آبکاری کروم و کروم سخت

 

چرا برخی از فلزات را با کروم، آب می دهند؟

برخی از فلزات را برای براق تر شدن با لایه ی نازکی از کروم می پوشانند. این لایه، از خورده شدن و رنگ زدن فلز نیز جلوگیری می کند.کروم فلزی است سخت، شکننده و به رنگ سفید – نقره ای. این فلز در سال 1798 میلادی کشف شد. کروم زنگ نمی زند. در مقابل گرما مقاوم است. و از استحکام بالایی برخوردار است. به همین جهت، از این فلز برای آب دادن سایر فلزات و نیز تهیه ی آلیاژ اچرا برخی از فلزات را با کروم، آب می دهند؟

برخی از فلزات را برای براق تر شدن با لایه ی نازکی از کروم می پوشانند. این لایه، از خورده شدن و رنگ زدن فلز نیز جلوگیری می کند.

کروم فلزی است سخت، شکننده و به رنگ سفید – نقره ای. این فلز در سال 1798 میلادی کشف شد. کروم زنگ نمی زند. در مقابل گرما مقاوم است. و از استحکام بالایی برخوردار است. به همین جهت، از این فلز برای آب دادن سایر فلزات و نیز تهیه ی آلیاژ استفاده می شود.

در آبکاری الکتریکی با کروم، یون های محلول کروم را به صورت لایه ای نازک بر روی جسمی که از فلز دیگری ساخته شده است، رسوب می دهند. جسم مورد نظر را که می خواهند آب کروم بدهند، به «کاتد» یا قطب منفی باتری وصل می کنند و فلز کروم را به «آند» یا قطب مثبت متصل می کنند. سپس آن ها را در محلول الکترولیت که معمولا حاوی اسید کرومیک و اسید سولفوریک است قرار می دهند. به دین ترتیب فلز کروم در آند خورده شده، حل می شود و به صورت لایه ی نازکی از فلز در کاتد ته نشین می شود که اصطلاحا آن را «آب فلز» می گویند.

بسیاری از وسایل خانگی و همچنین قسمت های براق و درخشان اتومبیل، با لایه ای از کروم پوشانده شده اند. ابزارها و وسایل الکتریکی، چرخ دنده ها،‌ماشین های بسته بندی و صدها وسیله ی مختلف دیگر، برای براق شدن، زیبایی، استحکام و جلوگیری از زنگ زدن به همین روش آبکاری می شوندستفاده می شود.

در آبکاری الکتریکی با کروم، یون های محلول کروم را به صورت لایه ای نازک بر روی جسمی که از فلز دیگری ساخته شده است، رسوب می دهند. جسم مورد نظر را که می خواهند آب کروم بدهند، به «کاتد» یا قطب منفی باتری وصل می کنند و فلز کروم را به «آند» یا قطب مثبت متصل می کنند. سپس آن ها را در محلول الکترولیت که معمولا حاوی اسید کرومیک و اسید سولفوریک است قرار می دهند. به دین ترتیب فلز کروم در آند خورده شده، حل می شود و به صورت لایه ی نازکی از فلز در کاتد ته نشین می شود که اصطلاحا آن را «آب فلز» می گویند.

بسیاری از وسایل خانگی و همچنین قسمت های براق و درخشان اتومبیل، با لایه ای از کروم پوشانده شده اند. ابزارها و وسایل الکتریکی، چرخ دنده ها،‌ماشین های بسته بندی و صدها وسیله ی مختلف دیگر، برای براق شدن، زیبایی، استحکام و جلوگیری از زنگ زدن به همین روش آبکاری می شوند

کروم

کروم یکی از عناصر جدول تناوبی است که دارای نشان Cr و عدد اتمی ۲۴ می‌باشد. کروم یا کرومیوم فلزی سخت، براق و به رنگ خاکستری فلزی با جلاپذیری بالا و نقطه جوش بالا و مقاومت قابل توجه در برابر زنگ‌زدگی و تیرگی است. اکسید کرومیوم از بیش از ۲ هزار سال پس در امپراتوری چین برای روکش سلاح‌های فلزی استفاده می‌شد. کروم به عنوان یک عنصر در سال ۱۷۶۱ کشف شد و ابتدا به عنوان رنگدانه کاربرد داشت. در ۱۷۹۷ فلز کروم برای نخستین بار از سنگ معدنی آن جدا شد.از آن زمان تاکنون تقریباً تمام کروم دنیا از سنگ معدنی کرومیت به دست می‌آید. ارزش این فلز بیشتر به دلیل مقاومت بسیار آن در برابر زنگ‌زدگی و فرسایش است به ویژه وقتی کشف شد که افزودن کروم به فولاد تاثیر قابل توجهی در جلوگیری از فرسایش و تیرگی فولاد دارد. امروزه حدود ۸۵ درصد مصرف کروم دنیا برای ساخت فولاد ضدزنگ (که حداقل ۱۰.۵ درصد حجم آن را کروم تشکیل می‌دهد) و همچنین آبکاری با کروم است.

آبکاری الکتریکی برای رسوب ­دهی فلزات گوناگون از قبیل کروم، نیکل، روی، قلع، مس، سرب، کادمیم، نقره، طلا، پلاتین و همچنین مواد آلیاژی مانند برنز (مس-قلع)، برنج (مس-روی)، نیکل-فسفر، روی-نیکل، آهن-نیکل-کروم و غیره استفاده می­ شود.

این پوشش­ ها با اهداف تزیینی، حفاظتی، بهبود مقاومت به خوردگی، خنثی سازی شیمیایی سطح زیرلایه، بهبود مقاومت سایشی، تنظیم ابعاد و بازسازی قطعات، تامین ویژگی­ های الکتریکی یا مغناطیسی، بهبود ویژگی ­های بازتابی، کاهش اصطکاک و غیره اعمال می ­شوند. پوشش ­های حاصل از آبکاری الکتریکی در مواردی عملکرد چند منظوره دارند. مثلاً در کاربردهایی نظیر سپر فولادی خودرو، شیرآلات و یراق آلات ساخته شده از فولاد یا روی، زه­وار و زه، مدارهای برقی، سیم پیانو، جواهرات بدلی، اتصالات الکتریکی، قطعات پلاستیکی و قطعات ساختمانی و معماری هر دو نقش تزیینی و حفاظتی پوشش، مدنظر قرار می ­گیرد.

پوشش کروم:
کروم فلزی سخت و ترد است. رنگ آن سفید مایل به خاکستری است و پس از پرداخت کاملاً شفاف و براق شده و به صورت آبی کم رنگ به نظر می رسد. متداول ترین مصرف کروم به عنوان پوشش در پوشش های حاصل از آبکاری الکتریکی است. این پوشش در اتمسفر و در اب مقاوم است. به علت مقاومت به خوردگی، مقاومت در برابر کدر شدن و رنگ روشن و شفافیت زیاد، کروم برای پوشش های تزیینی به کار می رود. قدرت انعکاس سطح کروم کاری و کاملاً صیقلی شده در حد 65 درصد است. این مقدار برای نقره و نیکل به ترتیب 88 و 55 درصد است ولی نکته مهم این است که خاصیت انعکاسی پوشش نقره و نیکل با گذشت زمان ضایع می شود، در حالی که در مورد کروم تغییری حاصل نمی شود. توانایی تر شوندگی پوشش کروم توسط مایعاتی مثل آب و روغن خیلی ضعیف است. لایه های کروم قابل جوشکاری نبوده و رنگ نمی پذیرند. پوشش های نازک کروم با ضخامت کمتر از 0.5 میکرون، به همراه تغییر شکل فلز پایه تغییر شکل می یابند. پوشش کروم در مقابل اتمسفر هوا، گازها (به جز در مقابل گاز کلرین مرطوب)، هیدروکربن ها، روغن ها، آب ها، اسیدهای میوه، برخی مواد قلیایی و اسیدها (به جز موادی مثل سود قوی، اسید کلریدریک، اسید نیتریک، اسید استیک، اسید سیتریک و غیره) و نمک ها مقاوم هستند. پوشش کروم تا حدود 400 سانتیگراد مقاوم است و پس از آن سختی پوشش افت می کند. این پوشش تا دماهای 500 درجه سانتیگراد کدر نمی شود.

شاید بتوان پوشش های کروم را از نظر کاربرد آن ها به سه گروه پوشش های تزیینی یا کروم براق، پوشش های مقاوم به خوردگی و پوشش های مقاوم به سایش تقسیم کرد. در پوشش های تزیینی، جنبه دکوراتیو، براقیت و مقاومت به کدر شدن پوشش مهم تر است، بنابراین از لایه نازک کروم در حدود 0.25 میکرون ضخامت استفاده می شود. در کاربردهایی با جنبه حفاظتی و مقاوم به خوردگی، ضخامت پوشش کروم بیشتر و در حدود 2.5 تا 50 میکرون است. در استفاده از این پوشش ها، جنبه های تزیینی و مقاومت به سایش چندان مد نظر نمی باشد. برای این که پوشش های کروم در برابر سایش مقاوم باشند ضخامت آن ها باید 10 تا 400 میکرون باشد. با افزایش بیشتر ضخامت، تردی بیش از حد باعث پوسته شدن پوشش می شود. پوشش های تزیینی از حمام های آبکاری کروم براق و پوشش های مقاوم به خوردگی و پوشش های مقاوم به سایش از حمام های آبکاری کروم سخت تولید می شوند.

پوشش های نازک کروم دارای ناپیوستگی ها و تخلخل های بسیار ریزی است که مواد خورنده را به زیر پوشش کشانده و باعث ایجاد خوردگی موضعی می شود. اگر برای رفع این ناپیوستگی ها ضخامت روکش افزایش داده شود، تنش زیاد کروم باعث می شود ترک های نامرئی ریزی در آن ایجاد شود. شرایط اولیه برای حصول پوشش های کروم تزیینی کاملاً براق این است که قبل از کروم کاری یک لایه کاملاً براق وجود داشته باشد، بنابراین پوشش های تزیینی کروم معمولاً بر روی پوشش نیکل به کار می روند.

پوشش­ های کرم سخت
نامگذاری کروم سخت بر روی دسته ای از پوشش های کروم الکترولیتی به این معنا نیست که پوشش هایی با جنبه های تزیینی از سختی کافی برخوردار نیستند و یا سختی پوشش کروم سخت از آن ها بیشتر است، بلکه به دلیل اینکه سختی لایه های نازک کروم در مقابله با سایش و درگیری های مکانیکی واجد ارزش فنی نیست و همچنین به دلیل اینکه ضخامت بیشتر پوشش کروم باعث افزایش سختی و مقاومت به سایش فلز زیر لایه و استفاده از آن در کاربردهای سایشی می شود، از اصطلاح کروم سخت برای پوشش های ضخیم کروم استفاده می گردد. سختی پوشش های کروم سخت 850 تا 1000 ویکرز یا معادل 70 راکول سی است.
پوشش کروم سخت برای افزایش عمر قطعات در مقابل سایش، اصطکاک و فرسایش به کار می رود و یکی از روش های مهم سخت کردن سطحی، تعمیر، بازیابی و بازسازی قطعات صنعتی است.

خواص و ویزگی های عمده ی پوشش کروم سخت عبارتند از:سختی و مقاومت در برابر سایشمقاومت در برابر خوردگیمقاومت در برابر گرماضریب اصطکاک و انرژی سطحی بسیار پایین آن،عدم تغییر ابعادی و اعوجاج قطعات کروم سخت شده به دلیل انجام فرایند در دمای نسبتاً پایینچسبندگی پایین مایعات و جامدات روی سطح کرومظاهر خوب و تزیینیخواص پارامغناطیس پوشش کروم و غیر مغناطیس کردن سطح زیر لایه قابلیت سنگ زنی، پرداخت و

صیقل کاری پوشش کروم
از جمله کاربردهای پوشش ­های کرم سخت می ­توان به موارد زیر اشاره کرد:
– ابزارهای برشی مثل مته ها، تیغه فرز، ابزارهای تراشکاری و اهرم های حفاری. عمر کاری ابزارهای برشی در اثر آبکاری کروم سخت به نحو چشم­ گیری افزایش می ­یابد. قلاویزها و برقوها از جمله ابزارهایی هستند که کروم­کاری سخت برای آن­ها بسیار کارساز است. مثلاً در یک مورد آبکاری کرم سخت قلاویزی که برای پیچ ­زنی فولاد سردکار 1010 استفاده شده، عمر مفید آن را از 250 قطعه، برای قلاویز بدون پوشش، به 600  قطعه، برای قلاویزی که کروم ­کاری سخت شده، افزایش داده است. ضخامت پوشش در این کاربردها در محدوده­ ی 1 تا 13 میکرون توصیه می ­شود.
– ابزارهای بازرسی مثل شابلن سوراخ، شابلن رینگ، میکرومترها، خط کش های ورنیه و کولیس
– ابزارهای ماشین مثل مته ماشین دریل، سه نظام تراش و سنگ، سبه ها و غیره
– قالب های پلاستیک، لوله های مارپیچی اکستروژن، چکش های پرس، غلتک های نورد، قالب های کشش، پانچ های پرس، قالب های ریخته گری دایکاست، قالب های شیشه و غیره
– قطعات پمپ، توربین، کمپرسور، هیدرولیک های روغن، موتورها و غیره
– قطعات هواپیما
– رینگ­ های تراکم پیستون­ های چدنی مورد استفاده در موتورهای احتراق داخلی، ضخامت پوشش بسته به اندازه و شرایط کار رینگ از 150 تا 300 تغییر می­ کند.
– میل سوپاپ ­های دود موتورها که تحت نیروی فشاری بالا و دمای 600 تا 900 درجه سانتیگراد کار می ­کنند
– میله ­های کمک فنرهای خودرو
– بازسازی سطحی میل ­لنگ­ های بزرگ موتورهای دیزلی و بنزینی و کمپرسورها
– بازسازی قطعات کمپرسورهای موتورهای هواپیمای جت که دستیابی به رواداری­های ابعادی بسیار بسته ­ی آن­ ها با ماشین ­کاری تامین نمی ­شود، گاهی باید با پوشش کروم سخت انجام شود.