آزمایش پوشش های حاصل از آبکاری
باید پوشش های ناشی از آبکاری از نظر کیفیت ، ظاهر و ویژگی های ظاهری و مقاومت بررسی شود که در این بهش از مجله دانش به بررسی این آزمایش ها و مشاهدات می پردازیم .
معمولا مشخصات یک پوشش را اط نظر مقاومت در برابر خوردگی ی توان از روی نوع فلز و میطی که در آن قرار گرفته است پیش بینی کرد در هر حال در عمل بازده کامل یک سیستم پوششی در صورتی به دست می آید که کیفیت مواد ، روش اعمال و عملیات اولیه روی فلز پایه کاملا کنترل شده باشد . همچنین در مورد پوششی که کیفیت و روش اعمال آن مناسب است ، تغییرات جزیی در شرایط سرویس (کاربرد ) آن ( که بسیار پیچیده می تواند باشد ) باعث می شود تا ظاهر و ویژگی های آن به شدت تغییر بکند. لذا یکی از جنبه های مهم تکنولوژی پوشش ها این است که آزمایش های کافی و لازم روی کیفیت آن ها انجام شود تا معلوم شود که آیا برای یک کاربرد خاص مناسب است یا خیر . آزمایش هایی برای بررسی خوردگی در محیط با روش های خاصی انجام می شود تا شرایط کاری بهینه را دقیقا پیش بینی کنند. بدین ترتیب آزمایش روی پوشش ها دو جنبه دارد : یکی آزمایش از نظر کیفیت و دیگری آزمایش مقاومت در برابر خوردگی ، که این دو به یکدیگر مربوط اند ونتایج حاصل از هر کدام روی دیگری اثر می گذارد .
آزمایش های کنترل کیفیت : این آزمایش ها به چند دسته تقسیم می شوند : مشاهدات عینی ، ترکیب شیمیایی ، ضخامت ، تخلخل ، چسبندگی ، تنش ، قابلیت انعطاف ، استحکام ، سختی ، مقاومت فرسایشی . در مورد هر پوشش یا هر کاربردی تعدادی از این آزمایش ها انجام می شود ، روش انجام آزمایش انتخاب شده به مواد مورد بحث و روش های اعمال پوشش بستگی دارد.
مشاهدات عینی : این روش وسیله ای ابتدایی برای کنترل است و برای بررسی ظاهر قطعات پوشش شده مفید است . با این وجود روشی بسیار سریع است و افراد با سابقه می توانند با مشاهدات عینی اطلاعات بسیار مفیدی به دست بیاورند . با مشاهده می توان عیوب ناشی از پوشش نداشتن برخی نواحی و یا عیوب حاصل از صدمات مکانیکی را به سرعت تشخیص داد و معمولا علل منجر به این عیوب را نیز می توان دید . ممکن است پوشش نگرفن یک منطقه به علت شکل و ماهیت سطح لخت فلز و به علت محافظ فیزیکی ماده زمینه از فلز پوشش در حین اعمال پوشش ویا بر اثر آلودگی های فلز اصلی باشد . خراب شدن پوشش ممکن است مربوط به عیوب خاصی باشد که در حین حمل و نقل ایجاد شده است . علاوه بر این که نقاط بدون پوشش را می توان تعیین کرد می توان تغییرات ضخامت پوشش در رابطه با شکل هندسی قطعه یا از روی رنگ یا میزان انعکاس سطح فهمید و برای مثال در مورد پوشش نیکل - کروم در حالتی که (به طور افراطی ) پرتابی در نقاط فرو رفته نباشد نیکل در این نواحی می ماند و از روی رنگ آن که زردتر از پوشش یراق کروم ( با رنگ سفید متمایل به آبی ) است معلوم می شود . همین طور در مورد پوشش کروم مناطق کوچکی را که نیکل آن ها پریده می توان از روی ته رنگ متمایل به صورتی مس زیرین آن و یا از روی ته رنگ تیره تر فلز زمینه تشخیص داد . نامنظمی ظاهری سطح پوشش ممکن است موید وجود عیوب در فلز اصلی و یا خوب تمیز نردن و خوب صیقل کاری نکردن سطح فلز قبل از اعمال پوشش باشد . این عیوب فلز اصلی ممکن است با پوسته شدن پوشش و کم بودن چسبندگی پوشش آشکار شود . البته این عیوب ممکن است ناشی از تمیز کاری نامناسب نیز باشد. در مود پوشش های اندود شده ممکن است ذرات در پوشش منجمد شده به هنگام خارج کردن قطعات از حمام داخل پوشش شوند در این صورت سطح پوشش زبر و سوزنی خواهدشد. سوزن ها ممکن است شفاف با رنگ روی یا به رنگ فلز پوشش باشند. اگر ذرات از سط بیرون بزند ، سوزن های آن ظاهری خاکستری یا متمایل به تیره خواهد داشت . وجود ذرات در تله افتاده در پوشش های گالوانیزه باعث کاهش مقاومت به خوردگی در این مناطق می شود . در روش پاششی ، رسوب های زبر یا سوزنی بر اثر اتمیزه شدن نامنظم فلز پوشش در محفظه پاشش ایجاد می شود و در نتیجه ذرات فلزی بزرگتر از اندازه ای که معمولا در روش های پاششی است ، به سطح پرتاب می شود و این ذرات به طور کامل ذوب و اتمیزه نشده اند. اگرچه ظاهر پوشش های زبرتر نامطلوب تر از پوشش های نرم تر است این سوزن ها معمولا اثر چندانی در مقاومت به خوردگی پوشش ندارند . پوشش های شیمیایی نیز ممکن است پودری شکل و یا دارای نواحی بی رنگ باشند که نمایانگر جوانه زنی بد پوشش روی سطح فلز زمینه و یا ماوزنه نبودن ترکیب شیمیایی حمام است و یا پارامتر های دیگر در حمام الکترولس مناسب انتخاب نشده اند . از آنجا که پوشش های الکترولسی معمولا نازکتر از پوشش های حاصل از روش روش های دیگرند وجود این چنین عیوبی باعث رد قطعات می شود ، و چون پوشش های الکترولسی بسیار اهمیت دارد. در پوشش های الکترولیزی وجود عیوب مرئی و طبیعت آنها معرف علل این عیوب است . برخی ازعیوب روی مقاومت به خوردگی تاثیر بسیار بدی دارند درحالی که برخی دیگر روی ظاهر تاثیر دارند . برخی از عیوب ممکن است علل متعددی داشته باشند و به فرایند الکترولیزی که انتخاب شده مربوط باشند ، جزئیات عیوب حاصل و روش های برطرف کردن آن ها در کتاب های مرجع آبکاری آمده است .در ادامه به اختصار برخی از عیوب مختلف را بررسی میکنیم .
1) مات بودن یا بی رنگ شدن : نشانه موازنه نبودن ترکیب حمام آبکاری ویا وجود ناخالصی های فلزی در محلول است . ماتی و بی رنگی تاثیر جدی روی خواص خوردگی دارند اما از نظر ظاهری فاقد اهمیت اند.
2) کدر شدن : برخلاف بی رنگ شدن رسوب های آبکاری ، کدر شدن عیبی جدی است که عمدتا مربوط به کافی نبودن شستشو و خشک کردن قطعات پس از آبکاری می باشد .همچنی کدری معرف وجود ترک یا تخلخل در پوشش و یا فلز اصلی است که منجر به باقی ماندن محلول آبکاری در این محل ها شده و باث رخنه کردن بعدی به سطوح ابکاری شده می شود. برخلاف بی رنگ شدن ، کدری باعث کاهش مقاومت به خوردگی می شود زیرا موادخورنده زیادی در حمام های آبکاری وجود دارد که خود باعث حمله به فلز می شوند .
3)نواحی لخت ( بدون پوشش ) ، رسوبات سوراخ دار یا فاقد چسبندگی : این عیوب بسیار مهم است و اثر جدی روی مقاومت به خوردگی دارند .هر عیبی علل مخصوص به خود را دارد مثلا موازنه نبودن محلول ، پارامتر های کاربرد غیر صحیح ، ناخالصی ها و مواد حل شده ی خارجی فلزی یا مواد غیر محلول خارجی و معلق در محلول و معمولا پاک نکردن صحیح و کافی سطح فلز اصلی از علل این عیوب است .
ترکیب شیمیایی پوشش : برای بدست آوردن پوشش های مطلوب لازم است ترکیب شیمیایی آن را دقیقا تنظیم کنیم لیکن در عمل آزمایش ترکیب شیمیایی پوشش به علت نازک بودن پوشش و تماس آن با پوشش های دیگر و فلز زمینه مشکل و یا غیر ممکن می باشد. به همین دلیل معمولا باید نمونه هایی را که با روش های خاصی تهیه شده اند آنالیز کرد . نمونه ها ممکن است از حمام مذاب نمونه برداری شده و یا از نازل پاشش روی یک ماده خنثی نظیر شیشه پاشیده شده باشد و یا به طور شیمیایی و یا الکتریکی روی ماده ای پوشش شده باشد که بتوان به آسانی آن را با اسید شویی زدود . درباره ترکیب شیمیایی می توان از مطالعه خود پوشش با اشعه ایکس و یا آنالیز سطح فلز با اشعه الکترونی اطلاعاتی بدست آورد ویا با متالوگرافی مقطع نمونه پوشش شده با چشم و با استفاده از الکترون میکروپروپ آنالیزر ، ترکیب را تعیین کرد . اگر پوشش به اندازه کافی ضخیم باشد می توان آن را با خراش و یا ماشین از فلز اصلی جدا کرد به طوری که ناخالصی از فلز اصلی و یا لایه های پوشش های دیگر (ذرات آن ) وارد پوشش نشود و سپس آنالیز شیمیایی مستقیم روی پوشش انجام داد . علاوه بر این که باید مطمئن بود که ترکیب شیمیایی آلیاژ رسوب کرده صحیح است وجود مقادیر جزئی از موادی مانند گوگرد در پوشش های مات ، نیمه براق ، براق نیکلی و وجود مس در پوشش های المینیوم پاشیده شده را باید متذکر شد که روی مقاومت به خوردگی اثر می گذارند. آزمایش های شیمیایی موضعی بر روی نقاط معین را می توان مستقیما روی سطح قطعات برای تعیین ویژگی های انجام داد. چند نمونه از این ازمایش ها که ارزش ویژه ای دارند عبارتند از :
1) آزمایش نقطه ای برای تشخیص انواع پوشش های نیکل : می توان انواع پوشش نیکل الکترولیزی را از نظر مات ، نیمه براق یا براق بودن با آزمایش شیمیایی نقطه ای تعیین کرد. برای این منظور باید به 20 گرم کرومیک اسید در 10 سی سی اسید سولفوریک غلیظ به مقدار کافی آب مقطر افزود تا 100 سی سی محلول ایجاد شود . اگر یک قطره از این محلول را روی سطح تازه تمییز شده نیکل براق بریزیم به سرعت رنگ قهوه ای تیره ظاهر می شود و سطح فلز خورده و تیره می شود .روی نیکل نیمه براق سرعت واکنش آهسته تر و تغییر رنگ کمتر است لیکن روی نیکل مات واکنش انجام نمی شود. به طورکلی تیرگی در طی حدود 5 دقیقه ظاهر می شود ، ولی در مورد نیکل براق که دارای مقادیر زیادی براقی است و معمولا سریعتر نیز خورده می شودسرعت واکنش زیاد است و خیلی سریع تیرگی رخ می دهد .
2) آزمایش نقطه ای برای تعیین وجود کرومات غیر فعال بدون رنگ روی پوشش های روی و کادمیم : اگر یک قطره از محلول 5 گرم بر لیتر استات سرب با pH برابر 7.5 را روی سطح این پوشش ها بریزیم اگر سطح غیر فعال نشده باشد، سطح قطعه فورا کدر می شود، عمل تیره شدن روی سطح غیر فعال شده کادمیم به مدت 5 ثانیه و روی سطوح غیر فعال شدخ روی به مدت 60 ثانیه تاخیر می افتد .
3) آزمایش نقطه ای برای تعیین یون کروم شش ظرفیتی روی سطوح غیر فعال : یک قطره از محلول ( 0.4 گرم دی فنیل کاربازید در 20 سی سی استن و 20 سی سی اتانول و 20 سی سی از محلول 75 درصد اسید فسفریک و20 سی سی آب ) را اگر روی سطوح غیر فعال بریزیم اگر یون کروم شش ظرفیتی وجود داشته باشد رنگ قطعه پس از چند دقیقه قر مز می شود .
