مقدمه ای کوتاه بر پوشش آبکاری کامپوزیت پیشرفته خود توسعه یافته
آبکاری کامپوزیت نوع جدیدی از آبکاری است که در دهه ۱۹۲۰ توسعه یافت و اولین پتنت تا سال ۱۹۴۹ ظاهر نشد. این کامپوزیت الماس سیموس آمریکایی (سیموس) با استفاده از شهادت مشترک الماس و نیکل برای ساخت ابزارهای برش است. فن آوری آبکاری. از آن زمان به بعد آبکاری کامپوزیت توجه تکنسین های آبکاری در کشورهای مختلف را به خود جلب کرد و تحقیق و توسعه بسیار فعال بوده است. امروزه به شاخه بسیار مهمی از فناوری آبکاری تبدیل شده است.
ویژگی آبکاری کامپوزیت، رسوب ذرات با قابلیت های مختلف به لایه پوشش به عنوان ماتریس برای به دست آوردن لایه پوشش با توابع مشخصه ذرات است. ذرات مختلف مورد استفاده، پوشش مقاوم در برابر سایش، پوشش ضد اصطکاک، پوشش برش با سختی بالا، پوشش فلورسنت، پوشش کامپوزیت مواد خاص، پوشش نانو کامپوزیت و غیره وجود دارد.
تقریباً انواع آبکاری را می توان به عنوان حمام پایه برای آبکاری کامپوزیت، از جمله آبکاری تک فلزی و آبکاری آلومینیوم مورد استفاده قرار داد. با این حال، حمام های پایه که معمولاً برای آبکاری کامپوزیت استفاده می شوند، بیشتر آبکاری نیکل هستند. اخیراً پوشش های کامپوزیتی نیز بر اساس آبکاری روی و آلومینیوم برای تولید واقعی وجود دارد.
در روزهای اولیه ذرات کامپوزیت عمدتاً مواد مقاوم به سایش مانند سیلیکون کاربید، آلومینا و غیره بودند و اکنون به پوشش های کامپوزیتی با عملکردهای متعدد توسعه می یابند. به ویژه از زمان پیدایش مفهوم نانومتر، پوشش های کامپوزیتی به نام مواد نانوکامپوزیت هر از چندی ظاهر شده اند. این جایی است که پوشش های مرکب پتانسیل زیادی دارند.
2. اصل آبکاری کامپوزیت
آبکاری کامپوزیت که با نام آبکاری روکش و آبکاری اینلای نیز شناخته می شود، فرایند جدیدی برای پوشش دادن ذرات جامد در یک پوشش فلزی برای بهبود عملکرد پوشش است. با توجه به خواص ذرات جامد پوشش داده شده، پوشش های کامپوزیتی با عملکردهای مختلف تولید می شوند.
در فرایند مطالعه رسوب مشترک آبکاری کامپوزیت، رنکسین سه مکانیسم هم رسوبی یعنی هم رسوب مکانیکی، رسوب مشترک الکتروفورتیک، و هم رسوب جذبی را پیشنهاد کرده است. در حال حاضر نظریه جذب دو مرحله ای پیشنهاد شده توسط NGuglielmi در سال ۱۹۷۲ به طور کلی پذیرفته شده است. مدل پیشنهادی گولیلمی معتقد است که سطح ذرات در محلول آبکاری توسط ایون ها احاطه شده است. پس از رسیدن به سطح کاتد، آن ها ابتدا به سستی در سطح کاتد به صورت شل (به طور ضعیفی adsorbed) می شوند. این جذب فیزیکی و یک فرایند برگشت پذیر است. ذرات به تدریج وارد سطح کاتد می شوند و سپس توسط فلز رسوب شده دفن می شوند.
درمان ریاضی گام جذب ضعیف در این مدل شکل ایزوترم جذب لانگمویر را به خود می گیرد. برای گام جذب قوی، در نظر گرفته می شود که میزان جذب قوی ذرات مربوط به پوشش جذب ضعیف و میدان الکتریکی در رابط بین الکترود و محلول است. برخی مطالعات در مورد فرایند رسوب مشترک پوشش های کامپوزیت نیکل-الماس مقاوم به سایش نشان می دهد که مکانیسم هم رسوب نیکل-الماس با مدل جذب دو مرحله ای گولیلمی مطابقت دارد و گام کنترل کننده سرعت یک گام جذب قوی است. تا کنون الکتروداژ کامپوزیتی نیز مانند دیگر فناوری های جدید و فناوری های جدید در عمل از نظریه بسیار جلوتر است و تحقیقات در مورد مکانیسم آن مدام در حال توسعه است.
3. مواد افزودنی برای آبکاری کامپوزیت
پوشش ماتریسی آبکاری کامپوزیت اغلب می تواند از سری افزودنی اصلی این نوع آبکاری مانند پوشش کامپوزیتی با آبکاری نیکل به عنوان حامل استفاده کند و می توان از آبکاری نیکل کم تنش روشن کننده استفاده کرد. با این حال، بر اساس اصل آبکاری کامپوزیت، خود آبکاری کامپوزیت نیز نیاز به استفاده از برخی افزودنی ها برای ترویج هم رسوب کامپوزیت و ذرات دارد. این افزودنی ها شامل تنظیم کننده های عملکرد الکتریکی ذرات، سورفکتانت ها، آنتی اکسیدان ها، تثبیت کننده ها و غیره با توجه به عملکرد آن ها هستند.
(1). تنظیم کننده شارژ
از آنجا که رسوب مشترک ذرات و پوشش تحت عمل یک میدان الکتریکی یک فرایند مهم آبکاری کامپوزیت است، ساخت ذرات با بار مثبت برای رسوب مشترک مفید است، اما بیشتر ذرات از نظر الکتریکی خنثی هستند و باید درمان شوند تا جذب سطحی ذرات بار مثبت شود. برخی ازیون های فلزی مانند Ti+, Rb+و غیره را می توان بر روی سطح آلومینا چسبید تا ذراتی با بار مثبت تشکیل دهند که برای هم رسوب با پوشش مفید است. نمک های پیچیده خاصی و ترکیبات ماکرومولکولی نیز عملکرد تنظیم بار ذرات را دارند. به منظور ترکیب کامل انرژی سطحی ذرات با ترکیبات مربوطه، آبکاری تمام کامپوزیت نیاز به ذرات اضافه شده به محلول آبکاری برای تحت درمان سطحی، شبیه به کاهش و فعال سازی سطح در فرایند آبکاری، به منظور به دست آوردن هم رسوب مطلوب است. خواص الکتريکي .
(2). Surfactant
در آبکاری کامپوزیت با کاربید سیلیکونی به عنوان ذرات کامپوزیت، سورفکتانت فلوروکربن اضافه می شود تا هم رسوب ذرات تسهیل شود. بنابراین برخی سورفکتانت ها نیز اصلاح کننده های بالقوه هستند. اما سورفکتانت نیز به عنوان یک پراکنده عمل می کند که برای توزیع یکنواخت ذرات در حمام نیز مهم است. همچنین برخی سورفکتانت ها وجود دارند که ویژگی های پتانسیل آشکاری دارند و اثر آشکاری در یک پتانسیل خاص دارند که برای آبکاری مرکب ساختار گرادیان مفید است.