حمام های آبکاری روی
در این بخش به بررسی انواع حمام های آبکاری وری که شامل حمام های اسیدی روی ، حمام های قلیایی روی و حمام های خنثی روی هستند می پردازیم .
حمام های آبکاری روی در دامنه وسیعی از pH قابل استفاده اند . این حمام ها می توانند کاملا قلیایی ، خنثی و یا اسیدی باشند . امروزه بسیاری از حمام های آبکاری روی انحصاری هستند. هر حمام شرایط مخصوص به خود را دارد مانند کنترل شیمیایی ، بازده ، توان پرتاب ، دامنه دما و خصوصیات پوشش . مالکان سیستم های انحصاری با افزودن مواد افزودنی مخص.صی می توانند حمام مورد نظر را در حین آبکاری کنترل کنند و نتایج مطلوبی بدست آورند . ذکر این نکته ضروری است که تنوع وسیع حمام های روی فقط در چند دهه اخیر ایجاد شده است . قبل از آن فقط حمام های کاملا سیانوری بودند که پوشش براق روی را تولید می کردند .این حمام ها همچنین موجب اطمینان خاطر و کنترل عمل آبکاری می شوند . با این حال بر اثر آبکاری با محلول های سیانوری که بیشترین مصرف را در آبکاری روی درند محیط زیست با ورود هزاران کیلوگرم از مواد دور ریز سمی و خطرناک صنعت آبکاری به جویبار ها و دریاچه ها و ... آلوده می شوند . علاوه بر این تصفیه پساب این حمام ها سهم بزرگی از هزینه عملیات آبکاری محسوب می شود . اروپای مرکزی با آلودگی زیاد محیط زیست اولین منطقه ای بود که به طور جدی در جهت رفع آلودگی های ناشی از آبکاری با این حمام ها ، قدم برداشت و به تدریج این تلاش ها ، هرچند آرام در سرتاسر جهان گسترش یافت تا این که امروزه آلودگی از صنایع آبکاری به ندرت به چشم می خورد . برای مبارزه با آلودگی ناشی از سیانور دو روش وجود داشت : حذف سیانور در آبکاری و ازبین بردن سیانور در پساب محل آبکاری که هر دو روش برای حذف آلودگی اجرا شدند. صاحبان صنایع آبکاری به فکر ایجاد سیستم های جدیدی افتادند . در این جهت تحقیقات و تلاش هایی صورت گرفت و حمام های کم سیانور و بدون سیانور پدید آمدند. لازم به ذکر است این حمام ها به تدریج ایجاد شدند و در ابتدا مشکلات اقتصادی همچون سدی بر سر راه پیشرفت قرار داشت . برای مثال در اواخر دهه 1930 مشخص شد که حمام های زینکات توان پرتاب و بازده خوبی دارند ولی کیفیت پوشش حاصل برای مصارق تزئینی مناسب نیست تا این که مشکل تلفات سیانور انگیزه ای شد در جهت استفاده از حمام های بدون سیانور یا کم سیانور امروزه تقریبا 10 تا 15 درصد پوشش های آبکاری روی از این حمام ها به دست می آید . حمام های اسیدی معمولا بر پایه سولفات روی هستند . اگرچه نمک های کلرید و فلوئوبرات را هم می توان به کار برد . حمام های اسیدی در دمای حدود 30 کار می کنند و بازده جریان کاتدی 100 درصد است اما توان پرتابی کم است . رسوبات حاصل از این حمام ها نرمتر و قابل انعطاف تر از رسوبات حمام های قلیایی اند . با استفاده از حمام های خنثای کلروری و یا پیرو فسفات توان پرتاب بهبود می یابد اگرچه بازده جریان کاتدی کاهش می یابد و به 80 تا 90 درصد می رسد . سرعت رسوب در حمام های کلروری بیشتر است و پوشش دانه های ریزی دارد . در حمام ای پیروفسفات پوشش بدون تخلخل بدست می آید . رسوبات براق را می توان از هر دو این حمام ها با به کارگیری مواد افزودنی بدست آورد . اساس حمام های قلیایی ، سیانور روی است و خواص این حمام ها و رسوبات حتصل را می توان با تغییر دادن میزان خصلت قلیایی حمام و میزان سیانور آزاد حمام تغییر داد. توان پرتابی بسیار خوب و سطح بسیار براق پوشش های حاصل ، از مشخصه های خاص این حمام ها می باشد ولی در این حمام ها بازده جریان کاتدی کاهش می یابد و به 75 تا 95 درصد می رسد . همچنین سرعت نشست کمتر از سایر حمام های آبکاری روی است .
1) حمام های اسیدی روی : در تمام تاریخ آبکاری روی ، حمام های اسیدی روی دارای تاریخچه جالبی هستند. این حمام ها از اولین حمام ها برای ایجاد پوشش اند و در سر تا سر تاریخ عمل رسوب دهی روی بیشترین حجم کاری را به خود اختصاص داده است . زیرا حمام های اسیدی روی بیشترین کاربرد را در تمام تاسیسات گالوانیزه الکتریکی ئرق ها و سیم های فولادی در سطح جهتن دارند . این دسته از حمام ها آبکاری روی را حمام های سولفات ، کلرید و فلوئوبرات روی تشکیل می دهند . از این حمام ها به طور وسیعی برای پوشش دادن ورق ، سیم و لوله استفاده می شود ، در این موارد به توان پرتاب زیاد نیازی نیست و با چگالی جریان زیاد می توان پوشش های مطلوبی ایجاد کرد. با این که پوشش روی حاصل از حمام های اسیدی ، روشنتر از پوشش های روی حاصل از حمام های سیانوری است ولی این حمام ها به ناخالصی ها ی فلزی موجود در الکترولیت که اغلب با روی نشست کرده و باعث حساس شدن پوشش به خوردگی می شوند حساس اند ، به عبارت دیگر آبکاری روی از حمام های اسیدی بیشتر برای پوشش های چدن چکش خوار و قطعات فلزی از جنس فولاد مناسب می باشند . مزیت این حمام ها برای قطعات فولادی این است که اثر تردی هیدروژنی کمترین مقدار را دارد . در تمامی ترکیبات حمام های اسیدی ، بازده آند و کاتد 98 تا 100 درصد است ، که در مقایسه با حمام های قلیایی بسیار زیاد است.
2) حمام های قلیایی روی : حمام های سیاوری روی با وجود برتری حمام های اسیدی در آبکاری روی با این حال از سال 1935 تا 1975 اکثر حمام های تجارتی مورد استفاده در آبکاری روی از نوع حمام های قلیایی سیانوری روی یعنی حمام های کاملا سیانوری وحمام های قلیایی نیمه سیانوری و کم سیانوری بودند. حتی در یکی از مراجع ذکر شده است که 99 درصد قطعات فولادی در حمام های قلیایی سیانوری روی آبکاری می شوند و از حمام ها ی اسیدی روی فقط برای آبکاری محصولات نوردی مانند لوله ،ورق ، و نوار استفاده می شود . بیشترین دانش ابکاری روی که کثر ان نیز تجربی می باشد ناشی از عملکرد طولانی بر روی حمام های سیانوری روی می باشد .حمام های قلیایی سیانوری معروفترین حمام های روی م باشند که به علت خصوصیات و قدرت توزیع مناسبی که دارند در آبکاری روی مصارف فراوانی یافته اند . حمام های معمول سیانوری روی حاوی محلول های سیانور روی (نقش حامل فلز) و مقدار مشخص از سیانور سدیم ( به عنوان کمپلکس ساز ) و هدروکسید سدیم ( به عنوان هادی جریان ) می باشند. مقدار دقیق اجزای حمام های قلیایی سیانوری متنوع و به دقت کاری و نوع آن بستگی دارند. عوامل افزودنی دراین حاما ها باعث ریزشدن ساختار بلوری پوشش می شوند . به همین منظور چند نوع عوامل افزودنی به کار می رود که عبارتند از : الف) عوامل افزودنی فلزی نظیر مولیبدن ، کبالت و نیکل که باید بر طبق مقادیر گزارش شده مصرف شوند ، در غیر اینصورت بازده کاتدی تقلیل می یابد و ممکن است رسوب ایجاد شده شکننده شود . ب) عوامل افزودنی غیر فلزی شامل شکرها ، صمغها و آلدئید ها ی مختلفی می باشد که دسترین ، پیروگالول ، صمغ عربی و کتیرا از آن جمله اند. این مواد به منظور براق کردن و تسطیح به این حمام ها افزوده شوند. اگر از عوامل غیر فلزی استفاده شود دمای حمام از 32 درجه سانتی گراد و مقدار سود سوزآوراز 90 گرم بر لیتر نباید بیشتر شود از عوامل مهم در این حمام ها مقدار فلز ، نست سیانور سدیم به روی ،سود سوزآور و دما می باشدکه تاثیر قابل توجهی بر روی بازده جریان می گذارند. مثلا اگر میزان سود در حمام حدود 75 گرم بر لیتر و نسبت سیانور سدیم به روی برابر 2.75 باشد در این صورت با چگالی جریان جریان 2.3 آمپر بر دسی متر مربع و 90 گرم بر لیتر سیانور روی ، بازده جریان کاتدی 98 درصد بوده که با افزایش چگالی جریان به 9.2 آمپر بر دسی متر مربع در مقدار تابت سیانورروی ، بازده جریان کاتدی به شدت کاهش می یابد و به 33 درصد می رسد. همچنین با کاهش میزان سیانور روی با زده جریان کاتدی افت می ند . به طور کلی بازده بالا در چگالی بسیار کم بدست می آید. در این نوع حمام ها ، حمام های قلیایی با سیانور کم نیز وود دارند که توان پرتاب خوبی دارند ولی وقتی از این حمام ها برای تولید انبوه استفاده می شود ، کنترل دقیق مقدار فلز حمام لازم است و وقتی از این حمام استفاده نمی شود باید حتما آندها را خارج کرد زیرا در غیر اینصورت باعث ورود فلز روی به داخل مام می شود . به منظور نگهداری ظاهر یکنواخت رسوب باید به طور مرتب مقادبر کمی از پلی سولفید یا تصفیه کننده هایی که تجاری و انحصاری هستند و همچنین عوامل افزودنی به حمام اضافه کرد.
3) حمام های خنثی روی : در سال های اخیر تمایل به تعویض حمام های سیانوری با حمام های اسیدی ضعیف یا حمام های خنثی روی وجود داشته است . این تمایل به دلیل بازده و سرعت آبکاری زیاد این حمام هاست که با هزینه کم دور ریز و توان پرتاب منطقی آنها همراه می باشد . این حمام ها از نوع کلریدی است و رای ایجاد رسوباتی در موارد تزئینی به کار می رود . خورندگی این حمام ها بسیار بیشتر ازحمام های قلیایی است و تجهیزات مورد استفاده را باید محافظت کرد . کنترل شیمیایی این حمام ها مشکلتر و مهمتر از دیگر حمام هاست . بسیاری از قطعاتی که آبکاری آنها مشکل است نظیر چدن خاکستری ، فولاد کربونیتریده و چدن چکش خوار را می توان در این حمام ها آبکاری کرد . بازده کاتدی در این حمام ها نیز زیاد است .
