آبکاری روی یکی از محبوب‌ترین روش‌هایی است که مورد استفاده قرار می‌گیرد. آبکاری فرایندی بسیار مقرون به صرفه بوده و عمدتا به منظور ارائه‌ی پوشش‌های محافظ برای مواد فلزی مانند مهره‌ها، پیچ‌ها، اتصالات، قطعات اتومبیل و بسیاری دیگر از اقلام از آن استفاده می‌شود. علاوه براین مزایا، استفاده از روی باعث بهبود ظاهر کلی فلزات شده و با ارائه‌ی انواعی از رنگ‌ها و حالتی روشن و درخشان ظاهری زیبا ایجاد خواهد شد.

در این‌جا جزئیات بیشتری در رابطه با فرایند آبکاری و مراحل درگیر در فرایند آبکاری روی را ذکر می‌کنیم.

آبکاری فرایند پوشش‌دهی یک فلز با فلز دیگر با استفاده از برق بوده که عمدتا به منظور ارائه‌ی حفاظت از خوردگی انجام می‌گیرد. با استفاده از فرایند آبکاری قادر به تغییر صفات شیمیایی و فیزیکی یک فلز هستیم. آبکاری توسط فرایند گالوانیزه کردن انجام شده و شامل تشکیل سلول الکترولیت متشکل از کاتد و آند غوطه ور شده در محلول الکترولیت می‌باشد. در این مرحله فلز درون محلول آبی حاوی یون‌های فلزی غوطه ور می‌شود. هنگامی‌که جریان مستقیم به محلول آبی اعمال می‌شود، فلز در آند شروع به حل شدن می‌کند و یون‌های فلزی آزاد به منظور تشکیل یک لایه نازک از پوشش بر روی شیء به کاتد وارد می‌شوند. شیء آبکاری شده، سوبسترا نیز نامیده می‌شود. فلز روی عمدتا به منظور ارائه‌ی آبکاری برای فلزات فولاد و آهن مورد استفاده قرار می‌گیرد، هرچند که بسیاری از فلزات دیگر نیز با استفاده از روی آبکاری می‌شوند.

فرایند آبکاری روی شامل تشکیل یک لایه الکترولیت متشکل از دو فلز که الکترودها را تشکیل می‌دهند و عبور جریان الکتریکی به الکترولیت‌ها می‌باشد. در حالی‌که فلز روی، آند را تشکیل می‌دهد، فلزی مانند فولاد موضوعِ آبکاری کاتد را تشکیل می‌دهد. هنگامی‌که جریان الکتریکی از محلول آبی عبور می‌کند، یون‌های روی از طریق محلول آبی حرکت کرده و به سطح سوبسترا متصل شده و یک صفحه نازک را تشکیل می‌دهند. فرایند تشکیل صفحه فلز روی در انواعی از محلول‌های آبی مانند محلول‌های سیانید قلیایی، غیر سیانید قلیایی یا محلول نمک اسید کلرید انجام می‌شود.

مراحل آبکاری روی

اگرچه این فرایند ممکن است بسته به نیاز، سوبسترا، هزینه و نوع هدف درسطح تجاری متنوع باشد، اما معمولا مراحل اصلی آن به شرح زیر می‌باشد:

مرحله 1

تمیز کردن سوبسترا

تمیزکردن سوبسترا به منظور حذف هر گونه گرد و غبار، چربی و غیره از سطح انجام می‌شود. یک ماده شوینده قلیایی به منظور تمیز کردن سطح و تضمین کیفیت خوب آبکاری و سالم ماندن صفحه آبکاری شده برای دوره‌ی طولانی مدت مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرایند تمیز کردن نامناسب معمولا منجر به ارائه‌ی آبکاری نامناسب، مانند لایه برداری از سطح آبکاری شده در طول زمان، می‌گردد.

فرایند تمیز کردن یک شیء شامل دو مرحله می‌باشد: حمام قلیایی و آبکاری. خیساندن فلز در حمام قلیایی برای مدت 5 تا 10 دقیقه در دمای حدود 150 درجه فارنهایت معمولاً برای رهایی از اکثر گرد و غبار و خاک‌های موجود بر روی صفحه کافی می‌باشد. بعد از این مرحله، این بخش‌ها با یک پاک کننده‌ی الکتریکی به میزان بیشتری تمیز می‌شوند. بار الکتریکی یا در انتهای کاتد و یا آند به فلز اعمال شده که منجر به انتشار اکسیژن یا هیدروژن از محلول و تمیز شدن قطعات سطح کوچک می‌گردد. فاکتورهای زمان و دما برای فرایند خیس خوردن قلیایی به یک اندازه مهم می‌باشد.

مرحله 2

فعال سازی یا قطعه شویی سوبسترا

فعال سازی فلز شامل حذف اکسیدها و فلس‌ها از سطح با استفاده از محلول‌های متنوع اسیدی می‌باشد. این لایه‌های اکسیدها و فلس‌ها بر روی سطح فلز در طول فرایند تولید آن‌ها و یا در هنگام ذخیره سازی و حمل و نقل تشکیل می‌گردد. قطعه شویی معمولا با استفاده از اسیدهایی مانند اسید سولفوریک یا هیدروکلریک اسید انجام می شود. نوع فلز و ضخامت فلس‌های موجود بر روی فلزات می‌تواند نوع اسید، زمان غوطه ور شدن و دمای مورد نیاز برای فرایند فعال سازی را تعیین کند.

مرحله 3

آبکاری روی

تمیز کردن و فعال سازی مناسب قطعات تضمین می‌کند که آن‌ها برای آبکاری با فلز روی آماده هستند. بخش‌های فلزی ابتدا با آب شسته‌ شده و سپس آنها را در یک محلول آبی مانند سیانید قلیایی قرار می‌دهند. سپس جریان مستقیم در آند برای یک زمان ثابت اعمال می‌گردد. این امر منجر به رسوب یون‌های فلزی در کاتد یعنی سطح فلزی می‌گردد. مزیت اصلی آبکاری روی مقرون به صرفه بودن و سهولت کاربرد آن می‌باشد. برای دستیابی به آبکاری یکنواخت، ضروری است که آند و کاتد به صورت مناسبی در محلول آبی قرار بگیرند و جریان به صورت یکنواخت بر روی کل منطقه سطح فلزی عبور کند. در صورتی‌که جریان یکنواخت نباشد، منجر به ضخیم شدن لایه‌های صفحات فلز روی بر روی مناطقی که مقدار بیشتری جریان را دریافت می‌کنند، می‌گردد، در حالی‌که در مناطق دیگر لایه‌های نازک‌تری ایجاد می‌گردد.

انواعی از عوامل شیمیایی همراه با آبکاری روی به منظور دستیابی به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مورد نظر محصول نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ویژگی‌ها می‌تواند توسط تغییرات مناسب در عوامل شیمیایی مورد استفاده، دوره‌ی زمانی غوطه ور سازی، بار الکتریکی اعمال شده و فاکتورهای زمان و دما تغییر کند.

مرحله 4

شستشو و خشک کردن محصول نهایی

قانون کلی، شستشوی قطعات با آب بعد از هر مرحله فرایند آبکاری می‌باشد. بعد از این که فلز آبکاری شد، به منظور حذف هر گونه آلاینده‌های موجود بر روی سطح آن در یک ظرف آب شستشو داده شده و سپس خشک می‌گردد. در مورد آلودگی‌های بیشتر، شستشو با آب ممکن است چندین مرتبه انجام شود. قطعات بسته به سطح آلودگی و میزان آب مورد نیاز جهت جذف آلاینده‌ها در یک مخزن شستشو و یا زیر جریان آب قرار داده می‌شود.

مزایا و معایب آبکاری روی

مزیت اصلی آبکاری روی مقرون به صرفه بودن و سهولت کاربرد آن می‌باشد. فرایند آبکاری روی، فلزی با ظاهری مناسب در انواعی از رنگ‌ها را ارائه می‌دهد. این فرایند می‌تواند به عنوان یک زیرلایه برای رنگ‌ها نیز مورد استفاده قرار گیرد. آبکاری از تشکیل زنگ سفید در طولانی مدت جلوگیری کرده و ویژگی‌های شکل‌پذیری و چسپندگی عالی را ارائه می‌دهد.

محدودیت‌های این فرایند آبکاری شامل کمبود دوام در آب دریا و عدم توانایی آن به منظور تشکیل ضخامت یکنواخت به دلیل شکل فلز آبکاری شده می‌باشد. این فرایند به آسانی پوششی را بر روی بخش‌های خارجی فلز ایجاد می‌کند، اما به سادگی به نواحی داخلی شیء متصل نمی‌گردد.

منبع: Swapnil Srivastava - ScienceStruck