วันพฤหัสบดีที่ 5 พฤศจิกายน พ.ศ. 2552

การชุบโครเมียม Chromium Plating

การชุบโครเมียม
คำสำคัญ Chromium Plating
โครเมียม ธาตุลำดับที่ 24 ในตารางธาตุ มีน้ำหนักอะตอม 51.996 เป็นโลหะที่มีความเงาใส สีขาวอมฟ้าอ่อน ๆ แข็งและเปราะ แต่มีความทนทานต่อการเสียดสีและการกัดกร่อนได้ดีพอสมควร นิยมนำมาเคลือบผิวโลหะ เพื่อให้เกิดความเงางาม และเพิ่มความทนทานให้กับผิวของชิ้นงาน
ขบวนการชุบโครเมียม ( Chromium Plating ) จะใช้ไฟฟ้ากระแสตรง และสารละลายซึ่งเป็นส่วนผสมของกรดโครมิก ( Chromic acid ) และกรดกำมะถัน (H2SO4) โดยที่กรดกำมะถันจะทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalyst) ช่วยให้โครเมียมมาเกาะที่ขั้วลบ (Cathode) ได้ดีและรวดเร็วยีงขึ้น อัตราส่วนที่เหมาะสมคือ ประมาณ 100 : 1 ของกรดโครมิก ต่อ กรดกำมะถัน ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ดังสมการ
CrO3 + H2O H2CrO4
100 H2CrO4 + H2SO4 100Cr + 100H2O + 150 O2 + H2SO4
อุปกรณ์ที่ใช้ในการชุบโครเมียมด้วยกระแสไฟฟ้า
1. เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Rectifier) สำหรับแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ไปเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ซึ่งมีขนาดแรงเคลื่อนไฟฟ้าไม่เกิน 12 โวลท์
2. ถังชุบ ใช้ถังเหล็กซึ่งเคลือบผิวภายในด้วยตะกั่ว (lead-lined steel) ซึ่งทนต่อการกัดกร่อนของกรดโครมิค หรืออาจใช้ถังซึ่งทำจากวัสดุอื่นที่ทนต่อการกัดกร่อนของกรดโครมิคได้ เช่นแผ่นเรซินสังเคราะห์ (Synthetic resin sheets)
3. ขั้วไฟฟ้าขั้วบวก (Anode) นิยมใช้ตะกั่ว ซึ่งมีคุณสมบัติที่ดี คือไม่ละลายในกรดโครมิค และมีราคาไม่สูงนัก ในขณะที่โครเมียมบริสุทธิ์ไม่สามารถนำมาใช้ได้ เนื่องจากมีราคาแพงและยังละลายในกรดโครมิคอีกด้วย หรืออาจใช้ตะกั่วผสมแอนติโมนี หรือตะกั่วผสมดีบุก ซึ่งจะมีการผุกร่อนช้ากว่า และมีความแข็งแรงทนทานมากกว่า
การชุบโครเมียม สามารถทำได้หลายวิธี ขึ้นกับวัตถุประสงค์ในการนำชิ้นงานนั้นไปใช้งาน แต่ที่นิยมใช้กันมากในปัจจุบัน พอจะสรุปได้ ดังนี้
1. Decorative Bright Chromium Plating
การชุบวิธีนี้ เป็นการชุบเพื่อให้เกิดความเงางาม ผิวของชิ้นงานที่ชุบเสร็จแล้ว จะมีสีขาวอมฟ้าใส ก่อนชุบ จะต้องทำความสะอาดผิวหน้าของชิ้นงานที่จะชุบด้วยสบู่ และน้ำ แล้วขัดผิวหน้าด้วยผ้านุ่ม หรือขนสัตว์ เพื่อกำจัดฝุ่นหรือสิ่งสกปรกออกเสียก่อน การชุบแบบ Bright Chromium นี้ นิยมชุบเป็นชั้นสุดท้าย โดยชิ้นงานมักจะชุบด้วยทองแดง และนิกเกิลก่อน แล้วจึงจะชุบเพื่อเคลือบผิวหน้าของชั้นนิกเกิลอีกทีหนึ่ง
โดยทั่วไป ความหนาจะอยู่ในช่วง 0.2-0.8 ไมครอน น้ำยาที่ชุบ จะประกอบด้วยสารละลายของ Chromic anhydride (CrO3) โดยมีเกลือซัลเฟต หรือกรดกำมะถันเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
2. Hard Chromium Deposition
นิยมใช้ในงานที่ต้องการความแข็งแรง และความทนทานต่อการกัดกร่อน เช่น งานส่วนที่อยู่ภายนอกของงานก่อสร้าง
การชุบโดยวิธีนี้ จะต่างจากการชุบแบบ Bright Chromium คือ จะชุบหนากว่า และไม่มีการชุบรองพื้นด้วยทองแดง หรือ นิกเกิล และมีราคาถูกกว่า ความหนาของโครเมียมจะอยู่ระหว่าง 0.3-0.4 มม.
3. Decorative Black and Colour Chromium Plating
ในปัจจุบันมีการนำวิธีชุบแบบนี้มาใช้มากขึ้น เช่น ในการตกแต่งเฟอร์นิเจอร์ เครื่องใช้สำนักงาน อุปกรณ์ก่อสร้าง น้ำยาที่ใช้ชุบจะประกอบด้วยกรดโครมิก และกรดอะซิติก หรืออาจใช้ส่วนผสมของกรดโครมิกกับฟลูออไรด์ หรือสารประกอบเชิงซ้อนของฟลูออไรด์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ชิ้นงานที่ชุบแล้ว จะมีสี ฟ้า-เทา สีรุ้ง สีทอง และสีดำ

เอกสารอ้างอิง
1. George Dubpernell . Electrodeposition of Chromium from chromic acid solutions. Pergamon Press, INC. ; 1977
2. J. K. Dennis . Nickel and Chromium Plating. Butterworth & Co. (Publishers) Ltd. ; 1972
โครงการฟิสิกส์และวิศวกรรม

1 ความคิดเห็น: