دانلود پروژه رشته مواد در مورد آبکاری فلزات – قسمت سوم

دانلود پایان نامه

 در اکثر سیستم هایی که فازهای میانی و یا بین فلزی در نمودار تعادلی شان وجود دارد ممکن است همین فازها در نشست حاصل شوند. اطلاعات محدودی که در این زمینه وجود دارد معرف این است که پوشش حاصل یک فاز و در محدوده بسته یک ترکیب شیمیایی خاصی نیست و معمولا پوشش های الکترولیزی از فازهای مختلفی که روی هم قرار گرفته اند تشکیل شده است. سیستم مس- قلع مثال بسیار خوبی است. در سیستم نیکل- قلع فاز بین فلزی NiSn در نشست دیده می شود ولی در آلیاژهای گرم تهیه شده این فاز دید نمی شود. برای مطالعه پوشش ها باید از میکروسکوپ های الکترونی نظیر SEM استفاده کرد. میکروسکوپ الکترونی درباره ساختار نابجایی ها ، محل مواد خارجی که رسوب کرده اند و اندازه و شکل خارجی دانه ها و مرزهای فرعی اطلاعات خوبی می دهد.  

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

ضخامت نمونه انتخابی برای این میکروسکوپ ها به عدد اتمی فلز بستگی دارد و هرچه عدد اتمی بیشتر باشد نمونه باید نازکتر باشد. عملیات حرارتی نمونه ها نیز از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و به استثنای سیالیت مجدد حلب ورق عملیات حرارتی نشست های دیگر به ندرت انجام می شود. اطلاعات زیادی درباره تبلور مجدد و ارتباط آن با خواص پوشش ها وجود دارد و غالبا خلوص رسوبات الکترولیزی به دمای تبلور مجدد پائین آنها مربوط است. عملیات حرارتی در دمای پائین معمول است و برای برطرف کردن تردی هیدروژنی به کار می رود و باید در انتخاب زمان و دما به اندازه کافی دقت کرد تا خواص فلز اصلی تحت تاثیر قرار نگیرد. تنش های داخلی را هم با عملیات حرارتی می توان کاهش داد. همچنین مواد افزودنی نیز به میزان قابل توجهی روی خواص بعد از عملیات حرارتی اثر می گذارند. مثلا برخی مواد افزودنی به حمام نیکل سبب رسوب همزمان گوگرد       می شوند که اگر این رسوبات را حتی در دماهای پایین گرم کنیم بر اثر تشکیل سولفور نیکل و رسوب آن در مرزدانه ها ترد می شوند.

15قوانین فاراده

قانون اول فاراده:

مقدار ماده رسوب کرده و یا حل شده در یک الکترود با مقدار الکتریسیته ای که از محلول عبور می کند متناسب است. ضریب تناسب را اکی والان الکترو شیمیایی گویند و برابر با مقدار ماده رسوب کرده به ازای 1 کولمب ( (A.Secمی باشد. در عمل مقدار رسوب به ازای یک آمپر ساعت را به کار می برند.    

قانون دوم فاراده:

مقدار مواد رسوب کرده از الکترولیت های مختلف به ازای مقدار معینی الکتریسیته با اکی والان گرم آنها متناسب است.

مثال1. مقدار مسی که روی کاتد در محلول سولفات می نشیند متناسب با مقدار الکتریسیته ای است که از الکترولیت عبور کرده است. مقدار الکتریسیته را با حاصل ضرب جریان در زمان بیان می کنند (یعنیixt) و چون یک آمپر ساعت 186/1 گرم مس را به لحاظ نظری روی کاتد رسوب می دهد بر طبق اصل اول یک آمپر در دو ساعت مقدار 372/2 گرم مس رسوب خواهد بود.

مثال2. با در نظر گرفتن اصل دوم فاراده اگر مقدار معینی الکتریسیته از محلول های نمکی فلزات مختلف مثل سولفات مس، سولفات روی و یا نیترات نقره عبور کند مقدار مس یا روی یا نیکل رسوب داده شده در کاتد با مقدار والانس گرم آنها به ترتیب متناسب می باشد. یعنی به لحاظ نظری با عبور یک آمپر ساعت از           الکترولیت های سولفات مس ،سولفات روی و نیترات نقره به ترتیب مقدار 186/1 گرم مس، 219/1 گرم روی و 025/4 گرم نقره در کاتد رسوب می کند که در شکل2-3 زیر آن را می بیند.

16تمیز بودن سطح اولیه

 

مهمترین عامل در پوشش دادن میزان تمیزی سطح است. طبیعت فیزیکی و شیمیایی سطح فلز در کیفیت پوشش فلزی آلی و یا معدنی اعمال شونده بر فلز اصلی بسیار موثر است. وجود گریس، روغن، مواد ناشی از خوردگی، گرد و غبار، شن، گرافیت و یا سایر مواد خارجی در میزان چسبندگی و مقاومت پوشش موثراند . معمولا گفته می شود که پوشش برتر از سطح فلز پایه که به آن اعمال می شود نمی باشد. اعمال پوششی با کیفیت بالا به نحوه   آماده سازی سطح فلز اصلی بستگی دارد. کیفیت سطحی که آبکاری الکتریکی می شود باید بهتر از سطحی باشد که رنگ شده است. برای آماده سازی سطح فلزات دو مرحله وجود دارد:مرحله اول زدودن مواد آلی نظیر روغن و یا گریس است و مرحله دوم زدودن پوسته مواد ناشی از خوردگی ومواد معدنی است. این کارها در مراحل گریس زدایی و پوسته زدایی صورت می گیرند و سطحی مناسب برای اعمال پوشش ایجاد می شود. همچنین  می توان سطح فلزات را بعد از این دو مرحله حک کاری و یا صیقل کاری کرد. می توان قبل از رنگ زدن سطوح را فسفاته و یا کروماته کرد تا لایه ای مقاوم در برابر خوردگی روی آن ها تشکیل شود و ضمنا چسبندگی پوشش هم افزایش یابد. روش های مختلفی برای آماده سازی سطح آهن و فولاد وجود داردکه انتخاب آن ها به

میزان تولید، نوع روغن، مواد ناشی از خوردگی، خاک و غیره بستگی دارد. به جنبه اقتصادی نیز باید توجه کرد. با استفاده از حمام های قلیایی و اسیدی می توان اکسید ها، سولفیدها و سایر مواد ناشی از خوردگی را از سطح فلزات غیر آهنی نظیر تیتانیم، آلومینیم، مس، روی و آلیاژهای آن ها برطرف کرد. در این صورت سطوح تمیز ایجاد شده ممکن است زبر بوده باشند و یا حک کاری شده باشند ولی اغلب این سطوح نرم اند و به طریق شیمیایی صیقل کاری شده اند. صیقل کاری الکتریکی نیز برای ایجاد سطوح آینه ای روی اکثر فلزات به کار می رود که سطح مناسبی برای آبکاری الکتریکی براق ایجاد می کند برای ایجاد سطحی نرم و آماده لاک زدن از این روش استفاده می شود.

ویژگی های بیکرومات پتاسیم

ماده اصلی در انجام عملیات آنودایزینگ در این پروژه بیکرومات پتاسیم می باشدکه نقش رنگی نمودن سطح را بازی می کندکه به بررسی ویژگی های آن می پردازیم. این ماده را می توان بطور خالص تهیه کرد که تا دمای نقطه ذوب پایدار می ماند. در صورتی که محلول های آبی از آن در مقابل تجزیه به قدر کافی محافظت شوند به طور نامشخصی پایدار می مانند. بیکرومات پتاسیم را فقط در محلول های اسیدی به کار می برند و در دمای معمولی سریعا به نمک کروم سبز کاهیده می شود این محلول ها پایداری خوبی در مقابل نور دارند.     بیکرومات پتاسیم در تعیین آهن موجود در کانه های آهن ارزش خاصی دارد.کانه را معمولا در هیدروکلریک اسید حل می کنند، Fe3+ به Fe2+کاهیده می شودو سپس محلول با محلول بیکرومات استاندارد تیتر می شود:

Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3+7H2O

کاهش بیکرومات پتاسیم را در محلول اسیدی به صورت زیر می توان نشان داد:

Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2O

چنین استنباط میشود که هم ارز آن یک ششم ملکول گرم آن است یعنی18/294 بر 6 یا 03/49 گرم. بنابراین محلول 1/0 نرمال بیکرومات حاوی 903/4 گرم بر لیتر بیکرومات است. رنگ سبز یون های Cr3+ از کاهش بیکرومات پتاسیم حاصل می شود. درجه خلوص بیکرومات پتاسیم از نوع تجزیه ای در حدود 9/99 درصد است و برای بیشتر کارها مناسب خواهد بود همچنین نوع خالص نمک تجارتی بصورت A.R. مشخص می شود.

اهمیت آنودایزینگ

آنودایزینگ به عنوان روشی که با ایجاد لایه ای اکسیدی در سطح باعث افزایش مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون و سایش می شود می تواند با داشتن ظاهری رنگی کاربرد بیشتری پیدا کند که نمونه آن در مورد فولاد گالوانیک می باشد. در این نوع فولادها بواسطه مقاومت به خوردگی و کاربردهای گسترده آنها مبحث رنگی نمودن آنها اهمیت ویژه ای دارد و در صورت اعمال عملیات آنودایزینگ رنگی بر روی آنها علاوه بر اینکه پارامترهای مکانیکی و خوردگی آن را تقویت نموده ایم جنبه زیبایی[1] آن نیز تقویت شده و از لحاظ اقتصادی نیز می تواند مفید باشد. با بررسی های انجام شده در حال حاضر در کشور ما مرکز صنعتی برای این کاروجود نداشته و درصنعت تحول خاصی در این زمینه مشاهده نشده است و رنگی نمودن فولاد گالوانیک تنها در مجتمع فولاد مبارکه اصفهان در حال انجام می باشد که نوع رنگ ایجاد شده بصورت معدنی بوده و     استفاده ای از تکنولوژی آنودایزینگ رنگی نشده است. با این تفاسیر اهمیت آنودایزینگ رنگی فولاد گالوانیک بیشتر شده و جا دارد که تلاش های گسترده تری در این ارتباط انجام شود.

فصل سوم: روش انجام آزمایش ها

ماده اصلی جهت آنودایزینگ فولاد گالوانیک بیکرومات پتاسیم می باشد که در طی واکنش با روی موجود در سطح فولاد یک لایه رنگی که بصورت پوسته ای اکسیدی در سطح پیوند خورده است به وجود می آید. برای این منظور در ابتدا آزمایشات آنودایزینگ را بر روی خالص انجام داده و با بدست آوردن پوسته اکسیدی رنگی برروی خالص این شرایط را برای فولاد گالوانیک بررسی کرده و شرایط ایجاد پوسته اکسیدی رنگی را بر روی فولاد گالوانیک بدست می آوریم. منبع تغذیه ای جهت تشکیل پیل الکترولیز استفاده می شود که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند. برای آزمایشات روی خالص یک منبع سه فاز که در دانشکده مواد طراحی و ساخته شده است مورد استفاده قرار گرفته است. بدلیل مشکلات برق و ترمینال های برق و غیره در هنگام شروع اتصال جریان با مشکل قطع و وصل شدن پیل مواجه می شدیم همچنین آمپر خروجی نوساناتی داشت که با تغییر دادن ولتاژ دستگاه تا حد امکان آمپر یکنواختی را به پیل می رساندیم ولی امکان این که بتوان به طور یکنواخت آمپرثابتی را منتقل کرد وجود نداشت و باعث شد تا نتیجه کار بصورت خطا دار اعلام شود. هنگام کار بر روی فولاد گالوانیک این منبع تغذیه عوض شد و یک منبع تغذیه ساخت شرکت داخلی با نام                              electronic stare که مجهز به ولت متر و آمپر متر می باشد مورد استفاده قرار گرفت. به طور کلی مواد آزمایشگاهی که در انجام این پروژه مورد استفاده قرار گرفته و تماما از همین آزمایشگاه تهیه شده است به قرار زیر میباشند:

بیکرومات پتاسیم، اسید بوریک، اسید سولفوریک، اسید فلوئوریدریک، آب مقطر.

آماده سازی بیکرومات پتاسیم:

محلول بیکرومات پتاسیم نقش اصلی را در رنگی شدن پوسته اکسیدی دارد. نکته ای که در ارتباط با آن وجود دارد این است که این محلول از نظر زمانی پایدار بوده و بعد از ساخت محلول در زمان های بعد از آن نیز میتوان به راحتی از آن استفاده نمود که این خصوصیت از پارامترهای مثبت آن می باشد. در هنگام کار با روی خالص پوسته های اکسیدی روی باعث آلودگی محلول می شوند که با گذشت زمان این پوسته ها ته نشین شده و محلول قابل استفاده می باشد اما در هنگام کار با فولاد گالوانیک پوسته های اکسیدی در محلول حل شده و با گذشت زمان رسوب نمی کنند به طوری که یک محلول را فقط چهار بار می توان مورد استفاده قرار داد و بعد از آن در صورت استفاده، رسوبات پایدار قهوه ای رنگی در سطح فولاد بوجود می آید که باید به صورت مکانیکی آن را از بین برد که در نهایت باعث خراش دار شدن سطح ورق می شود. البته بعد از گذشت چند ساعت دوباره     می توان آن را مورد استفاده قرار داد ولی هرچه یک محلول را بیشتر مورد استفاده قرار دهیم رسوبات زودتر بر روی سطح فولاد تشکیل می شوند.

آنودایزینگ روی خالص  

محلول مورد استفاده بیکرومات پتاسیم با غلظت 60 گرم بر لیتر می باشد. برای تهیه آن مقدار 60گرم بیکرومات پتاسیم را در بشر ریخته وتا خط 1000 سی سی بر روی آن آب مقطر اضافه می کنیم، محلول را خوب به هم می زنیم تا تمامی بیکرومات پتاسیم در آن حل شود. ورقه ای از روی با ابعاد یک در دو سانتی متر را به عنوان آند و ورقه ای از فولاد ضد زنگ با ابعاد دو در دو سانتی متر را به عنوان کاتد انتخاب می کنیم.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

با فرمت ورد

Leave a comment