การชุบไฟฟ้า (Electroplating)

การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า (Electroplating) คือ กระบวนการผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในสารละลายเกลือของโลหะ (Metallic salts) แล้วทำให้อิออนบวกวิ่งมารับประจุไฟฟ้าลบที่ชิ้นงาน ซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วลบ (Cathode) จึงทำให้เกิดเป็นชั้นผิวบางของโลหะมาเคลือบอยู่บนผิวด้านนอกของชิ้นงาน
การชุบทองแดง นิกเกิล โครเมียม (Cu-Ni-Cr Plating) จัดอยู่ในประเภทการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า ดังตัวอย่างการชุบทองแดง โดยใช้น้ำยาชุบคอปเปอร์ซัลเฟต (CuSO4) ต่อไปนี้เมื่อเอาสารละลายจุนสีหรือคอปเปอร์ซัลเฟตมาทำการแยกสลายด้วยไฟฟ้า  โดยใช้แผ่นทองคำขาว (Platinum) เป็นขั้วลบต่อเข้ากับขั้วลบแบตเตอรี่  และใช้แผ่นทองแดงบริสุทธิ์เป็นขั้วบวกต่อเข้ากับขั้วบวกของแบตเตอรี่ (ดังรูป)  จะเกิดปฏิกิริยาดังนี้
       คอปเปอร์ซัลเฟตที่มีอยู่ในน้ำยาจะแยกสลายออกเป็นอนุภาคเล็ก ๆ 2 ส่วนคือ อนุภาคคอปเปอร์ (Cu++) มีประจุไฟฟ้าบวก (+) ประจำตัว และซัลเฟต (SO4- -) มีประจุไฟฟ้าลบ (-) ประจำตัว  เมื่อต่อกระแสไฟฟ้าให้ครบวงจรอนุภาคเล็กๆ ทองแดงจะวิ่งไปหาทองคำขาว (ขั้วลบ)  เกาะติดเป็นผงสีแดงอยู่
บนแผ่นทองคำขาว ส่วนอนุภาค ซัลเฟตจะวิ่งไปหาแผ่นทองแดง (ขั้วบวก)  ทำปฏิกิริยากับทองแดงเป็นเหตุให้ทองแดงละลายเป็นคอปเปอร์ซัลเฟต  แทนที่คอปเปอร์ซัลเฟตตัวก่อนที่หมดไป คอปเปอร์ซัลเฟตตัวหลังนี้จะแยกสลายออกเป็น 2 ส่วนอีก คืออนุภาคคอปเปอร์ (Cu++) และอนุภาคซัลเฟต (SO4- -)   อนุภาคคอปเปอร์จะวิ่งไปขั้วลบเกาะติดอยู่ที่แผ่นทองคำขาว อนุภาคซัลเฟตวิ่งไปที่ทำปฏิกิริยากับขั้วบวกกลายเป็นคอปเปอร์ซัลเฟตขึ้นมาแทนที่อีก  ปฏิกิริยาจะเกิดหมุนเวียนเช่นนี้ตลอดไปตราบที่ยังคงต่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน  จากการค้นพบกฎเกณฑ์อันนี้  จึงได้มีการนำเอามาใช้เป็นประโยชน์ในการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า (Electroplating)  หรือการแยกโลหะให้บริสุทธิ์ (Refinery)  ตัวอย่างเช่น  มีทองแดงไม่บริสุทธิ์อยู่  ก็สามารถนำเอาทองแดงนี้ไปทำเป็นแผ่นขั้วบวกแล้วจุ่มในสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต เมื่อไฟฟ้าไหลผ่านครบวงจรก็จะเกิดปฏิกิริยาทำให้ทองแดงบริสุทธิ์ไปเกาะติดบนแผ่นขั้วลบ  ซึ่งเราก็จะได้ทองแดงบริสุทธิ์ตามต้องการ
การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า  เป็นกระบวนการที่นิยมใช้กันมาก  เนื่องจากสามารถนำโลหะ และอโลหะหลายชนิดมาทำการเคลือบผิว  ในขณะเดียวกันก็สามารถเลือกโลหะที่จะนำมาเคลือบผิวได้หลากหลายชนิดด้วย ดังตารางตัวอย่างของโลหะที่ใช้เคลือบชิ้นงานด้วยวิธีการชุบไฟฟ้า (Electroplating)

โลหะที่ใช้เคลือบผิวชิ้นงาน (Coating metal)

กลุ่มโลหะที่ใช้ทำชิ้นงาน

(Base material group)

วัสดุโลหะชิ้นงาน1

(Base material)

ทองแดง (Copper) โลหะกลุ่มเหล็ก (Most ferrous  metals)

โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non ferrous metals)

พลาสติกบางชนิด (Some plastics)

เหล็กกล้า (Steel)

สังกะสี (Zinc)

พลาสติกทนความร้อน(ABS)

พลาสติกโพลีโพรพิลีน (Polypropylene,PP)
โลหะทองแดงผสม Copper  alloy :

–  ทองสัมฤทธิ์ Bronze

ทองแดง-ดีบุก (Copper-tin)

–  ทองเหลือง Brass

กลุ่มเหล็ก (Ferrous  metals)

โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non ferrous metals)

เหล็ก (Iron) เหล็กกล้า (Steel)

ทองแดง (Copper) สังกะสี (Zinc) อลูมิเนียม (Aluminum)

     ทองแดง-สังกะสี (Copper-zinc) พลาสติกบางชนิด (Some plastics) พลาสติกทนความร้อน (ABS)
นิกเกิล (Nickel) โลหะกลุ่มเหล็ก (Most ferrous  metals)

โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non ferrous metals)

พลาสติกบางชนิด (Some plastics)

เหล็ก (Steel)

ทองแดง (Copper)

พลาสติกทนความร้อน (ABS)

พลาสติกโพลีโพรพิลีน (Polypropylene,PP)
โครเมียม (Chromium) โลหะกลุ่มเหล็ก (Most ferrous  metals)

โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non ferrous metals)

เหล็ก (Steel)

ทองแดง (Copper) ทองเหลือง (Brass)

สังกะสี (Zinc)

พลาสติกบางชนิด2 (Some plastics) พลาสติกทนความร้อน (ABS)

พลาสติกโพลีโพรพิลีน (Polypropylene,PP)

ดีบุก (Tin) โลหะกลุ่มเหล็ก (Most ferrous  metals)

โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non ferrous metals)

เหล็ก (Steel) เหล็กหล่อ (Cast Iron)

ทองแดง (Copper)

โลหะดีบุกผสม Tin alloy :

–  ดีบุก-นิกเกิล (Tin-Nickel)

–  ดีบุก-สังกะสี (Tin-Zinc)

โลหะกลุ่มเหล็ก (Most ferrous metals)

โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non ferrous metals)

เหล็ก (Steel)

ทองแดง (Copper) ทองสัมฤทธิ์ (Bronze)

สังกะสี (Zinc) กลุ่มเหล็ก (Ferrous metals) เหล็ก (Steel) ชุบเคลือบสังกะสีด้วยไฟฟ้า(Electro galvanized)
โลหะเงิน (Silver) โลหะกลุ่มเหล็ก (Most ferrous  metals)

โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non ferrous metals)

เหล็ก (Steel)

ทองแดง (Copper) นิกเกิล (Nickel)

พลาสติกบางชนิด2 (Some plastics) พลาสติกทนความร้อน(ABS)

พลาสติกโพลีโพรพิลีน (Polypropylene,PP)

โลหะทอง (Gold) โลหะนอกกลุ่มเหล็ก (Non ferrous metals) ทองแดง (Copper) ทองเหลือง (Brass) นิกเกิล (Nickel) โลหะเงิน (Silver)

หมายเหตุ  1.  ชนิดของวัสดุและโลหะที่ใช้เป็นชิ้นงานก่อนชุบ

2.  พลาสติกที่เคลือบด้วยสารตัวนำไฟฟ้า สามารถนำมาชุบโลหะเคลือบที่ผิวชิ้นงานได้

…ตัวอย่างตะแกรงเหล็กฉีกที่ผ่านกระบวนการชุบไฟฟ้า….

เหล็กฉีกชุปไฟฟ้า

Leave a comment