دانلود تحقیق آبکاری فلزات

فصل اول: مقدمه

روش آبکاری فلزات برای اهداف تزئینی ومحافظتی از دیر باز موردتوجه بوده است. بدون شک این صنعت متحول شده و روشهای نوین جایگزین روشهای متداول گشته است. آنودایزینگ نیز یکی از روش های آبکاری می باشد که درنتیجه آن یک پوسته اکسیدی بر روی سطح  مورد نظر بوجود آمده و مقاومت به خوردگی وسایش را افزایش می دهد. عملیات آنودایزینگ رنگی همچنین می تواند باعث ایجاد ظاهری زیبا بر روی سطح مورد نظر شود. خصوصیات ویژه فولاد گالوانیک به واسطه مقاومت به خوردگی خوب آن باعث ایجاد طیف وسیعی از کاربردهای آن همچون لوله های آب، ورقه های کابینت سازی و هرجائی که نیاز به مقاومت به خوردگی واستحکام بالا باشد شده است که داشتن ظاهری زیبا می تواند کاربرد بهتری را به آنها بدهد. با انجام پروسه آنودایزینگ رنگی برروی فولاد گالوانیک هم بواسطه ایجاد پوسته اکسیدی مقاومت به خوردگی و سایش افزاش یافته وهم اینکه این پوسته اکسیدی می تواند بصورت رنگی ظاهر شده ونیاز به رنگ کاری بعدی برروی فولاد را رفع کند. بنابراین آنودایزینگ رنگی فولاد گالوانیک می تواند اهمیت خاصی در صنعت امروزی داشته باشد. در این پروژه به بررسی پارامترهای موثر برآنودایزینگ رنگی فولاد گالوانیک پرداخته شده است به طوری که درابتدا این بررسی ها برای روی خالص صورت گرفته وسپس شرایط به سمت فولاد گالوانیک هدایت شده است. شرایط ایجاد این پوسته رنگی در مورد روی وفولاد گالوانیک طبق آنچه که در عمل صورت گرفته است بصورت مکتوب آورده شده است.

فصل دوم: مروری بر منابع 

آنودایزینگ

آنودایزینگ شاخه ای ازآبکاری الکتریکی فلزات می باشد که در طی آن پوسته ای اکسیدی بر روی سطح فلز تشکیل می گرددکه می توان ظاهری رنگی رانیز در ضمن تشکیل این پوسته اکسیدی ایجاد نمود. برای تعیین نمودن پارامترهای موثر در فرآیند آنودایزینگ در یک دید کلی تری می توان پارامترهای موثر درفرآیند آبکاری را بررسی نمود که مهمترین این پارامترها به صورت زیر دسته بندی میشود:

1 پلاریزاسیون                                                       9گردش محلول                                                                                                                                

2 ولتاژ                                                             10 تلاطم

3 چگالی جریان                                                11- توان پرتاب     

4 درجه تفکیک الکترولیت                                    12- توان پوشاندن                      

5 سرعت حرکت یون ها                                       13- آند

6 هدایت الکتریکی ویژه                                        14- عوامل متالورژیکی

7 غلظت یون فلزی                                                 15 قوانین فاراده

8-PH محلول                                                         16-سطح اولیه ازنظر تمیز بودن

1- پلاریزاسیون

اختلاف پتانسیل یک الکترود را بین حالت مدار باز وحالتی که جریان می گذرد پلاریزاسیون گویند.پلاریزاسیون با عبور جریان مخالفت می کند و نقش کنترل کننده خوردگی را دارد.  پتانسیل لازم برای نشست یک یون فلزی از محلول نمکی آن به شدت تحت تاثیر پلاریزاسیون قرار می گیرد. عوامل موثربر واکنشهایی که در الکتروها رخ می دهدموجب پلاریزاسیون می شوند. انواع مختلف پلاریزاسیون ناشی ازطبیعت این عوامل است این پدیده    مهم ترین عامل در آبکاری است.بطور کلی سه نوع پلاریزاسیون فعال سازی، غلظتی ومقاومتی وجود دارد.

2- ولتاژ

ولتاژ رابین دوترمینال اندازه می گیرند که عبارتست ازنیروی لازم برای عبور جریان وشامل سه قسمت است:

الف- ولتاژ لازم برای عبور جریان از آند به الکترولیت، از الکترولیت به الکترولیت نزدیک کاتد وعبور ازالکترولیت به کاتد.

ب- خنثی کردن مقاومت خود الکترودها برای عبور جریان.

ج- ولتاژ لازم برای غلبه برمقاومت سل. ازآنجا که تغییرات مقاومت با ترکیب شیمیایی محلول ودما و چگالی جریان که از سل عبور می کند مربوط است، جریان را نمی توان از روی قانون اهم بدست آورد مگر آنکه شرایط سل را بطور دقیق بدانیم. افزایش ولتاژ الزاما منجر به افزایش جریان نمی شود اگر چه اکثرا چنین است. در اکثر روش ها ولتاژ را در سل ثابت نگه می دارند تا نتیجه رضایت بخش حاصل شود جریانی که از سل می گذرد به ابعاد الکترودها وکار انجام شده در سل نیز بستگی دارد.

3- چگالی جریان

افزایش چگالی جریان سل که به ازای آن مقدار جریان بر واحد سطح اضافه می شود موجب افزایش ظرفیت تولیدو کاهش سرمایه و نیز کاهش سطح کارخانه نسبت به واحد محصول می شود ولی همواره با افزایش چگالی جریان بازده انرژی الکتریکی کاهش میابد. در بیشتر آبکاری ها تغییرات چگالی جریان عامل کنترل کننده ای در خواص پوشش است. مناسبترین حالت را درعمل عواملی نظیر قیمت انرژی، مخارج تولید، ارزش مواد مصرفی وذخیره شده در انبار و نیز انرژی مصرفی نسبت به واحد محصول تعیین می کند. برای فلزات قیمتی حتی اگر بازده کم باشد چگالی جریان زیاد به کار می رود زیرا در آنجاکیفیت سطح اهمیت بیشتری دارد و در برخی سیستم ها به طور خودکار چگالی جریان را تنظیم می کنند مثلا با تغییر ولتاژ.

4- درجه تفکیک الکترولیت

هرچه درجه یونیزاسیون بیشتر باشد در صورت ثابت بودن سایر عوامل قابلیت هدایت الکتریکی بیشتر               میشود. درجه تفکیک الکترولیت های مختلف در محلول های 10/1نرمال آنهادر جدول2-1 آورده شده است.

5- سرعت حرکت یون ها

سرعت حرکت یون ها تحت تاثیر ملکول ها و یون های مجاور و ملکول های آب قرار می گیردو به اختلاف پتانسیل بین الکترودها بستگی داردو برای دو الکترود با فاصله یک سانتی متر و اختلاف پتانسیل یک ولت بر حسب سانتی متر بر ثانیه بیان می شود. این سرعت برای هر یون مقدار ثابتی است ولی تحت تاثیر عوامل بسیاری از قبیل فشار، نوع حلال، غلظت و دما قرار می گیرد. دو یون مختلف العلامه با سرعت های مختلفی حرکت         می کنند. توجه شود که در هر الکترود ممکن است یون های واکنش کننده بیش از تعداد یون های مهاجرت کرده باشند. در هر صورت تعداد کاتیونها و آنیونهای واکنش کرده مساوی است. در نتیجه ممکن است اطراف یک الکترود سریعتر از الکترود دیگر تهی شود مگر آنکه با هم زدن محلول تعادل را برقرار کنیم. این اختلاف غلظت ناشی از مهاجرت یونها را پدیده  انتقال گوئیم. اختلاف در عدد انتقال باعث می شود تا یونهای مساوی در آند و کاتد باردار شوند یا بار خود را از دست بدهند. عدد انتقال کاتیون را به Tk وعدد انتقال آنیون را به  Ta نمایش میدهیم و مجموع این دو برابر یک است. در محلول 10 نرمال سولفات نیکل 0.634 =Ta و 0.366=Tk است وسولفات سریع تر از نیکل جابجا می شود. عدد انتقال برای الکترولیت های نمکی حدود نیم است و فقط در مورد اسیدها و بازها اعداد خیلی متفاوتی ایجاد  می شود  مثلا در   مورد  اسید  سولفوریک 02/0 نرمال   823/0  Tk = و177/0Ta=  است. ولذا یون های هیدروژن به طور قابل ملاحظه ای سریع تر از یون های سولفات مهاجرت  می کنند.

6- هدایت الکتریکی ویژه

مقاومت یک الکترولیت R به مقاومت ویژه آن ‌ρ و فاصله بین صفحات آندی و کاتدی ι و سطح مقطع آن A بستگی داردکه  ,RιوA  به ترتیب بر حسب اهم ، سانتی متر و سانتی متر مربع می باشند.

(جدول و فرمول ها در فایل اصلی قابل مشاهده است)

منابع

1-Tandon,O,N. “Hndbook of electroplating,anodizing and metal treatment”.electro plating-handbooks,manuals,etc.1981;

2-Douglas A. skoog,Donald M. West, F . James Holler . Sixth Edition . saunders college publishing , 1992 ; ISBN  964-01-843-X

3-دکتر محمد قربانی. “پوشش دادن فلزات” . ایران: موسسه انتشاراتی علمی دانشگاه صنعتی شریف،1379 ،        8-47-6379-964.

4-مهندس اسرافیل بشارت. “ مهندسی آبکاری فلزات ” .  نشر طراح ،1380 ، 0-09-7089-964.