دانلود پروژه رشته مواد در مورد آبکاری فلزات – قسمت دوم

دانلود پایان نامه

غلظت یون فلزی

غلظت یون به غلظت نمک، درجه یونیزاسیون، دماووجود یونهای مشترک بستگی دارد. افزودن یون مشترک موجب کاهش نسبی غلظت یون فلزی می شود. تشکیل یون های کمپلکس پایدار غلظت یون فلزی را کاهش می دهند. در غلظت های کم فلزی حتی در چگالی جریان کم محصول پودری شکل است. از بین یون های کمپلکس یون هایی که عامل سیانور دارند در ترکیب با فلزاتی نظیر مس، نقره، کادمیم، روی وبرنج الکترولیت مناسبی برای پوشش دادن هستند. در ترکیبات کمپلکس غلظت یون فلزی به علت تجزیه ثانویه کم است در حالی که در ترکیبات ساده یون فلزی مخزنی از یون هاست که به مقدار کم ولی مداوم برای رشد و نمو بلور در دسترس است.

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

8 PH محلول

PH الکترولیت به طور موثری هم روی مشخصات و ظاهر پوشش و هم روی بازده جریان موثر است. در برخی از فرآیندهای صنعتی نظیر آبکاری نیکل مواد بافر به محلول اضافه میکنند نظیر اسید بوریک تا PH را در حد دلخواهی نگه دارند. اسید بوریک طبق ارتباط زیر تجزیه میشود:

H3BO3=H2BO3¯+H+

ویون H+ ایجاد می کند و لذا کاهش یون هیدروژن در محلول که به طور همزمان در کاتد متصاعد می شود جبران می گردد و تغییرات ناخواسته که منجر به افزایش PH می شداز بین می رود. در هر حال اگر PH افزایش یابد باید به طور جزیی آن را خنثی کرد و به حد مطلوب رساند. از سدیم استات برای خنثی کردن جزئی اسیدها واز آمونیم کلرید برای خنثی کردن جزئی بازها می توان استفاده نمود. اگر مقدار اسید یا باز زیاد باشد بایدآن را با عملیات ابتدائی به نزدیک منطقه خنثی رساند وگرنه مصرف سدیم استات ویا آمونیم کلرید زیاد می شود. PH حمام روی پتانسیل تخلیه هیدروژن، رسوب ناخالصی های بازی، ترکیب شیمیایی کمپلکس یا هیدرات که از آن فلز رسوب می کند و میزان جذب مواد اضافی در کاتد اثر می گذارد. از آنجا که نمی توان این آثار راپیش بینی کرد بهتر است PH را به طور تجربی تعیین کنیم. اثر PH روی تنش و سختی نیزمربوط به چگونگی توزیع آخال هاست. در حمام های مختلف حاوی یون های کمپلکس روی تعادل بین کمپلکس های مختلف اثر میگذارد و باید آنرا در ارتباط با غلظت مد نظر داشت.

9گردش محلول

لازم است که ترکیب محلول را ثابت نگه داریم و تغییراتی را که در اطراف الکترودها بوجود می آیدکم کنیم. لذا باید محلول را به هم زد و این کار با تلمبه و یا وسایل مخصوص انجام می شود.

10تلاطم

تلاطم با گردش محلول فرق می کند و عبارتست از حرکت آرام محلول در اطراف قطعه و یا حرکت دادن قطعه در محلول. هدف این کاراز بین بردن سریع لایه تشکیل شده در مجاور کاتد می باشدکه از این فلزی تهی شده است. علت این کار این است که وقتی اطراف کاتد تهی شود سرعت نشست کم می شودو لذا برای بدست آوردن حد اکثر سرعت نشست ایجاد تلاطم لازم است و نیز باید محلول سنگین اطراف آند را از بین بردتا آند بتواند حل شود و تلاطم برای این منظور مفید است. باید توجه داشت که گردش محلول که در آن حرکت بیشتر است هدف آن برای کل محلول است ولایه نازک با تلاطم فرق می کند. همچنین گردش محلول برای یکنواخت کردن دما و ترکیب شیمیایی آن است. با ایجاد تلاطم با استفاده از هوا یا تلمبه میتوان از چگالی جریان بیشتری استفاده کرد زیرا تلاطم به توزیع یونها کمک می کند.

11توان پرتاب

این عبارت قابلیت محلول را برای نشاندن فلز روی نقاط دور افتاده قطعه بیان می کند. اگر در یک پیل آند را در یک طرف و یک کاتد نزدیک به آن و یکی در فاصله دورتری از آن قرار دهیم و دو کاتد را به هم وصل کنیم انتظار نداریم روی کاتدی که در فاصله دورتر است فلز بیشتر رسوب کند. اگر کاتد دوم درست در فاصله دوبرابر ازآند نسبت به کاتد اول قرار داشته باشد آنگاه انتظار داریم که روی کاتد دوم فلز رسوب کرده نصف کاتد اول باشد در حالی که اگر این آزمایش را به طور واقعی انجام دهیم و با یک محلول مشخص کار کنیم می بینیم که روی کاتد دوم فلز بیشتری از آنچه که انتظار داریم رسوب کرده است. در این صورت می گوئیم محلول دارای توان پرتاب مثبت است. در حالت ایده آل که با وجود فاصله متفاوت بین کاتدها مقادیر رسوب روی هردو کاتد مساوی باشد می گوئیم توان پرتاب محلول صد در صد است. این حالت در هیچ روش آبکاری الکتریکی رخ نمی دهد. لیکن در نشست شیمیایی که بدون جریان برق انجام می شود این حالت رخ می دهد و نیز در آنودایزینگ آلومینیم در اسید کرومیک که درآن لایه ای عایق تا پوشاندن کامل سطح تشکیل می شود این حالت وجود دارد. از طرف دیگر اگر ببینیم که مقدار فلز به طور معکوس با فاصله متناسب است آنگاه توان پرتاب صفر است. گاهی حتی فلز بیشتری روی الکترود نزدیک و فلز کمتری از آنچه انتظار می رود روی الکترود دورتر می نشیند در این حالت می گوییم توان پرتاب منفی است. توان پرتاب یک محلول به شرایط کار بستگی دارد. به هر حال آن را می توان برای هر شرایطی تعیین کرد. اگر L نسبت فواصل دو کاتد از آندو M نسبت وزن فلز رسوب کرده روی آن دوباشد:

T.P=(L-M)*100/L+M-2             or             T.P=100(L-M)/M

در این حالت وقتی فواصل کاتدها از آند 1 و 2 باشد در آنصورت 2L= خواهد بود و M عبارت است از وزن فلز رسوب کرده روی کاتد دور بر وزن فلز رسوب کرده روی کاتد نزدیک که اگر1 M= “در حالت ایده آل ” باشد آنگاه 100 T.P=% خواهد بود. اگر M=L باشد 0 T.P= است و اگر M=1 باشد 100 T.P=+% و اگر فلزی روی کاتد2 ننشیند آنگاه 100 T.P=-% است. این توان به شرایط تعیین آن و سل استانداردی که به کار می رود بستگی دارد که توسط موسسه استاندارد انگلیس مشخص شده است. معمولا توان پرتاب را به طور کمی اندازه گیری نمی کنند لیکن لازم است بدانیم که خوب است یا بد برای مثال محلول های سیانور نقره یا کادمیم توان پرتاب نسبتا خوبی دارند. برای نیکل توان پرتابی کمتر است و برای کروم این توان خیلی بد است لذا در عمل آبکاری کروم برای قطعاتی که شکل غیر متعارفی دارند مشکل است. معمولا از سل هارینگ برای     اندازه گیری این توان استفاده می شود. این سل به طور شماتیک در شکل2-2 آمده است.

12توان پوشاندن

مشابه توان پرتاب است با این تفاوت که منظور از توان پوشاندن قابلیت محلول برای نشاندن یک فلز بر روی فلز غیر مشابه است. توان پوشاندن برای فلزات مختلف فرق می کند در حالی که توان پرتاب ویژگی محلول برای تولید پوشش روی سطحی است که لایه ای از پوشش دارد.

شکل2-2 سل هارینگ برای اندازه گیری توان پرتاب

13 آند

برای آبکاری از آندهایی به شکل ورق یا میله استفاده می شود. فلز آند باید از هرگونه آلودگی پاک باشد تا آلودگی ها به داخل حمام سرایت نکرده و یا در کاتد رسوب نکنند. این مواد به صورت لجن های غیر محلول روی سطح آند را می پوشانند. آندها ممکن است به شکل های مختلفی باشند و از قلاب آویزان باشند و یا به صورت قطعات کوچک در کیسه های مخصوص قرار گیرند. نوع آند وشکل و اندازه و چگونگی آند در هر آبکاری مشخص شده است. دربرخی از محلول ها مانند نیکل کاری آندها را در کیسه های بافته شده می گذارند تا از نفوذ ذرات فلز و یا لجن های ناشی از تجزیه آندی به داخل محلول آبکاری جلوگیری کنند. اغلب آند های حل شونده در عملیات آبکاری الکتریکی ارجحیت دارند رفتار آند نقش عمده ای در فرآیند آبکاری از نظر بازده جریان توان پرتاب و ثابت نگه داشتن ترکیب شیمیایی حمام دارد. آندهای حل شونده ایده آل باید دارای خواص زیر باشند:

الفاگر فقط جریان به آنها اثر کند باید به صورت یکنواخت و صاف حل شوند.

بکمترین لجن را تولید کنند.

جبازده جریان آند در هنگام حل شدن بالا باشد.

دحد جریان آنها بالا باشد میتوان با بزرگ انتخاب کردن سطح آند برای مواد بحرانی به این حد دست یافت.

رمتناسب با قیمتشان دارای ماکزیمم درجه خلوص باشند.

روش ساخت آندها نیز بسیار مهم است آندهای ریخته شده ممکن است باعث انتقال ذرات ناشی از سایش قالب به حمام شوند و ساختارهای درشت دانه نیز باعث حل شدن غیر یکنواخت آند می شوند. معمولا آندهای نورد شده بهترین آندها هستند. در این آندها خلل و فرج نیز وجود ندارد. البته برخی از فلزات را به این طریق نمی توان تهیه کرد. خصوصا کروم را نمی توان به عنوان آند حل شونده به کار برد زیرا کروم با درجه خلوص تجارتی شکننده است. وقتی فلز نشست کننده را نتوان به صورت ساخته شده تهیه کرد از آندهای غیر محلول استفاده   می شود. همچنین وقتی بازده جریان کاتدی در آندهای غیر محلول به مقدار قابل ملاحظه ای کمتر از بازده جریان در آند حل شونده باشد این آندها را همراه با آندهای حل شونده به کار می برند. درحالت اخیر سطح آند طوری انتخاب می شود که حل شدن آند حل شونده کاهش کاتدی فلز نشست را در محلول جبران کند. غالبا سرب با درجه خلوص 99.9% به کار می رود و معمولا آن رادریک محلول الکترولیز اولیه قرار می دهند تا پراکسید پایدار و قهوه ای رنگ PbO2 تشکیل شود.آماده سازی آند های سربی شامل عملیات آندی در محلول اسید سولفوریک رقیق به مدت چند دقیقه و با چگالی جریان 10 تا50 آمپر بر دسی متر مربع است به طوری که یک لایه پر اکسید کامل روی آند تشکیل شود. عناصر آلیاژی نظیر قلع، آنتیموان یا نقره به میزان 6 تا 7درصد به آند اضافه می شوند که باعث پایداری لایه پراکسید سرب می شوند و آند را سخت تر می کنند. دربیشتر فرآیندها تشکیل PbO2 قهوه ای معیاری برای مطمئن بودن کار محسوب می شود. آندها باید در مقابل اکسیژن نیز مقاوم باشند. سایر مواد مناسب برای آندهای غیر محلول عبارت اند از آلیاز آهن با 3% سیلیسیم، تیتانیم پلاتینه شده و گرافیت که ماده اخیر بر اثر اکسیداسیون به مواد گازی تبدیل می شود. فولاد زنگ نزن و طلا نیز کاربردهای محدودی در آبکاری دارند. فولاد زنگ نزن به طور وسیعی در عملیات پوشش های تبدیلی شیمیایی و یا در آنودایزینگ آلومینیم به کار می رود البته شاید استفاده از لغت غیر محلول برای این آندها صحیح نباشد زیرا تجربه نشان داده است که این فلزات هم به آرامی در الکترولیت حل می شوند.

14عوامل متالورژیکی

در سال های اخیر به خواص متالورژیکی و رفتار پوشش های الکترولیزی توجه زیادی شده است. اکثر خواص متالورژیکی این پوشش ها مشخص شده است ولی هنوز اطلاعات زیادی درباره ارتباط خواص این پوشش ها نظیر مقاومت در برابر خوردگی، براقی وغیره با ساختار آن ها ناشناخته مانده است. ساختار پوشش ها معمولا همان ساختار شبکه ای آن هاست و شکل و اندازه دانه ها معمولا به رفتار بلوری فلز بستگی ندارد ولی بر روی خواص پوشش اثر دارد. بر خلاف شبکه F.C.C که قابلیت انعطاف خوبی دارد شبکه H.C.Pکمترین قابلیت انعطاف را دارد قابلیت انعطاف در شبکه B.C.Cمتوسط است. این خاصیت به آسانی یا سختی لغزش در صفحات اتمی بلورها مربوط است. معمولا دانه ها خواصی نظیر بلورها دارند ولی میزان ریزی ودرشتی آنها روی این خواص اثر می گذارد. نسبت مرز دانه ها به حجم آنها عامل مهمی است و چون در آبکاری رسوبات حاصل معمولا    ظریف اند لذا انتظار نمی رود که خواص این رسوبات باخواص ناشی از رفتار بلوری فلزات کاملا تطابق داشته باشد. در ضمن عواملی چون مقدار رسوب همزمان مواد خارجی، تنشهای داخلی و جهت دار شدن اندازه دانه ها روی خواص پوششها اثر می گذارد. در پوشش ها نیز عیوب مختلف نظیر نابجائی ها، مرزدانه ها و دوقلوها وجود دارد. تعداد نابجائی ها که چگالی آنها در پوشش ها به میزان آنها در قطعات کار شده می رسد نقش موثری در خواص مکانیکی پوشش دارند. عیوب مختلف روی خواص الکتریکی و مغناطیسی و مقاومت در برابر خوردگی پوشش ها نیز اثر می گذارند. علاوه بر موارد فوق ذرات مختلفی که در حمام ها هستند مثلا انواع افزودنی ها بر روی خواص پوشش اثر می گذارند. پوشش ها معمولا همان خواصی را که در دمای اتاق از رفتار بلوری فلزات انتظار می رود دارند ولی گاهی چند شکلی های عجیبی در آنها دیده می شود. مثلا منگنز وقتی که در دمای اتاق رسوب کند ساختار گاما را دارد و شبکه آن مکعبی ساده و قابل انعطاف است لیکن متاسفانه بعد از چند ساعت به تدریج به شکل پایدار در دمای اتاق تبدیل می شود که دارای ساختاری پیچیده با قابلیت انعطاف کم و یا بدون انعطاف است. اغلب مطالعه متالورژیست ها روی نمودار های تعادلی فازهاست و رسوبات الکترولیزی نیز معمولا فازهای پیش بینی شده از نمودارهای تعادلی هستند لیکن استثناهای زیادی وجود دارد مثلا در سیستم تنگستن و کبالت وقتی که آلیاژی با 25% تنگستن و 75% کبالت رسوب داده شود از نظر شرایط تعادلی باید در کمتر از دمای 100 درجه سانتی گراد دو فاز مختلف را داشته باشد. اما رسوب الکترولیزی محلول جامد است و در حقیقت یک فاز ناپایدار می باشد. همچنین همانطور که انتظار می رود رسوب حاصل سختی و استحکام زیادی دارد. تمایل این آلیاژ به نشست به صورت محلول جامد پایدار و یا ناپایدار بسیار زیاد است.

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