اخرین آپدیت در شهریور 19, 1404 توسط حمید رضا گیلانی
اگر کروم زینتی را به چشم یک پوشش لوکس نگاه می‌کنید، اشتباه نکنید؛ این پوشش قبل از آن‌که «درخشان» باشد، «منظم» است. نظم در آماده‌سازی، نظم در شیمی حمام‌ها، نظم در جریان‌دهی و نظم در کنترل کیفیت. آن‌چه در ادامه می‌خوانید، عصاره تجربه‌های کارگاهی و نکته‌های عملی است که بین موفقیت و دردسر، مرز می‌کشد. فرض را بر این بگذارید که قطعه، ارزش اضافه شدن دارد و خط، باید قطعه را بار اول درست تحویل دهد.
اصول غیرقابل تغییر در آبکاری کروم زینتی
- پوشش چندلایه نیکل، ستون فقرات کروم زینتی است؛ کروم، بیشتر نقش رنگ و سختی سطح را دارد تا مقاومت خوردگی.
- صیقل مکانیکی دقیق پیش از آبکاری، ۵۰٪ راه است. زبری سطح Ra زیر 0.05–0.10 μm برای آینه‌ای واقعی، ضروری است.
- آماده‌سازی سطح باید متناسب با زیرلایه باشد؛ ترتیب غلط تنها به ظاهر عیب نمی‌دهد، بلکه چسبندگی را نابود می‌کند.
- در کروم شش‌ظرفیتی، نسبت CrO3 به SO4 باید پایدار بماند (حدود 100:1 بر حسب وزن). هرچه بالاتر از 80:1، پنجره فرآیندی امن‌تر.
- فیلتراسیون و گردش مناسب؛ برای وان‌های نیکل 3–5 بار تعویض در ساعت، برای کروم 2–3 بار تعویض در ساعت. فیلترِ واقعی: بی‌بصدا و بی‌لرزش.
- آزمون STEP بین لایه‌های نیکل را جدی بگیرید: اختلاف پتانسیل نیمه‌براق/براق 120–180 mV. برای ساختارهای سه‌نیکل، اختلاف‌های ثانویه 20–60 mV.
- جریان‌دهی پلکانی (ramp) و گام‌گذاری در کروم، بین سوختگی و شیشه‌ای شدن، دیوار می‌کشد.
- مدیریت آلودگی فلزی در حمام‌ها را برنامه‌مند انجام دهید؛ آلودگی‌های کوچک، عیب‌های بزرگ می‌سازند.
آماده‌سازی سطح؛ نسخه‌های دقیق بر اساس زیرلایه
- هدف: چربی‌زدایی کامل، زدودن لایه‌های اکسیدی/نمکی، فعال‌سازی یکنواخت و ارائه سطحی «مرطوب‌شونده» بدون شکست آب.
- پیش‌تذکر: بین مراحل، تأخیر، خشک شدن یا دست‌زدن ممنوع. آبکشی آب شیر سختی پایین یا DI، کوتاه، سریع و پیوسته.
توالی آماده‌سازی بر اساس زیرلایه (نسخه‌های کارگاهی با پارامترهای کلیدی)
| زیرلایه | توالی پیشنهادی مرحله به مرحله | ترکیب/پارامتر کلیدی | زمان/نکته | ریسک‌های پنهان |
|---|---|---|---|---|
| فولاد کربنی | چربی‌زدایی گرم → الکترولیتی قلیایی (کاتدی) → آبکشی → اسیدشویی HCl/H2SO4 → فعال‌سازی سریع → استرایک نیکل (واترز رقیق) → نیکل اصلی | قلیایی: 50–70°C؛ اسید: HCl 10–15% یا H2SO4 5–10% + مهارکننده؛ استرایک نیکل pH 3.5–4 | 1–3 دقیقه هر مرحله | لایه اکسید مجدد بین اسید و استرایک؛ آبکشی طولانی باعث اکسیدسازی |
| فولاد زنگ‌نزن | چربی‌زدایی → الکترولیتی قلیایی معکوس (آندی کوتاه) → آبکشی → فعال‌سازی کلریدی → Wood’s nickel strike → نیکل نیمه‌براق | Wood’s: NiCl2 240–300 g/L، HCl 30–60 mL/L، 2–6 A/dm² | 1–3 دقیقه استرایک | پاسیو شدن سریع؛ هر تأخیر=ریسک پوسته شدن |
| چدن | چربی‌زدایی → دیسکیلینگ مکانیکی/شیمیایی → اسید HCl ملایم با مهارکننده → استرایک نیکل → نیکل | اسید: HCl 5–10% با مهارکننده | زمان کوتاه، چند سیکل | گرافیت آزاد→ آلودگی حمام؛ استفاده از فیلتر کیسه‌ای قوی |
| برنج/مس | چربی‌زدایی → دی‌اسمات (cyanide یا آمونیاکی) → اسید سولفوریک رقیق → نیکل | دی‌اسمات: محلول آمونیاکی + عامل کمپلکس‌کننده | 30–60 ثانیه | زدایش روی سطحی (dezincification) و لک؛ کنترل شدید زمان |
| آلومینیوم (سری 6xxx) | چربی‌زدایی بدون حمله → زدودن اکسید (سدیم متاسیلیکات/کاستیک ملایم) → دسالوشن گَری ← دِاسمات → دبل-زینکِیت → استرایک نیکل (سیانیدی/خنثی) → نیکل | دبل زینکیت قلیایی ZnO/NaOH؛ 20–25°C | 30–60 ثانیه هر زینکیت | لکه سیاه از سیلیکون؛ زینکیت ناقص = چسبندگی ضعیف |
| دایکاست روی (Zamak) | چربی‌زدایی ملایم → فعال‌سازی نیتریک رقیق → مس سیانیدی استرایک → مس اسیدی پرکننده → نیکل | استرایک مس سیانیدی: CuCN 20–35 g/L | استرایک 1–2 دقیقه | گازدهی و فِشِر؛ پیش‌پخت 120–150°C برای 2–4 ساعت |
| ABS/PC-ABS | زدایش کرومیک/سولفوریک → خنثی‌سازی (سدیم متابی‌سولفیت) → حساس‌سازی SnCl2 → فعال‌سازی PdCl2 → مس یا نیکل شیمیایی → استرایک نیکل → نیکل | اچ: CrO3 350–400 g/L + H2SO4 180–200 g/L؛ 55–65°C | 3–8 دقیقه اچ | اچ ناکافی = پوست پرتقالی؛ بیش‌اچ = شکنندگی سطح |
چک‌پوینت‌های طلایی آماده‌سازی
- تست شکست آب: سطح باید یک‌دست مرطوب شود؛ هر نقطه گریز آب، یعنی چربی یا آلاینده.
- قطعات رزوه‌دار و حفره‌دار را حتماً با هوا و اولتراسونیک، «ضربدری» شست‌وشو دهید.
- بین اچ کرومیک ABS و خنثی‌سازی، وقفه ممنوع؛ هر ثانیه اضافه، احتمال ترمیم ناقص و غیر یکنواخت.
- برای دایکاست روی، از تماس فلزی رک روی سطح تازه ماشین‌کاری‌شده خودداری کنید؛ لکه سیاه و ناپایداری بعدی می‌دهد.
مهندسی معماری نیکل برای کروم زینتی
- چرا چندلایه؟ اختلاف پتانسیل بین لایه‌ها، مسیر خوردگی را فداکارانه عوض می‌کند و عمر ظاهری را چند برابر می‌سازد.
- پایه کلاسیک: نیمه‌براق (LSN: Low Sulfur Nickel) + براق (HSN: High Sulfur Nickel).
- سطح حرفه‌ای: سه‌لایه (LSN + HSN نازک + Bright) + میکروترک یا میکروحفره کروم.
پیکربندی‌های لایه نیکل و شاخص‌های عملکرد
| پیکربندی | ضخامت هر لایه (μm) | گوگرد لایه | STEP (mV) | عملکرد ظاهری | محدوده کاربرد | نکات کنترل |
|---|---|---|---|---|---|---|
| تک‌نیکل براق | 12–20 (Bright) | 0.02–0.06% | — | براقیت بالا، ولی قربانی خوردگی | قطعات داخلی خشک | حساس به کدرشدن و ترک‌های تنشی |
| دو-نیکل استاندارد | 10–15 (Semi-bright) + 5–10 (Bright) | SB <0.005% / BR 0.02–0.06% | 120–180 | تعادل ظاهر/دوام | لوازم خانگی، دستگیره | کنترل دقیق افزودنی‌ها برای ΔE پایدار |
| سه‌نیکل پیشرفته | 8–12 (LSN) + 0.5–2 (HSN) + 5–8 (Bright) | HSN >0.10% (لایه قربانی) | ΔE1 120–180; ΔE2 20–60 | دوام عالی، براقیت پایدار | خودرویی ممتاز | ضخامت HSN را کم نگه دارید؛ بیش از 2 μm ریسک ترک |
| نیکل ساتین + براق | 5–8 (Satin Ni) + 3–5 (Bright Ni) | — | نزدیکی 100–140 | سطح مخملی با انعکاس کنترل‌شده | یراق تزئینی مات | کنترل ذرات ساتین (SiO2/Al2O3) و فیلتراسیون قوی |
| نیکل میکروپورس | 10–12 (SB) + 4–6 (Bright) با لایه پوسته‌ساز | — | 120–160 | افزایش نقاط آندی ریز زیر کروم | فضای خورنده | از پودرهای شکل‌دهنده منفذ استفاده و سپس لیچینگ |
نکات عمیق درباره نیکل
- حمام واترز استاندارد: NiSO4·6H2O 240–300 g/L، NiCl2·6H2O 40–60 g/L، H3BO3 30–45 g/L؛ pH 3.8–4.5؛ دما 50–60°C؛ 2–8 A/dm².
- نیمه‌براق را با کمینه افزودنی‌ها نگه دارید: هدف، گوگرد کم و ساختار ستونی برای مقاومت بهتر.
- براق را با کنترل دقیق «Carrier» و «Leveler» بچرخانید؛ هر بار درمان کربنی، افزوده‌ها را طبق آزمون هال‌سل بازکالیبره کنید.
- فیلتراسیون پیوسته 3–5 TT/hr با کیسه 1–5 μm؛ مایع‌کننده سطحی ضدکف اندک برای مهار حباب‌های ریز.
کروم: انتخاب حمام، پنجره فرآیندی و رنگ
- کروم زینتی در عمل دو اردوگاه: شش‌ظرفیتی (Cr6+) و سه‌ظرفیتی (Cr3+). هرکدام پنجره و رفتار خاص خود را دارند. انتخاب، تابع رنگ، یکنواختی و سازگاری با خط موجود است.
حمام‌های متداول کروم زینتی: ترکیب، پارامترها و ریزه‌کاری
| نوع حمام | ترکیب کلیدی (g/L) | دما (°C) | چگالی جریان (A/dm²) | بازده کاتدی (%) | آند | رنگ/ته‌رنگ | نکات حساس |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| شش‌ظرفیتی (سولفات کاتالیز) | CrO3 250–350؛ SO4= 2.5–3.5 (نسبت ~100:1) | 50–60 | 10–35 | 10–18 | Pb–Sn–Sb (۷–۱–۰.۵%) | خاکستری-آبی خنثی | کنترل Cr3+ پایین؛ سوختگی لبه با جریان جهشی |
| شش‌ظرفیتی (فلوراید کاتالیز) | CrO3 250–350؛ SO4= 1.5–2؛ F- 0.5–1.5 | 45–55 | 8–25 | 12–20 | Pb–Sn با روکش | بهبود پوشش‌دهی در گوشه‌ها | خورندگی به نیکل/مس؛ نیاز به لایه‌های مقاوم‌تر زیرکار |
| سه‌ظرفیتی (کلریدی) | Cr3+ 8–12؛ Cl- 120–180؛ کمپلکس‌کننده‌های آلی | 35–45 | 5–15 | 25–30 | گرافیت/Ti-Pt | کمی آبی‌تر | نسبت کلرید و افزودنی‌ها؛ تراکم کف |
| سه‌ظرفیتی (سولفات/فرمات) | Cr3+ 8–12؛ SO4= 60–120؛ فرمات/اسیدهای آلی | 40–50 | 5–12 | 20–28 | گرافیت/Ti-Pt | ته‌رنگ گرم‌تر | نیاز به کنترل دقیق آلودگی‌های آهن و روی |
نکته‌های کلیدی کروم‌کاری
- در کروم شش‌ظرفیتی، «شیری شدن» (milkiness) اغلب از بالا بودن Cr3+، دمای پایین یا نسبت نادرست CrO3/SO4 می‌آید. راهکار سریع: دما را 1–2°C بالا ببرید، CrO3 به آرامی補 کنید، و با اکسیدکننده‌هایی مانند سدیم کلرات یا پرسولفات، Cr3+ را مدیریت کنید.
- آغاز با Ramp: 30–50% جریان هدف برای 10–20 ثانیه، سپس به جریان کامل؛ سوختگی لبه و حفره‌های میانی را کم می‌کند.
- ضخامت کروم زینتی 0.15–0.35 μm کافی است؛ بیش‌پوشش تنش داخلی و ترک را بالا می‌برد. برای میکروترک هدف‌گذاری کنید (تراکم 200–800 ترک/سانتی‌متر).
- کروم سه‌ظرفیتی، پنجره جریان «ملایم‌تر» دارد و بازده بالاتر. اما رنگ و رفلکتانس را با نمونه مرجع کالیبره کنید؛ گاهی نیاز به یک پَس براق‌کننده مکانیکی فوق‌سبک پیش از کروم دارد.
طراحی رک، مسیر جریان و یکنواختی پوشش
- قانون: جریان را به قطعه برسانید نه به حمام. هر میلی‌اهم مقاومت اضافی در رک، یک «منبع عیب» است.
- سطوح تیز با «شیلد» و مناطق چاله‌ای با «آند کمکی» مدیریت شوند.
قواعد عملی رک‌گیری و رسانش
| آیتم | قاعده عملی | عدد مرجع | توضیح اثربخش |
|---|---|---|---|
| سطح تماس رک | فشار مکانیکی + سطح تماس تمیز | ≥ 3–5 mm²/A | برای 100 A، حداقل 300–500 mm² تماس فلزی واقعی |
| کابل و باس‌بار | افت ولتاژ مجاز کم | ≤ 0.2 V کل مسیر | مقطع مسی متناسب؛ حداکثر 3–5 A/mm² جریان |
| فاصله آند-کاتد | یکنواختی میدان | 15–25 cm در Ni؛ 10–20 cm در Cr | نزدیک‌تر=ریسک سوختگی، دورتر=کاهش راندمان |
| شیلد و رابر | کنترل لبه‌ها | شیلد PVC/PP با فاصله 1–3 cm | سوختگی گوشه و «پایین‌پوشی» داخلی را متعادل کنید |
| آند کمکی | پوشش‌دهی نواحی کور | سطح مؤثر 10–30% آند اصلی | به‌ویژه در دستگیره‌های قوسی و فریم‌های پیچیده |
| حرکت قطعه | کاهش حباب | نوسان 10–15 cpm یا گردش | در کروم، حرکت یکنواخت از لکه‌های گازی جلوگیری می‌کند |
| تماس در سطح غیر بحرانی | جای‌گذاری هوشمند | لبه پنهان یا سوراخ نصب | تا جای ممکن از سطح نمایان دور نگه دارید |
محاسبات جریان، زمان‌دهی و ضخامت؛ بدون حدس
- فرمول فاراده (با بازده η): m = (I × t × M × η) / (n × F)
- برای ضخامت، t_μm ≈ (A·h/dm² × ضریب فلز × η). ضرایب تقریبی:
- نیکل: 12.3 μm به ازای 1 A·h/dm² (η≈100%). با η=95% → ~11.7 μm/A·h/dm²
- کروم: 9.0 μm به ازای 1 A·h/dm² (η≈100%). با η=12% → ~1.08 μm/A·h/dm²
مثال عددی واقعی
- قطعه: دستگیره با مساحت 0.12 m² = 12 dm².
- هدف نیکل: 15 μm (SB 10 μm + BR 5 μm). جریان کاری Ni: 4 A/dm².
- بار لازم برای 15 μm: 15 / 11.7 ≈ 1.28 A·h/dm².
- کل آمپر-ساعت: 1.28 × 12 = 15.36 A·h.
- اگر کل جریان 48 A (4 A/dm² × 12 dm²): زمان ≈ 15.36 / 48 = 0.32 h ≈ 19 دقیقه.
- هدف کروم: 0.25 μm از حمام Cr6+ با η≈12%. ضریب ~1.08 μm/A·h/dm².
- بار لازم: 0.25 / 1.08 ≈ 0.23 A·h/dm².
- کل A·h: 0.23 × 12 = 2.76 A·h.
- اگر جریان کروم 18 A/dm²: جریان کل 216 A. زمان ≈ 2.76 / 216 = 0.0128 h ≈ 46 ثانیه.
- نکته عملی: کروم را با Ramp 40% برای 10–15 ثانیه شروع، سپس جریان کامل تا تکمیل زمان هدف.
نمودار عیب‌یابی حرفه‌ای: عیب → علت محتمل → راهکار اجرایی
عیب‌یابی پوشش نیکل-کروم
| عیب | علت‌های محتمل | اقدامات فوری | پیشگیری سیستماتیک |
|---|---|---|---|
| پوسته‌شدن (Blister) | فعال‌سازی ناکافی؛ خشک شدن بین مراحل؛ روغن نهفته؛ تاخیر بین استرایک و نیکل اصلی | strip و تکرار با فعال‌سازی درست؛ به‌کارگیری Wood’s strike برای SS | زمان‌بندی خط؛ تست شکست آب؛ کنترل دست‌زدن |
| پیت در نیکل | ذرات معلق؛ حباب گاز؛ کلوخه افزودنی؛ خطوط پولیش مانده | فیلتراسیون قوی؛ افزودن 0.1–0.3 mL/L مرطوب‌کننده؛ همزدن قطعه | فیلتر 1–5 μm؛ پوشش پارچه‌ای نو روی میزهای پولیش |
| کدرشدن کروم (Milky) | Cr3+ بالا؛ دمای پایین؛ نسبت CrO3/SO4 نادرست؛ آهن بالا | بالا بردن دما؛ افزودن کرومات؛ اکسیداسیون Cr3+؛ کاهش آهن با پات متخلخل | پایش هفتگی نسبت؛ برنامه اکسیداسیون دوره‌ای |
| سوختگی لبه | چگالی جریان زیاد؛ فاصله کم آند؛ Ramp نامناسب | کاهش جریان اولیه؛ شیلدگذاری؛ افزایش فاصله آند | طراحی رک مجدد؛ جریان‌دهی پلکانی استاندارد |
| تیرگی موضعی در نیکل | کلراید کم (انحلال آند بد)؛ pH بالا؛ آلی‌های اکسیدشده | افزایش NiCl2؛ تنظیم pH؛ تیمار کربنی | کنترل ORP و آزمون هال‌سل ماهانه |
| ترک‌ریز غیر کنترل‌شده کروم | ضخامت زیاد؛ دمای پایین؛ تنش داخلی بالا | کاهش ضخامت هدف؛ افزایش دما؛ تنظیم کاتالیزور | پایش تراکم ترک با آزمون جوشاندن آب |
| آب‌نشان پس از شست‌وشو | آبکشی ضعیف؛ سختی آب؛ خشک‌کنی کند | آبکشی DI نهایی؛ دماغه هوای گرم؛ افزودن آب پخش‌کن | طراحی آبکشی آبشاری و ضدچکه |
| لکه در دایکاست روی | گاززایی؛ فعال‌سازی نادرست؛ استرایک مس ناکافی | پیش‌پخت؛ فعال‌سازی نرم نیتریک؛ استرایک طولانی‌تر | برنامه پخت ثابت؛ ضخامت‌دهی مس پرکننده |
کنترل کیفیت و متروولوژی پوشش
- آزمون چسبندگی:
- شوک حرارتی (گرم/سرد) برای دایکاست‌ها و فولادهای پرکربن.
- تست ضربه و خمش برای قطعات فنری؛ پس از آبکاری، پخت رفع تردی هیدروژنی 180–220°C برای 2–12 ساعت (بسته به استحکام قطعه).
- آزمون‌های خوردگی ظاهری (برای غربال‌گری داخلی):
- NSS/CASS برای ارزیابی سیستم نیکل/کروم و اثر ΔE. برنامه تست نماینده با نمونه شاهد ثابت.
- اندازه‌گیری ضخامت:
- XRF: سریع، غیرمخرب، چندلایه. برای کروم نازک و نیکل چندلایه، مرجع اصلی.
- کولومتریک: تفکیک لایه‌ها با الکترولیت‌های متفاوت؛ دقت خوب، اما مخرب موضعی.
- القایی/مغناطیسی: برای فلزات غیرآهنی روی فولاد مناسب است، ولی نیکل به‌علت خاصیت مغناطیسی، نیاز به کالیبراسیون دقیق دارد.
روش‌های اندازه‌گیری ضخامت و کنترل‌های کلیدی
| روش | دقت/تکرارپذیری | مزیت | محدودیت | کاربرد پیشنهادی |
|---|---|---|---|---|
| XRF | بالا/بالا | غیرمخرب، چندلایه | نیاز به کالیبراسیون آلیاژی | خط تولید و QC نهایی |
| کولومتریک | بالا/متوسط | تفکیک لایه‌ای | مخرب نقطه‌ای | تأیید دوره‌ای ضخامت/فرمول |
| مغناطیسی/ادی‌کارنت | متوسط/بالا | سریع و ارزان | وابسته به زیرلایه/مغناطیس | پایش سریع یکنواختی |
| میکروسکوپی مقطع | بسیار بالا | قطعیت ساختاری | زمان‌بر/مخرب | ممیزی فرآیند و عیب‌یابی عمیق |
| STEP Test | — | ارزیابی ΔE نیکل | نیاز به مهارت | تضمین دوام سیستم نیکل |
توجه:مطالب منتشرشده در این بخش صرفاً جنبه تبلیغاتی (رپورتاژ آگهی) دارند و توسط سفارش‌دهنده تهیه و ارائه شده‌اند. پایگاه خبری دیارگیل هیچ‌گونه مسئولیتی در قبال صحت اطلاعات، ادعاها، خدمات یا محصولات معرفی‌شده در این مطلب ندارد.
من حمید رضا گیلانی هستم . عاشق گیلان و عاشق خبر . بیش از 19 سال سابقه کار خبرنگاری دارم .
