فرایند آبکاری قلیایی بدون سیانوری

1. الکترولیت و افزودنی ها
2. مشخصات فیزیکی افزودنی ها 
3. شرایط عملیاتی
4. بررسی وتوصیف عملکرد افزودنیه
5. آلاینده ها
6. تجهیزات مورد نیاز            
7. مراحل کار آبکاری 
8. نحوه راه اندازی وان آبکاری
9. آنالیز الکترولیت
10.  ایمنی وبهداشت کار 
11.  تست هول سل

 

 

 

 

 

1. الکترولیت و افزودنی­ها:

ترکیب	مقدار مجاز به ازاء هر 1000 لیتر	مقدار بهینه به ازاء هر 1000 لیتر
اکسید روی	6-17 Kg	15 Kg
سود	100-140 Kg	130 Kg
پلیمر پایه             9106A	6-10 L	8 L
براقی                  9106B	1/2-1/6 L	1/5 L
اصلاح کننده          9106C	2-5 L	4 L
سختی­گیر             9106D	1-8 L	6 L

توضیح: در صورت استفاده از آب بدون یون یا مقطر، نیاز به افزودنی SA9106D به شدت کاسته خواهد شد.

 

 

 

 

 

2. مشخصات فیزیکی افزودنی ها :

 

 

ردیف	حالت محصول	دانسیته	PH
9106A	محلول بی رنگ	10.4-1.02	9-7.5
9106B	محلول قهوه ای کم رنگ	1.02-1	6.5-5.5
9106C	محلول سبز کم رنگ	1.15-1.1	13.5-12.5
9106D	محلول بی رنگ	1.45-1.35	14-13

 

 

 

 

3. شرایط عملیاتی:

 

پارامتر	دامنةقابل قبول	مقدار بهینه
دما	oc 35-15	oc 30-20
دانسیته جریان کاتدی در وان ثابت	A/dm2 5-1/0	A/dm2 5/2-1
دانسیته جریان کاتدی در وان گردان	2-1/0	1-5/0
نسبت سطح آند به کاتد	2:1-1:1	1:1
نسبت سود به روی فلزی در وان ثابت	11-9	10
نسبت سود به روی فلزی در وان گردان	8-6	7

 

توضیح:

3-1- در صورت استفاده از هم­زن مکانیکی در وانهای ثابت (به صورت پمپاژ آرام الکترولیت یا با استفاده از حرکات رفت و برگشتی آرام کاتد)، کیفیت پوشش بهبود قابل ملاحظه­ای خواهد یافت.

3-2- در صورت فیلتراسیون الکترولیت در مقاطع معین (در صورت مات شدن)، کیفیت پوشش بهبود قابل ملاحظه­ای خواهد یافت.

3-3- جنس آند را می­توان از ورق­های استیل یا آهن انتخاب نمود.

 

 

 

 

 

4. بررسی وتوصیف عملکرد افزودنی­ها:

 

4-1- پلیمر پایه SA9106A : این ترکیب در آبکاری روی قلیایی نقش حامل را ایفا نموده و ضمن کمک به براق نمودن پوشش، نشست مناسب و توزیع یکنواخت ضخامت پوشش را در دانسیته جریانهای بالا، متوسط و پایین تضمین می­نماید.

4-2- براقی SA9106B : حضور این جزء در الکترولیت سبب ایجاد پوشش  بسیار براق در تمام محدوده دانسیته جریان می­شود.

4-3- اصلاح کننده SA9106C : این جزء به منظور حذف آلاینده­های فلزی و در نتیجه بهبود کیفیت پوشش در نواحی با دانسیته جریان پایین و متوسط مورد استفاده قرار می­گیرد.

4-4- سختی­گیر SA9106D : این افزودنی به منظور حذف سختی آب و بعضاً حذف برخی آلاینده­های فلزی مورد استفاده قرار می­گیرد. لذا غیر از موقع راه­اندازی وان معمولاً دیگر به آن نیازی نیست مگر آنکه محلول جدید یا آب به وان اضافه گردد. همچنین در صورتی که از آب بدون یون یا مقطر در محلول سازی­ها استفاده شود نیاز به این افزودنی تا حد زیادی مرتفع می­­گردد.

 

 

 

 

 

5. آلاینده­ها:

فلزاتی نظیر آهن، نیکل، کادمیم و مس در الکترولیت بسیار کم محلول هستند و به ویژه در اثر استفاده از افزودنی SA9106C رسوب خواهند کرد. اما با اینکه این ناخالصی­ها با صاف کردن از الکترولیت خارج می­شوند، بهتر است از ورود آنها به وان جلوگیری شود. همچنین لازم است جهت پیشگیری از بروز اختلال در عملکرد افزودنی­هایSA9106A  و SA9106B از ورود محلولهای شوینده یا محلولهای حاوی ترکیبات کمپلکس­کننده به وان نیز جلوگیری شود.

 

 

 

 

 

6. تجهیزات مورد نیاز:

6-1- وان آبکاری: برای ساخت وان آبکاری می­توان از استیل کم کربن استفاده نمود، اما به منظور حذف جریانهای سرگردان بهتر است وان و اتصالات آنرا با یک پوشش مناسب عایق نمود.

6-2- آند استیل: در صورتیکه از وان تولید روی جهت تأمین روی مورد نیاز استفاده شود، می­توان از آندهای استیل کم کربن با ضخامت حداقلmm 3 استفاده نمود.

6-3- آند روی: این آندها صرفاً در مواردی استفاده می­شوند که از وان تولید روی جهت تأمین روی مورد نیاز استفاده نشده باشد. در این گونه موارد معمولاً از ترکیبی از آندهای استیل و آندهای روی با خلوص 99/99٪ استفاده می­شود.

6-4- سبد آند: در صورت استفاده از آند روی در وان، سبدهای استیل به منظور نگهداری قطعات روی در آند استفاده می­­شود.

6-5- تسمه آندی: این تسمه­ها بهتر است از آهن کم کربن باشند. در صورت استفاده از تسمه­های مسی، باید این تسمه­ها به قدر کافی از سطح الکترولیت فاصله داشته باشند و بخشهای غیر عملیاتی آنها با پوشش پلاستیکی پوشانیده شده یا با نیکل پوشش داده شده باشند تا از ورود مس به وان جلوگیری گردد.

6-6- همزدن: به طور معمول حرکت رفت و برگشتی کاتد به صورت ملایم در الکترولیت برای وانهای ثابت توصیه می­شود. در غیر اینصورت می­توان محلول الکترولیت را به آرامی و با استفاده از پمپ جابجا نمود. (این جابجایی نباید باعث متلاطم شدن الکترولیت گردد).

6-7- فیلتراسیون: توصیه می­شود با استفاده از فیلترهای 15-5 میکرون پلی پروپیلن، محلول الکترولیت به طور مستمر یا حداقل در مقاطع نه چندان با فاصله زیاد فیلتر گردد، به طوری که الکترولیت همواره شفاف دیده شود. در صورت مستمر بودن و یکنواختی پمپاژ در طول وان عملاً کار همزدن الکترولیت نیز انجام می­شود و در اینصورت نیازی به تکان دادن کاتد نیست.

6-8- یکسو کننده جریان: معمولاً یکسو کننده­های با توان ایجاد حداقل 12 ولت برای این منظور کفایت می­نمایند. البته باید توجه داشت که هر چه میزان افت ولتاژ به واسطه افزایش مقاومت محلول یا حجم نمونه­های موجود در کاتد بیشتر گردد نیاز به ولتاژهای بالاتر یک ضرورت است.

6-9- اتصالات فلزی: باید توان تحمل جریانهای بالا را داشته و در اثر جریان بالا داغ و در نتیجه اکسید نشوند.

6-10- 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.

6-11- سیستم تهویه: به دلیل آزاد شدن گاز هیدروژن در کاتد، لازم است سیستم تهویه در بالای وان (ترجیحاً بالای کاتد) پیش بینی و اجرا شود. این سیستم علاوه بر کمک به وضعیت تنفسی کارگران، احتمال جمع شدن گاز هیدروژن و متعاقباً انفجار آن­ را مرتفع می­نماید.

6-12- وان تولید روی: در این فرآیند بر خلاف سایر فرایندها وآبکاری ها ، از فلز روی بصورت مستقیم در آند وان آبکاری نمیتوان استفاده کرد وفلز روی باید بطور جداگانه در وان دیگری که کنار وان آبکاری قرارمیگیرد به بصورت محلول درآمده وبا مکانیسم مناسبی به تناسب میزان مصرف وکاهش غلظت روی درهنگام کار به وان آبکاری افزوده تا کمبود آن جبران گردد .  

وان مجزای تولید روی بدون نیاز به جریان الکتریکی و صرفا با اتصال سبد حاوی قطعات روی به یک صفحه ورق استیل که داخل این وان قرارداده میشود ، با ایجاد پیل گالوانیک بین فلز روی وصفحه استیل،موجب حل شدن فلز روی در محلول سود غلیظ موجود در آن گردیده و به ازای آن اکسیژن روی صفحه استیل آزاد میگردد.

بدین ترتیب محلول روی غلیظ تولید شده  با استفاده از پمپ و اتصالات PVC مناسب پس از فیلتراسیون با سرعت مناسب به وان آبکاری اضافه می­شود تا کسری روی را جبران نماید. جهت پیشگیری از جریانات سرگردان بهتر است علاوه بر استفاده از اتصالات PVC  بین وان تولید روی و وان آبکاری، پایه­های وان آبکاری با استفاده از قطعات لاستیکی از کف زمین عایق گردد. ظرفیت وان تولید روی باید بسته به شرایط حداقل 50-20 درصد ظرفیت وان آبکاری باشد. جهت تسهیل در انحلال روی در وان تولید روی بهتر است نکات ذیل رعایت گردد:

الف- درجه خلوص آند : از آند روی با خلوص 99/99٪ استفاده گردد.

ب- شکل آند : تکه های روی به شکل ورقه­های باریک یا گلوله­های کوچک در سبد استیل کم کربن قرار داده شود تا پیل گالوانیک خوبی به وجود آید.

ج- همزدن : محلول به طور مناسب هم زده یا در آن هوا دمیده شود تا از تشکیل پوسته­های سخت عایق کننده روی تکه­های روی و کاهش سرعت انحلال جلوگیری نماید.

 

 

 

 

 

 

7. مراحل کار آبکاری :

7-1- چربی­گیری و غبارزدایی از قطعات مورد آبکاری با استفاده از چربی­گیر گرم ویژه 13120

7-2- شستشو با آب

7-3- چربی­گیری آندی قطعات جهت اطمینان از برداشته شدن براده­های فلزی یا زنگ از روی آنها با استفاده از چربی­گیری الکتریکی 13210

7-4- شستشو با آب

7-5- آغشته سازی قطعات با محلولgr/lit 150کربنات سدیم

7-6- فرو بردن قطعات در محلول 65-55٪ سولفوریک اسید برای چند ثانیه

7-7- شستشو با آب

7-8- آغشته سازی قطعات با محلول gr/lit30- 20 سود جهت خنثی کردن اسید باقیمانده و سپسgr/lit20-10 از سختی گیر جهت پیشگیری از ورود عوامل سختی زا به الکترولیت

7-9- آبکاری

7-10- شستشو با آب

7-11- شستشو با آب

7-12- غوطه وری در محلول نیتریک اسید 5/0 درصد (حداکثر 3 ثانیه)  

7-13- کروماته کردن قطعه (در صورت نیاز )

7-14- شستشو با آب

7-15- شستشو با آب

7-16- خشک کردن

 

 

 

 

 

8. نحوه راه­اندازی وان آبکاری:

8-1- وان آبکاری شسته شده، سپس با استفاده از محلولgr/lit30 سود به مدت 12 ساعت ماندگاری داده شده و در نهایت با آب تمیز شسته شود.

8-2- سود و اکسید روی لازم به طور همگن با یکدیگر مخلوط شود و به وان اضافه شود.

8-3- به تدریج آب بدون یون یا مقطر به نمک اضافه شود و مستمر هم زده شود تا خمیری یکدست و روان حاصل آید.

8-4- کم کم آب به خمیر اضافه شود و همواره هم زده شود تا محلول به تدریج شفاف گردد.

8-5- پس از اطمینان از شفاف بودن محلول، مابقی آب تا غلظت مورد نیاز اضافه گردیده و هم زده شود.

8-6- مقدار مورد نیاز از SA9106D به محلول گرم حاضر اضافه شده و هم زده شود تا کاملاً حل گردد.

8-7- سپس مقدار مورد نیاز SA9106C اضافه شده و به شدت هم­زده شود تا لخته­های ایجاد شده در اثر افزایش این جزء مجدداً  حل شوند. ممکن است در این مرحله رنگ محلول کمی زرد / قهوه­ای شده و شفافیت قبل را نداشته باشد. جهت رفع این مسئله اجازه داده شود تا حدود یک ساعت محلول هم زده هم­دمای محیط شود و سپس فیلتر گردد.

8-8- مقدار مورد نیاز از  SA9106A و SA9106B به ترتیب و به تدریج به وان اضافه شده و کاملاً هم زده شود تا وان شفاف و یکنواخت آماده گردد.

8-9- الکترولیت از نظر میزان روی و سود آنالیز گردیده و تست هول سل به عمل آید. در صورت عدم وجود مشکل می­توان با آسودگی آبکاری قطعات را آغاز نمود.

توجه: رعایت اصول ایمنی وبهداشت کار کاملا الزامی وضروری میباشد.

 

 

 

 

 

9. آنالیز الکترولیت:

9-1- آنالیز روی:

• 5 میلی لیتر نمونه درون یک ارلن مایر 500 میلی لیتری ریخته شود.
• 5 میلی لیتر محلول 30٪ کلریدریک اسید به آن اضافه شود.
• حدود 150 میلی لیتر آب بدون یون یا مقطر اضافه شود.
• 30 میلی لیتر بافر استات به محلول اضافه شود.
• 5/0 میلی لیتر معرف زایلنول اورانژ اضافه شود (محلول به رنگ صورتی متمایل به قرمز در می­آید).
• نمونه با استفاده از محلول EDTA دو سدیمی M 1/0تا رنگ زرد تیتر شود. تغییر رنگ سریع رخ می­دهد، لذا باید تیتراسیون را به آرامی انجام داد.
• محاسبه:                                        ml EDTA × 1/32 = gr/lit Zn

 

9-2- آنالیز سود:

• 5 میلی لیتر نمونه درون یک ارلن مایر 125 میلی لیتر ریخته شود.
• 10میلی لیتر آب بدون یون یا مقطر به آن اضافه شود.
• 6-2 قطره معرف ایندیگو کارمین اضافه شود (محلول به رنگ زرد در می­آید).
• نمونه با استفاده از محلول سولفوریک اسید N 95/0تا رنگ آبی تیتر شود.
• محاسبه:                           7/5 × ml H2SO4 + gr/lit Zn = gr/lit NaOH

 

9-3- آنالیز سدیم کربنات:

• 10 میلی لیتر نمونه درون یک ارلن مایر 250 میلی لیتر ریخته شود.
• 100 میلی لیتر آب بدون یون یا مقطر داغ (60 ºC) به آن اضافه شود.
• 35 میلی لیتر محلول باریم نیترات 10٪ اضافه شود و اجازه داده شود تا رسوب تشکیل شود.
• رسوب فیلتر شده و 3-2 بار با آب بدون یون یا مقطر داغ شسته شود.

 

• با دقت رسوب به یک ارلن 250 میلی لیتری منتقل شده و به آن100 میلی لیتر آب بدون یون یا مقطر دمای محیط اضافه شود.
• چند قطره میتل اورانژ اضافه شود (رنگ نمونه نارنجی می­شود).
• نمونه با استفاده از محلول کلریدریک اسید N0/1 تا رنگ صورتی تیتر شود.
• محاسبه:                                   ml HCl × 5/3 = gr/lit Na2CO3

 

 

 

 

 

10 . ایمنی وبهداشت کار :

الکترولیت این فرایند به دلیل غلظت سود نسبتا بالا خطرناک میباشد وافزودنی­های این فرایند نیز نظیر افزودنی­های بقیه فرایندها حاوی ترکیبات شیمیایی بوده که بعضاً برای سلامتی مضر هستند و ممکن است بسته به شرایط سبب سوزش پوست، چشم یا مجاری تنفسی گردند. لذا اشخاصی که با این مواد سر و کار دارند باید همواره از پوشش مناسب برخوردار بوده­ و از لوازم و وسایل ایمنی نظیر عینک، کفش، دستکش و نظایر آن که مانع از تماس مواد با اعضا و جوارح بدن می­شوند 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. در صورت تماس با پوست حدود 15-5 دقیقه با آب سرد شستشو داده و در صورت نیاز به پزشک مراجعه گردد. در صورت بلعیده شدن مواد سریعاً به پزشک مراجعه گردد.

مطالعه سند MSDS مواد پیش از کار می­تواند از بروز بسیاری از سوانح و خسارات جلوگیری نماید.

 

 

 

 

11. . تست هول سل:

تست هول سل یکی از ابزارهای مهم در تشخیص سلامت و عملکرد وانهای آبکاری است. لذا با شبیه­سازی 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 آهنی به ابعاد 7×6 سانتی متر به عنوان آند
• صفحه آهنی به ابعاد 10×7 سانتی متر به عنوان کاتد
• یکسو کننده

 

روش تست هول سل: 250 میلی لیتر از محلول مورد تست به درون هول سل ریخته می­شود (بدین ترتیبcm 5 از آند وکاتد درون محلول قرار می­گیرند). آند و کاتد کاملاً چربی زدایی شده، جرم زدایی شده و تمیز درون آن گذارده می­­شود. پس از اتصال آند به قطب مثبت و کاتد به قطب منفی یکسو کننده، دانسیته جریانی معادل دانسیته جریان اعمال در فرایند صنعتی اعمال می­گردد و به مدت 20 دقیقه آبکاری انجام می­­­شود. پس از پایان آبکاری، کاتد به ترتیب با آب، نیتریک اسید  ٪5/0و مجدداً با آب شستشو داده شده و کاملاً خشک می­گردد.

حال دو موضوع مورد مطالعه قرار می­گیرد: اول ظاهر پوشش در سر تا سر کاتد که قاعدتاً باید براق و بدون عیب باشد و دوم نسبت ضخامت پوشش در دو نقطه با دانسیته جریانASF40 وASF2. در صورتی که ظاهر پوشش خوب باشد و نسبت ضخامت حدود 5-1 باشد می­توان گفت کیفیت وان خوب بوده و می­تواند به کار خود ادامه دهد و گرنه باید مورد رفع اشکال قرارداده شود.

 

مطالب مرتبط

نام کاربری :