ما هي عملية الطلاء الكهربائي؟

ما هي عملية الطلاء الكهربائي؟

بواسطة Smart Water Tech Allen Huang 2024-09-27

الطلاء الكهربائي هو عملية طلاء طبقة رقيقة من معادن أو سبائك أخرى على أسطح معدنية معينة باستخدام مبدأ التحليل الكهربائي. وفقًا لتكوين الطلاء، يمكن تقسيم عملية الطلاء الكهربائي إلى 8 فئات: طلاء الكروم، طلاء النحاس، طلاء الكادميوم، طلاء القصدير، طلاء الزنك، طلاء النيكل، طلاء الذهب، وطلاء الفضة.

بعد ذلك، ستتناول هذه المقالة بالتفصيل مبادئ وخصائص عمليات الطلاء الكهربائي الثمانية الرئيسية.

الكروم هو معدن أبيض فضي مع لون أزرق سماوي خفيف. إنه يتمتع بخصائص تخميل قوية ويتم تخميله بسرعة في الغلاف الجوي، مما يُظهر خصائص المعدن الثمين، وبالتالي فإن طلاء الكروم على الأجزاء الحديدية هو طلاء كاثود. طبقة الكروم مستقرة جدًا في الغلاف الجوي ويمكنها الحفاظ على بريقها لفترة طويلة. وهو مستقر للغاية في الوسائط المسببة للتآكل مثل القلويات وحمض النيتريك والكبريتيد والكربونات والأحماض العضوية، ولكنه قابل للذوبان في حمض الهيدروهاليك مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك المركز الساخن.

تتميز طبقة الكروم بصلابة عالية، ومقاومة جيدة للتآكل، وقدرة عاكسة قوية ومقاومة جيدة للحرارة. لا يوجد تغيير واضح في اللمعان والصلابة أقل من 500 درجة؛ تبدأ الأكسدة وتغير اللون عندما تتجاوز درجة الحرارة 500 درجة؛ يبدأ بالتليين عندما تزيد درجة حرارته عن 700 درجة. نظرًا للخصائص الممتازة لطبقة الطلاء بالكروم، يتم استخدامها على نطاق واسع كطبقة خارجية وطبقة طلاء وظيفية لنظام الطلاء الواقي والزخرفي. غالبًا ما يستخدم طلاء الكروم في المعالجة السطحية لصنابير المطبخ.

طبقة طلاء النحاس وردية وناعمة، ولها ليونة جيدة، وموصلية كهربائية وموصلية حرارية، وسهلة التلميع، ويمكن الحصول عليها من خلال المعالجة الكيميائية المناسبة للحصول على الألوان الزخرفية مثل البرونز والأخضر النحاسي والأسود واللون الطبيعي. يفقد طلاء النحاس بريقه بسهولة في الهواء، وتتشكل طبقة من كربونات النحاس الأساسية أو طبقة كلوريد النحاس على السطح عندما يتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون أو كلوريد. وعندما يتعرض للكبريتيد يتكون كبريتيد النحاس البني أو الأسود. لذلك، كطبقة طلاء نحاسية زخرفية، يجب وضع طبقة تغطية عضوية على السطح. نظرًا لسهولة أكسدة الطلاء النحاسي، نادرًا ما يستخدم في الحنفيات.

الكادميوم معدن ناعم، أبيض فضي، لامع، وهو أصلب من القصدير وأنعم من الزنك. تتميز بمرونة جيدة وسهلة التشكيل واللف. تشبه الخواص الكيميائية للكادميوم خصائص الزنك، لكنه لا يذوب في المحاليل القلوية، ويذوب في حامض النيتريك ونترات الأمونيوم، ويذوب ببطء شديد في حامض الكبريتيك المخفف وحمض الهيدروكلوريك المخفف. بخار الكادميوم وأملاح الكادميوم القابلة للذوبان سامة، ويجب منع تلوث الكادميوم بشكل صارم. نظرًا لأن تلوث الكادميوم ضار جدًا ومكلف، عادةً ما يتم استخدام طلاء الزنك أو طلاء السبائك ليحل محل طلاء الكادميوم.
أنواع محاليل طلاء الكادميوم المستخدمة بشكل متكرر في الإنتاج هي طلاء الكادميوم المعقد بالحمض الأميني الكربوكسيلي، وطلاء الكادميوم بكبريتات الحمض، وطلاء كادميوم السيانيد. بالإضافة إلى ذلك، هناك طلاء كادميوم بيروفوسفات، وطلاء كادميوم ثلاثي إيثانول أمين القلوي، وطلاء كادميوم HEDP.

يتمتع القصدير بمظهر أبيض فضي، ووزنه الذري 118.7، وكثافته 7.3 جم/سم3، ونقطة انصهار تبلغ 231.89 درجة، وتكافؤ ذري ثنائي التكافؤ ورباعي التكافؤ، وبالتالي فإن المكافئات الكهروكيميائية هي 2.12 جم/آه·ه و 1.107 جم/أ·ساعة على التوالي. يتميز القصدير بمزايا مقاومة التآكل، وعدم السمية، وسهولة لحام الحديد، والنعومة والليونة الجيدة.
يتميز طلاء القصدير بالخصائص والاستخدامات التالية:

(1) الاستقرار الكيميائي العالي.

(2) في التسلسل الكهروكيميائي، يكون الجهد القياسي للقصدير موجبًا للحديد، وهو عبارة عن طلاء كاثودي للصلب. يمكنه حماية الركيزة بشكل فعال فقط عندما يكون الطلاء خاليًا من المسام؛

(3) القصدير لديه موصلية جيدة وسهل اللحام؛

(4) يتبلور القصدير ويبدأ في التحور عند درجة -130، وسيتحول تمامًا إلى متآصل بلوري عند درجة -300، والمعروف باسم "طاعون القصدير"، وعند هذه النقطة فقد خصائصه تمامًا ;

(5) مثل طلاء الزنك والكادميوم، يمكن أن ينمو القصدير إلى شعيرات تحت درجة الحرارة العالية والرطوبة والظروف المغلقة، والتي تسمى الشعر الطويل؛

(6) بعد طلاء القصدير، يمكن إعادة إذابته في الزيت الساخن فوق 231.89 درجة للحصول على طبقة قصدير منقوشة لامعة، والتي يمكن استخدامها كطلاء زخرفي للضروريات اليومية.

الزنك قابل للذوبان بسهولة في الأحماض والقلويات، لذلك يطلق عليه معدن مذبذب. بالكاد يتغير الزنك في الهواء الجاف. في الهواء الرطب، سوف تتشكل طبقة أساسية من كربونات الزنك على سطح الزنك. في ثاني أكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين والأجواء البحرية، يتمتع الزنك بمقاومة ضعيفة للتآكل، خاصة في درجات الحرارة المرتفعة والرطوبة العالية والأجواء الحمضية العضوية، ومن السهل جدًا تآكل طلاء الزنك. جهد القطب القياسي للزنك هو -0.76V. بالنسبة للركائز الفولاذية، طلاء الزنك هو طلاء أنوديك. يتم استخدامه بشكل أساسي لمنع تآكل الفولاذ، ويرتبط أدائه الوقائي ارتباطًا وثيقًا بسمك الطلاء.

بعد التخميل أو الصباغة أو الطلاء باستخدام واقي خفيف، يمكن لطلاء الزنك تحسين خصائصه الوقائية والزخرفية بشكل كبير. مع تطور تكنولوجيا طلاء الزنك واعتماد منيرات طلاء الزنك عالية الأداء، دخلت طلاء الزنك في التطبيقات الواقية والزخرفية من غرض وقائي بسيط.
هناك نوعان من محاليل طلاء الزنك: محاليل طلاء السيانيد ومحاليل طلاء غير السيانيد. تنقسم محاليل طلاء السيانيد إلى سيانيد صغير، وسيانيد منخفض، وسيانيد متوسط، وسيانيد عالي. تشتمل حلول الطلاء الخالية من السيانيد على محاليل طلاء الزنكات القلوية، ومحاليل طلاء ملح الأمونيوم، ومحاليل طلاء الكبريتات، ومحاليل طلاء الكلوريد الخالية من الأمونيا. تتمتع حلول طلاء الزنك بالسيانيد بقدرة تسوية جيدة لإنتاج طبقات ناعمة وحساسة، وقد تم استخدامها في الإنتاج لفترة طويلة. ومع ذلك، نظرًا لسمية السيانيد العالية والتلوث البيئي الخطير، فقد تم استخدام محاليل طلاء الزنك منخفضة السيانيد والسيانيد الصغير وغير السيانيد.

1. طبقة النيكل المطلية بالكهرباء مستقرة جدًا في الهواء. نظرًا لأن النيكل المعدني يتمتع بقدرة تخميل قوية، فإنه يمكن أن يشكل بسرعة طبقة تخميل رقيقة جدًا على السطح، والتي يمكن أن تقاوم تآكل الغلاف الجوي والقلويات وبعض الأحماض.
2. بلورات النيكل المطلية بالكهرباء دقيقة للغاية ولها خصائص تلميع ممتازة. يمكن لطلاء النيكل المصقول الحصول على مظهر لامع يشبه المرآة ويمكنه الحفاظ على لمعانه لفترة طويلة في الجو. ولذلك، غالبا ما تستخدم الطبقة المطلية بالكهرباء للزينة.
3. صلابة طلاء النيكل عالية نسبيًا، مما يمكن أن يحسن مقاومة التآكل لسطح المنتج. في صناعة الطباعة، غالبا ما يستخدم طلاء النيكل لتحسين صلابة سطح الرصاص. نظرًا لأن النيكل المعدني يتمتع بثبات كيميائي عالي، فإن بعض المعدات الكيميائية غالبًا ما تستخدم طلاء نيكل أكثر سمكًا لمنع التآكل بواسطة الوسط. كما يستخدم طلاء النيكل على نطاق واسع في الجوانب الوظيفية، مثل إصلاح الأجزاء البالية والمتآكلة واستخدام تكنولوجيا طلاء الفرشاة للطلاء الكهربائي المحلي. يتم استخدام عملية التشكيل الكهربائي لتصنيع ألواح التشكيل الكهربائي وقوالب التسجيل والقوالب الأخرى في صناعة الطباعة. تتميز طبقة طلاء النيكل السميكة بمقاومة جيدة للتآكل ويمكن استخدامها كطلاء مقاوم للتآكل. في السنوات الأخيرة على وجه الخصوص، تم تطوير الطلاء الكهربائي المركب، والذي يمكن أن يترسب طلاء النيكل المركب بجزيئات مقاومة للتآكل، كما أن صلابته ومقاومته للتآكل أعلى من طلاء النيكل. إذا تم استخدام الجرافيت أو الجرافيت المفلور كجزيئات مشتتة، فإن الطلاء المركب الذي تم الحصول عليه من النيكل والجرافيت أو الجرافيت المفلور بالنيكل له مداهنة ذاتية جيدة. يمكن استخدامه كطلاء تشحيم. يستخدم طلاء النيكل الأسود أيضًا على نطاق واسع كطلاء أو طلاء زخرفي للأدوات البصرية.
4. طلاء النيكل لديه مجموعة واسعة من التطبيقات. يمكن استخدامه كطلاء زخرفي وقائي على سطح الفولاذ، ومسبوكات الزنك، وسبائك الألومنيوم وسبائك النحاس لحماية المادة الأساسية من التآكل أو للعب دور زخرفي مشرق؛ وغالبًا ما يستخدم أيضًا كطلاء وسيط للطلاءات الأخرى، حيث يتم طلاء طبقة رقيقة من الكروم أو طبقة من الذهب المقلد، والتي تتمتع بمقاومة أفضل للتآكل ومظهر أكثر جمالاً. فيما يتعلق بالتطبيقات الوظيفية، فإن طلاء النيكل بسمك يتراوح من 1 إلى 3 مم تقريبًا على الأجزاء في الصناعات الخاصة يمكن أن يحقق غرض الإصلاح. خاصة في تبلور الصب المستمر، القالب على سطح المكونات الإلكترونية، قالب صب السبائك، الشكل المعقد لأجزاء محرك الفضاء الجوي وتصنيع المكونات الإلكترونية الدقيقة وما إلى ذلك، يتم استخدامه على نطاق واسع.

يتميز طلاء الذهب المطلي بالكهرباء بمقاومة قوية للتآكل، وموصلية جيدة، ولحام سهل، ومقاومة لدرجات الحرارة العالية، ومقاومة معينة للتآكل (مثل الذهب الصلب المطلي بالعديد من العناصر الأخرى). لديها قدرة جيدة على مقاومة تغير اللون. في الوقت نفسه، طلاء سبائك الذهب لديه مجموعة متنوعة من النغمات، وطلاء الذهب على الفضة يمكن أن يمنع تغير اللون. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الطلاء بمرونة جيدة وسهل التلميع، لذلك غالبًا ما يستخدم كطلاء زخرفي، مثل المجوهرات وأجزاء الساعات والأعمال الفنية. كما أنه يستخدم على نطاق واسع في أجزاء الطلاء الكهربائي التي تتطلب أداءً مستقرًا طويل المدى للمعلمات الكهربائية، مثل الأدوات الدقيقة واللوحات المطبوعة والدوائر المتكاملة وأغلفة الأنابيب الإلكترونية والاتصالات الكهربائية. ومع ذلك، نظرا لارتفاع سعر الذهب، فإن تطبيقه يخضع لقيود معينة.

طلاء الفضة يمنع التآكل ويزيد من التوصيل والانعكاس والجمال. يستخدم على نطاق واسع في الصناعات التحويلية للأجهزة الكهربائية والأدوات والعدادات وأجهزة الإضاءة. على سبيل المثال، عندما تكون أجزاء النحاس أو سبائك النحاس مطلية بالفضة، يجب أولاً إزالة الشحوم منها والصدأ، ثم طلاءها مسبقًا بفضة رقيقة أو غمرها في محلول مصنوع من كلوريد الزئبق، وما إلى ذلك، لمعالجة المرسرة بحيث تكون طبقة من النحاس أو سبائك النحاس مطلية بالفضة. يتم طلاء فيلم الزئبق على سطح الأجزاء. يتم استخدام الأجزاء ككاثودات وألواح من الفضة النقية كأنودات، مغمورة في إلكتروليت سيانيد الفضة البوتاسيوم المصنوع من نترات الفضة وسيانيد البوتاسيوم، ومطلية بالكهرباء. يُستخدم طلاء الفضة الخالي من السيانيد أيضًا في صناعات مثل الأجهزة والأدوات الكهربائية. يستخدم محلول الطلاء الكهربائي الثيوسلفات، والكبريتيت، والثيوسيانات، والفيروسيانيد، وما إلى ذلك. لمنع طلاء الفضة من تغيير اللون، من الضروري عادة الخضوع لمعالجة ما بعد الطلاء، وخاصة التفتيح، والتخميل الكيميائي والكهروكيميائي، وطلاء المعادن الثمينة أو المعادن النادرة، أو طلاء طبقات التغطية.

ما ورد أعلاه هو الاختلافات بين عمليات الطلاء الكهربائي الثمانية الرئيسية. يتم استخدام طلاء الكروم والطلاء بالنيكل والطلاء بالذهب بشكل شائعصنابير المطبخ.