آبکاری فلزات چیست و چگونه کار می کند؟

آبکاری به شما امکان می دهد استحکام، هدایت و رسانایی الکتریکی، مقاومت در برابر سایش و خوردگی و ظاهر برخی فلزات را با مواد مختلف که دارای مزایای خاص خود هستند، مانند فلزات ارزان قیمت و یا پلاستیک های سبک، ترکیب کنید. در این راهنما ، خواهید آموخت که چرا بسیاری از مهندسان از آبکاری در هر مرحله از تولید از نمونه سازی تا تولید انبوه استفاده می کنند.

آبکاری چیست؟

آبکاری فرآیندی است که از قرارگیری الکتریکی برای پوشاندن یک جسم در لایه ای از فلز (ها) استفاده می شود. مهندسان از الکترولیز کنترل شده برای انتقال پوشش فلزی مورد نظر از یک آند (بخشی حاوی فلز که به عنوان آبکاری استفاده می شود) به کاتد (قسمتی که باید آبکاری شود) استفاده می کنند

آند و کاتد در حمام شیمیایی الکترولیت قرار می گیرند و در معرض بار الکتریکی پیوسته قرار می گیرند. الکتریسیته باعث می شود که یون های دارای بار منفی (آنیون ها) به سمت آند حرکت کرده و یونهای دارای بار مثبت (کاتیون ها) به کاتد منتقل شوند و قسمت مورد نظر را در یک پوشش فلزی یکنواخت بپوشانند یا آبکاری کنند. آبکاری یک ماده بستر (اغلب یک ماده سبک تر و یا کم هزینه تر) می گیرد و بستر را در یک لایه نازک فلزی مانند نیکل یا مس قرار می دهد.

آبکاری

آبکاری در مقابل الکتروفرمینگ

آبکاری و شکل دهی الکتریکی هر دو با استفاده از موقعیت دهی الکتریکی انجام می شود. تفاوت در این است که الکتروفرمینگ از قالبی استفاده می کند که پس از تشکیل قطعه برداشته می شود. شکل دهی الکتریکی برای ایجاد قطعات فلزی جامد مورد استفاده قرار می گیرد، در حالی که آبکاری برای پوشاندن یک قسمت موجود (که از مواد مختلف ساخته شده است) در فلز استفاده می شود.

گزینه های مواد آبکاری

شما می توانید یک فلز واحد را بر روی یک شی یا ترکیبی از فلزات برقی کنید. بسیاری از تولیدکنندگان برای به حداکثر رساندن قدرت و رسانایی، لایه بندی فلزات مانند مس و نیکل را انتخاب می کنند. موادی که معمولاً در آبکاری آب استفاده می شوند عبارتند از:

  1. برنجی
  2. کادمیوم
  3. کروم
  4. مس
  5. طلا
  6. اهن
  7. نیکل
  8. نقره ای
  9. تیتانیوم
  10. فلز روی

بسترها را می توان تقریباً از هر ماده ای، از فولاد ضد زنگ و سایر فلزات گرفته تا پلاستیک ها، ساخت. صنعتگران دارای مواد آلی آبکاری شده، مانند گل ها و همچنین روبانهای پارچه ای نرم هستند. توجه به این نکته حائز اهمیت است که بسترهای غیر رسانا مانند پلاستیک، چوب یا شیشه قبل از اینکه آبکاری شوند باید رسانا شوند. این را می توان با پوشاندن یک بستر غیر رسانا در یک لایه رنگ رسانا یا اسپری انجام داد.

آبکاری قطعات پلاستیکی (چاپ سه بعدی)

به لطف پیشرفت های علمی در زمینه تولید مصالح و پلاستیک ، قطعات پلاستیکی سبک و کم هزینه جایگزین قطعات فلزی گرانقیمت تری در زمینه های مختلف صنایع مختلف از خودرو تا لوله کشی شده است.

اگرچه پلاستیک دارای مزایای متفاوتی نسبت به فلز است، اما کاربردهای زیادی در آنجا وجود دارد که هنوز فلز برتری دارد. تا آنجا که ممکن است تلاش کنید، هرگز پلاستیکی را به دست نخواهید آورد که دارای جلوه ای مجلل با مس باشد و در حالی که پلاستیک ممکن است انعطاف پذیرتر از اکثر فلزات باشد، اما تقریباً به همان اندازه قوی نیست. اینجاست که آبکاری انجام می شود. چاپ سه بعدی در ترکیب با آبکاری، مزایای منحصر به فردی را ارائه می دهد. مهندسان اغلب به دلیل آزادی طراحی تولید مواد افزودنی، چاپ سه بعدی را انتخاب می کنند. معمولاً آبکاری قطعات چاپ شده سه بعدی نسبت به ریخته گری، ماشینکاری یا استفاده از سایر روش های تولید، به ویژه در مورد نمونه سازی اولیه، ارزان تر است.

آبکاری

چاپ سه بعدی استریولیتوگرافی (SLA) برای آبکاری الکتریکی ایده آل است زیرا قطعات چاپ شده سه بعدی با سطوح بسیار صاف یا با بافت بسیار خوب ایجاد می کند که باعث انتقال بی واسطه بین این دو ماده – پلاستیک و فلزات می شود. همچنین قطعات ضد آب را ایجاد می کند که در صورت غوطه ور شدن در حمام شیمیایی مورد نیاز در طول فرایند آبکاری آسیب نمی بینند.

از نظر مهندسی، ترکیب چاپ سه بعدی و آبکاری گزینه های منحصر به فرد مقاومت کششی را برای طرح های نهایی ارائه می دهد. ترکیب این دو فرایند تولید، شکاف در مقاومت کششی بین دو گروه مواد را پر می کند.

مزایای آبکاری

آبکاری مزایای بسیاری از جمله افزایش مقاومت، طول عمر و رسانایی قطعات را ارائه می دهد. مهندسان، تولیدکنندگان و هنرمندان از راه های مختلفی از این مزایا استفاده می کنند.

مهندسان اغلب از آبکاری برای افزایش استحکام و دوام طرح های مختلف استفاده می کنند. شما می توانید استحکام کششی قطعات چاپ شده سه بعدی را افزایش دهید، به عنوان مثال، ۴۰۰ درصد یا بیشتر با پوشش آن ها روی فلزاتی مانند مس و نیکل. پوست فلزی را روی قطعات پلیمری قرار دهید تا بتوانید مقاومت آن ها را در برابر عوامل محیطی مانند قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی و اشعه ماوراء بنفش افزایش دهید.

مقایسه قطعات استاندارد SLA و هندسه همان قسمت با آبکاری نیکل و مس

هنرمندان اغلب از آبکاری برای حفظ عناصر طبیعی مستعد پوسیدگی مانند برگ ها استفاده می کنند و آنها را به آثار هنری با دوام تری تبدیل می کنند. در جامعه پزشکی، آبکاری برای ساخت ایمپلنت های پزشکی مقاوم در برابر خوردگی و استریل مناسب استفاده می شود. آبکاری روشی موثر برای افزودن روکش فلزی به محصولات مشتری، مجسمه ها، مجسمه ها و قطعات هنری است. همچنین بسیاری از تولیدکنندگان برای ایجاد قطعات سبک وزن تر که جابجایی و حمل و نقل آنها آسان تر و ارزان تر است، بستری را برای آبکاری انتخاب می کنند.

آبکاری نیز مزایای رسانایی را ارائه می دهد. از آنجا که فلزات ذاتاً رسانا هستند، آبکاری روشی عالی برای افزایش هدایت بخشی است. آنتن ها، اجزای الکتریکی و سایر قطعات را می توان با آبکاری الکتریکی افزایش داد.

محدودیت های آبکاری

اگرچه آبکاری مزایای زیادی دارد، محدودیت های آن در پیچیدگی و ماهیت خطرناک خود فرآیند نهفته است. کارگرانی که آبکاری می کنند اگر اقدامات احتیاطی مناسب را انجام ندهند ممکن است از قرار گرفتن در معرض کروم شش ظرفیتی رنج ببرند. داشتن فضای کاری مناسب برای کارگران ضروری است. اداره ایمنی و بهداشت شغلی وزارت کار آمریکا اسناد متعددی را منتشر کرده است که خطرات مربوط به آبکاری را توضیح می دهد.

به دلیل تخصص مورد نیاز و خطرات احتمالی، بسیاری از مهندسان و طراحان انتخاب می کنند که شخص ثالثی تولید کننده آبکاری را متخصص در این فرایند استخدام کنند. در حالی که امکان انجام آبکاری داخلی وجود دارد، برون سپاری اغلب ساده ترین راه حل است. خوشبختانه چندین شرکت مانند نانوپلاس در پروژه های آبکاری سفارشی تخصص دارند.

بسیاری از کاربردهای آبکاری

صنایع متعددی از آبکاری برای ساختن همه چیز از حلقه های درگیری تا آنتن های الکتریکی استفاده می کنند. در اینجا چند نمونه رایج آورده شده است:

هوافضا

بسیاری از اجزای هواپیما برای افزودن یک “پوشش قربانی” با آبکاری آبکاری شده اند که با کاهش سرعت خوردگی، طول عمر قطعات را افزایش می دهد. از آنجا که اجزای هواپیما در معرض تغییرات شدید درجه حرارت و عوامل محیطی هستند، یک لایه فلزی اضافی به یک لایه فلزی اضافه می شود تا عملکرد یک قطعه با ساییدگی و پارگی معمولی به خطر نیفتد.

بسیاری از پیچ و مهره های فولادی که برای صنعت هوافضا طراحی شده اند، در کروم (یا اخیراً به دلیل تغییر محدودیت ها، روی-نیکل) آبکاری شده اند.

هنر و دکوراسیون منزل

کلمه “آبکاری شده” را در Etsy تایپ کنید ، و طیف گسترده ای از دکوراسیون خانه با آبکاری شده و یادگاری های منحصر به فرد به شما ارائه می شود. اغلب صنعتگران با این فرآیند اقلام تجزیه پذیر زیستی از جمله گل، شاخه و حتی حشرات را به قطعات هنری با دوام و ماندگار تبدیل می کنند. می توانید از آبکاری برای نشان دادن و حفظ جزئیات خوب در مواردی که در غیر این صورت به سرعت تجزیه می شوند استفاده کنید.

طراحان دیجیتال گاهی از آبکاری برای تولید مجسمه استفاده می کنند. طراحان می توانند با استفاده از چاپگر سه بعدی رومیزی، یک لایه را به صورت سه بعدی چاپ کرده و سپس طرح را با رنگ مس، نقره، طلا یا هر فلز دلخواه برآورد کنند تا به نتیجه دلخواه خود برسند. ترکیب پرینت سه بعدی با آبکاری به این روش قطعاتی را تولید می کند که آسان تر (و ارزان تر) تولید می شوند، در حالی که ظاهر و پایان یک مجسمه فلزی جامد است.

خودرو

آبکاری در صنعت خودرو بسیار رایج است. بسیاری از شرکت های بزرگ خودرو از آبکاری برای ساخت سپرهای کرومی و دیگر قطعات فلزی استفاده می کنند. آبکاری همچنین می تواند برای ایجاد قطعات سفارشی برای وسایل نقلیه مفهومی نیز استفاده شود. به عنوان مثال ، VW با Autodesk همکاری کرد تا برای خودروی مفهومی “Type 20” خود hubcaps ایجاد کند. نمونه اولیه hubcaps چاپ سه بعدی و سپس الکتروپلیت شد. شرکتهای ترمیم کننده و مشاغل سفارشی سازی خودرو نیز از آبکاری برای اعمال نیکل، کروم و سایر روکش ها در قطعات مختلف خودرو و موتورسیکلت استفاده می کنند.

جواهر سازی

آبکاری ممکن است بیشتر با صنعت طلا و جواهر و فلزات گرانبها مرتبط باشد. طراحان و تولیدکنندگان طلا و جواهر برای افزایش رنگ، دوام و جذابیت ظاهری انگشترها، دستبندها، آویزها و طیف وسیعی از وسایل دیگر به این فرآیند تکیه می کنند. وقتی جواهراتی را مشاهده می کنید که توصیف می شود “روکش طلا” یا “نقره اندود شده است”، احتمال زیادی وجود دارد که قطعه ای که به آن نگاه می کنید آبکاری شود. ترکیبی از فلزات مختلف برای دستیابی به رنگ های منحصر به فرد استفاده می شود. به عنوان مثال، طلا اغلب با مس و نقره ترکیب می شود تا حالت گلدن رز ایجاد شود.

پزشکی و دندانپزشکی

آبکاری برای افزودن نمای خارجی مقاوم به انواع عناصر پزشکی و دندان استفاده می شود. روکش طلا اغلب برای ایجاد خاتم دندان و کمک به روشهای مختلف دندانپزشکی استفاده می شود. قطعات کاشته شده مانند اتصالات، پیچ ها و صفحات غالباً آبکاری می شوند تا قطعات را در برابر خوردگی مقاوم کرده و با عقیم سازی قبل از درج سازگار شوند. ابزارهای پزشکی و جراحی، از جمله فورسپس و قطعات رادیولوژیکی نیز معمولاً با آبکاری الکتریکی انجام می شود.

برق و قدرت

اجزای الکتریکی و خورشیدی متعددی برای افزایش رسانایی آبکاری شده اند. مخاطبین سلول های خورشیدی و انواع مختلف آنتن ها معمولاً با استفاده از آبکاری آبکاری تولید می شوند. سیم ها را می توان با نقره، نیکل و بسیاری از انواع دیگر فلز آبکاری کرد. آبکاری طلا اغلب (همراه با سایر فلزات) برای افزایش دوام استفاده می شود. طلا همچنین اغلب برای افزایش طول عمر قطعات استفاده می شود زیرا رسانا، بسیار شکل پذیر است و با اکسیژن تداخل ندارد.

نمونه سازی

تولید قطعات فلزی سفارشی یا کم حجم برای نمونه سازی می تواند با فرایندهای سنتی تولید بسیار پرهزینه و زمان بر باشد. در نتیجه، مهندسان اغلب آبکاری را با چاپ سه بعدی ترکیب می کنند تا راه حلی کم هزینه و زمان داشته باشد.

انتخاب روکش فلزی با بهترین ویژگی های سختی

هنگام تصمیم گیری در مورد اینکه کدام فرآیند آبکاری فلز برای پروژه شما مناسب است ، عوامل زیادی نقش دارند. برای بسیاری، سختی در لیست اولویت های خود رتبه بالایی دارد. فاکتورهای سختی بسیار زیاد است، زیرا نشان دهنده مقاومت یک ماده در برابر نفوذ مواد دیگر است. علاوه بر سختی آبکاری فلز، سختی بستر نیز باید در نظر گرفته شود. اگر پوشش فلزی توسط یک بستر کافی پشتیبانی نشود، ممکن است زودتر از آنچه پیش بینی می شود خراب شود. سختی اغلب برای ارزیابی کیفیت پوشش و پیش بینی عملکرد در کاربردهای مختلف استفاده می شود.

پوشش PVD برای سختی

وقتی نوبت به انتخاب بهترین فرایند آبکاری فلز برای دستیابی به سطوح بهینه سختی می رسد، رسوب فیزیکی بخار (PVD) نسبت به آبکاری مزیت دارد. بسته به پوشش، سختی می تواند بیش از دو برابر آبکاری و سایر فرآیندهای آبکاری فلز باشد. PVD همچنین دارای مزیت است؛ زیرا روکش ها بسیار نازک هستند، اما سختی را تا حد بیشتری نسبت به نمونه های ضخیم تر خود افزایش می دهند.

آبکاری

آبکاری نیکل بدون برق

آبکاری نیکل بدون الکترود جایگزین دیگری برای روکش فلزی برای افزایش سختی پروژه شما ارائه می دهد. این فرآیند از طریق تبادل یونی فلز با استفاده از احیا شیمیایی در محلول آب گرم اتفاق می افتد. یکی از بزرگترین مزایای آبکاری نیکل بدون برق، یکنواختی آن است. این پوشش روی گوشه ها یا پروژه ها ایجاد نمی شود و بدون در نظر گرفتن شکل، ضخامت یکنواختی روی سطح می گذارد. آبکاری نیکل بدون الکتریسیته دارای سختی استثنایی و همچنین مقاومت در برابر سایش و خوردگی است. این رسوبات را می توان برای افزایش سختی عملیات حرارتی نیز انجام داد.

آبکاری

از بین انواع فرآیندهای آبکاری فلز، آبکاری با توجه به پوشش، کمترین میزان سختی را ایجاد می کند. در حالی که بسیاری از فلزات در فرآیند آبکاری مزایای متفاوتی دارند، کروم سخت به عنوان بهترین پوشش برای سختی می درخشد. کروم سخت دارای سختی فوق العاده و همچنین مقاومت در برابر خوردگی و سایش است.

آیا برای انتخاب فرایند آبکاری فلز مناسب برای سختی به کمک نیاز دارید؟ برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انتخاب فرایند آبکاری فلز مناسب جهت دستیابی به میزان سختی مورد نظر خود، با نانوپلاس تماس بگیرید.

درباره ی چشمه نور

کمپانی چشمه نور است با قدمتی ۳۰ ساله میباشد ؛ همه ی محصولات این شرکت دارای گارانتی ۱۲ ماهه میباشند،  برای مشاهده ی آن ها میتوانید به سایت دکورشاپ مراجعه فرمایید.

امروزه ممکن است  به دلیل مشغله ی کاری امکان خرید حضوری و یا حتی مشاهده ی مدل ها برایتان مشکل شده باشد ؛  یکی از سایت های معتبر که امکان خرید اینترنتی  را برایتان ایجاد کرده است ، دکورشاپ میباشد .

البته این شرکت برای راحتی بیشتر شما ، امکان خرید اقساطی حتی بدون ضامن را در سایت فراهم کرده است و در صورتی که برای انتخاب محصول به مشکلی برخورد کردید میتوانید از پشتیبان های دکورشاپ به صورت رایگان مشاوره بگیرید .

برای مشاوره ی رایگان با شماره ی ۵۵۰۴۰۷۵۰-۰۲۱ تماس بگیرید.

برای مطالعه ی مطالب بیشتر درباره ی موضوعاتی مانند آبکاری و نانو میتوانید به وبلاگ نانوپلاس مراجعه کنید و پاسخ بسیاری از سوالات خود را بیابید.