غلظت یون فلزی

غلظت یون به غلظت نمک، درجه یونیزاسیون، دماووجود یونهای مشترک بستگی دارد. افزودن یون مشترک موجب کاهش نسبی غلظت یون فلزی می گردد. تشکیل یون های کمپلکس پایدار غلظت یون فلزی را کاهش می دهند. در غلظت های کم فلزی حتی در چگالی جریان کم محصول پودری شکل می باشد. از بین یون های کمپلکس یون هایی که عامل سیانور دارند در ترکیب با فلزاتی نظیر مس، نقره، کادمیم، روی وبرنج الکترولیت مناسبی برای پوشش دادن هستند. در ترکیبات کمپلکس غلظت یون فلزی به علت تجزیه ثانویه کم می باشد در حالی که در ترکیبات ساده یون فلزی مخزنی از یون هاست که به مقدار کم اما مداوم برای رشد و نمو بلور در دسترس می باشد.

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

8 PH محلول

PH الکترولیت به گونه موثری هم روی مشخصات و ظاهر پوشش و هم روی بازده جریان موثر می باشد. در بعضی از فرآیندهای صنعتی نظیر آبکاری نیکل مواد بافر به محلول اضافه میکنند نظیر اسید بوریک تا PH را در حد دلخواهی نگه دارند. اسید بوریک طبق ارتباط زیر تجزیه میشود:

H3BO3=H2BO3¯+H+

ویون H+ ایجاد می کند و لذا کاهش یون هیدروژن در محلول که به گونه همزمان در کاتد متصاعد می گردد جبران می گردد و تغییرات ناخواسته که منجر به افزایش PH می شداز بین می رود. در هر حال اگر PH افزایش یابد بایستی به گونه جزیی آن را خنثی نمود و به حد مطلوب رساند. از سدیم استات برای خنثی کردن جزئی اسیدها واز آمونیم کلرید برای خنثی کردن جزئی بازها می توان بهره گیری نمود. اگر مقدار اسید یا باز زیاد باشد بایدآن را با عملیات ابتدائی به نزدیک منطقه خنثی رساند وگرنه مصرف سدیم استات ویا آمونیم کلرید زیاد می گردد. PH حمام روی پتانسیل تخلیه هیدروژن، رسوب ناخالصی های بازی، ترکیب شیمیایی کمپلکس یا هیدرات که از آن فلز رسوب می کند و میزان جذب مواد اضافی در کاتد اثر می گذارد. از آنجا که نمی توان این آثار راپیش بینی نمود بهتر می باشد PH را به گونه تجربی تعیین کنیم. اثر PH روی تنش و سختی نیزمربوط به چگونگی توزیع آخال هاست. در حمام های مختلف حاوی یون های کمپلکس روی تعادل بین کمپلکس های مختلف اثر میگذارد و بایستی آنرا در ارتباط با غلظت مد نظر داشت.

9گردش محلول

لازم می باشد که ترکیب محلول را ثابت نگه داریم و تغییراتی را که در اطراف الکترودها به وجودمی آیدکم کنیم. لذا بایستی محلول را به هم زد و این کار با تلمبه و یا وسایل مخصوص انجام می گردد.

10تلاطم

تلاطم با گردش محلول فرق می کند و عبارتست از حرکت آرام محلول در اطراف قطعه و یا حرکت دادن قطعه در محلول. هدف این کاراز بین بردن سریع لایه تشکیل شده در مجاور کاتد می باشدکه از این فلزی تهی شده می باشد. علت این کار این می باشد که وقتی اطراف کاتد تهی گردد سرعت نشست کم می شودو لذا برای بدست آوردن حد اکثر سرعت نشست ایجاد تلاطم لازم می باشد و نیز بایستی محلول سنگین اطراف آند را از بین بردتا آند بتواند حل گردد و تلاطم برای این مقصود مفید می باشد. بایستی توجه داشت که گردش محلول که در آن حرکت بیشتر می باشد هدف آن برای کل محلول می باشد ولایه نازک با تلاطم فرق می کند. همچنین گردش محلول برای یکنواخت کردن دما و ترکیب شیمیایی آن می باشد. با ایجاد تلاطم با بهره گیری از هوا یا تلمبه میتوان از چگالی جریان بیشتری بهره گیری نمود زیرا تلاطم به توزیع یونها کمک می کند.

11توان پرتاب

این عبارت قابلیت محلول را برای نشاندن فلز روی نقاط دور افتاده قطعه اظهار می کند. اگر در یک پیل آند را در یک طرف و یک کاتد نزدیک به آن و یکی در فاصله دورتری از آن قرار دهیم و دو کاتد را به هم وصل کنیم انتظار نداریم روی کاتدی که در فاصله دورتر می باشد فلز بیشتر رسوب کند. اگر کاتد دوم درست در فاصله دوبرابر ازآند نسبت به کاتد اول قرار داشته باشد آنگاه انتظار داریم که روی کاتد دوم فلز رسوب کرده نصف کاتد اول باشد در حالی که اگر این آزمایش را به گونه واقعی انجام دهیم و با یک محلول مشخص کار کنیم می بینیم که روی کاتد دوم فلز بیشتری از آن چیز که که انتظار داریم رسوب کرده می باشد. در این صورت می گوئیم محلول دارای توان پرتاب مثبت می باشد. در حالت ایده آل که با وجود فاصله متفاوت بین کاتدها مقادیر رسوب روی هردو کاتد مساوی باشد می گوئیم توان پرتاب محلول صد در صد می باشد. این حالت در هیچ روش آبکاری الکتریکی رخ نمی دهد. لیکن در نشست شیمیایی که بدون جریان برق انجام می گردد این حالت رخ می دهد و نیز در آنودایزینگ آلومینیم در اسید کرومیک که درآن لایه ای عایق تا پوشاندن کامل سطح تشکیل می گردد این حالت هست. از طرف دیگر اگر ببینیم که مقدار فلز به گونه معکوس با فاصله متناسب می باشد آنگاه توان پرتاب صفر می باشد. گاهی حتی فلز بیشتری روی الکترود نزدیک و فلز کمتری از آن چیز که انتظار می رود روی الکترود دورتر می نشیند در این حالت می گوییم توان پرتاب منفی می باشد. توان پرتاب یک محلول به شرایط کار بستگی دارد. به هر حال آن را می توان برای هر شرایطی تعیین نمود. اگر L نسبت فواصل دو کاتد از آندو M نسبت وزن فلز رسوب کرده روی آن دوباشد:

T.P=(L-M)*100/L+M-2             or             T.P=100(L-M)/M

در این حالت وقتی فواصل کاتدها از آند 1 و 2 باشد در آنصورت 2L= خواهد بود و M عبارت می باشد از وزن فلز رسوب کرده روی کاتد دور بر وزن فلز رسوب کرده روی کاتد نزدیک که اگر1 M= “در حالت ایده آل ” باشد آنگاه 100 T.P=% خواهد بود. اگر M=L باشد 0 T.P= می باشد و اگر M=1 باشد 100 T.P=+% و اگر فلزی روی کاتد2 ننشیند آنگاه 100 T.P=-% می باشد. این توان به شرایط تعیین آن و سل استانداردی که به کار می رود بستگی دارد که توسط موسسه استاندارد انگلیس مشخص شده می باشد. معمولا توان پرتاب را به گونه کمی اندازه گیری نمی کنند لیکن لازم می باشد بدانیم که خوب می باشد یا بد برای مثال محلول های سیانور نقره یا کادمیم توان پرتاب نسبتا خوبی دارند. برای نیکل توان پرتابی کمتر می باشد و برای کروم این توان خیلی بد می باشد لذا در اقدام آبکاری کروم برای قطعاتی که شکل غیر متعارفی دارند مشکل می باشد. معمولا از سل هارینگ برای     اندازه گیری این توان بهره گیری می گردد. این سل به گونه شماتیک در شکل2-2 آمده می باشد.

12توان پوشاندن

مشابه توان پرتاب می باشد با این تفاوت که مقصود از توان پوشاندن قابلیت محلول برای نشاندن یک فلز بر روی فلز غیر مشابه می باشد. توان پوشاندن برای فلزات مختلف فرق می کند در حالی که توان پرتاب ویژگی محلول برای تولید پوشش روی سطحی می باشد که لایه ای از پوشش دارد.

شکل2-2 سل هارینگ برای اندازه گیری توان پرتاب

13 آند

برای آبکاری از آندهایی به شکل ورق یا میله بهره گیری می گردد. فلز آند بایستی از هرگونه آلودگی پاک باشد تا آلودگی ها به داخل حمام سرایت نکرده و یا در کاتد رسوب نکنند. این مواد به صورت لجن های غیر محلول روی سطح آند را می پوشانند. آندها ممکن می باشد به شکل های مختلفی باشند و از قلاب آویزان باشند و یا به صورت قطعات کوچک در کیسه های مخصوص قرار گیرند. نوع آند وشکل و اندازه و چگونگی آند در هر آبکاری مشخص شده می باشد. دربرخی از محلول ها مانند نیکل کاری آندها را در کیسه های بافته شده می گذارند تا از نفوذ ذرات فلز و یا لجن های ناشی از تجزیه آندی به داخل محلول آبکاری جلوگیری کنند. اغلب آند های حل شونده در عملیات آبکاری الکتریکی ارجحیت دارند رفتار آند تأثیر عمده ای در فرآیند آبکاری از نظر بازده جریان توان پرتاب و ثابت نگه داشتن ترکیب شیمیایی حمام دارد. آندهای حل شونده ایده آل بایستی دارای خواص زیر باشند:

الفاگر فقط جریان به آنها اثر کند بایستی به صورت یکنواخت و صاف حل شوند.

بکمترین لجن را تولید کنند.

جبازده جریان آند در هنگام حل شدن بالا باشد.

دحد جریان آنها بالا باشد میتوان با بزرگ انتخاب کردن سطح آند برای مواد بحرانی به این حد دست پیدا نمود.

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

رمتناسب با قیمتشان دارای ماکزیمم درجه خلوص باشند.

روش ساخت آندها نیز بسیار مهم می باشد آندهای ریخته شده ممکن می باشد باعث انتقال ذرات ناشی از سایش قالب به حمام شوند و ساختارهای درشت دانه نیز باعث حل شدن غیر یکنواخت آند می شوند. معمولا آندهای نورد شده بهترین آندها هستند. در این آندها خلل و فرج نیز وجود ندارد. البته بعضی از فلزات را به این طریق نمی توان تهیه نمود. خصوصا کروم را نمی توان به عنوان آند حل شونده به کار برد زیرا کروم با درجه خلوص تجارتی شکننده می باشد. وقتی فلز نشست کننده را نتوان به صورت ساخته شده تهیه نمود از آندهای غیر محلول بهره گیری   می گردد. همچنین وقتی بازده جریان کاتدی در آندهای غیر محلول به مقدار قابل ملاحظه ای کمتر از بازده جریان در آند حل شونده باشد این آندها را همراه با آندهای حل شونده به کار می برند. درحالت اخیر سطح آند طوری انتخاب می گردد که حل شدن آند حل شونده کاهش کاتدی فلز نشست را در محلول جبران کند. غالبا سرب با درجه خلوص 99.9% به کار می رود و معمولا آن رادریک محلول الکترولیز اولیه قرار می دهند تا پراکسید پایدار و قهوه ای رنگ PbO2 تشکیل گردد.آماده سازی آند های سربی شامل عملیات آندی در محلول اسید سولفوریک رقیق به مدت چند دقیقه و با چگالی جریان 10 تا50 آمپر بر دسی متر مربع می باشد به طوری که یک لایه پر اکسید کامل روی آند تشکیل گردد. عناصر آلیاژی نظیر قلع، آنتیموان یا نقره به میزان 6 تا 7درصد به آند اضافه می شوند که باعث پایداری لایه پراکسید سرب می شوند و آند را سخت تر می کنند. دربیشتر فرآیندها تشکیل PbO2 قهوه ای معیاری برای مطمئن بودن کار به شمار می رود. آندها بایستی پیش روی اکسیژن نیز مقاوم باشند. سایر مواد مناسب برای آندهای غیر محلول عبارت اند از آلیاز آهن با 3% سیلیسیم، تیتانیم پلاتینه شده و گرافیت که ماده اخیر بر اثر اکسیداسیون به مواد گازی تبدیل می گردد. فولاد زنگ نزن و طلا نیز کاربردهای محدودی در آبکاری دارند. فولاد زنگ نزن به گونه وسیعی در عملیات پوشش های تبدیلی شیمیایی و یا در آنودایزینگ آلومینیم به کار می رود البته شاید بهره گیری از لغت غیر محلول برای این آندها صحیح نباشد زیرا تجربه نشان داده می باشد که این فلزات هم به آرامی در الکترولیت حل می شوند.

14عوامل متالورژیکی

در سال های اخیر به خواص متالورژیکی و رفتار پوشش های الکترولیزی توجه زیادی شده می باشد. اکثر خواص متالورژیکی این پوشش ها مشخص شده می باشد اما هنوز اطلاعات زیادی درمورد ارتباط خواص این پوشش ها نظیر مقاومت در برابر خوردگی، براقی وغیره با ساختار آن ها ناشناخته مانده می باشد. ساختار پوشش ها معمولا همان ساختار شبکه ای آن هاست و شکل و اندازه دانه ها معمولا به رفتار بلوری فلز بستگی ندارد اما بر روی خواص پوشش اثر دارد. بر خلاف شبکه F.C.C که قابلیت انعطاف خوبی دارد شبکه H.C.Pکمترین قابلیت انعطاف را دارد قابلیت انعطاف در شبکه B.C.Cمتوسط می باشد. این خاصیت به آسانی یا سختی لغزش در صفحات اتمی بلورها مربوط می باشد. معمولا دانه ها خواصی نظیر بلورها دارند اما میزان ریزی ودرشتی آنها روی این خواص اثر می گذارد. نسبت مرز دانه ها به حجم آنها عامل مهمی می باشد و زیرا در آبکاری رسوبات حاصل معمولا    ظریف اند لذا انتظار نمی رود که خواص این رسوبات باخواص ناشی از رفتار بلوری فلزات کاملا تطابق داشته باشد. در ضمن عواملی زیرا مقدار رسوب همزمان مواد خارجی، تنشهای داخلی و جهت دار شدن اندازه دانه ها روی خواص پوششها اثر می گذارد. در پوشش ها نیز عیوب مختلف نظیر نابجائی ها، مرزدانه ها و دوقلوها هست. تعداد نابجائی ها که چگالی آنها در پوشش ها به میزان آنها در قطعات کار شده می رسد تأثیر موثری در خواص مکانیکی پوشش دارند. عیوب مختلف روی خواص الکتریکی و مغناطیسی و مقاومت در برابر خوردگی پوشش ها نیز اثر می گذارند. علاوه بر موارد فوق ذرات مختلفی که در حمام ها هستند مثلا انواع افزودنی ها بر روی خواص پوشش اثر می گذارند. پوشش ها معمولا همان خواصی را که در دمای اتاق از رفتار بلوری فلزات انتظار می رود دارند اما گاهی چند شکلی های عجیبی در آنها دیده می گردد. مثلا منگنز وقتی که در دمای اتاق رسوب کند ساختار گاما را دارد و شبکه آن مکعبی ساده و قابل انعطاف می باشد لیکن متاسفانه بعد از چند ساعت به تدریج به شکل پایدار در دمای اتاق تبدیل می گردد که دارای ساختاری پیچیده با قابلیت انعطاف کم و یا بدون انعطاف می باشد. اغلب مطالعه متالورژیست ها روی نمودار های تعادلی فازهاست و رسوبات الکترولیزی نیز معمولا فازهای پیش بینی شده از نمودارهای تعادلی هستند لیکن استثناهای زیادی هست مثلا در سیستم تنگستن و کبالت وقتی که آلیاژی با 25% تنگستن و 75% کبالت رسوب داده گردد از نظر شرایط تعادلی بایستی در کمتر از دمای 100 درجه سانتی گراد دو فاز مختلف را داشته باشد. اما رسوب الکترولیزی محلول جامد می باشد و در حقیقت یک فاز ناپایدار می باشد. همچنین همانطور که انتظار می رود رسوب حاصل سختی و استحکام زیادی دارد. تمایل این آلیاژ به نشست به صورت محلول جامد پایدار و یا ناپایدار بسیار زیاد می باشد.