images

آبکاری با کادمیوم

رنگ آن سفید بوده و به نقره شباهت دارد. بسیاری از خواص کادمیوم به روی شبیه اند. لایه کادمیوم به سهولت قابل لحیم‌کاری است. حفاظت ضدخوردگی کادمیوم شدیدا″ تحت تاثیر محیط خورنده می‌باشد. با توجه به اینکه فلز کادمیوم مسموم کننده است٬ بدین جهت از این لایه ها نباید برای قطعاتی که همیشه دم دست هستند و همچنین در صنایع غذایی استفاده نمود.

الکترولیت‌های آبکاری کادمیوم

حمام های کادمیوم کاری بسیار متداول از انحلال اکسید کادمیوم و یا سیانید کادمیوم در سیانید سدیم تولید می‌شوند.

به وجود آمدن شکنندگی توسط هیدروژن در کادمیوم کاری سیانیدی سبب شده است که الکترولیت‌های اسیدی برای کاربردهای ویژه‌ای تهیه شوند. تنها فرایندی که امروزه سودمند است٬ بر پایه حمام‌های فلوئوبرات مبتنی است.

عملیات پسین پوشش‌های کادمیوم نیز به منظور بهتر نمودن منظر قطعه انجام می‌یابد. غوطه‌ور نمودن کوتاه مدت در اسید نیتریک 0.5-0.3 درصد سبب براق شدن لایه‌ها از نوع نقره خواهد شد. در صورتی که بخواهیم لایه کادمیوم در مقابل خوردگی مقاوم‌تر شود٬ به طریق پسین با استفاده از محلول‌های اسید حاوی یونهای کروم (VI) ممکن خواهد بود. بر طبق غلظت و ترکیب محلول‌های کروم‌دار٬ لایه‌های کرومات به رنگهای آبی آسمانی٬ زرد براق یا سبز زیتونی ایجاد می‌شود که به طور قابل ملاحظه‌ای در مقابل خوردگی لایه را بهتر می‌نمایند.

آبکاری کادمیوم چیست؟

كادميوم فلزي سفيد، نقره‌ مانند، داراي سختي بالاتر از فلز قلع و همچنين با چاقو بريده مي‌شود. اين فلز بسيار چكش‌خوار بوده و به راحتي به صورت فويل يا سيم در مي‌آيد. از خواص ديگر اين فلز مي‌توان نام برد اين است كه در جدول الكترونگاتيوي نسبت به آهن مثبت تر بوده و اختلاف پتانسيل شيميايي بسيار كمي نسبت به آلومينيوم دارد و در شرايط دريايي داراي مقاومت خوردگي عالي و بالايي مي‌باشد.نقطة ذوب اين فلز °C320 است و در اين دما از فلز مذاب كادميوم بخارات سمي آن بلند مي شود. نمك ‌هاي كادميوم نيز سمي مي باشند. هنگامي كه به منظور حفاظت در برابر خوردگي از اين فلز استفاده شود، كادميوم به صورت خالص به كار مي‌رود و معمولاً رسوب و پوشش حاصله به صورت مات‌ (نيمه براق ) مي باشد. ولي در موارديكه به صورت تزئيني و مقاومت به خوردگي پائين مورد نظر است، مي‌تواند به صورت كاملاً براق رسوب داده شود و همچنين در موارديكه بعد از پوشش دهي كادميوم بر روي فلز مورد نظر نياز به پسيو (غير فعال) كردن داشته باشد، پرداخت نهايي براق ارجحيت دارد .

موارد بكارگيري پوشش كادميوم

پوشش كادميوم محافظت عالي از آهن و فولاد تحت شرايط خورنده به عمل مي‌آورد. اين پوشش به صورت گالوانيكي فدا مي‌شود تا فلز زير سطح را در برابر خوردگي محافظت نمايد. در بسياري از موارد، به علت آن كه هزينة آبكاري روي نسبت به كادميوم خيلي كمتر مي باشد، از پوشش روي استفاده مي گردد. استانداردهاي پوشش دهي و مقاومت خوردگي روي در برخي موارد با كادميوم قابل مقايسه است و مي توان در بعضي از موارد پوشش روي را براحتي جايگزين پوشش كادميوم نمود..

روي در مقايسه با كادميوم مقاومت خوردگي بالاتري نسبت به محيط اتمسفر اسيدي صنعتي و شهري از خود نشان مي دهد، و آن هم به اين علت است كه پس از مقداري خوره شدن، يك فيلم محافظ حاصل از خوردگي ( روي به صورت لايه بازي ) را بوجود مي آورد، در حالي كه كادميوم پس از شروع اولين خوردگي به انحلال خود و از بين رفتن ليه محافظ ادامه مي‌دهد. در مكان هايي كه شرايط محيطي دريايي و حاره( گرم و مرطوب ) مطرح باشد، فلز پوشش كادميوم يك كلريد بازي بر روي سطح خود تشكيل مي‌دهد كه از خوردگي بيشتر جلوگيري بعمل مي آورد، درحاليكه خوردگي روي در اينگونه مناطق ادامه مي‌يابد. به اين دليل است كه كادميوم به صورت گسترده به عنوان يك پوشش نهايي مقاوم به‌‌ ‌خوردگي در تجهيزات دريايي به ‌كار مي‌رود. مقاومت هر دو پوشش روي و كادميوم در شرايط خورنده را مي‌توان به صورت چشمگيري با اعمال فرآيند، كروماته كردن (غير فعال سازي يا پسيواسيون) پس از پوشش‌دهي كامل افزايش داد.

كادميوم تحت تاثير مواد قليايي ( بازي ) قرار نمي‌گيرد و در نتيجه در اينگونه موارد كه پوشش روي مورد حمله واقع شده و خورده مي شود، مورد استفاده قرار داد. ( نظير ماشين آلاتي كه در تماس با صابون، قلياب‌ها، پودرهاي شوينده و پاك‌كننده‌هاي صنعتي و خانگي هستند). آبكاري كادميوم در صنايع الكتريكي و هواپيمايي مورد استفاده قرار مي گيرد، زيرا كادميوم اختلاف پتانسيل شيميايي تماسي ناچيزي (كمي) نسبت به آلومينيوم دارد. به عنوان مثال در جايي كه از كادميوم بر روي اتصالات و بست‌هاي فولادي كه در تماس با چارچوب هاي آلومينيومي يا پوستة هواپيما پو شش داده شود، امكان خوردگي الكتروليتي به شدت كاهش مي‌يابد.به دليل سمي بودن كادميوم از آن نمي توان به عنوان پوشش بر روي قطعاتي كه در تماس با مواد غذايي و يا آب آشاميدني هستند، استفاده نمود. البته به همين دليل نيز اين پوشش نبايد بر روي قطعاتي كه در دماهاي بالاتر از °C250 قرار مي‌گيرند‌، اعمال نمود.

فرآيند غير فعال سازي (پاسيواسيون)

به منظور پيشگيري از رنگ رفتگي سطح و افزايش مقاومت خوردگي، غير فعال كردن رسوبات كادميوم با غوطه‌ور كردن در محلولي از تركيبات اسيد كروميك، كه محلول كروماته نام دارد، صورت مي گيرد.

سرعت ‌هاي پوشش دهي و الزامات ويژه

آبكاري كادميوم بيشتر در موارديكه هدف آن برآوردن يك ويژگي، متناسب با شرايط تعريف شده براي آن صورت مي گيرد. در جدول(1) جزئيات الزامات استاندارد 03-19/1 وزارت دفاع انگلستان و استاندارد نظامي آن كشور به شماره استانداردBS 1706 مربوط به سال1960 و در سال1961 بازنگري شده و همچنين شماره استاندارد BS 3382 مربوط به سال1961 و بازنگري شده در سال 1972 ارائه شده است. اگر قطعه داراي شكل پيچيده باشد، اختلاف ضخامت رسوب برروي سطوح معين قابل توجه است و ممكن است لازم شود كه ضخامت متوسط رسوب جهت دستيابي به حداقل ضخامت مورد نياز، ازآنچه در جدول آمده بيشتر نمود .

سرعت پوشش دهي و زمان آبكاري

بهرة (بازده) كاتدي محلول سيانوري در آبكاري كادميوم مي‌تواند بسته به چگالي جريان الكتريكي به كار گرفته شده (شار جريان الكتريكي ) و نيز اندازة نسبي مقدار سيانور به مقدار كادميوم در محلول تغيير كند. در چگالي جريان الكتريكي زير 5/1 آمپر بر دسي‌ متر مربع(15amp/ft2) ، بهرة كاتدي عموماً در حدود% 95 خواهد بود. محلول ‌هايي كه در آنان از دانسيته جريان بالاتري استفاده مي شود، بازده جريان طبق محاسبات انجام شده كمتر بوده و حتي افت قابل توجهي را از خود نشان مي دهد. در دانسيتهجريات بين 5/1 ت2 آمپر بر دسي متر مربع ، بازده ممكن است بين % 85 تا 95% و در دانسيته جريان بين 2 تا 3 آمپر بر دسي متر مربع دانسيته جريان ، بازده به % 80 يا كمتر نيز مي‌رسد. افزايش نسبي مقدار سيانيد آزاد در برابر مقدار فلز (كادميوم) ، بهرة كاتدي را كاهش مي‌دهد ولي برقدرت پرتابي محلول مي‌افزايد.

تعيين ضخامت پو شش

ضخامت موضعي رسوب كادميوم به كمك گيج ضخامت سنجي كولومتريك B.N.F و نيز ابزار تست جت B.N.F صورت مي‌پذيرد .براي تعيين ضخامت متوسط رسوب مي‌توان از روش «پوشش برداري» و «توزين دوباره» سود جست .در اين روش قطعه فولاديآبكاري كادميوم شدة مورد آزمايش به مساحت چند اينچ مربع به شكل نوار باريك يا ديسك و يا ساير اشكال ساده با حداكثر 50 گرم وزن ، گريس‌زدايي شده و خشك مي‌گردد و سپس به دقت وزن آن اندازه‌ گيري مي‌شود . سپس اين قطعه در محلول پوشش زدايي نيترات آمونيوم غوطه‌ ور مي‌گردد، (300 گرم بر ليتر ) و تا زماني در آن نگاه داشته مي‌شود كه پوشش كادميوم كاملاً حل شود و سطح قطعه آبكاري شده كاملاً نمايان گردد. اين كار حدوداً 10 دقيقه به طول مي انجامد. براي اطمينان از رسيدن محلول به تمام نقاط فلز بخصوص نقاط كور و ناپيدا قطعات، بايد گاهگاهي محلول فوق هم زده شود. سپس قطعة آزمايش را بيرون آورده و با آب شسته بشوئيد.

شرايط آبكاري كادميوم

بايد محلول پوشش‌دهي كادميوم در مخازن فولاد كربني ساده و يا در تجهيزات فولادي نام برده كه با لاستيك يا پلاستيك پوشيده شده و مقاوم در برابر محلول هاي شيمياي مي باشند، ريخته شوند . لاستيك به كار رفته در اين مخازن بايستي داراي گريد تأييد شده‌اي باشد و پيش از استفاده بايد با محلول رقيق و داغ هيدروكسيد سديم (سودسوزآور) تميز شده باشد .

در موارديكه نياز به گرم كردن محلول و بالا بردن دماي آن باشد، مي‌توان از كويل‌هاي بخار با ساختار فولاد كربني سادهي و يا هيتر هاي مسطح و يا استوانه اي الكتريكي ضد اسيد معلق از جنس Stainless Steel يا Titaniumو غيره مي توان استفاده كرد.

ميلة كاتد در محلول‌هاي آبكاري كادميوم بهتر است كه ترجيحاً، تكان داده شود و يا اينكه به جاي آن با گذردادن جريان هواي خام محلول متلاطم گردد. در موارديكه از فشار هوا يا باد براي ايجاد تلاطم در حمام استفاده مي گردد، عموماً توصيه مي‌شود كه محلول به طور پيوسته فيلتر شود. براي اينگونه موارد مي‌توان از فيلترهاي فولاديساده كربني يا فيلترهاي پوشيده شده با لاستيك استفاده نمود. از آنجا كه ساخت اتصالات پيچي بدون نشتي محلول، دشوار است، بايد تمامي لوله‌كشي تجهيزات از جنس فولاد نرم با اتصالات جوشي باشد .

محلول‌هاي آبكاري كادميوم

كادميوم معمولاً از يك نمك سيانوري قليايي رسوب مي نمايد. هنگاميكه قصد پوشش ‌دهي فولادهايي با استحكام كششي بالا را داريم، مي‌توان به جاي نمكهاي سيانيدي از محلول كادميوم فلئورو بورات با پاية اسيدي استفاده نمود (به دليل تردشوندگي هيدروژني كه پس از پوشش دهي در اينگونه قطعات پيش آيد و يك مسئله جدي مي باشد ). با اين ‌حال بايد مطمئن گرديد كه در طي مراحل تميز‌كاري پيش از پوشش‌دهي، فولاد دچار تردي نمي‌ شود. نمك‌هاي آبكاري كادميوم معمولاً عاري از جيوه مي باشند.

نمك‌هاي آبكاري كادميوم

هنگامي كه محلول كادميوم يكي از اجزاي اصلي مواد تشكيل دهنده محلول را در حين كار كم داشته باشد، با افزودن نمك ‌هاي از آن مواد اين كمبود را برطرف مي‌كند. جزئيات كار براي هر يك از محلول هاي بكار گرفته شده، در دستورالعمل ‌هاي داده شده ذكر مي گردد. تركيب مواد محلول آبكاري كادميوم ( به غير از براق كننده) شامل: اكسيد كادميوم، كربنات سديم، سيانورسديم، هيدروكسيد سديم می شود.

هيچ كدام از اين تركيبات كادميوم نبايد مستقيماً درون وان آبكاري ريخته شوند، بلكه بايستي نخست بخشي از محلول آبكاري را به يك ظرف فولادي ساده انتقال داده و آن را تا دماي °C 55 تا °C 65حرارت داد. (130 تا 150 درجه فارنهايت ) و سپس اين تركيبات در آن حل شوند .