شرکت فنی ایمن جوش

آبكاري مس :

آب مس به عنوان پوشش زيرين ،‌در سيستم چند پوششي ،‌عايق حرارتي براي انتقال حرارت ،‌در الكتروفرمينگ و در بردهاي مدار چاپي به طور گسترده اي مورد استفاده قرار مي گيرد . اگر چه فلز مس در مقابل خوردگي نسبتاً مقاوم است ،‌وقتي در مجاورت هوا قرار مي گيرد به سرعت جلاي خود را از دست مي دهد و لك مي شود . وقتي يك سطح زيبا و با دوام مورد نياز باشد ،‌آب مس به ندرت به تنهايي به كار مي رود . آب مس براق در سيستم هاي چند پوششي ،‌به عنوان پوشش زيرين محافظ مورد استفاده قرار مي گيرد ،‌يا وقتي تنها به عنوان پوشش تزئيني به كار مي رود ،‌توسط لايه اي از لاك شفاف در مقابل كدر و لك شدن ،‌محافظت مي شود ،‌براي آبكاري مس مي توان از الكتروليت هاي متعددي استفاده كرد كه متداول ترين آنها عبارتند از :محلول هاي سيانيد و پيروففات قليايي ،‌حمام هاي اسيدي سولفات و فلوئوبورات .

حمام هاي قليايي آبكاري :

حمام هاي پروفسفات قليايي به علت سرعت خوب آبكاري ،‌اغلب براي ايجاد پوشش ضخيم به كار مي روند ،‌هر چند كه بايد به دقت كنترل شوند . با استفاده از حمام هاي سيانيد قليايي كه كنترل آنها نسبتاً آسان است ،‌مي توان پوشش هاي نازكي با ضخامت يكنواخت به دست آورد . با توجه به قابليت هاي بالاي پوشش دادن اين حمام ها بيشترين كاربرد را دارند . حمام هاي سيانيد رقيق و سانيد را شل براي ايجاد پوشش نازكي از مس به ضخامت m μ 3 تا (0.05-0..1mil)1.0 بيش از آبكاري مس و يا فلزات ديگر مورد استفاده قرار مي گيرند . حمام هاي سيانيد را شل غليظ براي ايجاد پوشش هايي تا ضخامت حدود m μ 8   (0.3mil)، كاملاً مناسب هستند . با يك تغيير كوچك در تغيير الكتروليت را شل در آبكاري با الكتروليت ثابت ،‌ با همزن مكانيكي يا براي بازدهي بيشتر با هم زدن توسط هوا مورد استفاده قرار مي گيرد . همچنين در مواردي كه جريان معكوس متناوب و يا جريان منقطع استفاده مي شود نيز اين الكتروليت كاربرد دارد . حمام هاي آبكاري سيانيد مس با غلظت مس كم و سيانيد آزاد زياد ،‌سطح قطعات مختلف را طي عمليات آبكاري تمييز مي كنند . اگر چه از اين الكتروليت ها نبايد به منظور تمييز كردن استفاده نمود ،‌ولي به هر حال اين حمام ها توانايي ايجاد پوشش نازكي از مس روي قطعاتي كه تميز كردنشان مشكل است را دارند . استفاده از ساير حمام ها منجر به پوشش ناقص و چسبندگي ضعيف مي شود .

حمام هاي سانيد سديم و پتاسيم با راندمان بالا

با اضفه كردن مواد افزودني خاص به حمام هاي غليظ ،‌مي توان از آنها براي توليد پوشش هايي با براقي و قدرت هم سطح كنندگي متفاوت و ضخامت هايي از 8 تا m μ 5  20mils)تا 0.3) استفاده كرد . اين الكتروليت ها به طور معمول ،‌پوشش هاي ضخيم ،‌صاف و براقي ايجاد مي كنند . به دليل قدرت بالاي پوشش اين الكتروليت ها ،‌نقاط گود و تو رفته نيز داراي پوشش ضخيم و يكنواخت مي گردند . براي ايجاد پوشش هاي صاف و بدون حفره عموماً از مواد افزودني خاصي در اين حمام ها استفاده مي شود . قبل از آبكاري در حمام هاي باراندمان بالا ، ابتدا قطعات بايد با يك لايه نازك مس به ضخامت حدود m μ (0.05mil)10 از يك الكتروليت رقيق سيانيد مس پوشش داده شوند .

مشخصات حمام هاي باراندمان بالا عبارتند از :

- دماي نسبتاً بالا

- غلظت زياد مس

- سرعت عمل بالا

 سرعت آبكاري در اين حمام ها 3 تا 5 برابر حمام هاي سيانيد رقيق و سيانيد راشل مي باشد . قطعاتي كه در اين الكتروليت ها آبكاري مي شوند ،‌بايد كاملاً تمييز شوند . در غير اين صورت پوشش ايجاد شده از كيفيت پاييني برخوردار خواهد شد . همچنين براي زدودن آلودگي هاي آلي ،‌حمام بايد مرتب تصفيه شود .كمپلكس هاي تشكيل شده از تركيب سيانيد پتاسيم و سيانيد مس داراي حلاليت بيشتري از كمپلكس هاي ايجاد شده از تركسيب سيانيد سديم و سيانيد مس مي باشند . استفاده از حمام سيانيد بهتر از حمام سديم سيانيد است زيرا احتمال سوختن پوشش در لبه كمتر مي شود . بنابراين امكان استفاده از دانسيته جريان بالاتر را فراهم مي كند ،‌در نتيجه سرعت آبكاري بيشتر مي شود . در الكتروليت هاي با راندمان بالا براي يكنواخت كردن پوشش روي قطعات پيچيده از جريان منقطع استفاده مي شود . با استفاده از جريان معكوس به صورت تناوبي ،‌پوشش يكنواخت تر خواهد شد .معكوس كردن تناوبي جريان در اين الكتروليت ها موجب كاهش خلل و فرج پوشش نيز مي شود . تركيبات و شرايط كار حمام هاي آبكاري سيانيد مس در جدول 1 داده شده است .

استفاده از مواد افزودني اختصاصي ،‌سبب افزايش راندمان آندي و كاندي ،‌افزايش خرده گيري آند و در نهايت موجب عملكرد بهتر اين الكرتوليتها مي شود . اين مواد سبب براق شدن پوشش و همچنين ريز شدن دانه ها مي شوند . افزودني هاي اختصاصي براي كنترل تاثيرات آلودگي هاي آلي و غير آلي نيز مورد استفاده قرار مي گيرند .

******** جدول شماره (1)

 حمام هاي پيروفسفات مس براي آبكاري چند پوششي تزئيني ،‌بردهاي مدار چاپي و به عنوان عايق در عمليات حرارتي فولادها به كار مي رود . حدود غلظت و شرايط كار در جدول 2 داده شده است .

جدول شماره( 2)

خواص حمام پيروفسفات مس ،‌حد واسطي بين حمام هاي اسيدي و سانيدي است ،‌و بيشتر شبيه حمام سيانيد با راندمان بالا سيانيد با راندمان بالا مي باشد . راندمان الكترود 100% است و قدرت پوشش دادن و سرعت آبكاري تا وقتي كه حمام در PH تقريباً خنثي عمل مي كند ،‌خوب است . پوشش هاي به دست آمده حاوي دانه هاي ريز و نيمه براق هستند . هنگام استفاده از حمام پيروفسفات براي آبكاري فولاد ،‌قطعات داي كاست از جنس روي ،‌منيزيم ،‌آلومينيم بايد از يك پوشش اوليه بسيار نازك استفاده كرد . براي ايجاد اين پوشش نازك ،‌مي توان از محلول سيانيد رقيق مس يا پيروفسفات مس ،‌نيكل يا محلول هاي ديگر استفاده كرد .

حمامهاي آبكاري اسيدي :

از حمامهاي اسيدي بطور گسترده در الكترورمينگ و تصفيه الكتريكي مس ،‌تهيه پودر مس و آبكاري تزئيني استفاده مي شود . اين حمامها شامل مس دو ظرفيتي بوده ،‌ قابليت داشتن ناخالصي هاي يوني بيشتري نسبت به حمام هاي قليايي دارند ،‌اما قدرت پوشش دادن ضعيف تري برخوردارند . خلل و فرج حاصل از حمام اسيدي كمتر است كه در پر كردن تخلخل هاي قطعات داي كاست بسيار موثر مي باشد . بيش از آن كه فولاد يا آلياژ روي داي كاست در حمام اسيدي مس آبكاري شود ،‌بايد در حمام رقيق سيانيد مس يا نيكل پوشش داده شود .

پوشش نازكي از نيكل مانع رسوب كردن مس و پوسته شدن پوشش مي شود . حدود غلظت و شرايط كار در حمام هاي آبكاري اسيدي مس در جدول 3 داده شده است .

**************** جدول شماره (3)

خواص پوشش :

عوامل مختلف در مراحل آماده سازي سطح و آبكاري ،‌اثرات مهمي بر روي كيفيت پوشش مس ايجاد شده دارد . بعضي از آنها ممكن است اثر منفي بر ميزان چسبندگي مس روي قطعه كار داشته باشند . برخي ديگر بر روي ميزان خلل و فرج ،‌براقي ،‌سختي ،‌زبري ،‌پوسته شدن ،‌لحيم كاري و هم سطح كنندگي تاثير مي گذارند .

● براق بودن : پوششهاي مس براق اغلب در اثر افزودن مواد براق كننده به الكتروليت ايجاد مي گردند . اگر چه فرچه كاري پوشش نيز منجر به براقي آن مي شود آبكاري در حمامهاي سياتيد غليظ ،‌در صورتي كه با قلع جريان و يا معكوس شدن متناوب جريان صورت گيرد ،‌نيز منجر به بهتر شدن براقي پوشش مس مي گردد. فرچه كاري و پوليش الكتريكي قطعه قبل از آبكاري منجر به ايجاد پوشش صاف و نيمه براق در يك الكتروليت فاقد براقي مي شود . اگر از الكتروليت حاوي براقي استفاده شود ميزان براقي پوشش افزايش مي يابد . فرچه كاري پوشش براي براق نمودن آن هزينه زيادي در بر دارد . آبكاري در حمامهاي سياتيد داراي زاندمان بالا با جريان منقطع و يا جريان متناوب معكوس براقي پوشش را بهبود مي بخشد . تكنيكهاي پيشرفته ريخته گري و پرداخت مكانيكي قبل از آبكاري مي توانند كيفيت پوشش مس را بهبود بخشند.

● چسبندگي : براي بدست آوردن چسبندگي مناسب ،‌نوع سطح و نحوه آماده سازي آن بر اثر آبكاري بسيار مهم است .بطور كلي كيفيت پوشش در قطعات ريختگي و سطوح متخلخل در مقايسه با ساير قطعات پائين تر است . نوع جنس قطعه نيز از عوامل تعيين كننده است . در قطعات دايكاست با پايه منيزيوم يا آلومينيم ،‌لايه ي زينكاته اي كه بين قطعه و پوشش مس قرار مي گيرد ،‌عامل كنترل كننده و بحراني مي باشد .

● فولادهاي ضد زنگ : سرعت فرو بردن قطعات از جنس فولاد ضد زنگ كه سطوح آن كاملاً فعال شده به حمام آبكاري تاثير مهمي در چسبندگي پوشش خواهد داشت . بعضي براقي هاي آلي ممكن است روي چسبندگي پوششهاي بعدي تاثير منفي داشته باشند . چسبندگي پوششهاي مس از الكتروليتهاي اسيدي هنگامي مي تواند مناسب باشد كه قطعه قبلاً توسط حمام رقيق مس پوشش نازكي داده شده باشد .

● خلل و فرج : ميزان تخلخل پوشش مس را مي توان با انتخاب نوع حمام آبكاري مس ،‌تركيب الكتروليت و كنترل آن ،‌جنس قطعه و شرايط سطحي كه بايد آبكاري شود . كنترل نمود. ميزان تخلخل روي يك سطح تعيين كننده روش پرداخت براي حداقل رساندن آ» مي باشد . يك سطح متخلخل از مساحت جانبي بزرگي برخوردار است و براي آنكه راندمان آبكاري بالا باشد بايد از دانسيته جريان بالايي استفاده كرد .

● پوسته شدن : سطح بيشتر در مورد قطعات با پايه روي به خصوص وقتي كه قطعه آبكاري شده در معرض حرارت قرار مي گيرد رخ مي دهد ممكن است قطعات از جنس منيزيومي و يا آلومينيومي نيز پوسته شوند كه علت آن مي تواند كيفيت نامطلوب قطعات ريخته شده يا آماده نمودن نامناسب سطح و يا هر دو باشد . ميزان پوسته شدن پوشش نازك مس روي قطعات ريخته شده با پايه روي كه بعداً در معرض حرارت قرار مي گيرد را مي توان با كم كردن PH حمام سيانيد از 6/12-12 به حدود 10 كاهش داد . از آنجايي كه در اين PH كم ،‌ممكن است گاز خطرناك سيانيد هيدروژن آزاد شود مراقبتهاي لازم بايد انجام شود . به همين دليل تهويه خوب حمام امري ضروري است . پوسته شدن پوشش مس روي منيزيم و آلومينيم به خصوص در هنگام لحيم كاري و يا وقتي كه قطعه در معرض حرارت قرار نگيرد پوسته شدن نمايان نمي گردد. بهتر است قطعات آلومينيمي و منيزيمي را كه آب مس داده شده اند به طور آزمايشي در معرض حرارت كنترل شده كه بايد بعد ها متحمل شود ،‌قرار داد . اگر چسبندگي در سطح تماس ضعيف باشد اين امر موجب پوسته شدن پوشش قبل از آبكاري ديگر مي گردد.

● زبري : زبري در پوشش اغلب در اثر وجود ذرات خارجي بر حمام ايجاد مي شود . وجود اين ذرات ناشي از تميز نمودن نادرست و يا مهاجرت ذرات فلز مس و يا اكسيد مس يك ظرفيتي ايجاد شده در آند به طرف كاند مي باشد . چنين زبري به خصوص در الكتروليت سيانيد سديم غليظ ايجاد مي گردد و مي توان با استفاده از كيسه هاي دور آند از به وجود آمدن آن جلوگيري كرد .

● قابليت لحيم كاري : پوشش زماني خوب است كه :

الف – سطح مس عاري از اكسيد باشد .

ب- پوشش به اندازه ي كافي ضخيم باشد .

ج- چسبندگي آب مس داده شده بسيار خوب باشد .

لحيم كاري مستقيم قطعاتي كه پوشش مس داده شده و سپس در دستگاهي آب بندي شده كه مورد استفاده قرار مي گيرند امري معمولي است . براي قطعات الكترونيكي از جنس آلومينيم و منيزيم كه كاربدهاي فضايي دارند لحيم كاري امري متداول است . اين قطعات بايد قبل از لحيم كاري زينكانه شده و سپس آب مس داده شود . براي قطعاتي كه در معرض هوا قرار مي گيرند يك پوشش نهايي از جنس كادميم كروماته شده يا قلع بر روي لايه مس در ايجاد قابليت لحيم كاري و همچنين مقاومت در برابر خوردگي بسيار موثر است .

● سختي « الكتروليتهاي سيانيد بدون حضور معرفهاي افزودني نسبت به حمامهاي اسيدي پوشش سخت تري ايجاد مي كنند . استفاده از معرفهاي افزودني در تمامي الكتروليها موجب افزايش سختي پوشش مي گردد. به طور كلي سختي پوشش مربوط به دانه هاي ريز است اما مي توان سختي را بدون ريز كردن دانه نيز با جهت دادن صحيح كريستالها افزايش داد . در حمامهاي اسيدي تغيير غلظت سولفات مس و يا اسيد سولفوريك تاثير چنداني روي سختي پوشش ندارد .

● هم ترازي : تاثير بسيار مهمي بر روي ظاهر پوشش و نيز ظاهر محصول نهايي (وقتي كه پوششهاي ديگري نيز بر روي مس نشانده مي شود ) دارد . اغلب فلزي كه بايد پوشش داده شود صافي مطلوب را ندارد . مي توان بر روي سطوح قطعات فلزي به طريق مكانيكي و يا شيميايي كاركرد تا زبري سطح پيش از آبكاري كاهش يابد .

بعضي الكتروليتهاي مس قدرت هم سطح كنندگي خوبي دارند . بدين ترتيب در هزينه پرداخت كاري سطح قبل از آبكاري و يا ساير طرق صاف كردن سطح صرفه جويي مي شود . وقتي كه به الكتروليتهاي غليظ پتاسيم ،‌برخي معرفهاي افزودني اضافه شود و در حين آبكاري جريان منقطع و يا متناوب معكوس استفاده گردد ،‌هم سطحي بسيار خوبي حاصل مي شود .

الكتروليتهاي سيانيد پتاسيم غليظ ،‌مخلوط سديم و پتاسيم و سيانيد راشل( نه به اندازه الكتروليت سيانيد غليظ ولي تا حد قابل قبولي ) خواص هم سطح كنندگي خوبي را با جريان منقطع و يا جريان معكوس متناوب ايجاد مي كنند .

● مس در سيستمهاي چند پوششي : آب مس اغلب به عنوان پايه براي پوششهاي بعدي در سيستمهاي چند پوششي مورد استفاده قرار مي گيرد .

● هزينه : هزينه آبكاري مس به نوع تاسيسات بستگي دارد . در صورتي كه تجهيزات مدرن ،‌اتوماتيك باشند براقي ها و معرفهاي مرطوب كننده بيشترين هزينه را در بر دارد . چنانچه عمليات در مخزن ثابت انجام گيرد . هزينه كارگر مهمترين عامل است . افزايش دانسيته جريان سبب كاهش زمان لازم براي ايجاد پوشش با ضخامت معين مي گردد و در نتيجه هزينه پايين مي آيد به كمك شكل 5 ميتوان هزينه مس رسوب كرده روي قطعه را كه عمليات آبكاري عادي و متداول است تخمين زد . به عنوان مثال شكل 5 نشان مي دهد كه gr 20(oz4) مس لازم است براي آبكاري ناحيه اي به مساحت (VFt²)0.7m² با پوششي به ضخامت 20 ميكرون (0.8 mhl) است . هزينه پوشش مس با ضرب كردن وزن مس مورد نياز در هزينه آندهاي مسي بدست مي آيد . براي مساحتهايي بيشتر از (10Ft²)24m² اين مقدار را بايد در فاكتور مناسبي ضرب نمود .