องค์ประกอบพื้นฐานของการชุบเคลือบผิว

โดย ครูภควดี เผอื กผาสขุ แผนกวชิ าเครอื งประดับอัญมณี

งานชุบเคลอื บผวิ

องค์ประกอบพืนฐาน
ในการชุบเคลอื บผวิ

องค์ประกอบพืนฐานของกระบวนการชุบ มดี งั นี

1) อปุ กรณ์ชุดจา่ ยไฟฟากระแสตรง (DC Supplier)
เปนอปุ กรณ์แปลงฟาจากกระแสสลบั (AC) เปนกระแสตรง (DC) เพือนําไปใช้ใน

การชุบโดยทวั ไป ควรมลี กั ษณะดงั นี
- สามารถปรบั ความตา่ งศั กยไ์ ฟฟาไดอ้ ยา่ งตอ่ เนือง
- ความตา่ งศั กยแ์ ละกระแสไฟฟาอยใู่ นช่วงทเี หมาะสมกบั การใช้งาน
- แสดงผลไดท้ งั ความตา่ งศั กยแ์ ละกระแสไฟฟา (แสดงผลเปนตวั เลขให้ความ
แมน่ ยาํ ทดี กี วา่ )
- สามารถเลอื กใช้งาน กระแสคงท/ี ความตา่ งศั กยค์ งทไี ด้
- มรี ะบบปองกนั การจา่ ยกระแสไฟมากเกนิ ไปและไฟฟาลดั วงจร

อปุ กรณ์ชุดจา่ ยไฟฟากระแสตรง (DC Supplier)

2 ) ชินงานทจี ะชุบ
เมอื ทาํ การชุบชินงานทจี ะชุบเคลอื บผวิ ตอ้ งตอ่ กบั ขัวลบของแหลง่ จา่ ย
ไฟฟากระแสตรง และเรยี กชินงานวา่ คาโทด (Cathode)

3) แผ่นล่อ (Anode)
แผ่นล่อ เปนวัสดุทีตอ่ กับขัวบวกของแหล่งจ่ายไฟฟากระแสตรง ทําให้กระแส
ไฟฟาในการชุบไหลครบวงจร แผ่นล่อทีนํามาใช้งานมี 2 ชนิด คือ
ชนิดทีละลายได้ และ ชนิดทีไม่ละลาย
แผ่นล่อทีละลายได้ (Soluble Anode)
แผ่นล่อประเภทนี จะเกิดการละลาย(แตกตวั ให้ประจุโลหะไปทดแทนโลหะที
เข้าไปชุบทีผิวเคลือบ แผ่นล่อประเภทนีทําจากโลหะชนิดเดียวกับโลหะทีไปชุบ
เคลือบผิว เช่น การชุบทองแดงแบบไซยาไนด์ ใช้แผน่ ทองแดงเปนแผ่นล่อ
การชุบเงินทีใช้แผ่นเงินเปนแผ่นล่อ ในสภาวะการชุบปกติ อตั ราการละลายของ
แผ่นล่อจะเท่ากับหรือใกล้เคียงกับอัตราการเคลือบผวิ ชินงาน ทําให้ปริมาณความ
เข้มข้นของโลหะไม่เกิดการเปลียนแปลงทีรวดเร็ว

แผน่ ลอ่ ทไี มล่ ะลาย (Inert Anode, Insoluble Anode)
แผน่ ลอ่ ประเภทนีจะไมเ่ กดิ การละลายขณะเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าชุบเคลอื บผวิ ชินงาน
ในการใช้งานตอ้ งมกี ารเตมิ เกลอื ของโลหะทชี ุบเคลอื บผวิ ลงไปทดแทนโลหะที
ถูกใช้ไปอยา่ งสมาเสมอ แผน่ ลอ่ ประเภทนีมวี สั ดใุ ห้เลอื กใช้ไดห้ ลายชนิดตามความ
เหมาะสมของการใช้งาน ตอ้ งเลอื กใช้ให้เหมาะสมกบั นายาชุบ หากเลอื กไมเ่ หมาะ
สมแผน่ ลอ่ อาจถูกกดั กรอ่ นลงไปปนเปอนในนายาได้ แผน่ ลอ่ ประเภทนีไดแ้ ก่
สแตนเลสสตลี (Stainless Steel) แพลตไิ นซ์ ไททาเนียม (Platinized Titanium)
กราไฟต์ (Graphite)

4) นายาชุบ

โดยทวั ไปนายาชุบแบง่ องค์ประกอบเปน 2 กลมุ่ คือส่วนผสมเคมพี ืนฐาน และ
สารเคมที เี ปนตวั เตมิ

4.1 ส่วนผสมเคมพี ืนฐาน
- เกลอื โลหะทใี ช้ในการชุบเคลอื บ (Metal Salts)
- สารเพิมสภาพการนําไฟฟาให้กบั นายาชุบ (Conducting Salts)
- สารควบคุมค่าพีเอช (pH Buffering Agent)
- สารประกอบโลหะเชิงซ้อน (Complexing Agent)
สารเคมเี หลา่ นีเปนสารเคมพี ืนฐานทผี ใู้ ช้สามารถจดั หามาเตรยี มนายาชุบเอง
ได้ แตม่ ขี ้อควรระวงั ในเรอื งของความบรสิ ทุ ธแิ ละความเข้มข้นทเี หมาะสมใน
การนํ ามาใช้

4.2 ตวั เตมิ

สารเคมกี ลมุ่ นีผใู้ ช้มกั ไมท่ ราบองค์ประกอบทางเคมที สี ําคัญ ผผู้ ลติ จาํ หน่ายมกั
ปกปดไวเ้ ปนความลบั ทางการค้า ไดแ้ ก่ ยาเงา (Brightener) สารลดแรงตงึ ผวิ
(Wetting Agent)

ยาเงา เปนสารทีทําหน้าทชี ่วยให้ผิวชุบมคี วามเงางาม บางชนิดมีส่วนช่วยให้ผวิ
ชุบเรียบขึนด้วย ในขณะทสี ารลดแรงตงึ ผวิ จะช่วยให้ฟองอากาศทีเกดิ ขึนขณะ
ชุบหลดุ จากผิวชุบได้ง่ายขึนเปนการปองกบั ผวิ ชุบไมเ่ รียบเนืองจากฟองอากาศ

5) ถังชุบ

ถังชุบทีใช้ในการชุบเครืองประดับมีหลากหลาย ขึนอย่กู ับประเภทของนายาชุบ และปรมิ าณ
ชินงานทีชุบ ถังชุบควรทําจากวัสดทุ ีไมท่ าํ ปฏิกริ ิยากับสารเคมตี า่ ง ๆทใี ช้ในการชุบ มีทังทีทํา
จากโลหะและพลาสตกิ โรงงานทีมีกระบวนการชุบขนาดใหญ่จะมีการสังทาํ อปุ กรณ์การชุบ
รวมทังถังชุบขึนมาเอง ส่วนโรงงานขนาดกลางกจ็ ะซือชุดชุบสําเรจ็ รูปส่วนโรงงานขนาดเลก็
หรือโรงงานทีมีการชุบปรมิ าณน้อยกจ็ ะใช้การชุบแบบบกี เกอร์ โดยใช้บีกเกอร์เปนถังชุบ

ถังชุบรูปแบบตา่ ง ๆ

6) อปุ กรณ์เสรมิ อนื ๆ

อปุ กรณ์เสรมิ ทชี ่วยทาํ ให้กระบวนการชุบมปี ระสิทธภิ าพดยี งิ ขึน มหี ลากหลาย เช่น
-ฮตี เตอร/์ เตาไฟฟา ชุดควบคุมอณุ หภมู ิ
- นา ิกาจบั เวลา
- แอมป -นาที มเิ ตอร์
- เครอื งโยก เครอื งกวน
- ชุดดดู ไอสารเคมี
- เครอื งกรองนายาชุบ

ตวั เเปรทสี ําคัญ
ในกระบวนการชุบเคลอื บผวิ

ตวั แปรทสี ่งผลกระทบตอ่ กระบวนการชุบทสี ําคัญแบง่ เปน 2 ประเภท
ตวั แปรทางกายภาพ ไดแ้ ก่ ความหนาแน่นของกระแส อณุ หภมู ิ
การกวน
ตวั แเปรทางเคมี ไดแ้ ก่ ความเข้มข้นของสารเคมี
ค่าความเปนกรด-ดา่ ง

ตัวแปรทางกายภาพ

1 ความหนาแน่นของกระแส (Current Density)

ความหนาแน่นของกระแส หมายถึง กระแสไฟฟาทใี ช้ในการชุบตอ่ หน่วยพืนที
นิยมใช้หน่วยเปนแอมปตอ่ ตารางเดซิเมตร(A/dm 2) หลายคนอาจไมค่ ุ้นเคยกบั หน่วย
ตารางเดซิเมตร ดงั นันเมอื เทยี บกบั หน่วยตารางเดซิเมตร จะพบวา่ 1 ตารางเดซิเมตร
มีค่าเท่ากับ 100 ตารางเซนตเิ มตร

เมือพูดว่าใช้ความหนาแน่นของกระแสไฟฟา 1.6 แอมปตอ่ ตารางเดซิเมตรจะหมายถึง
ชินงานมีพืนทีผิว 1 ตารางเดซิเมตรจะใช้กระแส 1.6 แอมป

ค่าความหนาแน่นของกระแสของนายาชุบแตล่ ะชนิด ดไู ดจ้ ากคู่มอื การใช้งาน
การทราบความหนาแน่นของกระแสจะทําให้คํานวณหาปรมิ าณของกระแสไฟฟา
ทเี หมาะสมใช้ในการชุบไดโ้ ดยทีชินงานไมไ่ หม้ และไดค้ วามหนาทเี หมาะสม

2 อณุ หภมู ิ
ความตา้ นทานไฟฟาของนายาชุบจะลดลงเมอื อณุ หภมู เิ พิมขึน มผี ลทาํ ให้
ประสิทธภิ าพของขัวลบสงู ขึน ส่งผลให้อตั ราการชุบเคลอื บเพิมขึน แตส่ ่ง
ตอ่ ผลอตั ราการระเหยของนาในนายาชุบเพิมขึนและเรง่ การสลายตวั ของ
สารเคมบี างชนิดในนายาชุบเช่นยาเงา เกลอื ไซยาไนด์ นอกจากนียงั ส่งผล
ตอ่ ประสิทธภิ าพการชุบเข้าซอกและมมุ อบั

3 การกวน
การกวนสารละลายในขณะชุบทาํ ให้ประจใุ นนายาชุบบรเิ วณใกลก้ บั ผวิ
ชินงานมคี วามเข้มข้นสมาเสมอ เกดิ การชุบทผี วิ ไดส้ มาเสมอขึน และ
เปนการทาํ ให้ฟองกา๊ ซไฮโดรเจนทเี กดิ ขึนหลดุ จากผวิ ชินงานไดอ้ ยา่ ง
รวดเรว็ ลดการเกดิ ตามดเนืองจากฟองอากาศ

ตัวเเปรทางเคมี

1 ) ความเข้มข้นของสารเคมี

ความเข้มข้นของโลหะทลี ะลายอยใู่ นนายาชุบมผี ลตอ่ อตั ราเรว็ ในการ
ชุบเมอื ความเข้มข้นของโลหะในสารละลายลดลงจะส่งผลให้อตั รา
การเรว็ ของการชุบเคลอื บผวิ ลดลง จงึ ควรควบคุมความเข้มข้นของ
โลหะในสารละลายให้มกี ารเปลยี นแปลงอยใู่ นช่วง 10 - 20 % จงึ
จะไมส่ ่งผลตอ่ การชุบเคลอื บ

2 ) ค่าความเปนกรด-ดา่ ง (pH)
นายาชุบหลายชนิดตอ้ งควบคุมค่าความเปนกรด-ดา่ ง ทเี หมาะสมจงึ
จะทาํ ให้การชุบเคลอื บมปี ระสิทธภิ าพทดี ี ค่าความเปนกรด-ดา่ งที
ไมเ่ หมาะสมอาจส่งผลทาํ ให้โลหะทอี ยนู่ ายาชุบตกตะกอนได้
ค่า pH ทสี งู เกนิ ไปจะทาํ ให้ผวิ ทชี ุบเคลอื บดว้ ยนิกเกลิ เปราะแตก
ไดง้ า่ ย

3) การกระจายของกระแส

กระแสไฟฟา คือการไหลของประจไุ ฟฟาจากขัวหนึงไปยงั ขัวหนึง
ในการชุบโลหะดว้ ยไฟฟานันใช้ไฟฟากระแสตรง ประจไุ ฟฟาจะ
เคลอื นทจี ากขัวบวก(แผน่ ลอ่ ) ไปยงั ขัวลบ (ชินงาน) ประจไุ ฟฟาจะถูก
พาไปดว้ ยการเคลอื นทขี องอเิ ลก็ ตรอนในนายาชุบ ในทางทฤษฎเี มอื ให้
กระแสไฟฟาเข้าไปในวงจร การกระจายของกระแสไฟฟาจากแผน่ ลอ่
ไปยงั ชินงานจะมลี กั ษณะสมาเสมอในแนวเส้นตรง ความหนาแน่นของ
กระแสเทา่ กนั ทกุ บรเิ วณผวิ ของชินงาน ส่งผลให้ผวิ ชุบมคี วามหนาเทา่
กนั ทกุ จดุ

ในทางปฏบิ ตั ิ ชินงานทนี ํามาชุบมรี ูปรา่ งทซี ับซ้อน มคี วามหนาบางไมเ่ ทา่ กนั ทาํ ให้แตล่ ะบรเิ วณ
ของชินงานมคี วามตา้ นทานของกระแสไฟฟาทตี า่ งกนั จึงเกิดการกระจายของไฟฟาทีไมส่ มาเสมอ
ส่งผลให้แตล่ ะจุดของชินงานมคี วามหนาแน่นของกระแสตา่ งกัน โดยพบว่าชินงานบรเิ วณทอี ยู่
ใกล้กับแผ่นล่อจะมีความหนาแน่นของกระแสมากกว่าบริเวณทอี ยไู่ กลแผน่ ลอ่ ดังนันในการชุบ
จริงความหนาของผวิ ชุบทีบริเวณตา่ งๆบนชินงานจึงไม่เท่ากนั ขึนอย่กู ับความหนาแน่นของ
กระแส ความหนาของผิวชุบบรเิ วณส่วนทีแหลม ส่วนทใี กล้กบั แผ่นลอ่ บริเวณขอบมมุ จะหนา
กว่าบริเวณซอกและจดุ อับ

การกระจายกระแส และความหนาของผวิ ชุบบนชืนงาน(ในเชิงปฏบิ ตั )ิ

ศั พทท์ คี วรรู้

ความสามารถในการปดผวิ (Covering Power) หมายถึงความสามารถ
ของนายาชุบในการชุบเคลอื บปดผวิ ชินงาน

ความสมาเสมอในการชุบ (Throwing Power)หมายถึงความสามารถของ
การชุบทที าํ ให้ความหนาของผวิ ชุบบรเิ วณตา่ ง ๆสมาเสมอเพียงใด
(ความสามารถในการเข้าซอก) วดั ไดด้ ว้ ยเครอื งวด้ Throwing Power ค่าทไี ด้
คิดเปนเปอรเ์ ซ็นต์ เครอื งวดั ทนี ิยมใช้ไดแ้ ก่ Haring Box

ความสามารถในการทาํ ให้ผวิ เรยี บ (Leveling Power) หมายถึงความสามารถในการทาํ ให้
ผวิ เรยี บหรอื กลบรอยบนผวิ ชินงานทจี ะชุบ นายาชุบบางชนิดมสี มบตั นิ ี เช่น นายาชุบ
ทองแดงกรด นายาชุบนิกเกลิ เงา ขณะทนี ายาชุบทองแดงดา่ ง นายาชุบโลหะมคี ่า จะไมม่ ี
สมบตั นิ ี ดงั นันการชุบดว้ ยทองแดงกรดจงึ ช่วยปดรอ่ งทไี มล่ กึ มากหรอื ช่วยทาํ ให้รอ่ งใน
ชินงานชุบทลี กึ ให้ตนื ขึนได้

"นกไม่เคยกลัวกิงไม้หัก มันไม่ได้เชือใจกิงไม้
แต่เชือในปกของตัวเอง"