بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش تولید فویلهای نیکلی به روش الکتروفرمینگ مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از حمام معروف واتس با افزودنیهای ساخارین و SDS استفاده شد. تحت شرایط ثابت، پارامترهای چگالی جریان و دما بررسی و مقادیر مناسب تعیین گردید و فویل های با کیفیت مناسب تولید شد. همچنین تاثیر این دو عامل بر ریز ساختار، مورفولوژی و سختی فویلها بررسی شد. نتایج نشان داد که تحت شرایط آزمایش ها مناسبترین چگالی جریان 11A/dm2 و دما 65 C بود. سختی فویلها با افزایش چگالی جریان افزایش مییافت و به حدود 280 ویکرز میرسید و دمای الکترولیت تاثیر محسوسی بر سختی محصولات نداشت. ضخامت فویلها نیز با افزایش چگالیجریان بیشتر و در فرایندی به مدت زمان 30 دقیقه به حدود 50 میکرون میرسید.
مقدمه
فرآیند آبکاری الکتریکی اساساً برای رسوب دادن فلزات روی جواهرات، ابزارآلات و قطعات صنعتی و غیرصنعتی به کار میرود. امروزه آبکاری الکتریکی تا حدی توسعه یافته است که نهتنها مرحله نهایی تولید برخی محصولات است بلکه برای ایجاد پوششهای محافظی مثل کادمیوم، کروم و ... روی قطعات بهکار میرود .[1] ضخامت پوششهای رسوب الکتریکی به چگالیجریان، راندمان جریان و مدتزمان عملیات بستگی دارد. خواص فیزیکی تابع چگالیجریان، دما، ترکیب حمام و عوامل افزودنی به حمام است. از این نظر نمکهای آبکاری الکتریکی اهمیت زیادی پیداکردهاند به طوریکه روزبه روز تقاضای آنها افزایش مییابد.
کیفیت آبکاری به واکنشهای که در طول عملیات روی کاتد انجام میگیرند بستگی دارد. اگر حمام بهطور صحیح آماده و تنظیمشده باشد واکنشهای فوق نیز مطلوب خواهند بود .[5-2] الکتروفرمینگ1 در یک تعریف کوتاه و اجمالی، روش تولید قطعات با استفاده از رسوبشناسی است. تکنولوژی الکتروفرمینگ در میان اکثر محققین و مهندسان ناشناخته باقیمانده است. دلیل این امر میتواند این باشد که اکثر تولیدات الکتروفرمینگ ابزارهای میانی هستند که در تولید قطعات دیگر به کار میروند.
اصول پایهای الکتروفرمینگ و آبکاری از هر لحاظ شبیه یکدیگرند. دو الکترود، - یک آند و یک کاتد - در یک محلول که در آن نمکهای متناسب با محصول حلشدهاند، قرار میگیرند. یک جریان مستقیم بین این دو الکترود اعمال میشود که موجب حل شدن الکترود متصل به قطب مثبت، درمحلول میشود. این عمل باعث تولید یونهای مثبت فلزی برای مثال Ni2+ میشود که درمحلول به سمت کاتد مهاجرت میکنند.
یونهای فلزی با بار مثبت بهمحض رسیدن به سطح کاتد، به حالت عنصری فلز احیا میشوند. این کار بهوسیله الکترونهایی که از منبع تغذیه تأمینشده، انجام میشود، این فعلوانفعالات باعث میشود کاتد با هر یون فلزی که درمحلول موجود است پوشیده شود .[10-6] در تحقیق حاضر به ساخت فویلهای نیکلی به روش الکتروفرمینگ پرداخته شده و پارامترهای موثر بر آن مانند چگالی جریان و دما مورد بررسی قرار گرفتهاند.
مواد و روش تحقیق
به منظور ایجاد الکتروفرم نیکل - فویل - از حمام الکترولیتی با ترکیب اشاره شده در جدول 1 استفاده شد. جهت انحلال مواد شیمیایی و تولید محلول الکترولیت، از آب مقطر دیونیزه استفاده گردید. از ورق فولاد زنگنزن با ضخامت 1 میلیمتر به عنوان کاتد و همچنین از تسمه نیکلی با خلوص 99 درصد و مساحت حدود 4 برابر کاتد، به عنوان آند استفاده شد. رسوبنشانی در چهار چگالی جریان 9،7،5 و 11 A/dm2 انجام گرفت. این محدوده چگالی جریان بر اساس ASTM832 انتخاب گردید. pH محلول توسط pH سنج دیجیتال اندازهگیری و در حدود pH= 3/6 و دما در حدود 55°C ثابت نگاه داشته شدند. میزان اسیدیته حمام بهوسیله اسید سولفوریک و سود تنظیم گردید.
جهت بررسی تاثیر دمای آبکاری رسوبنشانی در سه دمای 45، 55 و 65 C و چگالی جریان 7 A/dm2 و pH=3/6، به مدت 30 دقیقه صورت گرفت. نمونههای رسوبنشانی شده پس از خارج شدن از حمام بهوسیله الکل شستشو شدند و به دور از اتمسفر محیط تا مرحله آمادهسازی جهت آزمونهای پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسختی سنجی نگهداری شدند. بررسیهای ریزساختاری و مورفولوژیکی سطح توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان مدل VEGA/TESCAN بر نمونهها انجام شد. آنالیز EDS توسط آنالیزگری که بر روی دستگاه FESEM نصب شده بود، از سطح نمونهها انجام شد و نتایج ارائه شده بهصورت میانگینی از سه اندازهگیری که بر روی هر نمونه انجام شد، ارائه گردید.
