سوال: در سال گذشته، صنعت به سرعت به سمت استفاده از کروم سه ظرفیتی رفته است. به عنوان یک کاربرد متوجه شدیم که هیچ کمبودی در اطلاعات وجود ندارد، اما موضوع آنقدر پیچیده است که ما حتی نمی‌دانیم از کجا شروع کنیم، به طور خاص هنگام تصمیم‌گیری بین سیستم‌های مبتنی بر کلراید و سولفات آیا می‌توانید یک مرور کلی از موضوع و مروری از عواملی که ممکن است بخواهیم هنگام ارزیابی انتخاب‌های خود در نظر بگیریم ارائه دهید؟
جواب : زمانی که حجم زیادی از اطلاعات موجود در مورد این انتقال را غربال می‌کنیم، بسیار متداول است که از کجا شروع کنیم. هنگام صحبت با سایر آبکاران در موقعیت شما، ارائه یک نمای کلی که یک تاریخچه اساسی در مورد استفاده از کروم سه ظرفیتی ارائه می‌دهد، آزمایش مهم صنعتی که برای اعتبارسنجی استفاده از آن انجام شده است، و سپس ارائه مقایسه‌ای بین این دو مفید است. انواع سیستم‌ها و عواملی که باید هنگام انتخاب آنچه برای موقعیت شما مناسب است در نظر بگیرید
با توجه به میزان تمرکز در حال حاضر روی این موضوع در صنعت، ابتدا به یک سوء تفاهم رایج بین آبکاری کروم سه ظرفیتی تزئینی و آبکاری کروم سخت اشاره می‌کنم. کروم سه ظرفیتی تزئینی با پوشش کروم سخت و همچنین در دسترس بودن فناوری یکسان نیست
این به خودی خود یک موضوع است. برای اهداف این مقاله و سؤال شما، ما فقط به اطلاعات مربوط به پوشش کروم تزئینی خواهیم پرداخت. برای شروع با یک تاریخچه اولیه، بسیاری از مردم متوجه نیستند که کروم سه ظرفیتی تزئینی برای چندین دهه در کاربردهای بیرونی استفاده شده است
به طور خاص، بیش از 30 سال است که از آن در صنعت حمل و نقل جاده ای استفاده می‌شود، که بیشترین کاربرد آن در سپرها و ضربه گیرهای کامیون است. در ابتدا، کروم سه ظرفیتی در درجه اول به دلیل کارایی عملیاتی آن انتخاب شد، زیرا پوشش بهتر و خرابی کمتری نسبت به کروم شش ظرفیتی ارائه می داد
از نظر ظاهری، نسخه‌های قبلی کروم سه ظرفیتی تزئینی کمی تیره‌تر بودند (میانگین 75-74 لیتر) نسبت به کروم شش ظرفیتی (83-81) که متأسفانه برای مدتی شهرت آن را خدشه‌دار کرد. با این حال، مانند سایر فرآیندهای آبکاری در طول زمان، این فناوری پیشرفت کرده است و ارزش رنگ و ظاهر سیستم‌های آبکاری سه ظرفیتی در بازار امروز بسیار نزدیکتر به شش ظرفیتی است و با مقادیر L* از 76 تا 82 متغیر است، بسته به اینکه کدام فرآیند را انتخاب می‌کنید
در طول این سال‌ها، آزمایش‌های گسترده‌ای برای سنجش عملکرد آبکاری سه ظرفیتی تزئینی در این زمینه انجام شده است. در اواسط دهه 1970، تست CASS و تست های عملکرد توسط ASTM International (که قبلاً به عنوان انجمن تست و مواد آمریکا شناخته می شد) انجام شد.
مطابق با ASTM-B-456، آزمایش بر روی ورق های فولادی 4×6 اینچی که بر روی تریلرهای کامیونی که عمدتاً در شرایط خوردگی قرار دارند، انجام شد. داده‌های گسترده‌ای برای این آزمایش‌ها در دسترس است، اما یک خلاصه مختصر نشان داد که کروم شش ظرفیتی میکرومتخلخل و کروم سه ظرفیتی بهترین عملکرد را در مواجهه طولانی‌مدت در فضای باز در این آزمایش‌های دنیای واقعی داشتند و هر دو در حفاظت و رتبه بندی ظاهری به‌طور یکسان عمل کردند.
همانطور که گفته شد، تست های ASTM در اواسط دهه 1970 انجام شد. با این حال، اخیراً USCAR یک مطالعه آزمایشی میدانی سه ساله از پوشش کروم سه ظرفیتی انجام داده است.
USCARشورای ایالات متحده برای تحقیقات خودرو، (LLC) یک شرکت مشترک فناوری خودرو است که شرکت‌های عضو آن شامل شرکت فورد موتور،جنرال موتورز و استلانتیس هستند.
هدف اصلی آنها تقویت پایه فناوری صنعت خودروی ایالات متحده با تحقیق و توسعه است. در سال 2020، USCAR یافته های “ارزیابی نهایی قرار گرفتن در معرض کروم تزئینی سه ظرفیتی در محیط های زمستانی را منتشر کرد. خلاصه ای از این مطالعه در شماره مارس 2020 Products Finishing منتشر شد.
USCAR می خواست عملکرد خوردگی کروم سه ظرفیتی در شرایط CASS، کلراید کلسیم و شرایط زمستانی دنیای واقعی را با تمرکز بر خوردگی عمومی، خوردگی کلراید بالا و همچنین رنگ و ثبات رنگ را درک کند. هدف اصلی شناسایی این موضوع بود که آیا سولفات یا کلراید باید در سراسر صنعت برای زنجیره تامین خودروسازان ایالات متحده استفاده شود یا خیر.
به عنوان بخشی از مطالعه میدانی سه ساله، سیستم های کلرایدی در برابر سیستم های سولفاتی آزمایش شدند و داده‌ها نشان داد که سیستم های کلرایدی در محیط‌های خورنده با کلراید بالا بهتر از سیستم‌های سولفاتی عمل می‌کنند.
با توجه به عملکرد خاص با کلراید بالا، این مطالعه نشان داد که خسارت کروم در شیمی بر پایه سولفات نسبت به مواد شیمیایی میدانی به کلراید شایع‌تر است.
این مطالعه نشان داد که 13 مورد از 14 ماده شیمیایی با کاهش قابل توجه کروم، سیستم های سولفاتی بودند
باز هم، این نتایج آزمایش مختص مطالعه میدانی USCAR است، اما این اطلاعات برای هر آبکار تزئینی که با OEM های خودرو کار می کند، ارزش مرجع و توجه دارد. اخیراً، آزمایش قرار گرفتن در معرض گرما توسط یک تامین کننده شخص ثالث Tier 1 بر روی سر اگزوز خودرو انجام شد.
در این آزمایش کروم شش ظرفیتی را با یک سیستم محبوب کلراید سه ظرفیتی، سیستم سولفات سه ظرفیتی و یک سیستم سه ظرفیتی جدیدتر با قابلیت بازیابی مقایسه کرد. نتایج آزمایش نشان داد که پس از چرخه حرارتی، رنگ سیستم سولفات کاهش یافته و نسبت به سیستم‌های مبتنی بر کلراید کمتر سفید و کمتر آبی می‌شود.
به عبارت دیگر، سیستم های کلراید مشابه سیستم های کروم شش ظرفیتی عمل می‌کنند
نتایج با نتایج به دست آمده در مطالعه میدانی USCAR قابل مقایسه بود. پیگیری تست سالت اسپری پس از قرار گرفتن در معرض حرارت نیز لایه لایه شدن و ایجاد حفره روی نمونه سولفات را نشان داد. شایان ذکر است که در صنعت خودرو به نتایج داده‌های قرار گرفتن در معرض گرما علاقه مند است و آزمایش های بیشتر تکمیل خواهد شد.
در ابتدا، کروم سه ظرفیتی برای کارایی عملیاتی آن استفاده می‌شد، با این حال، امروزه متوجه می‌شویم که عمدتاً محرک‌های نظارتی مانند REACH، OSHA قرار گرفتن در معرض کارکنان و EPA فاضلاب، انتشار گازهای گلخانه‌ای، PFAS فرآیند را به جلو می‌برند. این امر باعث شده است تا صنعت خودروسازی تمرکز خود را بیشتر کند و تست عملکرد پوشش کروم سه ظرفیتی را افزایش دهد. در نتیجه، اپراتورها به طور فزاینده ای از ثبات رنگ و تفاوت عملکرد خوردگی بین این دو سیستم آگاه می شوند.
هنگام ارزیابی انتخاب بین سیستم های کروم تزئینی سه ظرفیتی مبتنی بر کلراید و سولفات، عوامل مختلفی باید در نظر گرفته شود. ظاهر و عملکرد خوردگی، نرخ آبکاری بر حسب میکرون در دقیقه و نوع آند و عملکرد، همگی در ارزیابی نقش اساسی دارند
ظاهر یا رنگ اغلب اولین نکته است. اگرچه می‌دانیم که سولفات و کلراید سه ظرفیتی به اندازه کروم شش ظرفیتی سفید نیستند، خبر خوب این است که هر دو رنگ بسیار نزدیکی دارند، تقریباً به حدی که برای چشم معمولی قابل تشخیص نیستند. بر اساس تأمین‌کننده، سیستم‌های مختلف می‌توانند سطوح مختلفی از مقادیر L*a*b* را ارائه دهند، بنابراین ما اغلب به آبکاران توصیه می‌کنیم که نمونه‌ها را برای پردازش در شیمی واقعی ارسال کنند، نمونه‌های نهایی را جهت ارزیابی، از کارگاه‌ها مناسب با فرآیند درخواست کنند.
برای دیدن خط تولید مجدداً، ما هر آبکاری را که کار سنگینی با OEM های خودرو انجام می‌دهند تشویق می‌کنیم که خلاصه مطالعات میدانی USCAR را هنگام در نظر گرفتن فاکتورهای عملکرد به طور عمیق بررسی کنند. از نظر ثبات رنگ، هنگام ارجاع به مطالعه میدانی USCAR، داده ها نشان می دهند که سیستم های کلرایدی نسبت به سیستم های سولفاتی پایداری رنگ بیشتری دارند
یک مشخصه عملکرد حیاتی مرتبط مقاومت در برابر خوردگی است و داده‌های حاصل از مطالعه میدانی نشان داد که سیستم‌های کلرایدی در ارائه مقاومت به خوردگی بهتر، به ویژه در محیط‌های با خوردگی کلراید بالا، رتبه‌بندی بالاتری دارند. نکته بعدی که باید به آن توجه شود، مقایسه عملیاتی نرخ آبکاری بر حسب میکرون در دقیقه است.
این یک ملاحظات کلیدی برای آبکاران هنگام تصمیم گیری در مورد نصب سولفات یا کلراید است. هنگام تغییر از کروم تزئینی شش ظرفیتی به سه ظرفیتی، بسیاری از کارگاه ها به طرح و زمان بندی خطوط موجود خود نگاه می‌کنند و می‌خواهند بتوانند به همان روند و سرعت آبکاری که با آبکاری شش ظرفیتی داشتند برای حفظ کارایی خود، حفظ کنند.
سیستم های کلراید دارای سرعت آبکاری هستند که یکسان یا کمی سریعتر از کروم شش ظرفیتی است و به طور متوسط 0.1 تا 0.25 میکرون در دقیقه است. سیستم های سولفات با نصف سرعت یک سیستم شش ظرفیتی، به طور متوسط ۰۴ تا ۰.۰۸ میکرون در دقیقه آبکاری می‌شوند. برای آبکار با بازگشت خطوط اتوماتیک، سرعت فاکتور بسیار مهمی است که باید در هنگام انتخاب سیستم سولفات در نظر گرفت، زیرا ممکن است یک مخزن بزرگتر یا احتمالاً یک خط جدید برای جابجایی به سرعت آبکاری کمتر ساخته شود
با یک خط بالابر، باید ایستگاه‌های بیشتری اضافه کنید و زمان آبکاری طولانی تر با سولفات را در نظر بگیرید. این می‌تواند یک نگرانی بر اساس محیط آبکاری و محدودیت‌های فضای کف شما باشد. در صورت انتخاب یک سیستم کلراید، سرعت آبکاری مشکل کمتری خواهد بود زیرا هنگام تبدیل از کروم شش ظرفیتی به زمان آبکاری اضافی نیاز ندارد، بنابراین نیازی به طولانی کردن مخزن آبکاری خود در یک خط اتوماتیک برگشتی یا اضافه کردن ایستگاه دیگری در خط بالابر خود ندارید
آخرین تفاوت عملیاتی که باید در نظر گرفت نوع آند و عملکرد آن است
آندهای حمام کلراید گرافیت هستند و عمر بسیار طولانی دارند. من کارگاهی را می‌شناسم که 25 سال است همان آندهای گرافیتی را دارد. حمام‌های سولفاتی به آندهای اکسید فلزی مخلوطی نیاز دارند که معمولا هر چند سال یکبار تعویض می شوند
این آندها می توانند بسیار گران باشند و همچنین ظریف تر هستند و برای اطمینان از آسیب یا خراشیدگی آنها به محافظ خاصی نیاز دارند. اگر سطح خراشیده شود، الکترولیت می‌تواند شروع به ساخت مقادیر جزئی کروم شش ظرفیتی کند که به نوبه خود، کارایی حمام را به شدت کاهش می‌دهد
اگر به این سمت بروید، توجه به این نکته می‌تواند مفید باشد که اکثر آبکاران سولفات سه ظرفیتی با حجم بالا، مجموعه‌ای از آندهای MMO را برای رفع این نگرانی و جلوگیری از خرابی در صورت آسیب دیدن سطح، در دسترس نگه می‌دارند.
با افزایش و سخت‌تر شدن مقررات و کنترل‌های روی آبکاری شش ظرفیتی هم برای قرار گرفتن در معرض محیط و هم برای کارگران، مزایای ساخت سوئیچ به سرعت توسط آبکار قابل درک است. همه چیز برابر است، هنگام تغییر به حمام های سه ظرفیتی تزئینی کلراید یا سولفات از شش ظرفیتی، سه ظرفیتی قدرت پرتاب بهتری را ارائه می دهد، در برابر قطع جریان بسیار متحمل است، مستعد سوختن یا کروم پذیری نیکل نیست، تولید را افزایش می دهد و مرجوعی‌ها کاهش می یابد و ایمنی کارکنان را تا حد زیادی افزایش می دهد
همانطور که در سوال شما اشاره شد، صنعت واقعاً در این جبهه به سرعت در حال حرکت است. مهم است که بدانید که OEM ها به طور فعال استانداردهای فرآیند را تغییر می دهند و استانداردهای رنگ جدیدی را توسعه می دهند. مشخصات در حال بررسی و بازنگری به طور منظم برای فراخوانی کروم سه ظرفیتی است. تلاش های مشترک نیز در سراسر صنعت در حال انجام است:
AIAG در حال بررسی الزامات کیفی مرتبط با آبکاران است و یک گروه کاری از کمیته فرعی B08.10 ASTM در حال توسعه استانداردهای جدید تست ضخامت برای کروم سه ظرفیتی است. در سطح جهانی، ما از تعداد زیاد RFQ سه ظرفیتی تزئینی قابل عرضه و تامین کنندگان مطرح و OEM های خودرو که به دنبال پوشش هایی هستند که قبلاً به کروم سه ظرفیتی تزئینی تبدیل شده اند، آگاه هستیم.
این جنبش صنعتی باعث شده است که آبکاران شروع به نصب سریع حمام کنند و آماده شوند تا تنظیمات خط را برای سازگاری با این انتقال انجام دهند. بررسی شما از این اطلاعات هنگام ارزیابی انتخاب های خود در این تصمیم به موقع است.
منبع:
- MARK SCHARIO” Trivalent Chrome Overview” Products Finishing Mag, pp, agust 2023.
