آبکاری کروم چیست و چه عوامل مهمی در آن موثر هستند؟

آبکاری کروم(Chrome plating)، شرایط و انواع آن

حتماً تا به حال در محیط اطراف خود اجسامی را مشاهده کرده­اید که جلا و براقیت بالایی دارند. عمده این اجسام به انواع مختلف آبکاری شده­ اند. معمولاً قطعات و اجسام در معرض خوردگی، سایش، ضربه و ... هستند و این موضوع باعث کاهش عمر آنها می­شود. حتی بسیاری از اجسام کاربردهای تزئینی دارند و میبایست از نظر براقیت زیبایی مناسبی داشته باشند. برای این منظور اجسامی که فلز و یا حتی پلاستیک هستند، تحت عملیات آبکاری قرار می­گیرند.در این مقاله به توضیح کامل آبکاری با کروم و روش های آن پرداخته ایم.

آبکاری کروم چیست؟

ابکاری کروم فرایندی است که در آن یک لایه نازک از فلز کروم بر روی سطح فلز دیگری رسوب داده می شود. این فرایند معمولاً برای افزایش مقاومت به خوردگی، بهبود ظاهر و یا ایجاد خواص خاص در سطح فلز پایه استفاده می شود.

دلیل استفاده از کروم در آبکاری:

کروم به دلیل خواص شیمیایی و متالورژیکی که دارد بسیار در برابر خوردگی و کدرشدگی مقاومت می­کند و به همین دلیل است که وقتی کاربرد زیبایی و براقیت مطرح است، از کروم برای آبکاری بیشتر استفاده می­شود.

 شرایط فلز آبکاری:

 فلزی که در آبکاری قرار است به عنوان پوشش استفاده شود باید هم مقاومت و هم خواص مورد نظر بهتری نسبت به خود قطعه داشته باشد. آبکاری می­تواند هم توسط یک فلز و هم ترکیب چندین فلز انجام شود.یکی از عناصری که برای آبکاری و به عنوان پوشش بر روی سایر وسایل فلزی یا پلاستیکی مورد استفاده قرار می­گیرد، کروم است. بسیاری از قطعات در صنعت ساختمان، خودروسازی، لوازم خانگی، اتصالات و... تحت آبکاری کروم پوشش­دهی می­شوند.  معمولاً رنگ این پوشش روشن است اما بسته به کاربرد آن ممکن است مشکی هم باشد.

نکته: لازم است  بدانیم که معمولاً در آبکاری کروم فقط از عنصر کروم استفاده نمی­شود؛ بلکه ابتدا لایه­ای از نیکل بر روی جسم مورد نظر می­نشیند و پس از آن کروم (تقریباً به ضخامت 10 میکرومتر)  بر روی لایه نیکلی پوشش­دهی می­شود و بیشتر ضخامت لایه پوششی مربوط به نیکل است.

انواع آبکاری کروم:

آبکاری کروم (کرومکاری)به دو نوع آبکاری کروم سخت و آبکاری کروم تزئینی (دکوری) تقسیم ­بندی می­شود:

آبکاری کروم سخت (کروم صنعتی یا مهندسی)

آبکاری کروم سخت برای افزایش مقاومت به خوردگی و سایش در سطح فلز پایه استفاده می شود. این نوع آبکاری معمولاً با استفاده از الکترولیت حاوی کروم سه ظرفیتی (Cr3+) انجام می شود.طبق استاندارد معمولاً ضخامت این نوع کروم­کاری بین 20 تا 40 میکرومتر است. باید ضخامت را تا حدی پایین نگه داشت که نواقص سطحی واضح و نمایان نباشند و از طرفی مقاومت کافی را داشته باشد. بسته به کاربرد ممکن است ضخامت کروم به 100 میکرون هم برسد. میله­ های هیدرولیکی، لوله­ های سیلندری، غلطک­ها، سطح قالب­ها و بسیاری از قطعات صنعتی و مهندسی با کروم سخت آبکاری می­شوند.

خواص و ویژگی های کروم سخت

• کاهش اصطکاک
• افزایش مقاومت به سایش و خط و خش
• افزایش مقاومت و پایداری در برابر مواد شیمیایی و خورنده
• بیشتر بخوانید: چدن مقاوم به سایش 

آبکاری کروم تزئینی (دکوری):

آبکاری کروم تزیینی برای ایجاد ظاهری براق و درخشان در سطح فلز پایه استفاده می شود. این نوع آبکاری معمولاً با استفاده از الکترولیت حاوی کروم شش ظرفیتی (Cr6+) انجام می شود.وسایل زینتی و خانگی که از لحاظ زیبایی مهم هستند و باید براق و مقاوم در برابر خوردگی باشند نیز تحت آبکاری کروم قرار می­گیرند، منتها با ضخامت کمتر. ضخامت لایه کروم در اکثر موارد بین 0.1 تا 0.25 میکرون تغییر می­کند. در کروم­کاری تزئینی معمولاً کروم بر روی لایه­ای از نیکل پوشش­دهی می­شود. قطعاتی از جنس آهن، آلومینیم، پلاستیک، مس و .... می­توانند با کروم آبکاری شوند.

مکانیزم انجام آبکاری کروم:

آند و کاتد بودن از ویژگی­های الکتریکی فلزات است که از این ویژگی در آبکاری استفاده می­شود. کاتد قسمتی است که در آبکاری پوشش فلزی روی آن قرار می­گیرد. جسمی که می­خواهیم آبکاری بر روی آن انجام دهیم را به کاتد (قطب منفی) و همچنین کروم را به آند (قطب مثبت) متصل می­کنیم. هم جسم متصل به کاتد و هم کروم متصل به آند باید در یک حمام الکترولیتی (حاوی اسید کرومیک و اسید سولفوریک) غوطه­ ور شوند و یک جریان برق مستقیم از بین آنها عبور کند. با شروع واکنش عنصر کروم در آند خورده شده و روی سطح فلز کاتد رسوب کرده و می­نشیند.  

چه موادی نیاز به آبکاری دارند؟

آبکاری کروم می تواند بر روی انواع فلزات انجام شود. اما برخی از فلزات بیشتر از سایرین به آبکاری کروم نیاز دارند.فلزاتی که معمولاً به آبکاری کروم نیاز دارند، عبارتند از:

فولاد: فولاد یکی از رایج ترین فلزاتی است که به آبکاری کروم نیاز دارد. فولاد دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی است، اما با آبکاری کروم، مقاومت آن در برابر خوردگی افزایش می یابد. همچنین، آبکاری کروم باعث می شود که سطح فولاد براق و زیبا شود

مس: مس نیز یکی دیگر از فلزاتی است که به آبکاری کروم نیاز دارد. مس دارای مقاومت نسبتاً خوبی در برابر خوردگی است، اما با آبکاری کروم، مقاومت آن در برابر خوردگی افزایش می یابد. همچنین، آبکاری کروم باعث می شود که سطح مس براق و زیبا شود.

آلومینیوم: آلومینیوم فلزی سبک و مقاوم در برابر خوردگی است. اما هدایت الکتریکی آلومینیوم نسبتاً پایین است. بنابراین، برای آبکاری کروم بر روی آلومینیوم، باید از الکترولیت هایی استفاده شود که هدایت الکتریکی خوبی داشته باشند.

نیکل: نیکل نیز فلزی با مقاومت بالایی در برابر خوردگی است. نیکل همچنین هدایت الکتریکی خوبی دارد.

روی: روی فلزی سبک و مقاوم در برابر خوردگی است. اما هدایت الکتریکی روی نسبتاً پایین است. بنابراین، برای آبکاری کروم بر روی روی، باید از الکترولیت هایی استفاده شود که هدایت الکتریکی خوبی داشته باشند.

علاوه بر فلزات ذکر شده، برخی از مواد دیگر نیز ممکن است به آبکاری کروم نیاز داشته باشند. به عنوان مثال، برخی از قطعات پلاستیکی یا چوبی نیز ممکن است با آبکاری کروم، ظاهری زیبا و مقاوم پیدا کنند.در نهایت، تصمیم گیری در مورد اینکه آیا یک ماده خاص نیاز به آبکاری کروم دارد یا خیر، به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع ماده، شرایط محیطی و کاربرد مورد نظر.

عوامل موثر بر آبکاری کروم:

عوامل مختلفی بر کیفیت آبکاری کروم تاثیر می گذارند، از جمله:

1- نوع فلز پایه: فلز پایه تاثیر زیادی بر کیفیت آبکاری کروم دارد. در واقع، انتخاب فلز پایه مناسب برای آبکاری کروم یکی از مهمترین عوامل در تعیین کیفیت آبکاری است.فلز پایه باید دارای ویژگی های زیر باشد: مقاومت کافی در برابر خوردگی، مقاومت کافی در برابر سایش و هدایت الکتریکی کافی.

2-  نوع الکترولیت: الکترولیت ها موادی هستند که در فرایند آبکاری کروم استفاده می شوند. آنها حاوی یون های کروم هستند که در هنگام عبور جریان الکتریکی از الکترولیت، به سطح فلز پایه رسوب می کنند.انواع مختلفی از الکترولیت های آبکاری کروم وجود دارد. این الکترولیت ها بر اساس نوع کروم موجود در آنها، به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

-الکترولیت های حاوی کروم شش ظرفیتی (Cr6+): الکترولیت های حاوی کروم شش ظرفیتی رایج ترین نوع الکترولیت های آبکاری کروم هستند. این الکترولیت ها باعث ایجاد لایه ای ضخیم و براق از کروم می شوند.با این حال، الکترولیت های حاوی کروم شش ظرفیتی سمی و سرطان زا هستند. بنابراین، آبکاری با استفاده از این الکترولیت ها باید در محیطی ایمن و با رعایت نکات ایمنی انجام شود.

- الکترولیت های حاوی کروم سه ظرفیتی (Cr3+):الکترولیت های حاوی کروم سه ظرفیتی نسبت به الکترولیت های حاوی کروم شش ظرفیتی ایمن تر هستند. این الکترولیت ها باعث ایجاد لایه ای نازک تر و مقاوم تر از کروم می شوند.الکترولیت های حاوی کروم سه ظرفیتی معمولاً برای آبکاری قطعاتی استفاده می شوند که نیاز به مقاومت بالایی در برابر خوردگی و سایش دارند.

3- میزان جریان الکتریکی: با افزایش میزان جریان الکتریکی، سرعت رسوب کروم بر روی سطح فلز پایه افزایش می یابد. بنابراین، با افزایش میزان جریان الکتریکی، می توان ضخامت لایه کروم را افزایش داد.با این حال، افزایش بیش از حد میزان جریان الکتریکی می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در کیفیت آبکاری شود. از جمله این مشکلات می توان به این موارد  اشاره کرد: ایجاد لایه ای نامنظم و ناصاف از کروم، ایجاد حفره ها و ترک ها در لایه کروم و ایجاد عیوب سطحی در لایه کروم

بنابراین، برای ایجاد یک لایه کروم با کیفیت، باید میزان جریان الکتریکی را به طور مناسبی تنظیم کرد.میزان جریان الکتریکی مورد نیاز برای آبکاری کروم به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله: نوع الکترولیت، نوع فلز پایه و ضخامت مورد نظر لایه کروم.در آبکاری کروم تزیینی، معمولاً از جریان های الکتریکی نسبتاً بالا استفاده می شود. این کار باعث می شود که لایه کروم ضخیم و براق ایجاد شو هم چنین در آبکاری کروم سخت، معمولاً از جریان های الکتریکی نسبتاً پایین استفاده می شود. این کار باعث می شود که لایه کروم نازک و مقاوم ایجاد شود.

4- دما

5- pH

کاربردهای آبکاری کروم:

آبکاری کروم در صنایع مختلف کاربرد دارد، از جمله:

•           صنایع خودروسازی: آبکاری کروم در صنایع خودروسازی برای افزایش مقاومت به خوردگی و سایش در قطعات خودرو، مانند سپر، رینگ و بدنه خودرو استفاده می شود.

•           صنایع الکترونیک: در صنایع الکترونیک برای افزایش مقاومت به خوردگی و بهبود ظاهر قطعات الکترونیکی، مانند برد مدار چاپی و قطعات فلزی استفاده می شود.

•           صنایع غذایی: در صنایع غذایی برای افزایش مقاومت به خوردگی و بهداشت قطعات مورد استفاده در صنایع غذایی، مانند تجهیزات آشپزخانه و ظروف آشپزخانه استفاده می شود.

•           صنایع پزشکی: در صنایع پزشکی برای افزایش مقاومت به خوردگی و بهداشت تجهیزات پزشکی، مانند ایمپلنت ها و ابزار جراحی استفاده می شود.

مزایای آبکاری کروم:

آبکاری کروم مزایای مختلفی دارد، از جمله:

•           افزایش مقاومت به خوردگی

•           افزایش مقاومت به سایش

•           بهبود ظاهر

•           ایجاد خواص خاص

معایب آبکاری کروم:

آبکاری کروم معایبی نیز دارد، از جمله:

•           هزینه

•           آلودگی محیط زیست

نتیجه گیری:

آبکاری کروم فرایندی است که در آن یک لایه نازک از فلز کروم بر روی سطح فلز دیگری رسوب داده می شود. این فرایند برای افزایش مقاومت به خوردگی، بهبود ظاهر و یا ایجاد خواص خاص در سطح فلز پایه استفاده می شود. آبکاری کروم در صنایع مختلف کاربرد دارد و مزایای مختلفی دارد.

لیست تراشکاران

لیست ریخته گران