فرایند آب کاری و روکش مس

فرایند آب کاری معمولا با فلزات گرانبها چون طلا ونقره و کروم جهت افزایش ارزش فلزات پایه مانند آهن و مس و … و همچنین ایجاد روکشی بسیار مناسب که در حدود میکرومتر است برای استفاده از خواص فلزات روکش کاربرد دارد. این خواص می توانند رسانایی الکتریکی و برای جلوگیری از خوردگی باشد. فعل و انفعال بین فلز ها با واسطه های محیطی موجب می شود فلز رو به تجزیه و پوسیدگی شود چون فلز ها میل بازگشت به ترکیبات ثابت را دارند. این پوسیدگی ممکن است به صورت شیمیایی(توسط گاز های خشک و محلول های روغنی مثل گازوئیل و نفت و مانند اینها ) و یا الکتروشیمیایی (توسط اسیدها و باز ها و نمک ها ) انجام پذیرد. روش های زیادی برای جلوگیری از خوردگی فلز ها وجود دارد که یکی از آنها ایجاد روکشی مناسب برای فلزها می باشد و یکی از معمول ترین روش های روکش آب کاری است .

منظور از آبکاری مس قرار گرفتن لایه ای از فلز مس بر روی سطح اجسام دیگراست . فلز مس به دلیل نرمی، رسانایی الکتریکی عالی و جذب تنش های گرمایی در صنایع مختلف عموما به عنوان لایه زیرین قرار میگیرد. مس به دلیل رنگ منحصر به فردی که دارد، برای کاربرد های تزئینی هم نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

در این حالت لایه مس به عنوان لایه آخر بر روی فلز پایه قرار میگیرد. این فلز نوع در حضور اکسیژن اکسید شده و رنگ آن تغییر خواهد کرد ، پس حتما لازم است در مواردی که مس در معرض اکسیژن قرار دارد، از پوششهای مناسب جهت جلوگیری از تماس مستقیم مس و اکسیژن و همچنین خوردگی لازم است استفاده شود. آّب کاری به  دو روش الکترولیتی و غیر الکترولیتی انجام میشود. که ابکاری الکترولیتی محبوبیت بیشتری دارد . برای انجام این کار میتوان از محلول های اسیدی و بازی اسفاده کنید. آبکاری مس روی آهن و آبکاری مس روی آلومنیوم از جمله فرایندهای معمول هستند.

مس فلزی نسبتا قرمز رنگ است که قدمت مصنوعات مسی کشف شده به ۸۷۰۰ سال قبل از میلاد بر می گردد، احتمالا این فلز قدیمی ترین فلز مورد استفاده انسان می باشد مس علاوه بر این که در سنگ های معدنی گوناگونی وجود دارد ، به حالت فلزی نیز یافت می شود . مس  خاصیت هدایت الکریکی و حرارتی بسیار بالایی برخوردار است  و دربین فلزات خالص ، تنها خاصیت هدایت الکریکی نقره در حرارت اطاق از مس بیشتر است.

روش ها و دلایل آبکاری مس

آّب کاری مس به چهار دلیل اصلی انجام میشود.

۱ در فرایندالکتروفورمینگ

۲ به عنوان پوشش محافظ در برابر محیط های خورنده

۳ به عنوان پوشش محافظ روی فولاد هایی که بعدا تحت عملیات سخت کاری قرار می گیرند.

۴ به عنوان زیرکار در فرایندهای آبکاری نیکل – کروم یا آبکاری فلزات رنگین.

برای آبکاری فلز مس سه نوع وان وجود دارد

• حمام های قلیایی

این نوع آبکاری به حالتی گفته میشود که در آن از محلولی قلیایی به عنوان الکترولیت استفاده میشود.محلول های قلیایی سیانیدی ، غیر سیانیدی و پیروفسفات از جمله موارد استفاده اند.

محلول های سیانیدی از لحاظ قابلیت تشکیل لایه نازک و توزیع مناسب محلول بسیار کار آمد هستند.

• حمام های سیانیدی رقیق

حمام های سیانیدی لایه ی با ضخامت کم و در حدود µm 3-1  مورد استفاده قرار می گیرند. این حمام ها قابلیت این را دارند که سطح را پاک کنند. که این به عنوان یک میزیت محسوب میشود.

به فرایندی که با این حمام ها صورت میگیرد. آبکاری مس سیانوری نیز گفته میشود.

• حمام های سیانید و پتاسیم راندمان – بالا

این محلول ها برای ایجاد سطوحی با ضخامت  µm 8 -50  مورد استفاده قرار میگیرند و لازم است که از انجام این عملیات حتما لایه از مس با ضخامت µm 3-1   توسط حمام رقیق بر روی فلز قرار گرفته باشد.

• حمام های سیانیدی

• حمام های قلیایی غیر سیانیدی

با توجه به اثرات مخرب و مضری که سیانید برای انسان و محیط زیست ایجاد می کند.حمام های قلیایی غیر سیانیدی به عنوان جایگزین معرفی شده اند. حمام های قلیایی غیر سیانیدی نیز برای پوشش دهی پلاستیک ، قطعات مدارچاپی و غیره کاربرد دارد

• حمام های غیر سیانیدی قلیایی

• حمام های پیروفسفات

• حمام های اسیدی

این نوع plating  در حضور الکترولیتی با قدرت بالای اسیدی انجام میشود. و این نوع در شکل دهی الکتریکی و پوشش های تزئینی به فور استفاده میشود. از این روش در مقیاس های میکرو استفاده میشود و بسیار مفید است و در پر کردن شیار ها و بدست آوردن سطحی صاف بسیار مناسب است. از این روش برای پوشش دهی محیط هایی که با قدرت اسیدی بالا دچار خوردگی میشود نباید استفاده کرد.

سولفات مس و فلوبرات مس از جمله الکترولیتهای اسیدی هستند.

چگونه سطح را برای آب کاری آماده سازی کنیم

برای اینکه آبکاری صحیح و بهینه انجام بشه سطحی که قرار است لایه مسی بر روی آن قرار بگیرد را باید تمیز کنیم. وجود گریس ، چربی و رسوبات مختلف می تواند باعث شود مشکلاتی در کیفیت آبکاری به وجود بیاید.

برای آماده سازی سطح فرایندهای تمیز کاری ، آبکشی و فعال سازی باید انجام شود.

برای آماده سازی باید فرایندهای متداولتمیز کاری را که عبارتند از تمیزکاری در الکترولیت قلیایی، زنگ زدایی قلیایی،چربی گیری توسط بخار و تمیزکاری حلالی.

آبکشی دقیق و خوب بین مراحل اماده سازی اهمیت زیادی دارد. زمان، درجه حرارت و ملاحظات غلظتی را باید مورد توجه قرار داد. و اکثرا برای آبکشی زمان را کوتاه، درجه حرارت و غوطه وری را پایین می آورند و جریان را برای آب خیلی کم می کنند.

برای فعال سازی معمولا از اسید استفاده میکنند. تا تمام عوامل آلی و غیرآلی، لایه های اکسیدی و غیره را از سطح قطعات زدوده شود.اسیدی که استفاده میشود به نوع مواد تحت عملیات بستگی دارد. در فرایند های پیش از plating  معمولا از اسیدی های همچون اسید هیدروکلریک و اسید سولفوریک استفاده می کردند.

برای کنترل آب سرریز  روز به روز مقرارتی در مورد مقرر میشود. که باعث میشود که تکنیکهایی برای کاهش مقدار پساب توسعه پیدا کند. این روش ها علاوه بر اینکه مقدار پساب را کاهش می دهند مقدار مواد شیمیایی و مصرف آب را نیز کاهش میدهد.

در تمام فرایندهای plating  پساب باید تحت عملیات قرار گرفته و موادی که خطرناک هستند احیا شوند. روش های معمول برای انجام این کار به شرح زیر است.

• در محلول های حاوی سانید در ابتدا سیانید توسط عامل اکسید کننده نظیر کلرین یا هیپوکلریت اکسید شده و بعد فلزات سنگین رسوب داده میشوند..

• PH محلول های غیر سیانیدی تنظیم شده و برای رسوب مس ، کلرید کلسیم به آن اضافه میشود.

• پساب پیرو فسفات ابتدا در PH پایین به ارتوفسفات هیدرولیز شده و بعد فلزات سنگینرسوب داده میشوند.

• درپساب سولفات اسیدی و فلوبرات برای رسوب مس، PH آن را تنظیم میکنند.