فرایند آبکاری اسیدی
مراحل و نکات عملیات آبکاری روی اسیدی
جهت فرایند ابکاری روی اسیدی حتما مراحل زیر را باید مد نظر داشته باشید
لیست مطالب
- الکترولیت ، افزودنیها:
اجزای الکترولیت |
مقدار مجاز |
مقدار بهینه |
فلز روی |
g/l 45-30 |
g/l 35 |
کلراید |
g/l180-110 |
g/l 150 |
بوريك اسيد |
g/l20-15 |
g/l 18 |
کمک براقی 8570 |
ml/l 35 -25 |
ml/l 30 |
براقی 8556 |
ml/l 0/6 -0/4 |
ml/l 0/5 |
- شرایط عملیاتی:
پارامتر |
دامنة قابل قبول |
مقدار بهینه |
دما |
oC 50-25 |
oC 30-20 |
pH |
2/5-8/4 |
8/4 |
دانسیته جریان کاتدی در وان ثابت |
A/dm2 5-5/0 |
A/dm2 2-5/0 |
نسبت سطح آند به کاتد |
1:2-1:1 |
5/1:1 |
توضیح:
3-1- استفاده از همزن مکانیکی در وانهای ثابت (با استفاده از حرکات رفت و برگشتی آرام کاتد)، کیفیت پوشش را بهبود قابل ملاحظهای میدهد.
3-2- در صورت فیلتراسیون الکترولیت در مقاطع معین (در صورت مات شدن الکترولیت)، کیفیت پوشش بهبود قابل ملاحظهای خواهد یافت.
- آلایندهها ونحوه رفع آلودگی:
- آلاینده ها:
فلزاتی نظیر آهن، کروم، کادمیم ، و مس ... به دو دلیل وارد وان آبکاری میگردند
الف : بدلیل عدم بکارگیری روش های صحیح ودقیق شستشوی قطعات ونیز الودگی عمومی کارگاه صورت میپذیرد .
ب : از طریق خوردگی سطحی قطعات هنگام آبکاری در الکترولیت اسیدی که فلزات بصورت محلول درآمده وبه مرور زمان با افزایش عمر وکارکرد الکترولیت غلظت آلاینده ها افزایش یافته وموجب بروز اشکالاتی در روند آبکاری وکیفیت پوشش روی در سطح قطعه میگردند .
2- الف حذف الودگی با روش صفحه گذاري :
فلزاتي که از راههای مختلف به محلول آبکاری راه ميیابند ميتوان با روش خالصسازی الکتریکی (صفحهگذاري) به شرح ذيل به طور ثمر بخشی از محلول خارج نمود:
ورقههای آهنی به ضخامت 2میلیمتر وعرض نیم متر وطول تقریبی یک متر را بصورت تاخورده و موجدار در قسمت کاتد وان روی قرار داده و شدت جریانی معادل 3/0 آمپر بر دسیمتر مربع به مدت 24 – 48 ساعت اعمال میگردد و سطح آند را به کمترین حد ممکن کاهش میدهیم. همزدن همزمان محلول وتنظیم PH در محدوده 4-5 به انجام ثمر بخش این روش کمک بسیار خواهد کرد. آلودگی ناشی از کروم فقط از روشهای خاص قابل برطرف شدن میباشد که با مراجعه به آزمایشگاه شرکت سپهر افروز شیمی میتوان مشاوره لازم را گرفت.
ب حذف الودگی با روش اکسیداسیون :
آلودگی ناشی از آهن را میتوان با روش اکسیداسیون توسط محلول تصفیه اصلاح نمود . در این روش بسته به غلظت اهن موجود در وان از 5/. تا 2 گرم در لیتر محلول تصفیه را بتدریج همراه با همزدن به وان روی میافزاییمتا اهن دو ظرفیتی موجود در الکترولیت به اهن سه ظرفیتی نامحلول تبدیل وبصورت رسوب قرمز نارنجی در اید وپس از پایان عملیات تصفیه لجن حاصل بصورت ته نشینی ویا فیلتراسیون جدا سازی مینماییم.
تذکر مهم : هنگام افزایش محلول تصفیه ممکن است رسوب قرمز نارنجی تمام ورسوب سفید ظاهر گردد که در این صورت افزایش محلول تصفیه حتما قطع گرددتا از رسوب دادن روی محلول الکترولیت جلوگیری گردد.
- تجهیزات مورد نیاز:
1- وان آبکاری: برای ساخت وان آبکاری میتوان از استیل کمکربن استفاده نمود، اما به منظور پیشگیری از بروز خوردگی در محیط اسیدی الکترولیت، باید وان و اتصالات آنرا با یک پوشش مناسب عایق نمود.
2- آند روی: جنس آند را میتوان از تختههای روی با خلوص 95/99 درصد استفاده نمود.
3- تسمه آندی: این تسمهها بهتر است از مس باشند و بخشهای غیر عملیاتی آنها با پوشش پلاستیکی پوشانیده شده تا از ورود مس به وان جلوگیری گردد.
4- همزدن: حرکت رفت و برگشتی کاتد به صورت ملایم در الکترولیت برای وانهای ثابت توصیه اکید میشود.
5- فیلتراسیون: توصیه میشود با استفاده از فیلترهای 15-5 میکرون پلی پروپلین، محلول الکترولیت به طور مستمر یا حداقل در مقاطع نه چندان با فاصله فیلتر گردد، به طوری که الکترولیت همواره شفاف دیده شود.
6- یکسو کننده جریان: معمولاً یکسوکنندههای باتوان ایجاد حداقل 12 ولت برای این منظورمناسب میباشد. البته باید توجه داشت که افزایش مقاومت محلول یا حجم قطعات موجود در کاتد نیاز به ولتاژهای بالاتررا الزامي مینماید.
7- اتصالات فلزی: باید تحمل جریانهای بالا را داشته باشد و در اثر جریان بالا داغ و در نتیجه اکسید نشوند.
8- سیستم تنظیم دما: پیشنهاد میشود وانها مجهز به سیستمهای لوله کشی جریان سرد یا گرم کننده باشند تا در صورت افزایش یا کاهش خارج از انتظار دما بتوان دمای وان را در محدوده مجاز کنترل نمود.
9- سیستم تهویه: به دلیل آزاد شدن گاز هیدروژن در کاتد، توصیه میشود سیستم تهویه در بالای وان (ترجیحا بالای کاتد) پیشبینی و اجرا شود. این سیستم علاوه بر کمک به وضعیت تنفسی کارگران، احتمال جمع شدن گاز هیدروژن و متعاقبا انفجار آن را مرتفع مینماید.
- نحوه اجرا و مراحل کار:
6-1- زنگزدايي با استفاده از فروكلين
6-2- شستشو با آب
6-3- شستشو با آب
6- 4- چربیگیری و غبارزدایی از قطعات مورد آبکاری با استفاده از چربیگیر گرم ویژه 13120
6-5- شستشو با آب
6-6- چربیگیری آندی قطعات جهت اطمینان از برداشته شدن برادههای فلزی از روی آنها با استفاده از چربیگیری الکتریکی 13210
6-7- شستشو با آب
6-8- آبکاری
6-9- شستشو با آب
6-10- شستشو با آب
6-11- غوطهوری در محلول نیتریک اسید 5/0 درصد (حداکثر 3 ثانیه)
6-12- کروماته کردن قطعه
6-13- شستشو با آب
6-14- شستشو با آب
6-15- خشک کردن
- نحوه راهاندازی وان آبکاری:
1- نیمی از وان آبکاری تمیز با آب مقطر پر ميشود.
2- مقدار g/l 300 از نمک آماده روی اسيدي 40210 به آرامی به آن اضافه میشود.
3- مخلوط مستمر همزده شود تا نمک به طور كامل حل گردد. طي انحلال نمك، محلول سرد ميشود.
4- وان به مدت 12 ساعت استراحت داده ميشود و سپس با استفاده از فيلتر مناسب صاف ميشود.
5- مقدار آب باقيمانده تا حجم نهايي به وان اضافه ميشود و محلول يكنواخت ميگردد.
6- به محلول اخیر میزان ml/l 30 از کمک براقی 8570M اضافه شده و کاملاً هم زده ميشود.
7- به محلول اخیر میزان ml/l 0.5 از براقی 8556اضافه شده و کاملاً هم زده ميشود.
8- pH الكتروليت با استفاده از كلريدريك اسيد در محدوده 5-4.5 تنظيم گردد.
9- الکترولیت از نظر میزان اجزاء تشکیل دهنده آنالیز شده و تست هول سل انجام میگردد. در صورت عدم وجود مشکل میتوان با آسودگی آبکاری قطعات را آغاز نمود.
توجه: جهت راهاندازی وانهای اسیدی استفاده از دستکش،عینک، پیش بند و چکمههای لاستیکی مناسب الزامی است.
- آنالیز الکترولیت:
1- اندازهگیری روی:
مقدار cc 1 نمونه را برداشته و به ترتیب به آن cc 50 آب مقطر، cc 50 اتانول، يك عدد قرص تامپون و مقدار cc 5/0 آمونياك اضافه میکنیم و در هر مرحله به طور کامل حل مینماییم و سپس توسط محلول (M 05/0) EDTA تیتر میکنیم. تغییر رنگ محلول از قهوهاي به سبز نقطه پایان تیتراسیون میباشد.
میزان روی از رابطه زیر محاسبه میگردد:
Zn2+ (g/l) = 3.27*VEDTA
2- اندازهگیری کلرايد:
مقدار cc 5/0 نمونه را برداشته و به ترتیب به آن cc 50 آب مقطر، cc 2-1 محلول سديم كرومات 10% اضافه میکنیم و در هر مرحله به طور کامل حل مینماییم و سپس توسط محلول نقره نيترات M 1/0 تیتر میکنیم. نقطة پایان واکنش تغيير رنگ رسوب از زرد به قرمز آجري میباشد.
میزان كلرايد از رابطه زیر محاسبه میگردد:
Cl- (g/l) = 7.1*VAgNO3
3- اندازه گیری بوريك اسيد:
مقدار cc 1 نمونه را برداشته و به ترتیب به آن cc 50 آب مقطر، چند قطره معرف بروموكروزول (كه سبب تغيير رنگ محلول به بنفش ميشود) و يك قاشق قند مانيتول اضافه ميكنيم (كه سبب تغيير رنگ محلول به زرد ميشود) و سپس توسط محلول سود M 1/0 تیتر میکنیم. نقطة پایان تیتراسیون تغییر رنگ محلول از زرد به بنفش میباشد.
میزان سود از رابطه زیر محاسبه میگردد:
H3BO3 (g/l) = 6.18* VNaOH
- ایمنی وبهداشت کار :
مواد شیمیایی مورد استفاده در فرایند آبکاری روی شامل نمک الکترولیت ، براقی 8556 وکمک براقی 8570 وسایر مواد شیمیایی مصرفی حاوی ترکیباتی مضر و بعضا خطرناک برای سلامتی هستند و ممکن است سبب سوزش پوست، چشم یا مجاری تنفسی گردند. لذا اشخاصی که با این مواد سر و کار دارند باید همواره از روپوش یا لباس کار مناسب برخوردار بوده و از لوازم و وسایل ایمنی نظیر عینک، کفش، دستکش و نظایر آن که مانع از تماس مستقیم مواد با بدن می¬شوند استفاده نمایند.
در صورت تماس محلولها با چشم ، آنها را حداقل 15 دقیقه با آب سرد دوش چشمی شستشو داده و به پزشک مراجعه گردد و در صورت تماس با پوست نیز حدود 15-5 دقیقه با آب سرد شستشو داده و در صورت نیاز به پزشک مراجعه گردد. در صورت بلعیده شدن مواد سریعا به پزشک مراجعه گردد.
- تست هول سل ، نحوه عیب یابی ورفع عیب :
تست هول سل یکی از ابزارهای مهم در تشخیص سلامت و عملکرد وانهای آبکاری است. لذا با شبیه سازی شرایط آبکاری صنعتی در قالب تست هول سل میتوان ضمن تشخیص وضعیت وان در کنار آنالیز شیمیایی و آگاهی از پیشینه وان، راه کار بهبود آنرا تعیین نمود.
برای تست هول سل تجهیزات زیر مورد نیاز است:
- هول سل
- صفحه روي به ابعاد 7×5 سانتی متر به عنوان آند
- صفحه آهنی گیلانس شده به ابعاد10×7 سانتیمتر به عنوان کاتد
- یکسو کننده
- مدت آبکاری: 10 دقیقه
- دما: دمای محیط
- هم زدن: برای محلول مجاور کاتد توصیه میشود
روش تست هول سل:
250 میلی لیتر از محلول مورد تست به درون هول سل ریخته میشود (بدین ترتیب cm 5 از آند و کاتد درون محلول قرار میگیرند). آند و کاتد کاملا چربیزدایی و جرمزدایی شده را درون آن میگذاریم. پس از اتصال آند به قطب مثبت و کاتد به قطب منفی یکسو کننده، دانسیته جریان مطابق شرایط فرایند صنعتی اعمال میگردد و به مدت 10 دقیقه آبکاری انجام میشود. پس از پایان آبکاری، کاتد را به ترتیب با آب، نیتریک اسید ٪5/0 و مجددا با آب شستشو داده و کاملا خشک میکنیم.
حال ظاهر پوشش در سرتاسر کاتد که قاعدتا باید براق و بدون عیب باشد مورد بررسی قرار میگیرد. در صورتی که ظاهر پوشش خوب باشد میتوان گفت کیفیت وان خوب بوده و میتواند به کار خود ادامه دهد وگرنه باید مورد رفع اشکال قرار داده شود.
ایراد واشکال |
علت بروز اشکال |
رفع اشکال |
پوشش مات است. |
pH الکترولیت درست تنظیم نگردیده است. نمک هدایت کننده کم است. فقدان براق کننده در الکترولیت. |
pH نسبت به فرمول داده شده تنظیم شود.
محلول نمک هدایت کننده اضافه شود. مواد براق کننده اضافه شود. |
پوشش مات و شکننده است. |
ناخالص فلزی در الکترولیت زیاد است. مواد براق کننده بالاست. |
مدتی با الکترولیت کار شود تا رفع اشکال گردد. یا الکترولیت رقیق شود و نمک فلزی به آن اضافه شود. |
پوشش تیره است. |
میزان کلراید در الکترولیت بالاست. درصد فلزات غریبه بالا رفته است. |
رقیق شود. آب اکسیژنه اضافه شود سپس فیلتر گردد. |
سطح پوشش شفاف یا نقاطی از آن مات است. پوشش پودری شکل مینشیند. |
فاصلهی آند کم است. تراکم جریان( A/dm2) بالاست. نمک فلز روی در الکترولیت پایین است. |
فاصلهی آندها بیشتر شود. تراکم جریان( A/dm2) کم شود. محلول نمک فلز روی اضافه شود. |
پوشش اسفنجی میشود. |
میزان فلز غریبه زیاد است. درجهی pH بالاست. |
آب اکسیژنه اضافه گردد و سپس فیلتر شود. با اسید سولفوریک تنظیم PHتنظیم شود. |