Metal kaplama: Süreçler, uygulamalar ve geleceğe yönelik beklentiler

Elektrokaplama, elektroliz prensibi kullanılarak belirli metal yüzeyler üzerine diğer metallerden veya alaşımlardan oluşan ince bir tabakanın kaplandığı bir işlemdir. Prensip, altın kaplamalı iş parçasının katot olarak kullanılması, elektrolizle kaplanmış metalin anot olarak kullanılması (bazen elektrokaplama çözeltisinde çözünmeyen metal anot olarak kullanılır) ve elektrokaplama sıvısının elektrolizle kaplanmış metal bileşiği olmasıdır. ve iletken tuzlar, katkı maddeleri vb. Kutuplar güç kaynağına (doğru akım) bağlandığında, kaplama çözeltisindeki metal iyonları katoda hareket eder ve burada elektronlar elde edilir, bunlar indirgenir ve kaplama haline gelmek üzere katot yüzeyinde biriktirilir.

Metal kaplamanın uzun bir gelişim geçmişi vardır. Yayınlanan en eski elektrokaplama literatürü, 1805 yılında İtalya'da Profesör Brugnatelli tarafından önerilen gümüş kaplama işlemidir ve daha sonra altın kaplama işlemini önermiştir. 1840 yılına gelindiğinde İngiltere'nin Elkington kentinde siyanür kaplı gümüş için ilk patent başvurusunda bulunuldu ve gümüşün endüstriyel üretimde kullanılması kaplama endüstrisinin başlangıcı oldu. Aynı yıl Jaeobi, bakırın asidik bir çözeltiden elektrokaplanması için ilk patenti aldı.

1840'larda bakır çinko alaşımı (pirinç) ve değerli metal alaşımlı kaplama gibi elektrokaplama alaşımları ortaya çıkmaya başladı. 1850'li yıllara gelindiğinde nikel, bakır, kalay ve çinkonun elektrokaplama teknikleri birbiri ardına geliştirildi. 20. yüzyılın başlarında insanlar çelik şeritlerin yüzeyinde asit sülfat galvanizlemenin kullanıldığını fark ettiler, Proctor siyanür elektrogalvanizlemeyi önerdi, Fink (C.G. ink) ve Eldridge (C.H.Eldridge) endüstriyel krom kaplama yöntemini önerdiler ve elektrokaplama yavaş yavaş tam bir elektrokimya mühendisliği sistemine dönüştü.

Sonraki iki dünya savaşı ve büyüyen havacılık endüstrisi, elektrokaplamanın daha da geliştirilmesini ve iyileştirilmesini, sert kromun elektrokaplanması ve bakır alaşımının elektrokaplanması gibi ticari teknolojilerin geliştirilmesini teşvik etti ve elektrokaplama ekipmanı, manuel işletimden modern tam otomatik montaj hattı işletimine kadar geliştirildi.

Alaşım kaplama, tek metal kaplamaya göre daha iyi performansa sahip olduğundan, dekoratif alaşım kaplamanın elde edilmesinin başlangıçtaki amacından dekoratif, koruyucu ve fonksiyonel alaşım kaplama çalışmalarına kadar geliştirilmiştir. Elektrokaplama 200 yılı aşkın uygulama ve geliştirmeden sonra, yeni elektrokaplama malzemeleri ve elektrokaplama proses teknolojisi yöntemleri ortaya çıkmaya devam ediyor ve uygulama alanı genişlemeye devam ediyor. Kaplama malzemesi metal, alaşım, yarı iletken vb. olabilir ve matris malzemesi de metalden seramik ve polimer malzemelere genişletilir.

Tedavi öncesi aşama

Yüzey temizliği metal kaplamanın ön işleminde önemli bir adımdır. Yaygın yöntemler arasında kimyasal temizleme, mekanik temizleme ve ultrasonik temizleme yer alır. Kimyasal temizlik, özel kimyasal maddeler kullanarak yüzeylerdeki yağı ve yabancı maddeleri temizler; Yüzeydeki oksit tabakasını ve kiri gidermek için taşlama, kumlama ve diğer yöntemlerle mekanik temizlik; Ultrasonik temizleme, temizleme etkisini arttırmak için yüksek frekanslı akustik titreşim kullanır. Bu temizleme yöntemlerinin amacı daha sonraki kaplama işlemleri için temiz bir yüzey sağlayarak kaplamanın yapışmasını ve homojenliğini sağlamaktır.

Asitleme esas olarak metal yüzeylerdeki oksitleri ve pasları gidermek için kullanılır. Yaygın dekapaj çözeltisi sülfürik asit, hidroklorik asit vb. içerir. Asitleme işlemi metal yüzeyi aktive edebilir ve kaplama ile alt tabaka arasındaki bağlanma kuvvetini geliştirebilir.

Kaplama öncesi işlem aynı zamanda aktivasyon, pasifleştirme ve diğer adımları da içerir. Aktivasyon işlemi metal yüzeyin aktivitesini artırabilir ve elektrokaplama işlemini daha pürüzsüz hale getirebilir. Pasivasyon işlemi, kaplamanın korozyon direncini arttırmak için metal yüzey üzerinde koruyucu bir film oluşturur.

Elektrokaplama aşaması

Elektrokaplama prosesinde akım, sıcaklık gibi parametrelerin ayarlanması çok önemlidir. Akım yoğunluğu kaplamanın kaplama hızını ve kalitesini doğrudan etkiler. Düşük akım yoğunluğu, yavaş biriktirme hızına ve kaplamanın kaba kristalleşmesine yol açar. Ancak akım yoğunluğunun çok yüksek olması kaplamanın yanmasına ve yüzeyin pürüzlü olmasına neden olabilir. Bu nedenle banyonun bileşimine ve kaplamanın gereksinimlerine göre uygun akım yoğunluğunun seçilmesi gerekmektedir.

Sıcaklığın elektrokaplama etkisi üzerinde de önemli bir etkisi vardır. Sıcaklığın arttırılması iyon difüzyon hızını hızlandırabilir ve kaplamanın homojenliğini ve yoğunluğunu iyileştirebilir. Ancak yüksek sıcaklık banyonun bileşiminin bozulmasına neden olabilir ve kaplamanın kalitesini etkileyebilir.

Kaplama çözeltisinin hazırlanması, kaplama kalitesini sağlamanın anahtarıdır. Farklı kaplama malzemeleri, farklı banyo formülasyonları gerektirir ve çeşitli bileşenlerin oranı ve konsantrasyonu, hazırlanırken sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Aynı zamanda banyonun stabilitesini sağlamak ve iyi elektrokaplama sonuçlarına ulaşmak için banyonun pH'ı ve iletkenliği gibi faktörler de dikkate alınmalıdır.

İşlem sonrası aşama

Leaning eğilerek Kaplama yüzeyindeki artık kaplama çözeltisini ve yabancı maddeleri giderebilen ve kaplamanın renk solmasını ve korozyonunu önleyebilen son işlemden ilk adımdır.

Parlatma kaplamanın yüzey düzgünlüğünü ve parlaklığını iyileştirebilir ve görünümünü daha güzel hale getirebilir.

Kurutma Kaplama yüzeyindeki nemin giderilmesine yardımcı olarak su izlerini ve paslanmayı önler.

Sızdırmazlık tedavisi kaplamanın yüzeyinde yoğun bir koruyucu film oluşturur, kaplamanın korozyon direncini ve aşınma direncini daha da artırır ve kaplamanın servis ömrünü uzatır. Bu işlem sonrası yöntemler, kaplamanın kalitesini ve performansını sağlamak için birbirleriyle işbirliği yapar.

Avantajları

Metal kaplamanın birçok önemli avantajı vardır. Öncelikle, Elektrokaplama metallerin korozyon direncini büyük ölçüde artırabilir. Metal yüzeyinde koruyucu bir kaplama oluşturarak metalin dış ortamdaki oksijen, su ve diğer aşındırıcı maddelerle temasını etkin bir şekilde bloke ederek metalin kullanım ömrünü önemli ölçüde uzatır. Örneğin galvanizli çelik ürünlerin zorlu ortamlardaki korozyon direnci büyük ölçüde iyileştirildi.

ikincisi, elektrokaplama metalin sertliğini önemli ölçüde artırabilir. Krom ve nikel gibi bazı kaplanmış metaller yüksek sertliğe sahiptir, bu da metal yüzeyine kaplama yapıldıktan sonra metalin aşınma direncini arttırarak sürtünme ve aşınma ortamında daha dayanıklı olmasını sağlar.

In ekleme, elektrokaplama aynı zamanda metalin elektrik iletkenliğini de geliştirebilir. Örneğin altın kaplama, gümüş kaplama ve diğer işlemler metal yüzeyinde iyi bir iletken katman oluşturabilir, direnci azaltabilir ve elektronik ekipman ve devre üretiminde büyük önem taşıyan akım iletim verimliliğini artırabilir.

In ekleme, elektrokaplama aynı zamanda metalin görünümünü de iyileştirebilir, Farklı estetik ihtiyaçları karşılamak için onu daha pürüzsüz, parlak ve daha iyi dekoratif hale getiriyoruz.

Dezavantajları

Ancak metal kaplamanın da göz ardı edilemeyecek bazı eksiklikleri vardır. Öncelikle, elektrokaplama işlemi ciddi çevre kirliliğine neden olacaktır. Elektrokaplama atık suyu genellikle krom, nikel, kadmiyum vb. gibi çok sayıda ağır metal iyonunun yanı sıra çeşitli asit-baz maddeleri ve organik kirleticileri içerir. Atık suların uygun şekilde arıtılmadan doğrudan deşarj edilmesi durumunda toprak ve su kaynaklarında ciddi kirliliğe neden olacak, ekolojik çevre ve insan sağlığını tehlikeye atacaktır.

ikincisi, elektrokaplama sırasında uygunsuz muamele ters etki yaratabilir. Örneğin, hidrojen kırılganlığı sorunları, kaplamanın ve ana metalin kırılgan hale gelmesine ve mekanik özelliklerinin azalmasına neden olabilir. Kaplama prosesindeki işlem sonrası adımlar mükemmel değilse, kaplamada kusurlara yol açarak performansını ve hizmet ömrünü etkileyebilir.

In ekleme, elektrokaplamanın çok fazla enerji ve kaynak tüketmesi gerekiyor, süreç nispeten karmaşıktır ve maliyeti yüksektir. Aynı zamanda, bazı küçük işletmeler için etkili kirlilik kontrol ekipmanı ve teknolojisi eksikliği olabilir ve çevre koruma gerekliliklerini karşılamak zor olabilir.

Koruyucu dekorasyon alanı

Koruyucu dekorasyon alanında metal kaplamanın geniş bir uygulama alanı vardır. Sıhhi musluklar genellikle bakır/nikel/krom kaplamayla kaplanır; bu kaplama onlara yalnızca parlak bir görünüm kazandırmakla kalmaz, aynı zamanda musluk yüzeyinde pas ve aşınmayı önlemek için belirli koruyucu özellikler de sağlar. Yapay takılar aynı zamanda insanların güzellik ihtiyaçlarını karşılamak için elektrokaplama imitasyon altın, altın, gümüş ve diğer metal kaplama veya alüminyum eloksal işleminin kullanılması gibi değerli metallerin benzer renk ve dokusuna sahip olması gibi yaygın bir uygulama durumudur. ve dekorasyon. Ayrıca, kapı kolları gibi günlük olarak sık sık temas edilen donanımlar, güzelliği ve dayanıklılığı artırmak için genellikle elektrolizle kaplanır.

Korozyona karşı koruma alanı

Korozyona karşı koruma alanında metal kaplama önemli bir rol oynar. Galvanizli sac yaygın olarak kullanılan bir antikorozif malzemedir; demir plaka üzerine çinko tabakası kaplamak, demir plakanın korozyon direncini önemli ölçüde artırabilir ve inşaat, otomobil ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılır. Krom kaplama aynı zamanda yaygın olarak kullanılan bir antikorozif kaplamadır ve bu işlem geçmişte eski bisikletlerin jantlarında sıklıkla kullanılmıştır. Ayrıca, akımsız nikel kaplama ve anotlama gibi işlemler de metallerin korozyon direncini etkili bir şekilde artırabilir, endüstri ve dış mekan gibi zorlu ortamlarda metal ürünler için güvenilir koruma sağlayabilir ve hizmet ömrünü uzatabilir.

Geliştirilmiş performans alanları

Performansı artırma açısından metal kaplama iyi bir performans sergiliyor. Plastiklerin başlangıçta iletken olmadığını biliyoruz, ancak bazı özel gereksinimler uyarınca, plastiklerin iletken özelliklere sahip olmasını sağlayabilen gümüş veya bakır kaplama gibi özel bir işlemle plastiklerin yüzeyine iletken bir metal tabakası kaplanır. elektronik ekipmanlarda, entegre devrelerde ve diğer alanlarda kullanılmak üzere. Bu kaplama yöntemi malzemeye yeni özellikler kazandırır ve uygulama aralığını genişletir.

Özel performans gereksinimleri olan alanlar

Özel performans gereksinimleri için metal kaplama da karşılanabilir. Bazı mekanik parçaların yüzeyi gibi aşınmaya dayanıklı durumlara ihtiyaç duyulduğunda, tungsten karbür veya elmas benzeri karbon (DLC) kaplama gibi aşınmaya dayanıklı malzemelerden oluşan bir katman kaplanabilir ve aşınma önemli ölçüde iyileştirilebilir. Parçaların direncini artırır, aşınmayı ve hasarı azaltır ve servis ömrünü uzatır. Kendi kendine yağlama durumunda, sürtünme katsayısını azaltmak, kendi kendine yağlama etkisini elde etmek ve ekipmanın çalışma verimliliğini ve stabilitesini artırmak için malzemenin yüzeyine bir grafit nanokompozit kaplama tabakası kaplanabilir.

Pazar beklentisi

Otomotiv sektörünün sürekli gelişmesiyle birlikte metal kaplamaya olan talep de artmaya devam edecek. Otomotiv Tamponlar, tekerlekler, gösterge panelleri vb. gibi dış ve iç bileşenlerde daha yüksek estetik ve korozyon direnci sağlamak amacıyla yüksek kaliteli elektrokaplama işlemlerine yönelik artan bir talep vardır. Aynı zamanda, yeni enerji araçlarının yükselişi, akü bileşenleri, elektronik bileşenler ve diğer koruyucu kaplama gereksinimleri de daha sıkı hale geliyor. In ev aletleri sektörü , üst düzey ve akıllı ürünler ana akım haline geldi ve tüketicilerin ürün görünümü ve dayanıklılığına yönelik gereksinimleri, ev aletleri üreticilerini, ürünlerin rekabet gücünü artırmak için nano kaplama gibi daha gelişmiş elektrokaplama teknolojilerini benimsemeye yöneltti. Alanında havacılık Uzay araştırmalarının ilerlemesi ve uçak performansının sürekli iyileştirilmesiyle birlikte, parçaların yüksek sıcaklık direnci, aşınma direnci ve korozyon direnci özellikleri için daha yüksek gereksinimler ortaya konmakta, bu da metal kaplama teknolojisinin daha rafine ve daha gelişmiş bir şekilde geliştirilmesini teşvik edecektir. yüksek performanslı yön. Bu sektörlerdeki metal kaplama talebinin gelecekte de güçlü bir büyüme trendini sürdürmesi bekleniyor.

Teknolojik yenilik

Yeni elektrokaplama malzemeleri açısından, Nanomalzemelerin ve kompozit malzemelerin uygulanmasının araştırma ve geliştirmenin odağı haline gelmesi bekleniyor . Nano kaplama teknolojisi, kaplamanın sertlik, aşınma direnci ve korozyon direnci gibi özelliklerini daha da geliştirecektir. Aynı zamanda farklı endüstriyel ihtiyaçları karşılamak üzere özel özelliklere sahip bakır alaşımları, nikel alaşımları vb. gibi yeni alaşım malzemeleri de geliştirilecektir. Süreç yeniliği açısından, akıllı ve otomatik elektrokaplama üretim hatları, üretim verimliliğini artırabilen, ürün kalitesinin tutarlılığını sağlayabilen ve işçilik maliyetlerini azaltabilen bir gelişme trendi haline gelecektir. Ayrıca, yeşil çevre koruma konseptlerine dayalı siyanürsüz elektrokaplama ve düşük kromlu elektrokaplama işlemlerinin geliştirilmesi ve uygulanması, çevre kirliliğinin azaltılması için daha kapsamlı olacaktır.

Çevre koruma ve sürdürülebilirlik

Metal kaplamanın gelişim sürecinde, çevrenin korunması, enerji tasarrufu ve emisyonun azaltılması çok önemlidir. Hükümetin ve toplumun çevre korumaya yönelik gereksinimleri giderek katılaşıyor ve işletmelerin atık su, atık gaz ve atık kalıntısının standartlara uygun şekilde boşaltılmasını sağlamak için çevre koruma ekipmanı ve teknolojisine yatırımlarını artırması gerekiyor. Kaplama çözümü emisyonları olmadan kaplama teknolojisi gibi daha çevre dostu kaplama işlemlerinin araştırılması, geliştirilmesi ve kullanılması, gelecekteki gelişim yönü olacaktır. Aynı zamanda üretim sürecini optimize ederek enerji kullanımının verimliliğini artırın, kaynak tüketimini azaltın ve sürdürülebilir kalkınmayı sağlayın. Elektro kaplama atıklarının geri dönüşümünü ve yeniden kullanımını güçlendirmek yalnızca çevre kirliliğini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda belirli bir ekonomik değer de yaratabilir. Kısacası metal kaplama endüstrisi, yalnızca çevrenin korunmasına ve sürdürülebilir kalkınmaya odaklanılarak geniş bir geleceğe sahip olabilir.