایجاد شده اطمینان حاصل کنند.

برای بررسی چسبندگی پوشش و احتمال پوسته شدن آن، تست های مختلفی روی محصول نهایی انجام می شود. پس از اتمام آبکاری قطعه نهایی تحت آزمایش خمش یا آزمایش حرارتی قرار می گیرد. در آزمایش خمش قطعه کار تحت فشار زیادی به مدت طولانی خم می شود تا مدت زمانی که محصول می تواند کشش ناشی از این فشار را تحمل کند اندازه گیری شود.

همچنین با استفاده از میکروسکوپ پوشش ایجاد شده در محل شکستگی نشانه های بصری جدا شدن پوشش یا پوسته شدن آن به دقت بررسی خواهد شد. در آزمایش های حرارتی قطعه را گرم می کنند، سپس آن را در یک حمام آب با دمای اتاق فرو می برند. یک بررسی بصری نشان می دهد که آیا استرس حرارتی باعث پوسته شدن یا ایجاد حفره شده است یا خیر.

مشکل دیگری که ممکن است رخ دهد وجود لکه های کدر در پایان کار است. مانند پوسته شدن وایجاد چسبندگی ضعیف، وجود لکه های تیره در سطح قطعه آبکاری شده ناشی از عدم کنترل دما و جریان و وجود آلودگی در حمام آبکاری الکتریکی است.

آلیاژ پالادیوم با فلزات دیگری مانند نیکل و کبالت رایج است. تولیدکنندگان ممکن است از این آلیاژها، به جای پالادیوم خالص، برای آبکاری استفاده کنند، زیرا هزینه کمتری دارند و همچنین خواص بهبود یافته ای را ارائه می دهند. در اینجا به بررسی آلیاژهای پالادیوم نیکل و پالادیوم کبالت می پردازیم.

نیکل: آلیاژهای پالادیوم نیکل معمولاً از 20 تا 30 درصد نیکل و 70 تا 80 درصد پالادیوم تشکیل شده است. آنها نسبت به پالادیوم خالص در برابر تنش و ترک مقاوم‌تر هستند و برای کاربردهایی که دوام آنها ضروری است مفید هستند. آنها همچنین در برابر حرارت و خوردگی گالوانیکی مقاومت بهتری دارند، و پوشش ایجاد شده از این آلیاژها کم تخلخل تر است و لحیم کاری عالی دارند.
کبالت: آلیاژهای پالادیوم-کبالت را در ضخامت های بیشتری نسبت به پالادیوم خالص می توان رسوب داد به علاوه استفاده از آنها می تواند هزینه های شما را در مقایسه با استفاده از پالادیوم خالص کاهش دهد.