تاریخچه صنعت آبکاری

تاريخچه آبكاري در اروپا به اواخر قرن 18 برمي‌گردد؛ درحالي‌كه طبق برخي اسناد و مدارك سابقه آبكاري در ايران، حتي به دوره اشكانيان نيز مي‌رسد. اما آبكاري در ايران معاصر، به بيش از 100 سال پيش بازمي‌گردد. ابراهيم‌خان صحاف‌باشي اولين كارگاه آبكاري را در خيابان لاله‌زار نو تاسيس كرد و با نصب انواع وان‌هاي آبكاري نيكل، مس، برنج، نقره و دستگاه‌هاي جنبي مورد نياز، آبكاري صنعتي را در ايران پايه گذاري نمود.

در حفاریهای باستانشناسی که در1936 دراطراف تیسفون صورت گرفت تجهیزات آبکاری الکتریکی متعلق به بیش از2000سال مربوط به دوره اشکانیان کشف گردید ، که نشان دهنده آشنائی ایرانیان با آبکاری طلا ونقره برروی جام های فلزی بود.

دسته بندی های موجود درصنعت آبکاری

دسته بندی های مختلفی برای صنعت آبکاری ارائه شده است که هریک از منظر کاربردی خاصی به موضوع نگریسته است.

1-  دسته بندی کاربردی

تقاضا برای انواع پوشش های آبکاری با اهداف مختلفی شکل میگیرد :

1-1-      آبکاری تزیینی :

زمانی از آبکاری تزیینی سخن به میان می آید که هدف از آن چشم نوازی سطح محصول باشد و پوشش کاربردی فنی نداشته باشد . سطوح آبکاری شده با مس ، نیکل ،کرم ، نقره ویا طلا در موارد آبکاری تزیینی کاربرد بسیار زیادی دارند و جزیی از طراحی محصول می باشند ، بعنوان مثال یک سرویس 12 نفره قاشق و چنگال نقره را درنظر بگیرید ، چنانچه این سرویس از نقره خالص ساخته شود نیاز به چند کیلو نقره می باشد در حالیکه به کمک آبکاری فقط به 70 تا 90 گرم نقره مورد نیاز است.

2-1- آبکاری کاربردی :

تعداد موارد استفاده از سطوح آبکاری درصنعت بیشمار میباشد . تعیین دقیق میزان انتظار از کارایی یک قطعه یا محصول معین خواهد کرد که چه پوششی باید برای آن درنظر گرفته شود . طراح وسازنده محصول می تواند بین طیف گسترده ای از پوشش ها ، بهترین پوشش را از نظر ویژگی های فنی و اقتصادی انتخاب نماید .بعنوان مثال پوشش های زیر در صنعت کاربردهای فوق العاده زیادی دارند.

پوشش های روی ازطریق آبکاری با امکان ترکیب با کرماته کاری ، لایه های آلیاژ روی ، پوشش ترکیبی مس/نیکل/کرم ویا پوشش های نیکل شیمیایی ، کرم سخت ، آنودایزینگ نقره وآب طلا وپوششهای بسیار دیگری که دارای امکانات مختلف برای آبکاری کاربردی می باشند.

3-1- آبکاری تلفیقی ( تزیینی وکاربردی ) :

محافظت در برابر خوردگی واستهلاک ، همراه با حفظ زیبایی ظاهری درمورد بسیاری از محصولات ضروری است .بعنوان مثال می توان از بسیاری از قطعات در صنایع خودروسازی  و صنایع خانگی نام برد. دراین موارد از آبکاری بعنوان تلفیقی از محافظت و زیبایی استفاده شده است  لذا به این گروه آبکاری تلفیقی اطلاق میگردد.

4-1- آبکاری درفناوریهای پیشرفته و بطور خاص در عرصه الکترونیک :

در اینجا عمدتاٌ روش های خاص و دقیق آبکاری مدنظر است که در صنایع الکترونیک و هوا – فضا کاربرد دارد ، مدارهای چاپی نمونه ای از آن میباشند.

2-  دسته بندی فرایندی

اگر بخواهیم صنعت آبکاری را بر پایه فرایندها با دیدی گسترده تر (شامل عمده فرایندهای پوشش دهی) گروه بندی کنیم ، میتوان ادعا کرد که یکی از کاربردی ترین انواع دسته بندی بصورت زیر میباشد.

1-2-    آبکاری های الکتریکی (نیکل،کرم،مس،نقره،طلا و…)

آبکاری الکتریکی یکی از روش های اصلاح سطح است که درآن یک یا چند لایه پوشش با استفاده از الکترولیت وجریان برق بر روی سطح لایه زیرین اعمال می شود. در اینجا نمونه بعنوان کاتد بوده ، آند والکترولیت از اجزا مداری هستند که یک منبع تغذیه الکترون ها ویون ها را در این مدار به حرکت وادار میکند.

2-2-    پوشش دهی تبدیلی (کروماته،فسفاته،آندایزینگ)

اساس این نوع پوشش ، روئین کردن سطح فلز است که به ایجاد لایه پایدار اکسیدی بر روی سطح فلز منجر می شود. لذا از جمله این پوشش ها می توان آنودایزینگ ، پوشش های کروماته وفسفاته را نام برد.

3-2-  پوشش دهی رسوب شیمیایی (الکترولس)

         در فرایند آبکاری الکترولس (بدون جریان الکتریکی) با یک سری واکنش شیمیایی و بدون استفاده از جریان الکتریکی ، پوشش یکنواختی از فلز مورد نظر بر سطح قطعات ایجاد می شود.

4-2- پوشش دهی به روش غوطه وری گرم

         در روش غوطه وری گرم ، قطعه مورد نظر را برای اعمال پوشش در حمامی از فلز مذاب به مدت کوتاهی غوطه ور می کنند.

 5-2- آّبکاری موضعی

         آبکاری موضعی ، که به فلز پاشی الکتروشیمیایی نیز منصوب است ، روشی است که در آن عمل آبکاری در یک ماده جاذب که دور یک آند یا پرتابل پیچیده شده نگهداری میشود و آند با سیم رکتیفایر مخصوص متصل میگردد . با اتصال سیم کاتدی رکتیفایر به قطعه کار ، مدار آبکاری تکمیل میشود و در اثر تماس قطعه کار با آند اشباع شده از محلول ، آبکاری انجام میشود.

6-2- پوشش دهی در خلا

روش های اصلی این روش پوشش دهی عبارتند از CVD,PVD 

روش PVD : در این فرایند یون های مثبت فلزیدر محفظه ای که تحت خلا است تولید شده و با توجه به بار منفی قطعه کار، جذب آن می شوند.

روش CVD : در این فرایند بخار فلز پوشش دهنده با سطح فلز در دمای بالا تماس یافته و پوشش دهی از نوع نفوذی پیوند خواهد بود .

7-2- رنگ آمیزی الکتریکی (الکترولاک و…)

رنگ آمیزی الکتریکی (الکتروفورتیک –الکترولاک) روشی است که طی آن پوشش پلیمری بوسیله جریان الکتریسیته بر روی سطح اجسام هادی تشکیل میگردد ، این پوشش حاوی رنگ پایه های (رزین) است که بعد از خنثی شدن با عوامل اسیدی یا بازی ، قابل انحلال در آب بوده و به همراه رنگدانه حلال وافزودنی های دیگر ، ذرات کلوئیدی بارداری را تشکیل می دهد که پس از اعمال جریان الکتریکی مستقیم با حرکت به طرف قطب مخالف خود ، پوشش را بر روی سطح ایجاد میکند.

8-2- پوشش پودری

پوشش دهی پودری  عبارتست از اعمال نوعی پوشش با رنگ خشک وبدون حلال که اجزا اصلی تشکیل دهنده آن تا حد آرد نرم وریز شده باشند. برای اعمال پوشش دهی پودری بر روی قطعه ، از دو روش افشاندن الکترواستاتیکی وبستر سیال استفاده میشود.

9-2- پوشش دهی پاششی

با توجه به تنوع بسیار زیادی که در این روش برای  مواد پوشش دهنده از فلزات و غیر فلزات وجود دارد ، پوشش های مختلفی از جمله قلع ،آلومینیوم ، سرامیک ها و … را میتوان به این عنوان نام برد و در این فرایند فلز مورد نظر را ذوب نموده و برروی سطح قطعه کار می پاشند .در هنگام برخورد فلز برروی سطح قطعه کار پخش شده و به آن  می چسبد . با توجه به مکانیزم پوشش ، آلیاژسازی انجام نشده و لذا باید سطح قطعه کار مناسب برای این عملیات باشد.

10-2- قطعه سازی الکترولیتی (الکتروفرمینگ)

الکتروفرمینگ یا شکل دادن الکتریکی ، یک روش ساخت و تولید قطعات ساده تا پیچیده با استفاده از صنعت آبکاری است .روش کار در این فرایند به ترتیب گام های ذیل است .

• تهیه یک الگو یا مدل مناسب دارای قابلیت آبکاری
• مدل در داخل محلول الکترولیت قرار گرفته ولایه فلزی از طریق الکترولیز برروی آن رسوب میکند
• خروج مدل از محلول ، پس از ذستیابی به ضخامت مورد نظر
• جداسازی لایه الکتروفرمینگ شده از مدل یا الگوی اولیه

11-2- پوشش دهی نفوذی

      پوشش های بکار رفته در این فرایند بطور عمده عبارتند از پوشش آلومینیوم (آلومینایزینگ)،کروم (کرومایزینگ) و سیلیسیم و یا تلفیقی از کروم و آلومینیوم ، این پوشش ها براساس تئوری نفوذ عمل کرده واساسا با سایر پوشش ها که سطحی مقاوم بر روی  سطح فلز ایجاد میکنند تفاوت داشته و مکانیزم عمل آنها براساس آلیاژی کردن سطح فلز است . فرایند نفوذ طی دو مرحله صورت میگیرد که عبارتند از تماس فلز پوشش با فلز پایه ومرحله فرایند نفوذ .

12-2- فرایند تولید مدار چاپی

      اغلب فرایندهای تولید مدار چاپی امروزه با یکی از دو روش زیر صورت میگیرد :

–        روش مرحله به مرحله

–        روش پوشش سطحی

     بیش از 95% بردهای مدار چاپی با دو روش فوق تولید میگردند و فقط در موارد بخصوص از روشهای دیگر استفاده می شود.

بجز فرایندهای ذکر شده فوق ،فرایندهای مختلف دیگری نیز درصنعت پوشش دهی میتواند وجود داشته باشد چرا که با توجه به اهمیت شاخه مهندسی سطح و تاثیر آن بر صنایع دیگر، امروزه مطالعات گسترده ای که در این خصوص صورت میگیرد و روش های مختلف دیگری نیز می تواند به این مجموعه اضافه گردد. اما در کل ، پوشش دهی در تمام دنیا با این فرایندها به انضمام انواع روشهای رنگ کاری شناخته شده ومعرفی میگردد.

صنایع واجد بخش آبکاری 

1)    دارندگان واحدهای آبکاری جنبی شامل واجدین بخش آبکاری بعنوان قسمتی از فرایند تولید :

1-1)       صنایع دفاع، هوافضا، مخابرات، نفت و… این گروه از واحدها عموما دارای خطوط آبکاری متوسط و  بزرگ بصورت سنتی و مدرن بوده و مالکیت آنها دولتی است.  

2-1)  کارخانجات و کارگاههای تولیدکننده انواع محصولات: خودرو، موتورسیکلت ،لوستر ،پیچ و مهره و … دارای خطوط آبکاری بزرگ ،متوسط ،کوچک ،مدرن و سنتی بوده و مالکیت خصوصی یادولتی (نهادها و …) میباشند.       

2)    دارندگان واحدهای آبکاری بصورت مستقل :                          

1-2)       واحدهای دارای مجوز از وزارت صنایع و یا اتحادیه های صنفی

2-2) واحدهای آبکاری مستقل بدون مجوز (زیرزمینی) اغلب کوچک ، براحتی قابل جابجائی و خود را ملزم به پرداخت بیمه و مالیات نمی بینند، لذا از سود بیشتری برخوردارند.

صنايع مصرف كننده آبكاري

  دفاعي –   هوافضا  –  خودروسازی –  لوازم خانگي –  مخابرات

 ساختمان –  نفت و پتروشيمي  – تجهيزات پزشكي  –  بسته بندي – الكتريكي و الكترونيكي   و…

 کاربردهای آبکاری

1) امكان ساخت بسياري از قطعات و كاهش هزينه توليد

مانند قطعات ساخته شده از سرب خشك، غلطكها، قالبها، مدارچاپي و…

2) افزايش عمر مفيد قطعات در برابر خوردگي ، سايش ، اصطكاك و…

مانند پيستون ترمز و شمع  (خوردگي) ، سوپاپ ترمز و سيستم تعليق (سايش ) ، پيستون موتور و قرقره برف پاك كن (اصطكاك)

3) بهداشت و زيبايي

مانند لوستر ، شير آلات ، وسايل جراحي ، وسايل آشپزخانه و …

دلایل اهمیت صنعت آبکاری

صنعت آبکاری به عنوان یک فرآیند تکمیلی با بسیاری از صنایع ، به ویژه صنایع فلزی در ارتباط بوده و مکمل تولیدات آنها و حلال بسیاری از مشکلات دیگر صنایع می باشد.گستردگی این صنعت به حدی است که هر زمان و در هرکجا می توان نشانه ای از آن یافت به عنوان مثال در تولیدات اتومبیل بیش از 3500 قطعه مستقیم با آبکاری ارتباط داشته یا در هواپیمای ایرباس بیش ازدومیلیون قطعه از روشهای آبکاری تولید یا پوشش داده شده اند .گسترش روز افزون صنعت الکترونیک مرهون صنعت آبکاری در ساخت بردهای الکترونیکی و مدارهای چاپی است و از این نمونه ها بسیار است بطوریکه به حق این صنعت را فناوری توانمندساز می نامند.