Nykyaikaisessa valmistuksessa upotuskultaus ja kultaus ovat yleisiä pintakäsittelymenetelmiä, joita käytetään laajalti tuotteiden estetiikan, korroosionkestävyyden, johtavuuden ja muiden ominaisuuksien parantamiseksi. Näiden kahden prosessin kustannusrakenteessa on kuitenkin merkittäviä eroja. Näiden erojen syvällinen ymmärtäminen on erittäin tärkeää yrityksille, jotta ne voivat valita prosesseja kohtuullisesti, hallita tuotantokustannuksia ja parantaa markkinoiden kilpailukykyä.

Prosessiperiaatteet ja kustannusperuste

Kultausprosessi, joka yleensä viittaa kemialliseen kultaukseen, on prosessi, jossa käytetään kemiallisia hapetus-pelkistysreaktioita kultakerroksen kerrostamiseksi alustamateriaalin, kuten piirilevyn, kuparipinnalle. Periaatteena on, että kultasuoloja sisältävässä liuoksessa kultaionit pelkistyvät tietyn pelkistävän aineen avulla ja kerrostuvat tasaisesti alustan pinnalle. Tämä prosessi ei vaadi ulkoista virtaa, on suhteellisen mieto ja sillä on suhteellisen yksinkertaiset vaatimukset laitteistolle. Kultausprosessi vaatii kuitenkin parametrien, kuten liuoksen koostumuksen, lämpötilan ja pH-arvon, tarkkaa hallintaa kultakerroksen laadun ja paksuuden tasaisuuden varmistamiseksi. Suhteellisen hitaan kullan uppoamisprosessin vuoksi halutun kultakerroksen paksuuden saavuttaminen vaatii pidemmän käsittelyajan, mikä lisää jossain määrin aikakustannuksia.

Kultausprosessi toteutetaan pääasiassa elektrolyysin periaatteella. Elektrolyysikennossa käsiteltävä työkappale toimii katodina ja kulta anodina, ja se asetetaan kultaioneja sisältävään elektrolyyttiin. Kun sähkövirta kulkee läpi, kultaionit ottavat vastaan ​​elektroneja katodilla, pelkistyvät kulta-atomeiksi ja kerrostuvat työkappaleen pinnalle. Tämä prosessi voi nopeasti kerrostaa suhteellisen paksun kultakerroksen työkappaleen pinnalle, ja tuotantotehokkuus on suhteellisen korkea. Elektrolyysiprosessi vaatii kuitenkin erikoistuneita virtalähdelaitteita, joilla on korkeat vaatimukset laitteiden tarkkuudelle ja vakaudelle. Tämän seurauksena myös laitteiden hankinta- ja ylläpitokustannukset kasvavat vastaavasti.

Kullan materiaalikäytön kustannusero

Kultausprosessi vaatii yleensä enemmän kultaa käytetyn kullan määrän suhteen. Koska kullauksella voidaan saavuttaa suhteellisen paksu kultakerros, sen paksuusalue on yleensä 0,1–2,5 μm. Sitä vastoin kullan upotusprosessilla saatu kultakerros on ohuempi. Esimerkiksi piirilevyjen kultakerroksen paksuus kultausprosessissa on yleensä noin 0,05–0,15 μm. Kultakerroksen paksuuden kasvaessa kultausprosessiin tarvittavan kultamateriaalin määrä kasvaa lineaarisesti. Lisäksi elektrolyysiprosessin aikana, jotta kerrostumien jatkuva syöttö ja galvanointivaikutuksen vakaus varmistetaan, kultaionien pitoisuus elektrolyytissä on pidettävä tietyllä tasolla, mikä tarkoittaa, että tuotantoprosessissa kuluu enemmän kultamateriaalia.

Lisäksi kultamateriaalien hintavaihteluilla on eriasteiset vaikutukset kahden prosessin kustannuksiin. Koska kullan upotusprosessissa käytetään suhteellisen vähän kultamateriaalia, kustannusten muutos on suhteellisen pieni kullan hinnan vaihdellessa. Kultausprosessissa, joka on vahvasti riippuvainen kultamateriaaleista, kullan hinnan vaihteluilla on merkittävä vaikutus sen kustannuksiin. Esimerkiksi kun kansainvälinen kullan hinta nousee jyrkästi, kultausprosessin kustannukset nousevat nopeasti, mikä aiheuttaa yrityksille huomattavaa kustannuspainetta.

Laitteiden ja työvoimakustannusten vertailu

Kullan upotusprosessiin tarvittavat laitteet ovat suhteellisen yksinkertaisia, ja ne sisältävät pääasiassa reaktiosäiliön, liuoksen kiertojärjestelmän, lämpötilan säätölaitteen jne. Näiden laitteiden alkuperäinen hankintahinta on suhteellisen alhainen, ja päivittäisen käytön aikana ylläpitokustannukset eivät ole korkeat. Suhteellisen vakaan prosessin ansiosta käyttäjien tekniset vaatimukset keskittyvät pääasiassa liuosparametrien seurantaan ja säätämiseen, ja henkilöstön koulutuskustannukset ovat suhteellisen alhaiset.

Kultausprosessi vaatii erikoistuneita galvanointivirtalähteitä, tasasuuntaajia, galvanointisäiliöitä sekä monimutkaisia ​​suodatus- ja kiertojärjestelmiä ja muita laitteita. Nämä laitteet ovat paitsi kalliita, myös kuluttavat paljon sähköä käytön aikana, mikä johtaa laitteiden korkeisiin poistoihin ja energiankulutuskustannuksiin. Elektrolyysiprosessilla puolestaan ​​on erittäin tiukat prosessiparametrien, kuten virrantiheyden, jännitteen, galvanointiajan jne., valvontavaatimukset. Mikä tahansa poikkeama missä tahansa parametrissa voi johtaa kultakerroksen laatuongelmiin. Tämä edellyttää käyttäjiltä korkeaa ammattitaitoa ja runsaasti kokemusta, ja sekä manuaalisen koulutuksen että henkilöstöresurssien kustannukset ovat suhteellisen korkeat.

Muut kustannustekijät

Todellisessa tuotannossa on vielä joitakin muita tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa näiden kahden prosessin kustannuksiin. Esimerkiksi kultausprosessin liuoksen valmistelussa ja ylläpidossa tarvitaan erilaisia ​​kemiallisia reagensseja. Vaikka näiden reagenssien kustannukset ovat suhteellisen alhaisemmat kuin kultamateriaalien, ne muodostavat silti huomattavan kustannuksen pitkällä aikavälillä. Lisäksi kullan kerrostusprosessin aikana syntyvä jätevesi sisältää raskasmetalleja ja kemikaaleja, jotka vaativat erikoiskäsittelyä ympäristönsuojelupäästöjen standardien täyttämiseksi. Jäteveden käsittelyn kustannuksia ei myöskään voida sivuuttaa.

Kultauksen galvanointiprosessissa voi esiintyä ongelmia kultakerroksen laadussa johtuen virheellisestä prosessinohjauksesta, kuten kultakerroksen riittämättömästä tarttumisesta ja epätasaisesta paksuudesta. Kun näitä ongelmia ilmenee, työkappaleet on usein työstettävä uudelleen, mikä paitsi lisää materiaali- ja aikakustannuksia, myös voi johtaa tuotannon tehokkuuden laskuun. Lisäksi kultausprosessilla on korkeat vaatimukset tuotantoympäristölle. Työpajan puhtauden ja vakaan lämpötilan ja kosteuden ylläpitäminen on välttämätöntä, mikä myös lisää tuotantokustannuksia jossain määrin.

Kultausprosessin ja kultausprosessin välillä on useita kustannuseroja. Kun yritykset valitsevat prosesseja, ne eivät voi tehdä päätöksiä pelkästään kustannusten perusteella. Niiden on myös otettava kattavasti huomioon tekijät, kuten tuotteen suorituskykyvaatimukset, tuotantomittakaava ja markkina-asema. Laajamittaisissa tuotantoprojekteissa, joissa kustannusten hallinnalla on suuri merkitys, jos tuotteella ei ole erityisen korkeita vaatimuksia kultakerroksen paksuuden ja kulutuskestävyyden suhteen, kultausprosessin kustannusetu on varsin ilmeinen. Joillakin huippuluokan tuotteilla, kuten ilmailu- ja avaruuselektroniikkalaitteilla, tuotteen suorituskyky- ja ulkonäkövaatimukset ovat erittäin korkeat. Vaikka kultausprosessi olisi kallis, yritykset voivat silti valita tämän prosessin tuotteiden korkeiden laatuvaatimusten täyttämiseksi. Vain punnitsemalla kattavasti eri tekijöitä yritykset voivat tehdä omaan kehitykseensä sopivia prosessivalintoja ja maksimoida kustannustehokkuuden.