فرایند آبکاری اسیدی

لیست مطالب 

1. 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

 

 

2. 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.

 

 

 

 

 

3. آلاینده­ها ونحوه رفع آلودگی:

1. 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.

 

 

 

4. 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.

  

 

 

 

5. 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

 

6. 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.

 

 

 

7. 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*V_EDTA

 

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*V_AgNO3

 

 

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* V_NaOH

  

 

 

 

8.  ایمنی وبهداشت کار :
9.  

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.

  

 

 

 

9. 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.

 

مطالب مرتبط

نام کاربری :