ภาพรวมผลิตภัณฑ์
การชุบทองแดงด่างไร้ไซยาไนด์ (Non-Cyanide Alkaline Copper Plating) เป็นกระบวนการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการชุบผิวโลหะ มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อทดแทนระบบด่างแบบดั้งเดิมที่ใช้ไซยาไนด์ (Cyanide) ซึ่งเป็นสารเคมีอันตรายและมีพิษร้ายแรง การเปลี่ยนมาใช้ระบบนี้ช่วยลดความเสี่ยงต่อสุขภาพของผู้ปฏิบัติงานและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีนัยสำคัญ
เนื่องจากทองแดงกรด (Acid Copper) จะทำปฏิกิริยากับผิวเหล็กและสังกะสีอย่างรุนแรง จนเกิดการกัดกร่อนและลอกง่าย การใช้ชั้นทองแดงด่างไร้ไซยาไนด์เป็นชั้นรองพื้น/ชั้นกาว จึงช่วยป้องกันปฏิกิริยาดังกล่าว เพิ่มการยึดเกาะ และเปิดทางให้สามารถชุบด้วยทองแดงกรดในขั้นตอนถัดไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ผิวงานเรียบ สวยงาม และทนทาน
จุดเด่นของน้ำยา
สรุปคุณสมบัติสำคัญสำหรับไลน์ชุบ ทั้งคุณภาพผิว ความเสถียร และความพร้อมต่อกระบวนการถัดไป
ปลอดไซยาไนด์
ลดความเสี่ยงด้านสุขภาพและสิ่งแวดล้อม เปรียบเทียบกับระบบที่ใช้ไซยาไนด์ และทำให้การบำบัดน้ำเสียง่ายขึ้น
กึ่งเงา–เงา
ผิวเคลือบที่สวยงามและเนียน สามารถใช้เป็นฐานสำหรับชั้นเคลือบถัดไปได้ดี
ยึดเกาะยอดเยี่ยม
เหมาะสำหรับการชุบกับวัสดุหลายชนิด เช่น เหล็ก, ทองเหลือง, ซิงค์ไดคาสต์, บรอนซ์, และอลูมิเนียม-ซิงค์
เข้าซอกดี
มีการกระจายตัวของสารเคลือบที่ดีเยี่ยม สามารถเคลือบได้ทั่วถึงแม้ในพื้นที่ที่ซับซ้อน
ควบคุมงานง่าย
ควบคุมค่า pH ระหว่าง 8.5–10, ความเข้มข้นของทองแดง 6–8 g/L, อุณหภูมิ 50–60 °C
ใช้งานได้ทั้งแบบแขวนและถังกลิ้ง
สามารถใช้งานได้ในบ่อแบบถังกลิ้งที่หมุนที่ 3–5 rpm หรือในบ่อแบบแขวนที่ใช้การกรองต่อเนื่อง
วัตถุประสงค์
การชุบทองแดงด่างไร้ไซยาไนด์: ทางเลือกที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
การชุบทองแดงด่างไร้ไซยาไนด์เป็นกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นเพื่อทดแทนระบบด่างแบบใช้ไซยาไนด์ ลดความเสี่ยงต่อสุขภาพผู้ปฏิบัติงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม พร้อมทั้งทำให้การบำบัดน้ำเสียง่ายและโปร่งใสมากขึ้น
ปฏิกิริยาแทนที่: ปัญหาสำคัญที่ต้องแก้ไข
หากชุบด้วยทองแดงกรดโดยตรงบนเหล็กหรือสังกะสี จะเกิดปฏิกิริยาแทนที่ซึ่งทำให้ไอออนทองแดงถูกลดรูปและเคลือบทันที ขณะที่เหล็กหรือสังกะสีละลายออก ส่งผลให้ชั้นทองแดงก่อตัวโดยไม่อยู่ภายใต้การควบคุมกระแสไฟฟ้า
ชั้นทองแดงที่เกิดจากปฏิกิริยานี้จะหลวม ยึดเกาะไม่แน่น และไม่สม่ำเสมอ จึงลอกง่ายและไม่เหมาะสำหรับเป็นฐานของการสร้างชั้นเคลือบถัดไป
บทบาทของสารละลายด่างไร้ไซยาไนด์
การใช้ชั้นทองแดงด่างไร้ไซยาไนด์ช่วยยับยั้งปฏิกิริยาแทนที่ ทำให้เกิดการตกเคลือบแบบควบคุมด้วยกระแสไฟฟ้า เกิดชั้นรองพื้นทองแดงที่ยึดเกาะแน่นและสม่ำเสมอ
แนวทางนี้จึงตอบโจทย์ทั้งด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อม ไปพร้อมกับการรับรองคุณภาพ ความทนทาน และความสวยงามของผิวชุบในกระบวนการตกแต่งหรือการใช้งานเชิงวิศวกรรมขั้นสุดท้าย
ข้อมูลผลิตภัณฑ์
น้ำยาชุบทองแดงด่างปลอดไซยาไนด์: Copperlume 220
Copperlume 220 คือน้ำยาชุบทองแดงด่างที่พัฒนาขึ้นเพื่อทดแทนระบบที่ใช้ไซยาไนด์ ช่วยลดความเสี่ยงต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม ใช้สำหรับสร้างชั้นรองพื้น (undercoat) ก่อนการชุบโลหะชั้นถัดไป เช่น นิกเกิลหรือโครเมียม
คุณสมบัติและการใช้งาน
- ผิวสำเร็จ: กึ่งเงาถึงเงา เรียบสม่ำเสมอ ยึดเกาะดี เหมาะเป็นฐานรองรับการชุบถัดไป
- การใช้งาน: ชิ้นส่วนยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ ฮาร์ดแวร์ และงานตกแต่ง ก่อนชุบนิกเกิล/โครเมียม
- วัสดุรองรับ: เหล็ก ทองเหลือง ซิงค์ไดคาสต์ บรอนซ์ และโลหะผสมอะลูมิเนียม–สังกะสี (Al–Zn)
การควบคุมกระบวนการ
- ความเข้มข้นทองแดง (Cu): 6–8 กรัม/ลิตร (g/L)
- ค่าความเป็นกรด–ด่าง (pH): 8.5–10 (ด่างอ่อน)
- อุณหภูมิ: 50–60 องศาเซลเซียส (°C)
- ระบบกรอง: ไส้กรองขนาด 5–10 ไมโครเมตร (µm) เดินกรองต่อเนื่อง
- แอโนด: แผ่นทองแดงปราศจากออกซิเจน ความนำไฟฟ้าสูง (Oxygen-Free High Conductivity, OFHC) ใส่ถุงผ้าทนด่าง ควรรักษาอัตราส่วนแอโนด:แคโทดที่ 2:1–3:1 เพื่อการละลายและคุมความเข้มข้นให้เสถียร
สเปก & เงื่อนไขการทำงาน
ตั้งค่าตั้งต้นสำหรับคุณภาพผิวและการยึดเกาะที่สม่ำเสมอ
| พารามิเตอร์ | ค่าแนะนำ |
|---|---|
| อุณหภูมิ | 50–60 °C |
| pH (งานเหล็ก) | 9.0–10.0 |
| pH (Zn-die-cast / Al-Zn) | 8.5–9.5 |
| Cu metal | บ่อใหม่ ~6 g/L; ระหว่างชุบ 6–8 g/L |
| การกวน | แขวน: โยก/ลม • ถังกลิ้ง: 3–5 rpm |
| การกรอง | 5–10 µm ต่อเนื่อง หรือ ≥3–5 เทิร์น/ชม. |
| ความหนาแน่นกระแสแอโนด | ≤ 2 A/dm² |
| อัตราการชุบ | ~0.17 µm/นาที @ 1 A/dm² |
อัตราส่วนผสม & ตัวอย่างการผสม
อัตราส่วนผสม (บ่อใหม่)
| ส่วนประกอบ | ช่วงการทำงาน | ตัวอย่างต่อ 1 ลิตร |
|---|---|---|
| Copper sulfate | 20–30 g/L | 25 g/L |
| Copperlume 220 A (Stabilizer) | 180–220 mL/L | 200 mL/L |
| Copperlume 220 B (Additive) | 90–120 mL/L | 105 mL/L |
| Copperlume 220 Activator | ใช้ปรับ pH | — |
ตัวอย่างการผสม (ตามปริมาตรบ่อ)
| ปริมาณผสม | 100 L | 1,000 L |
|---|---|---|
| Copper sulfate | 2.5 kg | 25 kg |
| Copperlume 220 A | 20 L | 200 L |
| Copperlume 220 B | 10.5 L | 105 L |
| Copperlume 220 Activator | ปรับ pH | ปรับ pH |
ขั้นตอนการเตรียมและบำรุงรักษาน้ำยา Copperlume 220
การเตรียมและบำรุงรักษาน้ำยาชุบทองแดง Copperlume 220 อย่างถูกวิธีมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพและความสม่ำเสมอของกระบวนการชุบ
ขั้นตอนการเตรียมน้ำยาใหม่
- ทำความสะอาดบ่อชุบอย่างหมดจด เติมน้ำกลั่นประมาณ 50% ของปริมาตรรวม
- ค่อยๆ ละลายคอปเปอร์ซัลเฟต (Copper Sulfate) พร้อมกวนต่อเนื่องจนสารละลายใส ไม่มีตะกอน
- เติม Copperlume 220 B และกวนให้เข้ากัน จากนั้นค่อยๆ เติม Copperlume 220 A พร้อมกวนต่อเนื่องจนเนียนเป็นเนื้อเดียว
- ตรวจสอบค่า pH และปรับด้วย Activator ให้เหมาะสม — เหล็ก: pH 9–10; ซิงค์ไดคาสต์/อะลูมิเนียม–สังกะสี: pH 8.5–9.5
- เติมน้ำกลั่นจนครบปริมาตร กวนต่อประมาณ 30 นาทีให้สมดุล แล้วตั้งอุณหภูมิ 50–60 °C
การเตรียมชิ้นงานก่อนการชุบ
ก่อนนำชิ้นงานลงบ่อ ให้ผ่านขั้นตอนการกระตุ้นผิว (Activation) โดยแช่ในสารละลาย Activator ความเข้มข้น 2–5% ตามคำแนะนำ การกระตุ้นผิวช่วยขจัดออกไซด์ที่คงค้าง เพิ่มการยึดเกาะ ลดโอกาสเกิดฟองก๊าซติดผิวหรือการชุบไม่สม่ำเสมอ
การบำรุงรักษา & การปรับเติม
กรองต่อเนื่อง รักษา Cu metal และ pH ให้อยู่ในช่วงแนะนำ ตรวจวิเคราะห์เป็นรอบ
| การปรับเติม (ขาด Cu 1 g/L) | ปริมาณ |
|---|---|
| Copper sulfate | 4 g/L |
| Copperlume 220 B | 16 mL/L |
การปรับเงา/ความแน่นของผิวให้ปรับ Copperlume 220 B (โดยทั่วไป ~0.8–1.0 L ต่อบ่อ 100 L)
แนวทางแก้ปัญหาเบื้องต้น
- ชุบติดช้าหรือไม่เกาะ: มักเกิดจากการเตรียมผิวไม่เหมาะสม (ล้างคราบไขมันและการกระตุ้นผิว), ความเข้มข้นของทองแดงไอออน Cu2+ สูงเกินไป หรือค่า pH ต่ำกว่าช่วงที่แนะนำ แนวทางแก้ไขคือทบทวนขั้นตอนการล้างและการกระตุ้นผิวให้สะอาดจริง ปรับลดความเข้มข้นของทองแดงให้อยู่ตามสเปก และปรับ pH กลับเข้าสู่ช่วงที่เหมาะสม โดยทั่วไป 8.5–10 สำหรับระบบนี้ เพื่อให้การยึดเกาะและอัตราการชุบกลับมาปกติ
- ชิ้นงานไหม้ที่กระแสสูง: เกิดจากการจ่ายกระแสสูงเกิน สาร Copperlume 220 B ไม่พอ อุณหภูมิอาบต่ำ หรือการกวนไม่เพียงพอ แนวทางแก้ไขคือเติม Copperlume 220 B ตามคำแนะนำ ตั้งอุณหภูมิราว 55 °C ลดกระแสให้อยู่ในกรอบทำงาน และเพิ่มการกวนเพื่อให้ไอออนทองแดงกระจายทั่วถึง ลดความร้อนเฉพาะจุดที่ขอบและมุม
- มีโลหะหนักเจือปน: การปนเปื้อนโลหะหนักทำให้ผิวชุบหมองและไม่สม่ำเสมอ แนวทางแก้ไขคือทำดัมมี่ชุบด้วยกระแสค่อนข้างสูงบนแคโทดพื้นที่มากเพื่อดึงโลหะปนเปื้อนออก จากนั้นตรวจซ้ำจนได้ผลลัพธ์คงที่
- ค่าทองแดงวาเลนซ์หนึ่ง Cu+ สูง: การสะสมของ Cu+ เกินสมดุลทำให้การฝากโลหะผิดปกติ แนวทางแก้ไขคือเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H2O2 10 เปอร์เซ็นต์ทีละน้อยเพื่อออกซิไดซ์กลับเป็น Cu2+ และตรวจสอบด้วย Hull Cell เป็นระยะจนกลับสู่สภาพปกติ
- น้ำยาเป็นสีเขียวผิดปกติ: มักบ่งบอกว่าสาร Copperlume 220 B ไม่พอ การกวนไม่ครอบคลุม หรืออุณหภูมิอาบต่ำ แนวทางแก้ไขคือเติม Copperlume 220 B เพิ่มการกวนให้สม่ำเสมอ และคุมอุณหภูมิช่วง 50–60 °C โดยประมาณ 55 °C เป็นจุดทำงานที่เหมาะสม
- ชุบติดไม่หมด ผิวดำคล้ำ หรือเกิดฝ้า: สาเหตุส่วนใหญ่คือการปนเปื้อนอินทรีย์หรือโลหะ แนวทางแก้ไขคือเติม H2O2 3–5 มิลลิลิตรต่อ ลิตร พร้อมกวนและอุ่นบ่อราว 70 °C เพื่อทำลายสารอินทรีย์ หรือทำคาร์บอนทรีตเมนต์ 5–10 กรัมต่อลิตร แล้วกรองจนใสก่อนกลับเข้าสู่การผลิต
ความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อม
การทำงานกับสารละลายชุบทองแดงด่างจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับความปลอดภัยอย่างเคร่งครัด เนื่องจากสารเคมีมีฤทธิ์กัดกร่อนและเป็นอันตรายหากสัมผัสโดยตรง
- ความปลอดภัยส่วนบุคคล: สารละลายมีสภาพเป็นด่างและมีเกลือทองแดง อาจก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนังและดวงตา ผู้ปฏิบัติงานควรสวมอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลอย่างครบถ้วนตลอดเวลา ได้แก่ ถุงมือป้องกันสารเคมี แว่นตานิรภัย และหน้ากากป้องกันการสูดดมไอระเหย
- กรณีฉุกเฉินสารเข้าตา: รีบล้างด้วยน้ำสะอาดที่ไหลผ่านอย่างต่อเนื่องอย่างน้อย 15 นาที แล้วไปพบแพทย์ทันที
- การควบคุมการปนเปื้อน: เพื่อรักษาคุณภาพของน้ำยาชุบและลดปัญหาผิวเคลือบ ควรหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนจากน้ำมัน ซิลิโคน และสารลดแรงตึงผิว ซึ่งทำให้การยึดเกาะลดลงและเกิดตำหนิได้
- การบำบัดน้ำเสีย: แม้เป็นระบบไร้ไซยาไนด์ แต่น้ำเสียยังมีโลหะหนัก ควรปรับค่า pH ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมเพื่อให้โลหะตกตะกอน แยกกากออก และดำเนินการตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมอย่างเคร่งครัด