فصل اول: مقدمه

روش آبکاری فلزات برای اهداف تزئینی ومحافظتی از دیر باز موردتوجه بوده می باشد. بدون شک این صنعت متحول شده و روشهای جدید جایگزین روشهای متداول گشته می باشد. آنودایزینگ نیز یکی از روش های آبکاری می باشد که درنتیجه آن یک پوسته اکسیدی بر روی سطح مورد نظر به وجودآمده و مقاومت به خوردگی وسایش را افزایش می دهد. عملیات آنودایزینگ رنگی همچنین می تواند باعث ایجاد ظاهری زیبا بر روی سطح مورد نظر گردد. 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 می باشد 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 وسایش افزاش یافته وهم اینکه این پوسته اکسیدی می تواند بصورت رنگی ظاهر شده ونیاز به رنگ کاری بعدی برروی فولاد را رفع کند. پس آنودایزینگ رنگی فولاد گالوانیک می تواند اهمیت خاصی در صنعت امروزی داشته باشد. در این پروژه به مطالعه پارامترهای موثر برآنودایزینگ رنگی فولاد گالوانیک پرداخته شده می باشد به طوری که درابتدا این مطالعه ها برای روی خالص صورت گرفته وسپس شرایط به سمت فولاد گالوانیک هدایت شده می باشد. شرایط ایجاد این پوسته رنگی در مورد روی وفولاد گالوانیک طبق آن چیز که که در اقدام صورت گرفته می باشد بصورت مکتوب آورده شده 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

فصل دوم: مروري 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 کردن پارامترهای موثر در فرآیند آنودایزینگ در یک دید کلی تری می توان پارامترهای موثر درفرآیند آبکاری را مطالعه نمود که مهمترین این پارامترها به صورت زیر دسته بندی میشود:

1ـ پلاریزاسیون                                                      9ـگردش محلول                                                                                                                               

2ـ ولتاژ                                                             10ـ تلاطم

3ـ چگالی جریان                                                11توان پرتاب    

4ـ درجه تفکیک الکترولیت                                   12توان پوشاندن                    

5 ـ سرعت حرکت یون ها                                     13 آند

6ـ هدایت الکتریکی ویژه                                        14 عوامل متالورژیکی

7ـ غلظت یون فلزی                                                15ـ قوانین فاراده

8-PH محلول                                                       16-سطح اولیه ازنظر تمیز بودن

1پلاریزاسیون

اختلاف پتانسیل یک الکترود را بین حالت مدار باز وحالتی که جریان می گذرد پلاریزاسیون گویند.پلاریزاسیون با عبور جریان مخالفت می کند و تأثیر 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 می باشد این پدیده   مهم ترین عامل در آبکاری می باشد.بطور کلی سه نوع پلاریزاسیون فعال سازی، غلظتی ومقاومتی هست.

2ولتاژ

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

الفولتاژ لازم برای عبور جریان از آند به الکترولیت، از الکترولیت به الکترولیت نزدیک کاتد وعبور ازالکترولیت به کاتد.

بخنثی کردن مقاومت خود الکترودها برای عبور جریان.

جولتاژ لازم برای غلبه برمقاومت سل. ازآنجا که تغییرات مقاومت با ترکیب شیمیایی محلول ودما و چگالی جریان که از سل عبور می کند مربوط می باشد، 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 گردد اگر چه اکثرا چنین می باشد. در اکثر روش ها ولتاژ را در سل ثابت نگه می دارند تا نتیجه رضایت بخش حاصل گردد جریانی که از سل می گذرد به ابعاد الکترودها وکار انجام شده در سل نیز بستگی دارد.

3چگالی جریان

افزایش چگالی جریان سل که به ازای آن مقدار جریان بر واحد سطح اضافه می گردد موجب افزایش ظرفیت تولیدو کاهش سرمایه و نیز کاهش سطح کارخانه نسبت به واحد محصول می گردد اما همواره با افزایش چگالی جریان بازده انرژی الکتریکی کاهش میابد. در بیشتر آبکاری ها تغییرات چگالی جریان عامل کنترل کننده ای در خواص پوشش می باشد. 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 بعضی سیستم ها به گونه خودکار چگالی جریان را تنظیم می کنند مثلا با تغییر ولتاژ.

4درجه 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 می باشد.

جدول2-1 درجه تفکیک الکترولیت های مختلف در محلول های 10/1 نرمال آنها

5سرعت 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 اظهار می گردد. این سرعت برای هر یون مقدار ثابتی می باشد اما 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 گردد که در هر الکترود ممکن می باشد یون های واکنش کننده بیش از تعداد یون های مهاجرت کرده باشند. در هر صورت تعداد کاتیونها و آنیونهای واکنش کرده مساوی می باشد. در نتیجه ممکن می باشد اطراف یک الکترود سریعتر از الکترود دیگر تهی گردد مگر آنکه با هم زدن محلول تعادل را مستقر کنیم. این اختلاف غلظت ناشی از مهاجرت یونها را پدیده انتقال گوئیم. اختلاف در عدد انتقال باعث می گردد 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 می باشد. در محلول 10 نرمال سولفات نیکل 0.634 =Ta و 0.366=Tk می باشد وسولفات سریع تر از نیکل جابجا می گردد. عدد انتقال برای الکترولیت های نمکی حدود نیم می باشد و فقط در مورد اسیدها و بازها اعداد خیلی متفاوتی ایجاد می گردد مثلا در   مورد اسید سولفوریک 02/0 نرمال   823/0 Tk = و177/0Ta= می باشد. ولذا یون های هیدروژن به گونه قابل ملاحظه ای سریع تر از یون های سولفات مهاجرت می کنند.

6هدایت 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.

/Aιρ R=

ι=AR/ρ

ویا بهتر می باشد هدایت الکتریکی ویژه را که عکس مقاومت ویژه می باشد در محاسبات به کار ببریم.

ρ /ιK=

هدایت ویژه با افزایش غلظت محلول زیاد میشود زیرا تعداد یون های محلول افزایش میابد اما از آنجا که درجه تجزیه پس از غلظت معینی کاهش می یابد لذا تعداد یونها در محلول و در نتیجه هدایت ویژه پس از عبور از یک ماکزیمم کاهش می یابد. این موضوع در شکل 2-1 برای اسید سولفوریک آمده می باشد.الکترولیت های دیگر نیز منحنی های مشابهی دارندوماکزیمم منحنی به ماده ی حل شده بستگی دارد.

به مقصود مقایسه هدایت الکتریکی الکترولیت های مختلف بایستی استانداردی را انتخاب کنیم. در اقدام قابلیت هدایت الکتریکی مولار یعنی هدایت مولی را در نظر می گیرند. هدایت مولی (A) عبارتست از نسبت هدایت ویژه یک الکترولیت (K) به غلظت مولی آن (CM):

A=K/CM

اگرچه هدایت ویژه باکاهش غلظت کم می گردد اما هدایت مولی کم نمی گردد بلکه مرتبا افزایش می یابد و به مقدار ثابتی می رسد. این مقدار ثابت را هدایت مولی درحالت حدی، هدایت حدی می گوئیم. معمولا به جای هدایت مولی از هدایت اکی والان (Aeq) هم بهره گیری می گردد و عبارتست از:

Aeq=k/Ceq

=Ceq غلظت اکی والان

مقادیر Amو Aeq برای تعیین درجه یونیزاسیون بسیار مهم اند و اگر Ac هدایت مولی در غلظت C و Ao مقدار پائینی آن باشد (در محلول بسیار رقیق=0 C) آنگاه درجه یونیزاسیون الکترولیت عبارت می باشد از:

Ac/A =α

مقادیر قابلیت هدایت اکی والان بعضی از الکترولیت ها در جدول 2-2 آمده می باشد.

جدول2-2 هدایت اکی والان چند الکترولیت در 18 درجه سانتی گراد

توجه گردد که 1/0A یعنی یک اکی والان گرم در 1/0 لیترآب وA1 یعنی یک اکی والان گرم دریک لیترآب. افزایش دما قابلیت هدایت را زیاد می کند زیرا قابلیت تحرک یون ها، اتم ها و ملکول ها را افزایش می دهد. اسیدهایی که بیشتر تجزیه می شوند دارای بیشترین قابلیت هدایت اند زیرا یون های متحرک هیدروژن بیشتری ایجاد می کنند پس از آنها بازهایی نظیر هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم هستند. نمک هایی که هدایت زیادی دارند بعد از مواد فوق قرار دارند. بعضی از نمک ها به اندازه کافی قوی هستندو به خوبی تجزیه می شوند لیکن تحرک یون های آنهاکمتر از تحرک یون هیدروژن و یون هیدروکسیل می باشد. قابلیت هدایت الکترولیت ها کمتر از فلزات می باشد. قابلیت هدایت محلول اسید سولفوریک 30% در 18 درجه سانتی گراد به میزان 800000 برابر کمتر از قابلیت هدایت مس می باشد. طبق جدول 2-2 سرعت مطلق مهاجرت یون ها بسیار کوچک می باشد و لذا اطراف الکترودی که در آن رسوب رخ می دهد تهی می گردد. گرم کردن محلول و یا بهم زدن آن باعث        

می گردد تا این اشکال از بین برود و یا کمتر گردد. در تعداد زیادی از حمام های آبکاری مقاومت حمام را با افزایش نمک و یا اسید و یا باز کم می کنند در نتیجه افت پتانسیل به ازای چگالی جریان معین کاهش می یابد. معمولا برای تغییر هدایت یک حمام لازم می باشد که بعضی از خواص آن مثلا غلظت یون فلزی را عوض کرد. افزودن H2SO4 به حمام CuSO4 موجب افزایش هدایت آن می گردد اما از طرفی اثر یون مشترک غلظت Cu2+ را کم می کند. لازم به تذکر می باشد که افزایش هدایت در نتیجه افزودن اسید سولفوریک چندین مرتبه بیشتر از تاثیر یون مشترک در کم کردن غلظت یون فلزی می باشد. به هر حال فرض می گردد که فرآیند در هدایت بیشتر یا مقاومت کمتر بهتر انجام می گردد.

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

برای دیدن قسمت های دیگر این پژوهش لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد بهره گیری کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.