آبکاری روی چیست؟

اساس آبکاری روی

روکش روی، زیرمجموعه ای از پوشش های تبدیلی تحت تیمارهای سطحی، فرآیندی است که در آن لایه ای از روی به فلزات متصل می شود تا مقاومت در برابر خوردگی آنها را افزایش دهد. این امر از طریق اصل الکتروشیمیایی معروف به آبکاری به دست می آید، جایی که فلز مورد آبکاری در محلولی حاوی یون های روی غوطه ور می شود و تحت جریان الکتریکی قرار می گیرد. یون های روی کاهش یافته و به فلز می چسبند و یک لایه محافظ تشکیل می دهند. تنها در عرض چند ثانیه، سطح فلز تبدیل می شود و لایه جدیدی از دفاع در برابر عوامل محیطی به آن می دهد.

اهداف آبکاری روی

روکش روی اهداف متعددی را انجام می دهد که در درجه اول حول تقویت ویژگی های فلز پایه، معمولاً فولاد یا آهن، می چرخد ​​تا آن را برای یک کاربرد خاص مناسب تر کند.

• مقاومت در برابر خوردگی: هدف اصلی از روکش روی بهبود مقاومت فلز در برابر خوردگی است. روی بسیار کندتر از فولاد خورده می شود و مهمتر از همه، این کار را با سرعتی یکنواخت انجام می دهد. این تضمین می کند که حتی زمانی که قسمت هایی از پوشش در معرض دید قرار می گیرند، فلز زیرین همچنان محافظت می شود.
• درخواست تزئینی: روکش روی می تواند یک روکش تمیز و براق فراهم کند که ارزش زیبایی شناختی فلز را افزایش می دهد. با قابلیت اعمال فرآیندهای غیرفعال سازی مختلف، آبکاری روی می تواند ظواهر مختلفی از کرومات های آبی روشن تا رنگین کمانی زرد را ارائه دهد.
• افزایش مقاومت در برابر سایش: روکش روی می تواند مقاومت در برابر سایش فلز را افزایش دهد و در نتیجه دوام آن را بهبود بخشد. لایه محافظ به عنوان یک مانع در برابر ضربه های فیزیکی عمل می کند و خراش و ساییدگی را کاهش می دهد.
• چسبندگی رنگ بهبود یافته: رنگ بهتر از فلز لخت به سطوح زینک شده می‌چسبد. بنابراین روکش روی آستر خوبی برای رنگ آمیزی است و سطحی را فراهم می کند که رنگ را به خوبی نگه می دارد و طول عمر آن را افزایش می دهد.
• رسانایی الکتریکی: آبکاری روی همچنین می تواند رسانایی الکتریکی یک قطعه فلزی را افزایش دهد. در حالی که به اندازه فلز لخت رسانا نیستند، قطعات پوشش داده شده با روی رسانایی بهتری نسبت به آنهایی که با سایر پوشش های محافظ غیر فلزی پوشانده شده اند، نشان می دهند.

مزایای آبکاری روی

در حالی که هدف از روکش روی دلیل انجام آن را مشخص می کند، مزایا نشان دهنده مزایایی است که این فرآیند ارائه می دهد. در اینجا مزایای کلیدی وجود دارد که آبکاری روی را از سایر روش های تصفیه سطح متمایز می کند:

• توان مالی: روکش روی یکی از مقرون به صرفه ترین روش های محافظت از فلزات در برابر خوردگی است. نتایجی با کارایی بالا را با هزینه نسبتا کم ارائه می دهد و آن را به گزینه ای جذاب برای پروژه های با حجم بالا تبدیل می کند.
• تطبیق پذیری: روکش روی برای طیف وسیعی از فلزات پایه قابل اجرا است و در کاربردهای مختلف صنعتی و تجاری موثر است. این آن را به یک راه حل همه کاره برای بسیاری از تولید کنندگان تبدیل می کند.
• تحمل دما: پوشش های روی به دلیل توانایی خود در مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، حفظ کیفیت محافظتی خود حتی در شرایط گرمای شدید شناخته شده اند. این باعث می شود آنها برای اجزای مورد استفاده در محیط های با دمای بالا مناسب باشند.
• اثرات زیست محیطی: روی یک عنصر طبیعی است که برای همه موجودات زنده ضروری است. برخلاف سایر فلزات سنگین، در بدن انسان یا حیوانات تجمع نمی‌یابد، و روکش روی را به گزینه‌ای سازگار با محیط زیست تبدیل می‌کند.
• سهولت کاربرد: فرآیند آبکاری روی نسبتاً ساده است و به تجهیزات یا مهارت های بسیار تخصصی نیاز ندارد، و به راحتی توسط تولید کنندگان قابل پذیرش است.
• استحکام پیوند: فرآیند آبکاری یک پیوند متالورژیکی بین روی و فلز پایه ایجاد می کند. این پیوند قوی تر و بادوام تر از پیوندهای مکانیکی تشکیل شده توسط اکثر انواع دیگر پوشش ها است.
• یکنواختی پوشش: روکش روی یکنواختی عالی را حتی در قطعات با اشکال پیچیده فراهم می کند. می‌تواند گوشه‌ها، فرورفتگی‌ها و سایر نواحی صعب العبور را که ممکن است روش‌های دیگر نتوانند پوشش دهند، پوشش دهد.

انواع روکش روی

انواع مختلفی از آبکاری روی وجود دارد که هر کدام ویژگی ها و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند. در اینجا انواع اولیه روکش روی آورده شده است:

• آبکاری اسید روی: آبکاری اسید روی سرعت آبکاری سریع‌تری را ارائه می‌کند و پوشش‌های روشن‌تر و هموارتری نسبت به نمونه‌های سیانید و قلیایی خود ارائه می‌دهد. همچنین کنترل آن آسان تر است و قدرت پرتاب بهتری دارد و برای اشکال پیچیده و مناطق با تراکم جریان بالا ایده آل است.
• آبکاری روی قلیایی: آبکاری قلیایی روی معمولاً بدون سیانید است و قدرت پرتاب عالی دارد. تهاجمی کمتری دارد و سرعت رسوب کمتری نسبت به آبکاری اسید روی دارد. این روش سازگارتر با محیط زیست است و برای قطعات ظریف و پرداخت های صاف تر مورد علاقه است.
• آبکاری روی سیانید: روکش روی سیانید زمانی رایج ترین نوع آبکاری روی بود. علیرغم قدرت پرتاب عالی و نتایج روشن و یکسان، استفاده از آن به دلیل نگرانی های زیست محیطی و بهداشتی مرتبط با سیانید به میزان قابل توجهی کاهش یافته است.
• آبکاری روی نیکل: آبکاری روی نیکل نوعی آبکاری آلیاژی است که حتی مقاومت در برابر خوردگی بیشتری نسبت به آبکاری روی معمولی دارد. این به ویژه در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرد که در آن قطعات نیاز به محافظت شدید دارند.
• آبکاری روی کبالت: مشابه آبکاری روی نیکل، آبکاری روی کبالت یک روش آبکاری آلیاژی است که مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارد. همچنین پوشش نازک تر و انعطاف پذیرتری ارائه می دهد که می تواند خمش را تحمل کند و اغلب در صنعت الکترونیک استفاده می شود.
• آبکاری روی آهن: آبکاری روی آهن یکی دیگر از روش های آبکاری آلیاژی است. پوششی مشکی و از نظر زیبایی شناسی دلپذیر ارائه می دهد و نسبت به سایر انواع روکش روی در برابر حرارت مقاوم تر است و آن را برای اجزایی که در معرض محیط های با دمای بالا قرار دارند مناسب می کند.

مواد مناسب برای آبکاری روی

آبکاری روی یک فرآیند همه کاره است که می تواند برای طیف گسترده ای از مواد اعمال شود. با این حال، برخی از مواد به دلیل ویژگی‌هایی که دارند، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند که آنها را برای فرآیند آبکاری مساعدتر می‌کند. در اینجا برخی از موادی که به طور معمول در آبکاری روی استفاده می شود آورده شده است:

• فولاد: فولاد، به ویژه فولاد کم کربن، رایج ترین ماده برای پوشش روی است. طبیعت قوی و بادوام آن، آن را برای کاربردهای مختلف ایده آل می کند. روکش روی مقاومت در برابر خوردگی فولاد را افزایش می دهد و آن را حتی بادوام تر و طولانی تر می کند.
• اهن: آهن یکی دیگر از مواد پرکاربرد است. مانند فولاد، آهن از افزایش مقاومت در برابر خوردگی ناشی از روکش روی سود می برد و طول عمر و دوام آن را بهبود می بخشد.
• آلومینیوم: روکش روی روی آلومینیوم به دلیل لایه اکسید طبیعی که روی سطوح آلومینیومی تشکیل می شود می تواند مشکل ساز باشد. با این حال، با آماده سازی مناسب، آلومینیوم را می توان به طور موثر روی روکش کرد و مقاومت در برابر خوردگی آن را بهبود بخشید.

تجهیزات برای آبکاری روی

تجهیزات مورد استفاده در آبکاری روی برای این فرآیند بسیار مهم است، زیرا تضمین می کند که پوشش به طور یکنواخت و موثر اعمال شود. در اینجا قطعات کلیدی تجهیزات درگیر در این فرآیند آمده است:

• تمیز کردن و آماده سازی مخازن: این مخازن برای تمیز کردن قطعات قبل از فرآیند آبکاری استفاده می شود. آنها ممکن است حاوی محلول های مختلفی مانند پاک کننده های قلیایی، فعال کننده های اسیدی و آب شستشو باشند.
• حمام آبکاری: این قطعه مرکزی تجهیزات در آبکاری روی است. حمام حاوی محلول روی است که معمولاً از نمک روی، اسید و سایر مواد شیمیایی تشکیل شده است. قطعه کار و آند روی در حمام غوطه ور شده و جریان الکتریکی اعمال می شود.
• یکسو کننده: یکسو کننده برای تبدیل جریان متناوب (AC) از منبع تغذیه به جریان مستقیم (DC) استفاده می شود که در فرآیند آبکاری استفاده می شود.
• آندها: آند روی برای تامین یون های روی برای فرآیند آبکاری استفاده می شود. آنها به ترمینال مثبت منبع تغذیه متصل می شوند.
• قفسه ها یا بشکه ها: قفسه ها برای نگه داشتن قطعات کار در طول فرآیند آبکاری استفاده می شوند. آنها اجازه توزیع یکنواخت جریان را می دهند و اطمینان حاصل می کنند که هر قسمت به طور یکنواخت آبکاری شده است. بشکه ها برای قطعات کوچکتر استفاده می شوند و می توانند چندین قطعه را به طور همزمان در خود جای دهند.
• تجهیزات خشک کردن: پس از فرآیند آبکاری، قطعات کار باید خشک شوند. این کار را می توان با استفاده از تجهیزات خشک کن مانند خشک کن های گریز از مرکز یا دمنده های هوای گرم انجام داد.
• ابزارهای بازرسی و اندازه گیری: ابزارهای مختلفی برای بازرسی قطعات کار تمام شده و اندازه گیری ضخامت پوشش استفاده می شود. اینها می تواند شامل ضخامت سنج پوشش، میکروسکوپ و ابزارهای مختلف بازرسی بصری باشد.
• مخازن غیرفعال سازی: پس از آبکاری، قطعات کار اغلب غیرفعال می شوند. این شامل فرو بردن قطعات کار در محلول غیرفعال سازی است که به افزایش مقاومت در برابر خوردگی لایه روی کمک می کند.

فرآیند آبکاری روی

فرآیند آبکاری روی شامل چندین مرحله است که هر کدام برای دستیابی به یک پوشش با کیفیت بالا، بادوام و مقاوم در برابر خوردگی بسیار مهم است. در اینجا یک فرآیند گام به گام معمولی وجود دارد:

1. تمیز کردن: اولین مرحله در فرآیند روکش روی، تمیز کردن کامل قطعات کار است. این کار معمولا با استفاده از یک ماده چربی زدا برای حذف هر گونه روغن یا آلودگی از سطح فلز انجام می شود. پس از چربی زدایی، فرآیند اسیدپاشی (ترشی) زنگ زدگی و پوسته ها را از بین می برد.
2. شستشو: پس از تمیز کردن، قطعات به طور کامل با آب شستشو می‌شوند تا محلول‌های تمیزکننده باقیمانده که می‌توانند در فرآیند آبکاری اختلال ایجاد کنند، پاک شوند.
3. فعال سازی (یا غوطه ور شدن اسید): سپس قطعات در یک مخزن اسید فرو می‌روند تا سطح را فعال کند. این مرحله با ایجاد سطحی مناسب برای چسبندگی آبکاری، فلز را برای آبکاری روی آماده می کند.
4. پوشش دادن: فرآیند آبکاری واقعی در حمام روی اتفاق می افتد. قطعات کار در محلول آبکاری روی غوطه ور می شوند و جریان الکتریکی اعمال می شود. این باعث می شود یون های روی در محلول کاهش یافته و روی قطعات رسوب کنند و پوشش روی ایجاد شود.
5. شستشو و خشک کردن: قطعات زینک شده مجدداً شستشو داده می شوند تا محلول آبکاری باقیمانده از بین برود و سپس خشک می شوند.
6. غیرفعال سازی: برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی لایه روی، قطعات اغلب غیرفعال می شوند. این شامل فرو بردن آنها در محلول غیرفعال سازی، ایجاد یک لایه محافظ روی پوشش روی است.
7. بازرسی: در نهایت، قطعات تمام شده از نظر ضخامت پوشش، چسبندگی و ظاهر بررسی می شوند تا اطمینان حاصل شود که استانداردهای لازم را دارند.

کاربردهای آبکاری روی

ترکیبی از خواص محافظتی و زیبایی شناختی روکش روی آن را برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب می کند. در اینجا برخی از مناطق کلیدی که در آن آبکاری روی استفاده می شود آورده شده است:

• صنعت خودرو: آبکاری روی به طور گسترده در صنعت خودرو استفاده می شود. مقاومت در برابر خوردگی برای انواع قطعات مانند لوله های ترمز، قطعات فرمان برقی و قطعات موتور ایجاد می کند. همچنین به بهبود ظاهر زیبایی این قسمت ها کمک می کند.
• صنعت ساخت و ساز: در بخش ساخت و ساز، آبکاری روی میخ ها، پیچ ها و سایر بست ها برای افزایش دوام و طول عمر آنها اعمال می شود. همچنین بر روی عناصر بزرگتر مانند تیرها و تیرها برای محافظت از آنها در برابر آسیب های محیطی استفاده می شود.
• صنعت الکترونیک: اجزای کوچک مانند اتصالات، فنرها و کلیدها اغلب با روکش روی هستند تا مقاومت در برابر خوردگی آنها افزایش یابد و طول عمر آنها تضمین شود.
• صنعت هوافضا: در صنعت هوافضا، که قابلیت اطمینان و وزن بسیار مهم است، از روکش روی بر روی اجزای مختلف برای محافظت در برابر خوردگی بدون افزایش وزن قابل توجه استفاده می شود.
• صنایع دریایی: برای کاربردهای دریایی که در آن خوردگی آب شور یک نگرانی مهم است، روکش روی محافظت عالی برای طیف وسیعی از قطعات، از سخت افزار کشتی سازی گرفته تا اتصال دهنده های زیر آب، ارائه می دهد.
• صنعت کشاورزی: ماشین‌آلات و تجهیزات کشاورزی، که اغلب در معرض محیط‌های خشن قرار می‌گیرند، می‌توانند از آبکاری روی برای افزایش دوام و عمر عملیاتی طولانی‌تر بهره ببرند.

روکش روی در جواهرات و لوازم جانبی

در حالی که روکش روی یک فرآیند همه کاره با مزایای بسیاری است، توجه به جایگاه آن در صنعت جواهرات و لوازم جانبی بسیار مهم است. به دلیل مقرون به صرفه بودن و فرآیند تولید کارآمد، عمدتاً از آبکاری روی در تولید اقلام اقتصادی تر یا تولید انبوه استفاده می شود. در اینجا نحوه کمک آن آمده است:

• محصولات اقتصادی: روکش روی روشی مقرون به صرفه برای افزایش ظاهر و دوام فلزات پایه مانند مس، آهن یا برنج فراهم می کند. یک روکش روشن و براق و یک لایه محافظ در برابر کدر شدن و خوردگی اضافه می کند. برای محصولات رده پایین یا لوازم جانبی انبوه، این تعادل بین زیبایی، دوام و مقرون به صرفه بودن را تضمین می کند.
• یکنواختی و سازگاری: در تولید انبوه، حفظ یکنواختی در هزاران قطعه حیاتی است. روکش روی یک روکش ثابت و یکنواخت را فراهم می کند که زیبایی شناسی کلی خط محصول را بهبود می بخشد.
• تنوع رنگ: روی را می توان در رنگ های مختلف رنگ آمیزی کرد و طیف وسیعی از امکانات خلاقانه را برای طراحانی که روی خطوط اقتصادی تر جواهرات و لوازم جانبی کار می کنند، فراهم می کند.
• پیشگیری از آلرژی: روکش روی می تواند به عنوان یک مانع بین پوست و فلزات اساسی عمل کند و خطر واکنش های آلرژیک را کاهش دهد. این امر به ویژه در تولید جواهرات مقرون به صرفه مفید است و ایمنی را برای طیف وسیع تری از مصرف کنندگان تضمین می کند.

با این حال، برای محصولات رده بالا و سفارشی، روش های دیگری مانند پوشش رسوب بخار فیزیکی (PVD). (برای کسب اطلاعات بیشتر کلیک کنید) ممکن است به دلیل دوام بالاتر، پرداخت عالی و توانایی استفاده از طیف گسترده‌تری از رنگ‌ها و پرداخت‌ها استفاده شود.

مقایسه آبکاری روی، آبکاری و PVD

آبکاری روی، آبکاری الکتریکی و رسوب بخار فیزیکی (PVD) سه روش رایج تصفیه سطح هستند که هر کدام مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند. در اینجا مقایسه ای با تمرکز بر اثرات آنها بر مقاومت در برابر خراش، گزینه های رنگی و پرداخت سطح وجود دارد:

رویکاری

• مقاومت در برابر خراش: مقاومت متوسط ​​در برابر خراش، مناسب برای استفاده عمومی است اما ممکن است برای کاربردهای سایش سنگین ایده آل نباشد.
• گزینه های رنگ: محدود به سایه های خاص، معمولاً در ظاهر فلزی.
• سطح پایان: پوششی براق و روشن ارائه می دهد اما ممکن است فاقد عمق و غنای باشد که در روش های دیگر دیده می شود.

الکتریکی

• مقاومت در برابر خراش: سطح خوبی از مقاومت در برابر خراش را ارائه می دهد اما ممکن است بر اساس فلز خاصی که برای آبکاری استفاده می شود متفاوت باشد.
• گزینه های رنگ: می تواند رنگ های فلزی مختلفی را بسته به فلز مورد استفاده مانند طلا، نقره یا کروم ارائه دهد.
• سطح پایان: به طور کلی یک روکش براق و صاف با امکان دستیابی به بافت های مختلف ایجاد می کند.

PVD (رسوب بخار فیزیکی)

• مقاومت در برابر خراش: به دلیل مقاومت استثنایی در برابر خراش شناخته شده است، که آن را برای کاربردهای سطح بالا یا سنگین ایده آل می کند.
• گزینه های رنگ: طیف گسترده ای از رنگ ها از جمله سایه های متالیک و غیر فلزی را با ظاهری ثابت و یکنواخت ارائه می دهد.
• سطح پایان: به پایانی پیچیده و درجه یک، اغلب با احساس صاف تر و لوکس تر، دست می یابد.

مقایسه کلی

• آبکاری روی: برای اقلام اقتصادی و تولید انبوه که مقرون به صرفه بودن در آنها ضروری است، بهترین گزینه است.
• آبکاری: تعادل بین زیبایی و دوام را ارائه می دهد که اغلب در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شود.
• PVD: اغلب برای محصولات گران‌قیمت و سفارشی‌شده در نظر گرفته می‌شود که در آن روکش ممتاز، پالت رنگی متنوع و مقاومت بالا در برابر خراش عوامل کلیدی هستند.

در زمینه ساخت جواهرات و لوازم جانبی، انتخاب روش مناسب به عواملی مانند سطح کیفی مطلوب، محدودیت بودجه، الزامات طراحی و بازار هدف بستگی دارد. درک این تمایزات به انتخاب مناسب ترین فرآیند برای هر خط محصول کمک می کند.