آبکاری تبادلی که به آن آبکاری غوطه ور هم گفته می شود، هنگامی رخ می دهد که یک فلز در محلولی از فلزات دیگر با الکترونگاتیوی کمتر غوطه ور می شود. این فرآیند با استفاده از رسوب لایه های پیوسته فلزات نجیب به سطح یک فلز دیگر در داخل محلول فلزی و نمکی به شکل تبادلی انجام می شود.
فرآیند آبکاری تبادلی (غوطه ور)
آبکاری تبادلی متمایز از فرایندهای مختلف آبکاری است به این معنی که هیچ جریان خارجی وجود ندارد. اگر بخواهیم موشکافانه تر این فرآیند را دنبال کنیم، به این صورت توصیف می شود: هنگامی که اجزای فلز مانند مس داخل یک الکترولیت با یون های فلز نجیب و نمک قرار می گیرد، اجزای فلز نجیب یا نمک به دلیل الکترونگاتیوی کمتر (تمایل برای جذب الکترون به سمت هسته) کوچک می شوند و در آن محلول حل می شوند و از هم می پاشند. این انحلال، به نوبه خود باعث آزاد شدن الکترونها می شود، که اجازه می دهد فلز پایه به دلیل الکترونگاتیوی بیشتر، این الکترونهای آزاد موجود در محلول را به خود جذب کند تا کمتر ته نشین شوند. در واقع این جذب الکترون به صورت لایه هایی روی سطح فلز پایه رسوب می کنند.
برخلاف آبکاری شیمیایی، هنگامی که سطح فلز توسط لایه ای از این رسوب پوشش دهی می شود، فرآیند خیلی سریع متوقف شده و اجازه نمی دهد که نمک و فلز بیشتری در سطح فلز رسوب کند. به این صورت یک تبادل بین فلز و محلول شکل می گیرد که به آن آبکاری تبادلی می گویند.
پوشش حاصل از آبکاری تبادلی
این نوع پوشش دهی در دماهای بالا رخ می دهد: در طلا، فرآیند تبادل در 80 تا 90 درجه سانتیگراد اتفاق می افتد، در حالی که در نقره فرآیند در 50 تا 60 درجه سانتیگراد شروع می شود. ضخامت رسوبات به دست آمده توسط آبکاری تبادلی محدود است، زيرا رسوب هنگامی که تمام سطح فلز پايه پوشش داده مي شود، سریع متوقف می شود. ضخامت معمول لایه آبکاری در این فرآیند از 10 تا 200 میکرومتر متغیر است.
برای نمونه می توان فرآیند آبکاری تبادلی را در فرمول زیر مشاهده کرد:
Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu
در این فرآیند آهن، الکترونهای مس را از محلولش جذب و جدا می کند و مس را به قسمت فولاد پوشش می دهد.
کاربردهای آبکاری تبادلی
دماهای بالاتر باعث افزایش سرعت واکنش حمام های غوطه وری (الکترولیت) می شود و گاهی اوقات مفید است. قطعات باید قبل از قرار گرفتن در حمام غوطه وری به درستی تمیز شوند. حمام غوطه ور معمولا ارزان و دارای پوشش بی نظیر هستند. آنها اجازه آبکاری بر روی سطوح سخت مانند داخل لوله و یا در مواردی که مشکل در ساخت اتصالات الکتریکی به مناطق ایزوله از فلز پایه وجود دارد، می دهند. آبکاری تبادلی در تعداد زیادی از فرآیندهای فینیشینگ (finishing) کاربرد دارد اعم از پوشش های تزئینی یا کاربردی برای جوش دادن جریان یکپارچه. رسوبات غوطه وری برای اهداف تزئینی و یا به عنوان روان کننده در طراحی سیم یا اشکال فولادی استفاده می شوند.
بطور کلی آبکاری تبادلی باعث تغییر سطح فلز می شود تا موارد زیر را بهبود دهد:
- مقاومت در برابر سایش و خوردگی
- مقاومت الکتریکی
- رسانایی الکتریکی
- ظاهر و بازتاب
- مقاومت شیمیایی و سختی
- تحمل گشتاور
- قابلیت اتصال
بدون دیدگاه