در اکثر سیستم هایی که فازهای میانی و یا بین فلزی در نمودار تعادلی شان هست ممکن می باشد همین فازها در نشست حاصل شوند. اطلاعات محدودی که در این زمینه هست معرف این می باشد که پوشش حاصل یک فاز و در محدوده بسته یک ترکیب شیمیایی خاصی نیست و معمولا پوشش های الکترولیزی از فازهای مختلفی که روی هم قرار گرفته اند تشکیل شده می باشد. سیستم مس- قلع مثال بسیار خوبی می باشد. در سیستم نیکل- قلع فاز بین فلزی NiSn در نشست دیده می گردد اما در آلیاژهای گرم تهیه شده این فاز دید نمی گردد. برای مطالعه پوشش ها بایستی از میکروسکوپ های الکترونی نظیر SEM بهره گیری نمود. میکروسکوپ الکترونی درمورد ساختار نابجایی ها ، محل مواد خارجی که رسوب کرده اند و اندازه و شکل خارجی دانه ها و مرزهای فرعی اطلاعات خوبی می دهد.  

نکته مهم : برای بهره گیری از متن کامل پژوهش یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و پژوهش دانشگاهی در رشته های مختلف می باشد که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

ضخامت نمونه انتخابی برای این میکروسکوپ ها به عدد اتمی فلز بستگی دارد و هرچه عدد اتمی بیشتر باشد نمونه بایستی نازکتر باشد. عملیات حرارتی نمونه ها نیز از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و به استثنای سیالیت مجدد حلب ورق عملیات حرارتی نشست های دیگر به ندرت انجام می گردد. اطلاعات زیادی درمورد تبلور مجدد و ارتباط آن با خواص پوشش ها هست و غالبا خلوص رسوبات الکترولیزی به دمای تبلور مجدد پائین آنها مربوط می باشد. عملیات حرارتی در دمای پائین معمول می باشد و برای برطرف کردن تردی هیدروژنی به کار می رود و بایستی در انتخاب زمان و دما به اندازه کافی دقت نمود تا خواص فلز اصلی تحت تاثیر قرار نگیرد. تنش های داخلی را هم با عملیات حرارتی می توان کاهش داد. همچنین مواد افزودنی نیز به میزان قابل توجهی روی خواص بعد از عملیات حرارتی اثر می گذارند. مثلا بعضی مواد افزودنی به حمام نیکل سبب رسوب همزمان گوگرد       می شوند که اگر این رسوبات را حتی در دماهای پایین گرم کنیم بر اثر تشکیل سولفور نیکل و رسوب آن در مرزدانه ها ترد می شوند.

15قوانین فاراده

قانون اول فاراده:

مقدار ماده رسوب کرده و یا حل شده در یک الکترود با مقدار الکتریسیته ای که از محلول عبور می کند متناسب می باشد. ضریب تناسب را اکی والان الکترو شیمیایی گویند و برابر با مقدار ماده رسوب کرده به ازای 1 کولمب ( (A.Secمی باشد. در اقدام مقدار رسوب به ازای یک آمپر ساعت را به کار می برند.    

قانون دوم فاراده:

مقدار مواد رسوب کرده از الکترولیت های مختلف به ازای مقدار معینی الکتریسیته با اکی والان گرم آنها متناسب می باشد.

مثال1. مقدار مسی که روی کاتد در محلول سولفات می نشیند متناسب با مقدار الکتریسیته ای می باشد که از الکترولیت عبور کرده می باشد. مقدار الکتریسیته را با حاصل ضرب جریان در زمان اظهار می کنند (یعنیixt) و زیرا یک آمپر ساعت 186/1 گرم مس را به لحاظ نظری روی کاتد رسوب می دهد بر طبق اصل اول یک آمپر در دو ساعت مقدار 372/2 گرم مس رسوب خواهد بود.

مثال2. با در نظر گرفتن اصل دوم فاراده اگر مقدار معینی الکتریسیته از محلول های نمکی فلزات مختلف مثل سولفات مس، سولفات روی و یا نیترات نقره عبور کند مقدار مس یا روی یا نیکل رسوب داده شده در کاتد با مقدار والانس گرم آنها به ترتیب متناسب می باشد. یعنی به لحاظ نظری با عبور یک آمپر ساعت از           الکترولیت های سولفات مس ،سولفات روی و نیترات نقره به ترتیب مقدار 186/1 گرم مس، 219/1 گرم روی و 025/4 گرم نقره در کاتد رسوب می کند که در شکل2-3 زیر آن را می بیند.

16تمیز بودن سطح اولیه

 

مهمترین عامل در پوشش دادن میزان تمیزی سطح می باشد. طبیعت فیزیکی و شیمیایی سطح فلز در کیفیت پوشش فلزی آلی و یا معدنی اعمال شونده بر فلز اصلی بسیار موثر می باشد. وجود گریس، روغن، مواد ناشی از خوردگی، گرد و غبار، شن، گرافیت و یا سایر مواد خارجی در میزان چسبندگی و مقاومت پوشش موثراند . معمولا گفته می گردد که پوشش برتر از سطح فلز پایه که به آن اعمال می گردد نمی باشد. اعمال پوششی با کیفیت بالا به نحوه   آماده سازی سطح فلز اصلی بستگی دارد. کیفیت سطحی که آبکاری الکتریکی می گردد بایستی بهتر از سطحی باشد که رنگ شده می باشد. برای آماده سازی سطح فلزات دو مرحله هست:مرحله اول زدودن مواد آلی نظیر روغن و یا گریس می باشد و مرحله دوم زدودن پوسته مواد ناشی از خوردگی ومواد معدنی می باشد. این کارها در مراحل گریس زدایی و پوسته زدایی صورت می گیرند و سطحی مناسب برای اعمال پوشش ایجاد می گردد. همچنین  می توان سطح فلزات را بعد از این دو مرحله حک کاری و یا صیقل کاری نمود. می توان قبل از رنگ زدن سطوح را فسفاته و یا کروماته نمود تا لایه ای مقاوم در برابر خوردگی روی آن ها تشکیل گردد و ضمنا چسبندگی پوشش هم افزایش یابد. روش های مختلفی برای آماده سازی سطح آهن و فولاد وجود داردکه انتخاب آن ها به

میزان تولید، نوع روغن، مواد ناشی از خوردگی، خاک و غیره بستگی دارد. به جنبه اقتصادی نیز بایستی توجه نمود. با بهره گیری از حمام های قلیایی و اسیدی می توان اکسید ها، سولفیدها و سایر مواد ناشی از خوردگی را از سطح فلزات غیر آهنی نظیر تیتانیم، آلومینیم، مس، روی و آلیاژهای آن ها برطرف نمود. در این صورت سطوح تمیز ایجاد شده ممکن می باشد زبر بوده باشند و یا حک کاری شده باشند اما اغلب این سطوح نرم اند و به طریق شیمیایی صیقل کاری شده اند. صیقل کاری الکتریکی نیز برای ایجاد سطوح آینه ای روی اکثر فلزات به کار می رود که سطح مناسبی برای آبکاری الکتریکی براق ایجاد می کند برای ایجاد سطحی نرم و آماده لاک زدن از این روش بهره گیری می گردد.

ویژگی های بیکرومات پتاسیم

ماده اصلی در انجام عملیات آنودایزینگ در این پروژه بیکرومات پتاسیم می باشدکه تأثیر رنگی کردن سطح را بازی می کندکه به مطالعه ویژگی های آن می پردازیم. این ماده را می توان بطور خالص تهیه نمود که تا دمای نقطه ذوب پایدار می ماند. در صورتی که محلول های آبی از آن پیش روی تجزیه به قدر کافی محافظت شوند به گونه نامشخصی پایدار می مانند. بیکرومات پتاسیم را فقط در محلول های اسیدی به کار می برند و در دمای معمولی سریعا به نمک کروم سبز کاهیده می گردد این محلول ها پایداری خوبی پیش روی نور دارند.     بیکرومات پتاسیم در تعیین آهن موجود در کانه های آهن ارزش خاصی دارد.کانه را معمولا در هیدروکلریک اسید حل می کنند، Fe3+ به Fe2+کاهیده می شودو سپس محلول با محلول بیکرومات استاندارد تیتر می گردد:

Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3+7H2O

کاهش بیکرومات پتاسیم را در محلول اسیدی به صورت زیر می توان نشان داد:

Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2O

چنین استنباط میشود که هم ارز آن یک ششم ملکول گرم آن می باشد یعنی18/294 بر 6 یا 03/49 گرم. پس محلول 1/0 نرمال بیکرومات حاوی 903/4 گرم بر لیتر بیکرومات می باشد. رنگ سبز یون های Cr3+ از کاهش بیکرومات پتاسیم حاصل می گردد. درجه خلوص بیکرومات پتاسیم از نوع تجزیه ای در حدود 9/99 درصد می باشد و برای بیشتر کارها مناسب خواهد بود همچنین نوع خالص نمک تجارتی بصورت A.R. مشخص می گردد.

اهمیت آنودایزینگ

آنودایزینگ به عنوان روشی که با ایجاد لایه ای اکسیدی در سطح باعث افزایش مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون و سایش می گردد می تواند با داشتن ظاهری رنگی کاربرد بیشتری پیدا کند که نمونه آن در مورد فولاد گالوانیک می باشد. در این نوع فولادها بواسطه مقاومت به خوردگی و کاربردهای گسترده آنها مبحث رنگی کردن آنها اهمیت ویژه ای دارد و در صورت اعمال عملیات آنودایزینگ رنگی بر روی آنها علاوه بر اینکه پارامترهای مکانیکی و خوردگی آن را تقویت نموده ایم جنبه زیبایی[1] آن نیز تقویت شده و از لحاظ اقتصادی نیز می تواند مفید باشد. با مطالعه های انجام شده در حال حاضر در کشور ما مرکز صنعتی برای این کاروجود نداشته و درصنعت تحول خاصی در این زمینه نظاره نشده می باشد و رنگی کردن فولاد گالوانیک تنها در مجتمع فولاد مبارکه اصفهان در حال انجام می باشد که نوع رنگ ایجاد شده بصورت معدنی بوده و     بهره گیری ای از تکنولوژی آنودایزینگ رنگی نشده می باشد. با این تفاسیر اهمیت آنودایزینگ رنگی فولاد گالوانیک بیشتر شده و جا دارد که کوشش های گسترده تری در این ارتباط انجام گردد.

فصل سوم: روش انجام آزمايش ها

ماده اصلی جهت آنودایزینگ فولاد گالوانیک بیکرومات پتاسیم می باشد که در طی واکنش با روی موجود در سطح فولاد یک لایه رنگی که بصورت پوسته ای اکسیدی در سطح پیوند خورده می باشد به وجود می آید. برای این مقصود در آغاز آزمایشات آنودایزینگ را بر روی خالص انجام داده و با بدست آوردن پوسته اکسیدی رنگی برروی خالص این شرایط را برای فولاد گالوانیک مطالعه کرده و شرایط ایجاد پوسته اکسیدی رنگی را بر روی فولاد گالوانیک بدست می آوریم. منبع تغذیه ای جهت تشکیل پیل الکترولیز بهره گیری می گردد که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند. برای آزمایشات روی خالص یک منبع سه فاز که در دانشکده مواد طراحی و ساخته شده می باشد مورد بهره گیری قرار گرفته می باشد. بدلیل معضلات برق و ترمینال های برق و غیره در هنگام شروع اتصال جریان با مشکل قطع و وصل شدن پیل مواجه می شدیم همچنین آمپر خروجی نوساناتی داشت که با تغییر دادن ولتاژ دستگاه تا حد امکان آمپر یکنواختی را به پیل می رساندیم اما امکان این که بتوان به گونه یکنواخت آمپرثابتی را منتقل نمود وجود نداشت و باعث گردید تا نتیجه کار بصورت خطا دار اعلام گردد. هنگام کار بر روی فولاد گالوانیک این منبع تغذیه عوض گردید و یک منبع تغذیه ساخت شرکت داخلی با نام                              electronic stare که مجهز به ولت متر و آمپر متر می باشد مورد بهره گیری قرار گرفت. به گونه کلی مواد آزمایشگاهی که در انجام این پروژه مورد بهره گیری قرار گرفته و تماما از همین آزمایشگاه تهیه شده می باشد به قرار زیر میباشند:

بیکرومات پتاسیم، اسید بوریک، اسید سولفوریک، اسید فلوئوریدریک، آب مقطر.

آماده سازی بیکرومات پتاسیم:

محلول بیکرومات پتاسیم تأثیر اصلی را در رنگی شدن پوسته اکسیدی دارد. نکته ای که در ارتباط با آن هست این می باشد که این محلول از نظر زمانی پایدار بوده و بعد از ساخت محلول در زمان های بعد از آن نیز میتوان به راحتی از آن بهره گیری نمود که این خصوصیت از پارامترهای مثبت آن می باشد. در هنگام کار با روی خالص پوسته های اکسیدی روی باعث آلودگی محلول می شوند که با گذشت زمان این پوسته ها ته نشین شده و محلول قابل بهره گیری می باشد اما در هنگام کار با فولاد گالوانیک پوسته های اکسیدی در محلول حل شده و با گذشت زمان رسوب نمی کنند به طوری که یک محلول را فقط چهار بار می توان مورد بهره گیری قرار داد و بعد از آن در صورت بهره گیری، رسوبات پایدار قهوه ای رنگی در سطح فولاد به وجودمی آید که بایستی به صورت مکانیکی آن را از بین برد که در نهایت باعث خراش دار شدن سطح ورق می گردد. البته بعد از گذشت چند ساعت دوباره     می توان آن را مورد بهره گیری قرار داد اما هرچه یک محلول را بیشتر مورد بهره گیری قرار دهیم رسوبات زودتر بر روی سطح فولاد تشکیل می شوند.

آنودایزینگ روی خالص  

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

محلول مورد بهره گیری بیکرومات پتاسیم با غلظت 60 گرم بر لیتر می باشد. برای تهیه آن مقدار 60گرم بیکرومات پتاسیم را در بشر ریخته وتا خط 1000 سی سی بر روی آن آب مقطر اضافه می کنیم، محلول را خوب به هم می زنیم تا تمامی بیکرومات پتاسیم در آن حل گردد. ورقه ای از روی با ابعاد یک در دو سانتی متر را به عنوان آند و ورقه ای از فولاد ضد زنگ با ابعاد دو در دو سانتی متر را به عنوان کاتد انتخاب می کنیم.