تحقیق عوامل موثر بر فرآيند پوشش كاري

2 ـ 1 ـ جنس فولاد پايه

دراين پژوهش سعي شده از فولادي كه در صنعت مصرف زيادي دارد استفاده شود . بر اين اساس آزمايشات بر روي نمونه هايي از فولاد CK 45 با تركيبي مطابق جدول 2 ـ 1 كه از شمش اين فولاد تهيه شده ، انجام شد .

جدول 2 ـ 1 : تركيب شيميايي فولاد CK 45 مورد استفاده در پروژه ( درصد متوسط عناصر )

2 ـ 2 ـ مراحل مختلف ايجاد پوشش

2 ـ 2ـ 1 ـ آماده سازي نمونه ها

2 ـ 2ـ 1 ـ 1ـ تميز كاري مكانيكي نمونه ها

نمونه هاي فولادي پس از برش توسط كاتر با استفاده از سمبادهاي 60 ، 120 ، 220 ، 400 ،  800، 1000 پوليش شدند . اين عمليات بايد صورتي انجام شود كه يك سطح بدون خلل و فرج و يكنواخت ايجاد شود ؛ بگونه اي كه در نهايت سطح كاملاً  آينه اي نشود چرا كه ايجاد يك پوشش چسبنده بر روي اين سطح مشكل مي باشد . علت در اين است كه اتصال پوشش به فلز پايه يك اتصال مكانيكي است نه يك اتصال شيميايي . از اينرو آينه اي شدن سطح باعث از بين رفتن كامل پستي و بلندهاي سطح و چسبندگي ضعيف پوشش  مي شود .

2 ـ 2 ـ 1 ـ 2ـ چربي گيري نمونه ها

از آنجا كه در مراحل مختلف بعنوان مثال تماس نمونه ها با دست هنگام پوليش امكان وجود چربي بر روي سطح قطعات وجود  دارد ، بايد چربيها از روي سطح حذف شود . ايجاد يك پوشش از چسبندگي خوب به نحوة زدودن اين مواد بستگي دارد . چربيها مانع از فعال شدن سطح نمونه ها در مراحل مختلف اسيد شويي ، فعال سازي و پوشش كاري  مي شوند . بنابراين در صورت زدوده نشدن كامل اين چربي ها پوشش ايجاد شده ، چسبندگي لازم را نداشته و براحتي از روي سطح جدا مي شود . در اين پروژه  چربي زدايي از طريق قلياشويي انجام شد . به اين صورت كه قطعه به مدت 15 دقيقه در محلول g/l 15 سود با دماي ^oC 70 ـ 50  قرارداده شد و در پايان با آب مقطر شستشو داده شد . پس از اتمام اين مراحل نبايد هيچگونه چربي بر روي سطح نمونه ها  قرار داشته باشد . يك راه ساده براي مطمئن شدن از تميز شدن نمونه ها اين است كه نمونه ها با آب شستشو شوند و وضعيت قرارگرفتن قطرات آب بر روي نمونه ها بررسي شود . اگر آب تمام سطح را تر كند ،  مي توان مطمئن شد كه سطح نمونه ها بخوبي تميز شده است و گرنه عمليات چربي گيري را بايد تكرار كرد .

2 ـ 2ـ 1 ـ 3 ـ‌اسيد شويي نمونه ها

بمنظور برداشتن لاية اكسيدي سطح ، پس از انجام عمليات چربي گيري بايد يك مرحله اسيد شويي بر روي نمونه ها انجام شود . بطور كلي بدون حذف  اين لايه هاي سطحي ايجاد يك پوشش چسبنده ممكن نيست . در اين پروژه اسيد شويي نمونه ها با اسيد كليردريك 30% انجام گرفت . براي تهيه اسيد كلريدريك 30% مي توان 81 ميلي ليتر اسيد خالص 37% ( اسيد كلريدريك Merk ) را با 19 ميلي ليتر آب مقطر مخلوط كرد تا اسيد 30% بدست آيد . بايد توجه داشت در حين رقيق كردن اسيد حتماً اسيد به آب اضافه شود نه آب به اسيد ( در صورت اضافه كردن آب به اسيد امكان پاشيده شدن آن به اطراف و خطرات ناشي از آن وجود دارد ) . مدت اسيد شويي 30 ثانيه و در دماي محيط مي باشد . در نهايت نمونه ها با آب مقطر شسته شده و خشك مي گردند .

2 ـ 2ـ 1 ـ4 ـ اچ اسيدي

انجام عمليات اچ اسيدي باعث بهتر شدن كيفيت پوشش و چسبندگي بهتر آن  مي گردد . اين عمليات با اسيد كلريدريك 20% و در دماي ^oC 50 و به مدت 30 ثانيه انجام  مي شود . برای ساخت اسيد كلريدريك 20% ، 54 ميلي ليتر اسيد خالص 37% را با 65 ميلي ليتر آب مقطر مخلوط مي كنيم .

بايد به اين نكته توجه داشت كه نمونه ها پس از انجام عمليات اسيد شويي با آب مقطر بخوبي شسته شوند چرا كه باقي ماندن ذرات اسيد بر روي نمونه ها موجب آسيب رساندن به زير لايه و در نهايت كم شدن چسبندگي پوشش شود .

2 ـ 2 ـ 2ـ تركيب حمام مورد استفاده

به منظور ايجاد پوشش الكترولس Cu از سولفات مس بعنوان تامين كنننده مس از فرمالدهيد بعنوان مادة احيائ كننده از هيپوفسفيت بعنوان عامل احيا كننده كمكي و تارتارات سديم و كربنات سديم به عنوان مواد افزودني و در نهايت ازهيدروكسيد سديم بعنوان تنظيم كنندة pH استفاده شد .

2 ـ 2ـ 3 ـ سيستم فرآيند آبكاري

بطور كلي سيستم فرآيند پوشش كاري مورد استفاده متشكل از بخشهاي زير  مي باشد :

الف ـ وان آبكاري : از آنجا كه محلول پوشش كاري الكترولس مس يك محلول فعال مي باشد، (بطوريكه هر مادة فعالي كه قابليت ايجاد پوشش بر روي آن وجود داشته باشد اگر در تماس با محلول قرار گيرد مي تواند بر روي آن پوشش ايجاد شود )  از اينرو بايد وان آبكاري ماده اي از جنس شيشه باشد . در اين پروژه از يك بشر شيشه اي cc 150 استفاده شد . در صورتيكه فرآيند در دماهاي بالاتر انجام شود ، تبخير آب و در نتيجه كاهش حجم محلول با افزودن آب مقطر و يا محلول از قبل آماده شده جبران مي گردد .

ب ـ سيستم گرمكن  اندازه گيري و تنظيم دما : براي گرم كردن محلول و رسيدن به دماي مورد نظر از يك حمام بن ماري استفاده شد كه حداكثردمایی برابر با ^oC 110 داشت . اندازه گيري دما نيز بوسيلة يك دماسنج آزمايشگاهي معمولي و يك دما سنج ديجيتال انجام گرديد .

2 ـ 2ـ 4 ـ اندازه گيري و تنظيم pH محلول آبكاري

براي اندازه گيري pH ، از دستگاه pH متر ديجيتال استفاده شد . بري تنظيم pH به ميزان مورد نظر به تناسب از محلول 30%NaOH  استفاده شد . بطور كلي pH محلول در محدودة 12 ـ 5/11 متغير بود . ذكر اين نكته ضروري است كه براي تنظيم pH كاليبره كردن pH متر الزامي است . اين كار بوسيله محلولهاي بافر ويژه كه مخصوص اين كار است انجام مي شود . اين بافرها د اراي pH  4 ، 7 و 10 مي باشند . با تنظيم pH متر دردو مقدار pH  متر كاليبره  مي شود .

2 ـ 3 ـ فرآيند الكترولس Cu و روش انجام آن

همانطور كه قبلاً ذكر شد براي ايجاد پوشش الكترولس Cu به چندين مادة مختلف نياز است كه هر كدام وظيفة خاصي را بر عهده دارند . در اين پروژه از سولفات  مس بعنوان منبع مس، از فرماليدهيد و هيپوفسفيت سديم بعنوان ماده احياء كننده ، از تارتارات سديم و كربنات سديم به عنوان مواد افزودني استفاده شده است . ابتدا هر كدام از اين مواد به مقدار معين توزين نموده و در يك بشر توسط آب مقطر حل مي نماييم تا به حجم معين برسد . سپس با هيدروكسيد سديم ميزان pH محلول را تنظيم مي نماييم . در مرحلة بعد بشر حاوي محلول را پس از اينكه حمام به دماي مورد نظر رسيد ، داخل آن  مي گذاريم  . بعد نمونه هايي كه قبلاً‌ آماده سازي شده اند را داخل محلول آبكاري غوطه ور  مي نماييم . لازم به ذكر مي