آبکاری چیست؟

آبکاری فرایندی است که در طول آن میتوان لایه ای از فلزات یا غیر فلزات را بر روی سطوح نشاند و این عمل دلایل مختلفی مانند جلوگیری از اکسیداسیون، افزایش مقاومت سطحی ،افزایش مقاومت نسبت به سایش ،زیبا سازی و… دارد. تاریخچه فرایند های ابکاری مربوط به عصر حاضر نمیباشد و بررسی ها نشان داده است که در ایران باستان چیزی در حدود ۲۰۰۰ سال پیش ایرانیان از ابکاری استفاده می کردند. از جمله مواد شیمیایی که در فرآیند آبکاری استفاده می شوند می توان به سولفات مس و یا سولفات کبالت اشاره کرد.

چرا از آبکاری استفاده می کنیم؟

محدودیت در منابع فلزی ،هزینه اقتصادی و خواص وی ویژگی های سطح فلز مادر میتوانند از جمله دلایلی باشند که از روش روکش کردن قطعات با ورق های فلزی استفاده نمیشود .
با استفاده از روش های ابکاری ما میتوتنیم از خواص فلزاتی که به دلیل گرانبها بودن و محدود بودن منابع نمیتوانیم به طور کامل قطعات را از جنس انها بسازیم بهره ببریم.

مثلا قوطی های فلزی استفاده شده در بسته بندی برخی از محصولات غذایی مانند کمپوت یا رب گوجه فرنگی از جنس اهن ساخته شده و با قلع ابکاری شده اند .اگر این قوطی ها به طور کامل از جنس قلع ساخته میشدند هزینه تمام شده ان چیزی در حدود ۲۰ برابر گران تر قوطی های اهنی با ابکاری قلع تمام میشود .
زیرا قلع نسبت به اهن فلزی کمیاب تری است و تنها چیزی در حدود ۱.۲ درصد فراوانی دارد .درحالی که اهن دارای منابع گسترده ای در سراسر جهان است.

انواع آبکاری

دو روش برای آبکاری وجود دارد: ۱-الکتریکی ۲- غیر الکتریکی. در ادامه به معرفی هر یک از آن ها خواهیم پرداخت.

آبکاری الکتریکی

این فرآیند شامل عبور جریان الکتریکی از محلولی به نام الکترولیت است. این کار با فرو بردن دو پایانه به نام الکترود در الکترولیت و اتصال آن ها به مدار با باتری یا منبع تغذیه دیگر انجام می شود. الکترودها و الکترولیت ها از عناصر یا ترکیبات با دقت انتخاب شده ساخته شده اند. هنگامی که الکتریسیته در مداری که آن ها می سازند جریان می یابد، الکترولیت تقسیم می شود و برخی از اتم های فلزی موجود در آن در یک لایه نازک در بالای یکی از الکترودها قرار می گیرند. وقتی این کار انجام شد، آبکاری می شود.

آبکاری غیر الکتریکی

شامل چندین واکنش همزمان در یک محلول آبی است که بدون استفاده از نیروی الکتریکی خارجی رخ می دهد. آبکاری نیکل نمونه ای از روش معمول آبکاری غیر الکتریکی است.

آلیاژ به جای آبکاری

شاید برای شما این سوال به وجود بیاید که چرا از الیاژ سازی به جای آبکاری استفاده نکنیم ؟
استفاده از هر فرایندی در این زمینه علاوه بر تامین نیاز باید توجیه اقتصادی داشته باشد . برای مثال فرایندی که به منظور تهیه الیاژی از اهن و قلع استفاده میشود که شامل ذوب و قالب گیری و .. است به مراتب هزینه برتر از روش های ابکاری میباشد. علاوه بر این همیشه الیاژ ها نیاز ما را در مورد خواص فلزی مورد نظر برطرف نمیکنند .

اساس آبکاری الکتریکی چیست؟

در این فرایند با عبور شدت جریان مستقیم از یک الکترولیت ،یون های فلزی محول در این الکترولیت بر روی سطح کاتد رسوب میکنند .و در طی فرایند الکترولیز فرایند اکسیداسیون و احیا صورت میپذیرد که شامل واگذاری الکترون یا دریافت الکترون میباشد .

ضخامت پوشش ایجاد شده به پارامتر های مختلفی مانند دانسیته و داندمان جریان الکتریکی و مدت زمان ابکاری .وابستگی دارد .

معایب و مزایای آبکاری

جدول زیر خلاصه ای از معایب و مزایای این روش را نشان می دهد.

معایب	مزایا
می تواند طیف وسیعی از فلزات با کیفیت بالا را ابکاری کند. یک لایه محافظ در برابر خوردگی ارائه می دهد. طیف خوب از پوشش های معماری محبوب خاص اما محدود دارد مقرون به صرفه افزایش استحکام و سختی را فراهم می کند.	امکان ترک خوردگی و بریدگی در سطوح را ایجاد می کند. می‌تواند یک فرآیند طولانی باشد زیرا جلا دادن آن با دست انجام می گیرد و می تواند زمان بر باشد. اگر این فرآیند به دقت مدیریت نشود، می‌تواند عیوب سطحی مانند لکه‌ها یا خراش‌ها را نشان دهد. این در مورد فلزات ارزان تر حتی عمیق تر است.

مزایای استفاده از آبکاری

فرآیند آبکاری مزایای بسیاری از جمله افزایش ماندگاری و جلوگیری از اکسایش، زیبا سازی، بهبود رسانایی، افزایش مقاومت و رسانایی، افزایش خوردگی و… دارد.

زیبا سازی

در فرایند ساخت و تزیین وسایل لوکس و زینتی مختلف به جای استفاده از فلز طلا که بسیار گرانبها میباشد میتوان با استفاده از فرایند ابکاری طلا لایه از طلا برروی سطح فلزی مادر نشاند. طلا یکی از فلزات گرانبها و نرم است و علاوه بر توجه اقتصادی نمیتوان به دلیل خواص فیزیکی آن را در ساخت قسمت های مقاومتی استفاده کرد . از ابکاری طلا در ساغت بسیاری از وسایل مانند ساعت ها ،لوستر ها ،بدنه تلفن همراه و حتی بدنه اتوموبیل و بسیاری از وسایل دیگر اشاره کرد .یکی دیگر از این روش ها ابکاری بدنه اتوموبیل ها است . برای مثال استفاده از کروم بر روی بدنه ماشین علاوه بر بهبود خواص سطح و افزایش مقاومت نسبت به سایش به زیبایی آن نیز کمک میکند .

مقاومت در برابر خوردگی

یکی از مهم ترین نقاط قوت ااستفاده از روش های ابکاری کمک به جلوگیری از خوردگی شیمیایی فلزات میباشد. به این منظور میتوان از دو نوع فلز برای ابکاری زوی سطح فلز مادر استفاده کرد.روش اول استفاده از فلزاتی است که نسبت به فلز مادر مقاومت بیشتری نسبت به خوردگی دارند مانند ابکاری اهن با نقره با استفاده از نمک های نقره مانند نیترات نقره و نوع دوم در مقابل روش اول است یعنی از فلزاتی که مقاومت کمتری نسبت یه سطح مادر دارند مانند تولید اهن گالوانیزه یعنی ابکاری فولاد با روی به منظور آبکاری استفاده میشود .

افزایش مقاومت سطحی و حرارتی

با روش ابکاری میتوان سطح فلزاتی که مقاومت کمی در برابر ضربه و سایش دارند را با فلزات مقاوم تر پوشش داد مانند استفاده از کروم که با استفاده از نمک های سدیم دی کرومات و پتاسیم دی کرومات در بدنه اتوموبیل که قبلا به ان اشاره کردیم . این روش همچنین در صنایع هوافضا نیز استفاده میشود و از آندایز سخت بر روی سازه های الومینیومی به منظور افزایش مقاومت استفاده میشود.

شاید فکر کنید فقط از فلزات در فرایند ابکاری استفاده میشود اما اینطور نیست . در صنایعی که با کوره یا محیط های با حرارت بالا سر و کار دارند عملا استفاده از ابزار های فلزی کاربردی نخواهد داشت . سرامیک با دارا بودن مقاومت حرارتی بالا به جایگزین مناسبی برای استفاده در این محیط ها تبدیل شده است و به منظور ساخت ابزارالات مناسب این محیط ها با پوشش دهی یا آبکاری سرامیک بر روی قطعات و ابزار فلزی آنها را برای استفاده در شرایط حرارتی سخت مناسب میسازند.

بهبود رسانایی الکتریکی

امروزه با توسعه تکنولوژی طراحی برد و قطعات الکترونیکی نیز دچار تغییر شده اند . در این صنعت به منظور افزایش سرعت پردازش اطلاعات و رسانایی الکتریکی به دنبال قطعاتی برای جایگزین کردن با مس هستند. به همین دلیل شاهد ساخت قطعات مورد نیاز با استفاده از روش ابکاری و پوشش دهی فولاد با فلزات گرانبهایی مانند طلا نقره و پلاتین هستیم.

جمع بندی

در این مقاله نگاهی کلی به آبکاری و انواع آن داشتیم. همانطور که گفته شد فرآیند آبکاری به منظور افزایش طول عمر، زیباسازی، افزایش مقاومت و… انجام می گیرد. این فرآیند معایبی از جمله امکان ایجاد ترک خوردگی روی سطح، زمان بر بودن و… را نیز دارد.