آبکاری روتنیوم

روتنیوم فلزی گرانبها از فلزات گروه پلاتین با عدد اتمی 44  است. این فلز به صورت یک فلز جزئی در سنگ معدن پلاتین وجود دارد و غلظت آن در پوسته ی زمین تقریبا به 0.001 ppm می رسد. بزرگترین تولید کنندگان روتنیوم روسیه، آمریکای شمالی و آمریکای جنوبی هستند. همانند سایر فلزات گروه پلاتین، روتنیوم نیز نسبت به سایر مواد شیمیایی بی اثر است و در برابر سایش مقاومت خوبی از خود نشان می دهد.

یکی از شناخته شده ترین ویژگی های فلز روتنیوم سختی آن است. روتنیم دارای سختی بین 600 تا 1300 HK25 است، در حالی که سختی پلاتین تنها 150 تا 550 HK25 و سختی پالادیوم 75 تا 600 HK25 است. سختی روتنیوم به سختی رودیوم نزدیک است که از 750 تا 1100 HK25 متغیر است.

ثانیاً، این فلز نقطه ذوب بالای 4082 درجه فارنهایت یا 2250 درجه سانتیگراد دارد. چنین نقطه ذوب بالایی این فلز را برای استفاده در دماهای بالا مناسب می کند.

اگرچه فلز روتنیوم در برابر حرارت و خوردگی مقاوم است اما بسیار شکننده است و شکل پذیری خوبی ندارد حتی زمانی که حرارت داده می‌شود، بنابراین استفاده از فلز روتنیوم برای تولید سیم یا اشکال دیگر انتخاب مناسبی نیست و باید به صورت پوششی نازک بر روی قطعات فرم گرفته شده آبکاری شود.

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

اگرچه آبکاری روتنیوم دارای مزایای متعددی است، اما این فلز دارای یک ایراد است. قطعات آبکاری شده با روتنیوم در دمای اتاق کدر نمی شود یا در حضور اسیدها خورده نمی شود، اما وقتی در مجاورت کلرات پتاسیم  قرار می گیرند سیاه و کدر می شوند. این ویژگی قابل توجهی است زیرا در برخی از موارد آبکاری روتنیوم در حضور کلرات پتاسیم می تواند جایگزینی برای آبکاری نیکل سیاه باشد، در این مورد این جنبه منفی سودمند است.

جایگزین‌های آبکاری روتنیوم وابسته به نیاز مصرف کننده و کاربرد محصول نهایی ممکم است متفاوت باشد. به عنوان مثال، اگر افزایش سختی زیرلایه مورد نیاز است، مناسب ترین فلز رودیوم است که نزدیکترین درجه سختی را به روتنیوم دارد. (سختی رودیوم 750 تا 1100 HK25 و سختی روتنیوم 600 تا 1300 HK25 است). اگرچه فلز رودیوم سختی بالاتری دارد اما بسیار گران تر از روتنیوم است و این جایگزینی از نظر هزینه عملا به صرفه نیست.

به منظور افزایش مقاومت در برابر حرارت زیرلایه، رودیوم و روتنیوم نقطه ذوب مشابهی دارند. نقطه ذوب روتنیوم، در حدود 2250 درجه سانتیگراد و نقطه ذوب رودیوم بالاتر از 1966 درجه سانتیگراد اندازه گیری شده است. اما به دلیل قیمت بسیار زیاد رودیوم همچنان این جایگزینی از نظر هزینه به صرفه نیست.

اگر آبکاری روتنیوم برای ایجاد یک سطح شیمیایی بی اثر و مقاوم در برابر خوردگی انجام شود، اکثر فلزات دیگر گروه پلاتین این نیاز را برآورده خواهند کرد به استثناء اسمیوم که به راحتی اکسید می شود.

در هر فرایند آبکاری الکتریکی، در صورت عدم تنظیم شرایط آبکاری مشکلات متعددی ممکن است ایجاد شود. این شرایط بر ویژگی های پوشش نهایی از جمله چسبندگی، یکنواختی، دوام و طول عمر آن اثر گذار است.

به عنوان مثال زیرلایه های ناهموار باعث ایجاد پوششی غیر یکنواخت می شود و در نتیجه محصول ضعیف تری ایجاد می کند. بنابراین آماده سازی سطح و ایجاد سطحی صاف و صیغلی اولین اقدامی است که باید قبل از فرایند آبکاری انجام شود. نمونه ی دیگر وجود لبه های تیز بر روی سطح زیرلایه است. در حین آبکاری رسوب فلز به شدت روی این لبه ها تجمع می کند و باعث شکنندگی آن می شود.

مشکل دیگری که ممکن است وجود داشته باشد ورود هیدروژن به حمام آبکاری است که باعث شکنندگی و پوسته شدن پوشش ایجاد شده می شود. پخت تنش زدایی و سایر اقدامات برای کاهش اثرات هیدروژن می تواند از این موضوع جلوگیری کند. یکی دیگر از مسائل رایج اکسید شدن سطح است که منجر به چسبندگی ضعیف سطح می شود.

پوسته پوسته شدن سطح نیز مشکل رایجی است که به دلایل متعددی ممکن است اتفاق بیفتد. عواملی مانند آماده سازی نامناسب سطح، عدم کنترل دمای حمام، وقفه در جریان الکتریکی، بالا رفتن ضخامت پوشش یا وجود آلاینده ها می تواند منجر به پوسته شدن سطح شود.

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.