آبکاری قلع یکی از فرایندهای مهم در صنعت است که به منظور افزایش مقاومت و بهبود خواص سطحی قطعات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرایند به کمک لایه‌ای نازک از قلع، سطح زیرین را در برابر خوردگی، اکسیداسیون و سایش محافظت می‌کند. به علاوه، آبکاری قلع به بهبود قابلیت لحیم‌کاری قطعات الکترونیکی و سایر صنایع کمک شایانی می‌کند.
آبکاری قلع علاوه بر کاربردهای صنعتی، در تولید کالاهای مصرفی نظیر لوازم آشپزخانه و تزئینی نیز اهمیت دارد. این لایه نازک نه تنها زیبایی و درخشندگی به محصولات می‌بخشد، بلکه عمر مفید آنها را نیز افزایش می‌دهد. با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد قلع، این روش به یکی از انتخاب‌های پرطرفدار در فرآیندهای آبکاری تبدیل شده است.
آبکاری قلع چیست؟
قلع احتمالاً از زمان کودکی و دیدن شخصیت مرد قلع در “جادوگر اوز” بخشی از زندگی شما بوده است. اما کاربردهای قلع فراتر از داستان‌های خیالی است و در زندگی روزمره ما کاربردهای عملی متعددی دارد. همه ما با قوطی‌های حلبی آشنا هستیم که برای نگهداری مواد غذایی و نوشیدنی‌ها استفاده می‌شود. این ظروف در واقع از ورق فولادی تولید می‌شوند که با لایه نازکی از قلع، معروف به ورق قلع، پوشانده شده‌اند.
امروزه تقریباً نیمی از کل قلع تولید شده در صنایع لحیم‌کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، قلع در تولید مسوار، برنز و برنز فسفره نقش مهمی ایفا می‌کند. نمک‌های قلع گاهی برای ایجاد یک پوشش رسانای الکتریکی بر روی شیشه‌های جلو و پنجره اتومبیل استفاده می‌شوند. شیشه پنجره معمولاً با استفاده از شیشه مذاب شناور روی قالب مذاب تولید می‌شود که سطحی صاف ایجاد می‌کند.
فلز مورد استفاده در ساخت زنگ (زنگوله‌ها) معمولاً ترکیبی از برنز و قلع است. افزون بر این، آلیاژهای قلع و قلع دارای ارزش فوق‌العاده‌ای در فرآیند آبکاری دارند، که در آن یک پوشش فلزی بر روی سطح ماده با استفاده از جریان الکتریکی رسوب می‌شود.
اطلاعات جالب درباره قلع
قلع فلزی نرم و شکل‌پذیر با رنگ سفید نقره‌ای است که به‌وفور در نقاط مختلف جهان یافت می‌شود. تاریخ استخراج قلع به حدود 3000 سال قبل از میلاد مسیح برمی‌گردد. برنز، که آلیاژی از مس و قلع است، معمولاً از یک‌سوم قلع تشکیل می‌شود و اولین اشیاء ساخته شده از این آلیاژ دارای مقادیر اندکی قلع بودند.
چینی ها از سال 700 قبل از میلاد شروع به استخراج قلع کردند و امروزه این فلز در کشورهایی مانند چین، تایلند و اندونزی تولید می‌شود. همچنین، قلع در برزیل، پرو و بولیوی نیز استخراج می‌گردد. این فلز از طریق فرآیند کاهش کاربوترمیک سنگ اکسید تولید می‌شود که با گرم کردن سنگ معدن در کوره حاصل می‌شود.
قلع چهل و نهمین عنصر فراوان در پوسته زمین است و در جدول تناوبی عناصر با نماد اتمی “Sn” و عدد اتمی 50 شناخته می‌شود. قلع یک عنصر بومی نیست، به این معنی که در حالت طبیعی یافت نمی‌شود و باید از سنگ معدن استخراج گردد.
متداول‌ترین سنگ معدن قلع، کاسیتریت (SnO2) است. در حالی که قلع در شکل فلزی خود غیر سمی است، برخی از ترکیبات آن می‌توانند سمی باشند. مقادیر اندکی از قلع در ایالت‌های آلاسکا و کالیفرنیا در ایالات متحده وجود دارد. هنگامی که قلع خم می‌شود، صدای جیغ متمایزی تولید می‌کند که به آن “گریه قلع” می‌گویند.
فرایند آبکاری قلع
قلع فلزی براق با رنگ سفید نقره‌ای است که در دماهای معمولی در برابر آب و هوا مقاوم است و اسیدها و بازهای ضعیف تأثیر زیادی روی آن ندارند. برعکس، اسیدها و بازهای قوی به‌راحتی می‌توانند بر آن تأثیر بگذارند. قلع به‌سادگی لحیم‌پذیر است و در برابر مواد غذایی و اتمسفر عادی دچار تغییر نمی‌شود. به‌دلیل غیرسمی بودن، قلع کاربرد گسترده‌ای در پوشش‌کاری قطعات صنعتی مواد غذایی و صنعت کنسروسازی دارد. همچنین به‌عنوان یک ماده ایده‌آل در لحیم‌کاری در صنعت برق نیز شناخته می‌شود.
آلیاژهای قلع-سرب معمولاً برای لحیم‌کاری تجهیزات مختلف به کار می‌روند. استفاده از آلیاژهای غنی از سرب به‌دلیل مقاومت مناسب به خزش در شرایط کاری رادیاتور توصیه می‌شود. در صورتی که این آلیاژها در محیط‌های کلری مقاوم به خوردگی باشند، می‌توان از آلیاژهای قلع-سرب با درصد کمتر قلع استفاده کرد.
خوردگی آلیاژ لحیم می‌تواند با ظهور ترکیبات سفید رنگ در محل اتصالات همراه باشد که موجب خرابی و نشتی رادیاتور می‌شود. این پژوهش به بررسی سرعت خوردگی سرب، قلع و آلیاژهای آنها در اتمسفر و الکترولیت‌های خورنده به‌روش کاهش وزن و پلاریزاسیون کاتدی می‌پردازد.
در محیط‌های خنثی، مانند شرایط تسریع‌شده خوردگی (H/T) و آب، افزودن مقدار کمی قلع به سرب می‌تواند به‌طور قابل توجهی مقاومت به خوردگی آلیاژ لحیم را افزایش دهد. اما در محیط‌های اسیدی حاوی یون کلر، مانند فلاکس کلریدی و اسید هیدروکلریک، آلیاژهای غنی از قلع مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارند.
با ترسیم منحنی‌های سرعت خوردگی نسبت به مقدار قلع در هر یک از این محیط‌ها، مقدار بهینه قلع در آلیاژهای لحیم قلع-سرب که دارای مقاومت به خوردگی مطلوب هستند، پیشنهاد شده است. به کمک تکنیک‌های الکتروشیمیایی و بررسی محصولات خوردگی با میکروسکوپ الکترونی SEM و آنالیز جذب اتمی AA و پراش اشعه ایکس XRD، مکانیزم خوردگی سرب، قلع و آلیاژهای آنها در محیط‌های خنثی و اسیدی ارائه شده است.
مراحل فرآیند آبکاری قلع
آبکاری قلع می‌تواند بر روی انواع مختلف فلزات انجام شود. بیایید به اجزای کلیدی یک فرآیند آبکاری قلع مؤثر نگاهی بیندازیم:
چربی‌زدایی: تمیز کردن قطعه کار، که قرار است پوشش قلع را دریافت کند، پیش از غوطه‌وری در حمام آبکاری بسیار حیاتی است. چربی‌زدایی موجب حذف روغن، چربی و سایر آلودگی‌های سطحی می‌شود که می‌توانند اثربخشی فرآیند آبکاری را کاهش دهند. این مرحله می‌تواند شامل روش‌های متعددی باشد:
- سندبلاست: در این فرآیند، ذرات ساینده مانند شیشه خرد شده یا اکسید آلومینیوم تحت فشار هوا به سطح قطعات پاشیده می‌شوند تا مواد خارجی از بین بروند.
- جوشاندن: جوشاندن قطعه در آب می‌تواند روشی مؤثر برای حذف چربی و روغن باشد بدون نیاز به مواد شیمیایی اضافی.
- چربی‌زدایی الکترولیتی: غوطه‌وری قطعه کار در محلول الکترولیتی چربی و روغن‌های تجمع‌یافته در ترک‌ها و شکاف‌ها را از بین می‌برد.
- شستشو: شستشوی قطعه در آب پس از چربی‌زدایی الکترولیتی، باقی‌مانده محلول تمیزکننده را از سطح حذف می‌کند.
آماده‌سازی حمام آبکاری: مرحله بعدی تهیه محلول الکترولیتی است که به آن حمام آبکاری می‌گویند. این حمام‌ها می‌توانند شامل محلول‌های قلع اسیدی، قلع قلیایی یا متیل سولفونیک اسید باشند. در این حمام، قلع حل شده و یون‌های با بار مثبت ایجاد می‌شود که در محلول معلق هستند و شامل مواد افزودنی شیمیایی نیز می‌باشد. این حمام به عنوان یک رسانا در هنگام رسوب‌دهی عمل می‌کند. حمام‌های اسیدی معمولاً سرعت پوشش‌دهی بالاتری دارند، اما در غلظت‌های بالا ممکن است نتوانند به‌خوبی سطوح ناهموار را پر کنند.
آبکاری: پس از تمیز شدن و غوطه‌وری در حمام الکترولیتی، قطعه کار آماده آبکاری است. این قطعه معمولاً در مرکز مخزن مخصوصی قرار می‌گیرد که حاوی محلول الکترولیتی است و به عنوان کاتد عمل می‌کند. آندها، که الکترودهای با بار مثبت هستند، در نزدیکی لبه مخزن قرار دارند.
ولتاژ DC به وان آبکاری اعمال می‌شود. دستگاهی به نام رکتیفایر برای تبدیل برق AC به DC استفاده می‌شود. با ورود جریان الکتریکی، یون‌های دارای بار مثبت از آند به سمت کاتد (بستر) حرکت کرده و بر روی سطح رسوب می‌کنند. سپس جریان به سمت آند برمی‌گردد تا مدار کامل شود.
پس از آبکاری: مرحله‌ای که پس از آبکاری معمولاً لازم نیست. اما در برخی کاربردها، غیرفعال‌سازی با استفاده از یک پوشش سبک از مواد محافظ می‌تواند به منظور ایجاد حفاظت اضافی در برابر خوردگی یا افزایش خصوصیات واکنشی قلع انجام شود. عملیات حرارتی نیز ممکن است برای جلوگیری از آزاد شدن هیدروژن که ناشی از قرار گرفتن فلز در معرض هیدروژن است، انجام شود.
الکترولیت های آبکاری قلع
الکترولیت‌های اسیدی شامل اسید فنل سولفونیک، اسید هیدروفلوریک و اسید فلوئوروبونیک هستند، در حالی که الکترولیت‌های قلیایی معمولاً بر پایه استانات سدیم یا پتاسیم و هیدروکسیدهای مرتبط ساخته می‌شوند. پوشش‌های قلع که به‌صورت الکترولیتی روی قطعات ایجاد می‌شوند، ابتدا ظاهری کدر دارند، اما با غوطه‌ور کردن آنها در حمام روغن داغ (Surfuion) می‌توان به سطحی براق دست یافت.
این حمام‌ها خلل و فرج موجود در پوشش را پر کرده و مقاومت آن در برابر خوردگی را افزایش می‌دهند. همچنین، استفاده از محلول داغ کرومات قلیایی همراه با یک ترکننده، می‌تواند به بهبود مقاومت در برابر خوردگی پوشش قلع‌اندود شده کمک کند.
صنایع بهره‌مند از آبکاری قلع
مزایای متعدد قلع باعث شده تا این فلز به انتخابی مناسب برای آبکاری در صنایع مختلف تبدیل شود. از جمله این صنایع می‌توان به:
- هوافضا
- ظروف نگهداری مواد غذایی
- الکترونیک
- مخابرات
- ساخت جواهرات
اشاره کرد. این گستردگی کاربرد نشان‌دهنده اهمیت قلع در بهبود کیفیت و دوام محصولات در زمینه‌های مختلف است.
روش‌های اصلی آبکاری قلع
آبکاری قلع شامل سه روش اصلی است که هر یک به رسوب محلول قلع الکترولیتی بر روی سطح قطعات فلزی وابسته هستند:
آبکاری بارل: این روش عمدتاً برای آبکاری قطعات کوچک استفاده می‌شود و نیازمند قرار دادن قطعه در یک بشکه مخصوص است. بشکه به آرامی در محلول آبکاری الکترولیتی غوطه‌ور می‌شود و می‌چرخد. آبکاری قلع با روش بارل به‌صرفه است، هرچند که تکمیل مراحل آن زمان‌بر است.
آبکاری رک (شابلون‌بندی): این روش گزینه‌ای مناسب برای آبکاری قلع بر روی قطعات بزرگ‌تر یا ظریف‌تر است که ممکن است برای فرآیند آبکاری بارل مناسب نباشند. در این روش، قطعات بر روی یک رک آویزان شده و در محلول آبکاری غوطه‌ور می‌شوند. اگرچه آبکاری رک به کار بیشتری نیاز دارد و هزینه‌اش بالاتر است، اما کنترل بیشتری بر ضخامت آبکاری فراهم می‌کند و می‌تواند در رسیدن به حفره‌های عمیق مؤثرتر باشد.
آبکاری ویبراتوری (لرزشی): این روش نیز برای قطعات ظریف مناسب است و شامل قرار دادن قطعات در یک سبد با ساچمه‌های فلزی و محلول آبکاری الکترولیتی است. ژنراتور برای تولید حرکت لرزشی استفاده می‌شود که باعث تماس قطعات با ساچمه‌ها می‌شود. آبکاری ویبراتوری معمولاً گران‌ترین نوع آبکاری قلع است و نیازمند فرآیند خاصی برای خشک شدن است که ممکن است موجب خم شدن قطعات شود.
مزایای قلع در فرآیند آبکاری
چرا قلع به عنوان گزینه‌ای محبوب برای آبکاری انتخاب می‌شود؟ یکی از بزرگ‌ترین دلایل این امر، مقرون به‌صرفه بودن فرآیند آبکاری قلع است. با توجه به دسترسی آسان به قلع، قیمت آن به مراتب کمتر از فلزات گران‌بهایی مانند طلا، پلاتین یا پالادیوم است. علاوه بر این، قلع دارای قابلیت لحیم‌کاری عالی و محافظت فوق‌العاده‌ای در برابر خوردگی است.
آبکاری قلع می‌تواند رنگ خاکستری مایل به سفید ایجاد کند که به طور خاص برای ظاهری کدر یا مات مطلوب است. در صورتی که براقیت بیشتری مورد نیاز باشد، می‌توان به ظاهری درخشان و فلزی دست یافت. همچنین، قلع سطح هدایت الکتریکی مناسبی را فراهم می‌آورد، که آن را برای استفاده در ساخت قطعات الکترونیکی بسیار مفید می‌سازد. افزون بر این، قلع برای استفاده در صنعت خدمات غذایی مورد تأیید FDA است.
خواص پوشش آبکاری قلع
پوشش آبکاری قلع بر روی سطوح فلزی دارای ویژگی‌ها و مزایای متعددی است که محبوبیت این روش را در صنایع مختلف افزایش می‌دهد. برخی از اصلی‌ترین خواص این پوشش عبارتند از:
۱. مقاومت در برابر خوردگی
یکی از ویژگی‌های بارز پوشش آبکاری قلع، مقاومت آن در برابر خوردگی است. این پوشش به عنوان یک لایه محافظتی عمل کرده و از تماس مستقیم فلز با رطوبت و عوامل محیطی جلوگیری می‌کند که می‌تواند منجر به زنگ‌زدگی شود.
۲. مقاومت در برابر زنگ‌زدگی
پوشش قلع به خوبی از زنگ‌زدگی فلز جلوگیری می‌کند. این خاصیت باعث می‌شود که آبکاری قلع در تولید پوشش‌های محافظتی برای اشیاء فلزی مانند ظروف آشپزخانه، سرویس‌های چای و قهوه، جواهرات و ساعت‌ها مورد استفاده قرار گیرد.
۳. ظاهر زیبا و براق
این پوشش به سطح فلزی ظاهری زیبا و براق می‌بخشد که آن را جذاب و چشم‌نواز می‌کند. این ویژگی باعث استفاده گسترده‌تر از آبکاری قلع در صنایع جواهرات و دکوراسیون داخلی می‌شود.
۴. پایداری و دوام
پوشش آبکاری قلع به دلیل مقاومت بالا و خواص محافظتی‌اش از دوام و پایداری بالایی برخوردار است، که می‌تواند عمر مفید اشیاء فلزی را افزایش دهد.
۵. نقش‌های هنری برجسته
با استفاده از آبکاری قلع، امکان ایجاد نقش‌های هنری برجسته روی سطوح فلزی وجود دارد که به زیبایی و ارزش افزوده آنها می‌افزاید.
۶. ایمنی الکتریکی
این پوشش می‌تواند به عنوان یک محافظ الکتریکی عمل کند و از تماس غیرمستقیم فلز با مدارهای الکتریکی جلوگیری نماید.
با توجه به این ویژگی‌ها، آبکاری قلع در صنایع مختلفی مانند جواهرات، خودروسازی، الکترونیک، معماری و دکوراسیون به کار گرفته می‌شود.
چه زمانی از آبکاری قلع استفاده خواهد شد؟
آبکاری قلع در صنایع متعددی کاربرد دارد! خاصیت شکل‌پذیری و غیرسمی بودن قلع، همراه با مقاومت آن در برابر خوردگی، این فلز را به گزینه‌ای ایده‌آل برای صنایع مرتبط با خدمات غذایی تبدیل کرده است. به ویژه در ساخت تجهیزات فست‌فود و تولید ظروف آشپزی، از آبکاری قلع بهره‌برداری می‌شود. همچنین در صنعت الکترونیک، آبکاری قلع به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود؛ دلیل اصلی این انتخاب، توانایی قلع در حفظ کیفیت لحیم‌کاری است.
نکته نهایی در مورد آبکاری قلع در تهران|خدمات آبکاری قلع در تهران|فرایند آبکاری قلع
آبکاری قلع به عنوان یک روش مؤثر برای حفاظت از سطوح فلزی و افزایش عمر مفید آنها، در تهران به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. خدمات آبکاری قلع در تهران شامل فرآیندهایی است که با هدف بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی فلزات، از جمله مقاومت در برابر خوردگی و زنگ زدگی انجام می‌شود.
به عنوان مثال، مراکز تخصصی مانند ایران برنز استیل، با ارائه خدمات آبکاری قلع، به صنعتگران و تولیدکنندگان این امکان را می‌دهند که محصولات خود را با کیفیت بالاتر و ظاهری جذاب‌تر عرضه کنند. این خدمات نه تنها به حفظ زیبایی و کارایی محصولات کمک می‌کند، بلکه از نظر اقتصادی نیز به صرفه است.
در نتیجه، آبکاری قلع به عنوان یک راه‌حل ایده‌آل برای تأمین نیازهای مختلف صنعتی و هنری شناخته می‌شود و می‌تواند به تقویت موقعیت رقابتی کسب‌وکارها کمک کند.
آشنایی با رنگ های قابل استفاده برای آبکاری پی وی دی درخلا