آبکاری فلز و مفتول
آبکاری چیست؟
آبکاری فرایندی است برای قرار دادن لایه ای از فلزات و یا غیر فلزات بر روی فلزات یا غیر فلزات دیگر به منظور جلوگیری از فرایند اکسیداسیون، سایش، افزایش مقاومت سطحی و… است
آبکاری فرایندی متعلق به قرون اخیر نمیباشد ( آبکاری به روش الکتریکی)، از این روش آبکاری ایرانیان باستان در ۲۰۰۰ سال پیش استفاده میکردند. اما امروزه استفاده از آبکاری بیشتر اهمیت پیدا کرده است. به گونه ای که کاربرد آبکاری در اغلب صنایع به چشم میخورد. از جمله صنایعی که آبکاری در آنها اهمیت دارد میتوان به صنایع خودرو سازی، صنایع مخابرات، صنایع تولیدات قطعات الکترونیکی، صنایع تهویه مطبوع، صنایع ساخت در و پنجره و… اشاره کرد.
چرا از آبکاری استفاده میکنیم؟
شاید اولین انتقادی که به آبکاری انجام شود و سوال در ذهن انسان ایجاد کند این باشد که چرا بجای آبکاری از فلز روکش شده در قطعه مورد نظر استفاده نکنیم؟ و یا این پیشنهاد به ذهن بیاید که با توجه به پیشرفت علم در مهندسی مواد چرا از آلیاژهای مناسب استفاده نکنیم؟
جواب این پرسش ها پاسخی به جز محدودیت آن هم در بخش منابع فلزات و هزینه و همچنین استفاده از خواص فلز مادر و محافظ با هم نمیباشد.
به این موضوع توجه داشته باشیم که اگر بجای قوطی رب گوجه فرنگی آبکاری شده با قلع که از جنس آهن میباشد از قلع خالص استفاده میکردیم باید بابت هر کیلوگرم استفاده از قلع ۷۰ هزار تومان هزینه میکردیم. این در حالی است که آهن استفاده شده در این قوطی ها نهایتا قیمتی برابر با ۴ هزار تومان در بهای هر کیلوگرم دارد. از طرفی دیگر درصد فراوانی آهن در کره زمین ۳۲٫۱ درصد میباشد و درصد فراوانی قلع به همراه ۹۰ عنصر دیگر که جز عناصر با فراوانی کم بر روی زمین میباشد روی هم رفته ۱٫۲ درصد است.
پس آبکاری به ما کمک کرده تا بتوانیم هم از خواص قلع استفاده کنیم و هم با توجه به درصد فراوانی آن به بهترین شکل از آن بهره جوییم.
اهمیت استفاده از آبکاری
اما سوالی دیگر که پیش آمد با این عنوان که چرا آلیاژ به عنوان مثال آهن و قلع در ساخت قوطی های مواد غذایی به جای روش آبکاری استفاده نکنیم؟
در پاسخ به این سوال باید گفت که همیشه به این موضوع بایست توجه داشت که آلیاژ سازی لازمه ی ذوب کردن فلزات میباشد و تامین انرژی برای این کار بسیار هزینه بر میباشد و تولید آلیاژ فرایندی هزینه بر است. از طرفی دیگر آبکاری هزینه ای به مراتب پایین تر و مراحل بسیار ساده تری نسبت به تولید آلیاژ دارد از این رو در این موارد آبکاری ترجیه داده میشود.
پس از مهم ترین دلایل استفاده از آبکاری هزینه مناسب استفاده از آن میباشد ولی از جهت دیگر تولید آلیاژ به این گونه نمی باشد که وقتی فلزات با هم محلول شوند فلز آلیاژ دارای جز به جز خواص فلزات استفاده شده باشد. به عنوان مثال در ترکیب دو فلز مس و قلع با همدیگر که تشکیل مفرغ را میدهند. آلیاژ مفرغ بدست آمده سخت تر از دو فلز سازنده میباشد پس از این رو آلیاژ محدودیت هایی برای ما ایجاد میکند که در نهایت ما را به سمت آبکاری برای بهره بردن از خواص هر فلز استفاده شده سوق میدهد.
دلایل استفاده از آبکاری
زیبا کاری
یکی از کاربردهای اساسی آبکاری در زیبا سازی سطح فلزات میباشد. به علت نرم بودن فلزات گران بهایی مانند طلا از آن نمیتوان در بخش های مقاومتی سازه ها استفاده کرد برای لوکس سازی و زیبا کاری از آبکاری طلا بر این قسمت ها استفاده میکنند. همچنین در ساخت و تزیین ساعت به وفور از این فرایند برای زیبا سازی استفاده میشود.
از نمونه زیبا سازی توسط آبکاری به آبکاری در طراحی بدنه خودرو ها میتوان اشاره کرد. اگر چه استفاده از کروم در بدنه ماشین به علت استفاده از خواص ضد سایشی این ماده میباشد ولی امروزه پوشش کروم از جاذبه دیداری بین طرفداران خودرو برخوردار است و از این رو درخواست مشتریان برای این پوشش بر روی خودرو خود به جهت زیبایی میباشد. از جمله اقداماتی دیگر که در صنعت خودرو برای طراحی ماشین های لوکس و سفارشی میشود، آبکاری بدنه ماشین با طلا است
جلوگیری از خوردگی شیمیایی
یکی از مهم ترین دلایل استفاده از آبکاری جلوگیری از خوردگی شیمیایی مواد است. از این رو به دو صورت این کار انجام میشود. یکی به این صورت که فلز مادر توسط فلزی که مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد پوشش داده میشود و در روش دیگر فلز مادر با فلزی که خاصیت خوردگی بیشتری نسبت به فلز مادر دارد پوشش داده میشود.
در روش اول استفاده از فلزاتی با خاصیت خوردگی پایین به عنوان روکش است مثل روکش کردن عاشق آهنی با نقره.
در روش دوم که رایج ترین مثال آن آهن سفید( آهن گالوانیزه) میباشد، فولاد با لایه ای از روی که خاصیت خوردگی بیشتری نسبت به فولاد دارد پوشش داده میشود تا در مواجهه با محیط خوردگی فلز روی به جای فولاد خورده شود.
برای افزایش مقاومت سطحی
فلزاتی که از مقاومت سطحی کمی برخوردارند چه از جهت ضربه و چه از باب مقاومت سایشی با روکشی از فلز مقاوم محافظت میشوند که از مثال کروم در حفاظت سایشی در روکش بدنه ماشین میتوان نام برد. در مثالی دیگر از آندایز سخت به روی سازه های سبک آلومینیومی در ساخت صنایع هواپیمایی و موشکی می توان نام برد تا مقاومت سطح این ماده را افزایش دهد.
افزایش مقاومت حرارتی
در آبکاری فقط از مواد فلزی استفاده نمیشود. امروزه کارکردن در محیط هایی که درجه حرارت بالایی دارند باعث شده که استفاده از فلزات برای ساخت ابزار آلات عملا غیر ممکن شود. از این رو مقاومت بالای سرامیک در برابر گرما باعث شده که این دیده به ذهن گام بگذارد که از پوشش سرامیک بر روی ابزار آلات و قطعات فلزی استفاده کنیم. از این رو آبکاری سرامیک برروی فلزات بسیاز حائز اهمیت شده است.
افزایش رسانایی الکتریکی
امروزه جهان تکنولوژی و سرعت پردازش اطلاعات افزایش یافته که در طراحی قطعات الکتریکی نمیتوان حتی از مس که رسانایی بالایی دارد، استفاده کرد. در واقع برای بهبود پردازش سیستم و کاهش حرارت های مقاومتی در پردازنده ها باید از موادی با رسانایی بالاتر و مقاومت کمتری استفاده کرد از این رو در این صنعت امروزه از آبکاری طلا، نقره و پلاتین بر روی قطعات فولادی برای افزایش رسانایی الکتریکی استفاده میکنند.
پنج مورد بیان شده در بالا مهم ترین دلایل استفاده از آبکاری میباشد. استفاده ما از آبکاری میتواند به منظور استفاده از هر خصاصیت مورد نیاز ما از یک ماده در کارمان باشد که بخواهیم به وسیله ی آن نقص ماده مادر استفاده شده را پوشش بدهیم.
