آبکاری طلا چیست؟ و به چه روش های انجام میشود؟
مقدمه
طلا فلزی محبوب است که به خاطر درخشش و جلای خود شناخته میشود. بسیاری از افراد از ظاهر طلا لذت می‌برند. طلا عمدتاً به خاطر ارزش زینتی خود شناخته میشود، ولی کاربردهای عملی زیادی نیز دارد.
به عنوان مثال، بسیاری از صنایع، از جمله هوافضا، خودروسازی و مخابرات، از طلا به خاطر رسانایی الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی آن استفاده می‌کنند.با این حال، طلا خالص گران است و می‌تواند برای برخی کاربردها غیرعملی باشد. در اینجا است که آبکاری طلا وارد میشود. این فرآیند گزینه‌ای مقرون به صرفه برای کسانی است که می‌خواهند از کارایی، طلا خالص بدون قیمت بالای آن بهره‌مند شوند. اما آبکاری طلا دقیقاً چیست و چگونه کار می‌کند؟
در این مقاله شما را با اصول اولیه آبکاری طلا آشنا می‌کنیم. ما موضوعات زیر را پوشش خواهیم داد تا به شما کمک کنیم این فرآیند را بهتر درک کنید:
- آبکاری طلا چیست؟
- چه فلزاتی می‌توانند آبکاری طلا شوند؟
- فرآیند آبکاری طلا چیست؟
- آبکاری طلا چقدر دوام دارد؟
- آبکاری طلا برای هوافضا
- خدمات آبکاری طلا
آبکاری طلا چیست؟
آبکاری طلا فرآیندی است که در آن یک لایه نازک از طلا بر روی سطح یک فلز پایه دیگر قرار می‌گیرد. این فرآیند در سال ۱۸۰۵ توسط لوئیجی والنتینو بروگناتلی، شیمیدان معروف ایتالیایی که یک لایه نازک از طلا را بر روی نقره الکترولیز کرد، اختراع شد.
تا همین اواخر، آبکاری طلا بیشتر برای اهداف تزئینی استفاده می‌شد. مانند جواهرات، ساعت‌ها یا اشیاء دیگر. با این حال، آبکاری طلا اکنون در صنایع مختلفی از جمله الکترونیک و هوافضا استفاده میشود.
طلا آبکاری چگونه کار می‌کند؟
برای درک بهتر نحوه کار طلای آبکاری، ابتدا باید خواص طلا را درک کنیم.
طلا یک فلز نجیب است، به این معنی که در برابر خوردگی مقاوم است. همچنین یک رسانای عالی برق است، به این معنی که می‌تواند به راحتی سیگنال‌های الکتریکی را متصل و حمل کند.بنابراین، هنگامی که طلا بر روی سطح فلز دیگری رسوب می‌کند، یک مانع ایجاد میشود که از تماس اکسیژن و سایر عناصر خورنده با فلز جلوگیری می‌کند. این امر طلا آبکاری را به یک راه‌حل ایده‌آل برای محافظت از فلزاتی که در معرض محیط‌های سخت قرار دارند تبدیل می‌کند.
همچنین، به دلیل اینکه طلا یک رسانای بسیار خوب برق است، اغلب برای پوشش تماس‌های الکتریکی ، مانند آن‌هایی که در پردازنده‌های کامپیوتری یافت می‌شوند استفاده میشود تا جریان الکتریکی به طور روان جریان یابد.
چه مقدار طلا استفاده میشود؟
مقدار طلایی که برای آبکاری یک شیء استفاده میشود، به ضخامت لایه طلایی که بر اساس کاربرد آن مورد نظر است، بستگی دارد. ضخامت به میکرون اندازه‌گیری میشود (1 میکرون برابر با یک هزارم میلی‌متر است).
به طور کلی، اشیایی که در معرض سایش بیشتری قرار دارند لایه ضخیم‌تری از طلا خواهند داشت نسبت به اشیایی که در معرض سایش و پارگی کمتری قرار دارند، مانند تماس‌های الکتریکی که در محیط‌های کنترل شده استفاده می‌شوند.
به عنوان مثال، یک قطعه جواهر آبکاری شده معمولی دارای لایه‌ای از 1 تا 3 میکرون خواهد بود، در حالی که یک اتصال‌دهنده الکتریکی دارای لایه‌ای از 0.1 تا 0.3 میکرون خواهد بود.
بنابراین، بر اساس این مثال، برای آبکاری یک قطعه جواهر به طلا بیشتری نسبت به یک اتصال‌دهنده الکتریکی نیاز است.
چه درجه‌ای از طلا استفاده میشود؟
هیچ پاسخ یکسانی برای این سوال وجود ندارد، زیرا درجه طلایی که برای آبکاری استفاده میشود، به کاربرد آن بستگی دارد.
به عنوان مثال، در حالی که طلا خالص (24 عیار) اغلب در صنعت نیمه هادی استفاده میشود، جایی که سطح بالایی از رسانایی مورد نیاز است، درجه‌های پایین‌تر طلا، مانند 18 عیار ،اغلب برای آبکاری جواهرات استفاده می‌شوند زیرا دوام بیشتری دارند.
چه فلزاتی می‌توانند آبکاری طلا شوند؟
آبکاری طلا می‌تواند بر روی فلزات مختلفی انجام شود، از جمله فولاد ضد زنگ، مس، تیتانیوم، برنج، نیکل، تنگستن و نقره.
از بین این فلزات، نقره محبوب‌ترین انتخاب برای آبکاری طلا است زیرا پایه‌ای قوی برای لایه طلا فراهم می‌کند.
با این حال، هنگامی که نقره به عنوان فلز پایه استفاده میشود، اغلب ابتدا یک لایه مس اعمال میشود تا فرآیند تیره شدن را کندتر کند و سپس لایه طلا انجام میشود.
فرآیند آبکاری طلا چیست؟
همانطور که قبلاً ذکر شد، آبکاری طلا فرآیند پوشاندن یک فلز دیگر با یک لایه نازک از طلا است. و اگرچه این تعریف ساده به نظر می‌رسد، فرآیند آبکاری طلا شامل مراحل زیادی است. بیایید نگاهی دقیق‌تر بیندازیم.
مراحل آبکاری طلا
در زیر مراحل آبکاری طلا آمده است:
مرحله 1: آماده‌سازی
ابتدا سطحی که می‌خواهید آبکاری طلا کنید را تمیز و عاری از هرگونه کثیفی، روغن یا آلودگی کنید. می‌توانید این کار را با استفاده از روش‌های مختلفی انجام دهید، از جمله تمیزکننده‌های اولتراسونیک، تمیزکننده‌های قلیایی، تمیزکننده‌های حلال یا یک محلول ساده صابون و آب.
این مرحله برای اطمینان از چسبیدن صحیح طلا به سطح و همچنین تمیز و عاری از آلودگی نگه داشتن مخازن آبکاری بسیار مهم است.
مرحله 2: شستشو
سطحی که می‌خواهید آبکاری طلا کنید را با آب مقطر شستشو داده و کاملاً خشک کنید قبل از اینکه به مرحله بعد بروید. این کار به حذف هرگونه باقی‌مانده مواد تمیزکننده کمک می‌کند و یک سطح تمیز برای کار فراهم می‌کند.
مرحله 3: لایه ضربه
در این مرحله، یک لایه ضربه (یک لایه نازک آبکاری) از نیکل با کیفیت بالا بر روی سطح فلز پایه تمیز اعمال میشود. این کار به بهبود چسبندگی طلا به سطح کمک می‌کند و همچنین از تیره شدن که ممکن است در آینده رخ دهد جلوگیری می‌کند.
مرحله 4: شستشوی دوم
پس از اعمال لایه طلا، سطح را دوباره با آب مقطر شستشو دهید تا هرگونه ناخالصی که ممکن است وجود داشته باشد حذف شود.
مرحله 5: پوشش
پس از اطمینان از تنظیم صحیح دما، زمان و ولتاژ، قطعه فلزی که می‌خواهید آبکاری طلا کنید را از یک قلاب منفی (میله کاتد) آویزان کرده و آن را در محلول طلا فرو ببرید.پس از غوطه‌ور شدن در محلول، یک بار الکتریکی اعمال میشود که باعث میشود فلز با بار منفی، یون‌های مثبت موجود در محلول را جذب کند. این کار باعث میشود یک لایه نازک از طلا بر روی سطح فلز رسوب کند.مهم است که توجه داشته باشید که ضخامت لایه طلا با ماندن بیشتر قطعه در محلول افزایش می‌یابد.
مرحله 6: شستشوی سوم
در نهایت، سطح آبکاری شده با طلا را برای آخرین بار با آب مقطر شستشو دهید تا هرگونه ناخالصی که ممکن است وجود داشته باشد حذف شود و قطعه را به طور کامل خشک کنید.
ضخامت آبکاری طلا چقدر باید باشد؟
ضخامت لایه طلا به کاربرد قطعه آبکاری شده بستگی دارد.
به عنوان مثال، یک پوشش نازک طلا (0.1 – 0.3 میکرون) اغلب در کاربردهای کم تماس استفاده میشود، به ویژه جایی که لحیم‌کاری عالی مورد نیاز است، مانند صنعت الکترونیک.
در مقابل، یک پوشش ضخیم‌تر طلا (1 – 1.5 میکرون) اغلب در کاربردهایی استفاده میشود که خوردگی و حملات شیمیایی مورد نگرانی است، مانند صنایع هوافضا.
با این حال، مهم است که توجه داشته باشید که قوانین و مقررات خاصی صنعت آبکاری طلا را تنظیم می‌کنند.این قوانین راهنمایی‌های واضحی برای حداقل و حداکثر ضخامت که می‌توان برای کاربردهای مختلف استفاده کرد، ارائه می‌دهند.
چقدر طول می‌کشد تا آبکاری طلا دوام بیاورد؟
پاسخ به این سوال به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله ضخامت پوشش طلا و محیطی که قطعه آبکاری شده در آن قرار دارد.
به طور کلی، پوشش طلای ضخیم‌تر نسبت به پوشش نازک‌تر دوام بیشتری دارد. این به این دلیل است که پوشش ضخیم‌تر مقاومت بیشتری در برابر سایش و خوردگی و حملات شیمیایی دارد.
محیطی که قطعه آبکاری شده در آن قرار دارد نیز بر مدت زمان دوام پوشش طلا تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، یک قطعه آبکاری شده که در معرض آب شور یا مواد خورنده دیگر قرار می‌گیرد، نسبت به قطعه‌ای که در یک محیط کنترل شده استفاده میشود، دوام کمتری خواهد داشت.
با این حال، مهم است که توجه داشته باشید که آبکاری طلا یک راه‌حل دائمی نیست. با گذشت زمان، پوشش طلا در نهایت از بین می‌رود و فلز زیرین نمایان میشود. همچنین، با گذشت زمان، رنگ و درخشندگی خود را از دست می‌دهد.اما به طور کلی، با مراقبت و نگهداری مناسب، آبکاری طلا می‌تواند تا ۲ سال دوام بیاورد.
آیا آبکاری طلا تیره میشود؟
همانطور که قبلاً بحث شد، طلا یک فلز نجیب است که در برابر تیره شدن مقاوم است. با این حال، فلزات دیگری که اغلب در آبکاری طلا استفاده می‌شوند (مانند مس، نقره، نیکل و غیره) به اندازه طلا در برابر تیره شدن مقاوم نیستند.
با گذشت زمان، مولکول‌های این فلزات به لایه نازک طلا منتقل می‌شوند و باعث تجزیه آن می‌شوند. در نهایت، فلز پایه به سطح پوشش طلا می‌آید و با هوا و اکسیژن (عناصری که باعث تیره شدن می‌شوند) تماس پیدا می‌کند و باعث تیره شدن کل قطعه آبکاری شده میشود.
آبکاری طلا برای صنعت هوافضا
در صنعت هوافضا، آبکاری طلا اغلب بر روی قطعات و اجزا مختلف استفاده میشود تا عملکرد آن‌ها را بهبود بخشد. این صنعت از آبکاری طلا عمدتاً به دلیل خواص مکانیکی و الکتریکی آن استفاده می‌کند.
خواص مکانیکی
این شامل مواردی مانند مقاومت در برابر سایش، کاهش اصطکاک و مقاومت در برابر خوردگی است. همه این خواص در صنعت هوافضا مهم هستند زیرا می‌توانند به افزایش عمر قطعات و اجزا و بهبود عملکرد کلی آن‌ها کمک کنند.
خواص الکتریکی
این شامل مواردی مانند رسانایی و مقاومت است. طلا یک رسانای عالی برای برق است و مقاومت بسیار کمی دارد. این ویژگی‌ها آن را برای استفاده در قطعات الکترونیکی و سایر کاربردهایی که رسانایی و مقاومت مهم هستند، ایده‌آل می‌کند.
در صنعت هوافضا، قطعات آبکاری شده با طلا، از جمله بشکه‌ها، پین‌های اتصال، تماس‌های الکتریکی، حسگرها و سوئیچ‌ها، اغلب مقاومت عالی در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش، سختی بالا، رسانایی بالا، قابلیت لحیم‌کاری بهبود یافته و عملکرد عالی در دماهای بالا را نشان می‌دهند.
خدمات آبکاری طلا
چندین خدمات رایج آبکاری طلا شامل موارد زیر است:
نوع I: نیاز به حداقل 99.7% طلا دارد، با سختی نوپ 130-200. این خدمات آبکاری طلا اغلب برای مقاومت در برابر سایش، قابلیت لحیم‌کاری و سیم‌پیچ، و بسیاری از کاربردهای الکتریکی دیگر استفاده میشود.
نوع II: نیاز به حداقل 99.0% طلا دارد، با حداقل سختی نوپ 201. این خدمات آبکاری طلا اغلب برای اهداف عمومی که مقاومت در برابر سایش تمرکز اصلی است، استفاده میشود.
نوع III: نیاز به حداقل 99.9% رسوبات طلا دارد، با حداکثر سختی نوپ 90. این خدمات آبکاری طلا اغلب برای کاربردهای دمای بالا، اتصال ترموکمپرسیونی و همچنین در قابلیت لحیم‌کاری استفاده میشود.
همچنین، مهم است که توجه داشته باشید که در برخی موارد، ممکن است لازم باشد آبکاری طلا برای مطابقت با مشخصات مهندسی یا نظامی انجام شود. در این موارد، قوانین و دستورالعمل‌های خاصی باید رعایت شود تا یک پایان با کیفیت تضمین شود.
هزینه آبکاری طلا چقدر است؟
هزینه آبکاری طلا می‌تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد، بسته به نوع خدماتی که نیاز دارید و اندازه قطعات شما. به طور کلی، آبکاری طلا می‌تواند از چند دلار تا هزاران دلار متغیر باشد. بنابراین، مهم است که قبل از تصمیم‌گیری با یک حرفه‌ای با تجربه در زمینه فلزکاری مشورت کنید.