Elektrolitik Kaplama

[imparator]

2.3.8. Gümüş Kaplamalar
Bu bölüm paslanmaya karşı dayanıksız çelik, paslan­maz Krom-Çelik ve Krom-Nikel Çelik, Nikel ve Kobalt ve ay­nı şekilde Bakır malzemelerinde mamul parçaların gümüşle kaplanmasını tarif eder. Şu kısımlara ayrılır:
A-Paslanmaya karşı dayanıksız çelikten mamul par­çaların gümüş kaplanması

B-Paslanmaz krom-çelik ve krom-nikel çelikten ma­mul parçaların gümüş kaplanması

C-Nikel ve kobalt malzemelerinden mamul parçala­rın gümüş kaplanması

D-Bakır malzemelerinden mamul parçaların gümüş kaplanması.

Gümüş kaplamanın gayesi parçaları sıkışıp aşınması­na ve sürtünme korozyonuna karşı ko rumaktır. Bir gümüş tabakası, korozyona karşı koruma kaplaması göstermez.

Gümüş kaplama başarısı için aşağıdaki sıra takip edilir:
1) Triklor etilen buharla yağların çıkarılması.

2) Gerginliğin alınması.

3)Elektrolitik olarak yağların çıkarılması.

4) Soğuk suyla yıkama.

5)Aşındırma.

6) Soğuk suyla yıkama.

7)Ön nikel kaplama (A). ( ve (C).

Soğuk suyla yıkama.

9) Ön gümüş kaplama.

10) Gümüş kaplama.

11)Soğuk suyla yıkama.

12)Sıcak suyla yıkama.

13)Tazyikli hava ile kurutma.

14)Gevrekliğinin alınması.

15)Kontrol.

16)Stokajlama.

[imparator]

(Çalışma safhasına ait bilgiler.)
1) Triklor etilen buharla yağların çıkarılması

2) Gerginliğin alınması

3)Elektrolitik olarak yağların çıkarılması: 5 da­kika süre ile 6-8 V da kutupları değiştirmek ile 20 sn katodik, 10 sn anodik, en sonunda anodik olarak.

4)Soğuk suyla yıkana

5)Aşındırma:

A-Paslanmaya karşı dayanıksız çelikler 6-8 V'da 1 dakika süre ile sülfür tik asid içer­sinde aşındırma.

B- Paslanmaz çelikler 6-8 V'da 45 sn anodik 15 sn katodik olarak sülfürük asit içersinde
aşındırma.

C-Nikel ve kobalt malzemelerin , oda ısısın­da 1.5-2 dakika süre ile demir lll-Kloroit/tuz asidi içersinde yakılması.

D- Bakır malzemelerinin 2-5 sn süre ile oda ısısında sülfürük asid/nitrik asid içersinde aşındırma:
2 hacım H2SO4 (d=1.84)
1 hacım HNO3 (d=1.42)
1 hacım H2O

6)Soğuk suyla yıkama.

7)Ön nikel kaplama:
1-2 dakika süreyle 6 V'açık akım devresinde.

8)Soğuk suyla yıkama.

2.4. Anodik Uygulamalar

Anodik uygulamalar, asidik oksitleyici banyolar ile malzeme arasında kurulan zayıf elektriksel bağ neticesinde kaplama işlemi gören malzeme yüzeyinde kuvvetli metalik oksit tortu oluşturarak, yeni yüzeyler elde edilmesi pren­sibine dayanır.

Anodik uygulamaların esas amacı, korozyona karşı daha iyi bir korunma sağlanması ve aşınma dayanımının artırılmasıdır. Anodik uygulamalar elektrolitik ortam­larda yapılmaları sebebi ile, elektrolitik uygulamalardan farklılıkları yoktur. Böyle bir sınıflama gereği, Anodik uygulamalarda oluşturulan yüzeylerin mekaniki dayanımdan daha çok bir koruma görevi görmesi ve diğer üst yüzey iş­lemleri için astar yüzey oluşturmaları sebebiyledir. Bu sebeplerden dolayı Anodik uygulamalar, hem kaplama hem de üst yüzey işlemi sayılabilirler.

Genelde kaplama ağırlıklı olarak Alüminyum ve Magnezyum malzemelere, sadece üst yüzey koruması olarak Çelik ve Nikel malzemelere uygulanırlar. Anodik uygula­malarda yeni oluşturulan yüzeyler, ana malzemelerin özel­liğine göre yüzeylerinin kuvvetli oksitlendirilmesi oldu­ğu için, kaplama tabakalarının 1/2-1/3'ü ilave yüzeyler geri kalan 1/2-2/3 miktar ise ana malzeme içerisine nü­fuz etmiş tabakalardır. Bu sebeplerinden dolayı Anodik uygulamalar da oluşturulan yeni yüzeyler çok az miktarda ölçü değişikliklerine imkan tanırlar. Bu ilave yüzeyler küçük tolerans kayıplarının giderilmesine yardımcı olur­lar.

Anodik uygulamaları şu ana başlıklar altında ince­leyebiliriz:
1. Alüminyum malzemelere Eloxal kaplanması
2. Magnezyum malzemelerin HAE-Metodu
Magnezyum malzemelerin B0V/-17 Metodu

[imparator]

.5. ELEKLTROLİTİK KAPLAMA BANYOLARI

ELEKTROLİTİK KAPLAMA BANYOLARI(DEVAM)

BANYO

NO

BANYO ADI

B BANYO
ISISI(°C)


BANYO BİLEŞİMİ
BİLEŞİM ORANI(gr/lt)

12

Kurşun kaplama

20

Pb (Metal tuzu)

90-120

HBF

15-30

H3BO4

8-38

13

İndiyum kaplama

İn (Metal tuzu)

I4O-I5I

KCN

130-150

K0H

25-32

14

Krom kaplama
50-55
CrO3

225-275

H2SO4

0.4-0.6

15

Sert krom kaplama

50-55

CrO3

280-320

16

Nikel kaplana

40-50

Ni (Metal tuzu)

60-80

NiSO4 6H2O

185-210

NiCl2 6H2O

170-180

30-40

17

Gümüş kaplama

20

Ag (Metal tuzu)

30-36

KCN

90-100

K2CO3
90-110

[imparator]

2.6. ELEKTROLİTİK KAPLAMANIN KALİTESİ ÜZERİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

Elektrolitik birikimi etkileyen faktörler; akım yoğunluğu, ortamın pH'ı ve iletkenliği, kaplanacak metalin türü, sıcaklık, çalışma gerilimi, dağıtma gücü, kırılma gerilimi, katot ve anot olarak belirtilmektedir İyi bir elektrolitik kaplama için banyo terkibi ve cinsi ve elektrolitte kullanılan parlatıcı,parlak taşıyıcı, nemlendirici gibi v.s. adlarla üretici veya temsilci firmalar aracılığıyla satılan kimyasallar da önemlidir. Bu maddelerin kullanımı ve seçimi çok iyi yapılmalıdır. Kullanılan kimyasalların menşei de çok mühimdir. Bir Degussa siyanürü ile Uzakdoğu malı asla kıyaslanamaz Banyoları, elektrolitleri hazırlarken kullanılacak su da çok mühimdir. Sertliği çok yüksek kuyu ve artezyen suları asla kullanılmamalıdır. En iyisi diyonize su kullanmaktır.

2.6.1.Akım Yoğunluğu
Hücre koşullarında; katot tepkimesi en düşük negatif değere sahip yük
bırakma potansiyelindeki tepkimedir. Benzer şekilde anot tepkimesi en küçük
pozitif potansiyele sahip tepkimedir. Herhangi bir tepkimenin gerçekleşmesi için
uygulanacak gerilimin bu iki değerin farkından büyük olması gerekir.
Elektrotların polarizasyonu akımla değiştiğinden, akım ve gerilim arasındaki
ilişki doğrusal değildir, fakat gerilimdeki artış akımda bir artışa neden olur.
Kaplanan yüzeyi göz önüne alması nedeniyle katottaki akım yoğunluğu önemli bir değişkendir.Belirli bir sürede akım yoğunluğundaki artış, biriken metal miktarındaki artışa neden olur ya da belirli kalınlıktaki birikim için daha hızlı kaplama prosesini sağlar. Kaplama sırasında katot bölgesine metal iyonlarının difüzyonu birikim ile baş başa gitmediği bir noktaya ulaşır ve bu noktada bir teorik limit akım yoğunluğu vardır.Uygulamada bu akım yoğunluğuna ulaşılmadan önce birikim yeterli ve istenilen özellikte değildir. Elektrolitik kaplamada limit akım yoğunluğu terimi yeterli birikimin elde edilmediği değerin üzerindeki değeri ifade eder.Bu değerin üzerinde birikim, koyu ve pudramsı ya da süngerimsi görüntüde olabilir.

Limit akım yoğunluğu değeri hücre koşullarına ve metal iyonlarının derişimine bağlıdır. Kaplama hızının büyük olması için yüksek derişimler gereklidir. Uygulamada bir çok kaplama sistemlerinde katot akım yoğunluğu 1 ile 10 A/dm2 aralığındadır, fakat bazı özel durumlar için daha yüksek değerler kullanılır. Birikimin kalınlığının yüzeyin her bölgesinde aynı olması için, akım yoğunluğunun kat**** bütün noktalarında aynı olması gerekir, bu ise ancak an**** en yakın noktası ile kat**** her noktası arasındaki uzaklık aynı ise olasıdır. Uygulama da ise durum bundan farklıdır ve anot ve kat**** değişik noktaları arasındaki akımla ilgili direnç farklı, bu yüzden bu noktalardaki akım yoğunluğu farklıdır. Bu tür durumlarda birikimin kalınlığı her noktada aynı değildir. Eğer yalnızca direnç tek etken olsa birikimin her noktada aynı olmaması yalnızca elektrot sisteminin geometrisine bağlı olur. Ancak diğer etkenlerde elektrolitte birikimin tekdüzeliğini etkiler buna rağmen kaplama sisteminin geometrik düzenlenişi de önemlidir.

Galvano teknikte akım şiddetinin yerine elektrotların birim yüzeyine isabet eden akım şiddeti alınır. Buna akım yoğunluğu denilir. Birim yüzeyi (dm2) dir.
d = i(amper) / s(dm2)= . . . [amp / dm2]
Akım yoğunluğunun artışının kaplamanın yapısı bakımından iki karşı etkisi vardır. Akım yoğunluğu artınca kristallerin oluşma hızı artmış olur ve kaplama ince yapılı olur. Fakat akım yoğunluğu daha da artınca katot dolayında deşarj olan metal iyonları çözelti içinden gelenlerle yeterince karşılanamadığından katotta bir fakirleşme meydana gelir, bunun sonucu kaplama homojen olmaz ve kalite bozulur, siyah ve süngerimsi kaplamalara yol açar. Katotta fazla hidrojen çıkışı akım yoğunluğunun artmış olduğuna işarettir

[imparator]

2.6.2. Dağıtma Gücü
Dağıtma gücü terimi düzensiz bir katot yüzeyinde kaplama sisteminin düzenli bir birikim üretme yeteneğini tanımlamak için kullanılır. Bir elektrolitin dağıtma gücü, akim veriminin akım yoğunluğu ile ve polarizasyonun akim yoğunluğu ile değişimi sağlanarak iletkenlik ile saptanır. Elektrolit iletkenliğindeki daha büyük değişimler, direnç değişiminde daha küçük ve bu nedenle akım yoğunluğunda daha küçük değişimlere neden olur. Metalin birikiminde etkili olan toplam akimin yüzdesi olan akım verimi, akım yoğunluğu ile değişir. Bazı çözeltilerde akım yoğunluğu arttıkça akım verimi de artar bu ise dağıtma gücünün gelişimine neden olur.

Diğer bazı çözeltilerde akım veriminin değişimi dağıtma gücünü azaltıcı yöndedir. Katottaki polarizasyon doğrudan doğruya akım yoğunluğuna bağlıdır, anoda yakın bölgelerdeki polarizasyon uzak olanlara göre daha fazladır. Polarizasyonun artırılmasının etkisi, elektrot tepkimesinin gerçekleşmesi için uygulanan gerekli gerilim payının artırılması şeklindedir, bu ise akım miktarının azaltılmasıyla gerçekleşir, bu nedenle polarizasyonun etkisi akım yoğunluğundaki değişimlerin azalması şeklindedir. Polarizasyonun akım yoğunluğu ile değişiminin daha büyük olması, tüm diğer değişimlerin daha küçük olmasına ve dağıtma gücünün daha büyük olmasına neden olur.

Bazı kaplama çözeltilerinde akımın belirli aralıklarla yön değiştirilmesi yoluyla birikimin daha tekdüze oluştuğu saptanmıştır. Bu genellikle siyanür çözeltisinde ve özellikle bakırın kaplanmasında uygulanır. Akım yönünün değiştirilmesi katot çevresindeki elektrolit tabakasında bir değişime, yüzeydeki katkı maddelerinden oluşan ince tabakada iyileşmeye, yük çekimi ile tutulan yabancı taneciklerin koparılmasına ve bir miktar metalin çözünmesine neden olur. Bu prosesler difüzyon kontrollüdür ve eğer önemli oranda gerçekleşirse, yön değiştirme zamanı saniye ya da daha fazla büyüklükte olmalıdır. Yön değiştirme zamanı ve akımdaki yon değiştirmenin daha büyük değerleri kaplama prosesinin toplam veriminde daha düşükdeğerlerin elde edilmesine neden olur. Çoğukez ters yönde akan elektrik miktarı normal yönde akan miktarın %20'sinden azdır, fakat bazı durumlarda daha büyük yüzde değerlerde kullanılmaktadır.
2.6.3. Katot-Anot
Kaplama banyosunda kaplanacak metal katot olarak bağlanır. Kaplamadan önce kaplanacak metale bir ön işlem uygulanması daima gereklidir ve bu işlem için gerekli araç ve gereçler kaplama tesisini tamamlayıcı parçalardır. Kaplamadan önce bir metal yüzeyinden yağ ve pisliğin yanı sıra aynı zamanda yüzeydeki diğer tabakaların da giderilmesi gereklidir. Temizlemedeki ilk adım yağ ve pisliğin uygun bir organik çözücü kullanılarak temizlenmesidir bu amaçla en fazla kullanılan çözücü trikloretilendir. Parça daha sonra su ile tamamen yıkanır ve temizlemenin tamamlanması için alkali bir çözelti ite temas ettirilir. Bu çözeltinin cinsi temizlenecek metalin türüne göre değişir fakat genellikle kullanılanlar sodyum hidroksit, sodyum karbonat, sodyum fosfat, sodyum metaslikat ve sodyum siyanürdür. Genellikle yağ alma çözeltisi, içerisinde deterjan ya da sabun içerir ve çözelti ısıtılır. Normal olarak temizleme parçanın temizleme çözeltisine daldırılması ya da püskürtme ile yıkanması şeklinde yapılır.

[imparator]

Genel olarak uygulamada, kaplanacak metalin çözünebilen türde anodu kullanılır bu yolla metal iyonu derişimi sürekli olarak sabit tutulur. Elektrolitte sabit bir metal iyonu derişiminin sağlanması anottaki akım veriminin katottaki ile aynı olmasına bağlıdır. Eğer böyle bir durum söz konusu değilse belirli aralıklarla derişimde düzeltme yapmak gerekir. An**** pasifleşmesi önlenmesi gereken bir durumdur. Bazı koşullar altında anodik tepkime metal üzerinde çözünmeyen ince bir tabakanın oluşumuna neden olur. Klorür çözeltisinde bulunan bakır anot yüksek akım yoğunluklarında ince bir oksit tabakasi tarafından pasif hale gelir.

Alkali banyoda demir ince bir oksit tabakası ile kaplanır ve nikel de ince bir oksit tabakası ile kaplanmaya yatkındır. Eğer pasifleşme gerçekleşmişse elektrot potansiyeli değişir ve oksijen açığa çıkar. Kaplama biriminde koşullar pasifleşme olmayacak şekilde ayarlanmalıdır. Bu ise elektrolit ve akim yoğunluğunun doğru olarak seçimi ile olasıdır. An**** cinside başlı başına önemli bir etkendir, diğer elementlerden eser miktarda bulunması genellikle pasifleşme şansını azaltır, örneğin nikel anoda % 0,1 oranında sülfür katılmasında olduğu gibi.

Diğer önemli bir etken anot polarizasyonunun büyüklüğüdür, bu ise toplam gerilimi etkiler. Anodik polarizasyon bazen anotta kontrol edilebilecek miktarlarda diğer maddelerin bulunması ve bunların fiziksel halleri ile azaltılabilir. Aynı zamanda an**** çözünme biçimi de bu yolla kontrol edilebilir. Eğer çözünme düzensiz biçimde ise anot yüzeyinde kırılmalara ve metal taneciklerinin ayrılmasına neden olur, kaplama üzerindeki etkisi bir yana bırakılsa bile, bu tanecikler boşa gidecektir. Bu tanecikler an**** çözünmesi sırasında serbest hale geçen diğer çözünmeyen maddelerle birlikte filtrasyon prosesinde ayrılırlar.

Bazı tür kaplama proseslerinde çözünmeyen türden anot kullanılır. Bunlar için tanecik oluşması problemi söz konusu değildir, ancak metal iyonu derişiminin başka bir kaynaktan beslenerek sabit bir oranda tutulması gerekir. Çözünmeyen türden anot kullanılması halinde anotta gerçekleşen reaksiyon sonucu oksijen gazı açığa çıkmaktadır. Bunun sonucu çözeltinin asiditesinde bir artış söz konusu olur. pH'ın önemli olduğu birikimlerde bu durumu düzeltici önlemlere gerek vardır.

[imparator]

2.6.4 Konsantrasyon ve Karıştırma

Kaplamanın yapısı üzerinde konsantrasyonun etkisi büyüktür. Kristallerin oluşum hızı büyük olacağından ince yapılı ve temel metale iyice yapışık, sağlam bir kaplama elde edilir.
Katottaki yerel fakirleşmeyi karşılamak amacı ile banyo da kaplanacak malzemeyi hareket ettirmek yararlıdır. Ayrıca banyonun periyodik aralıklarla filtre edilmesi çok faydalıdır. Elektrolite hava ile (düşük basınçta) hareket de verilebilir fakat dipteki tortular, pislik v.s. elektrolitte devamlı sirkülasyon yapacağı için kaplanacak parçaların üzerine yapışma ihtimali vardır.

2.6.5. Temperature (Sıcaklık)

Sıcaklığın iki karşıt etkisi vardır. Bir taraftan difüzyonu artırdığından kristallerin oluşum hızını artırır ve böylece küçük kristalli yapılar elde edilir. Fakat diğer taraftan katot polarizasyonunu azaltır ve böylece büyük kristallerin oluşumuna ve bunların büyümesine, ayrıca hidrojen aşırı gerilimi de azalacağından hidrojen çıkışı kolaylaşacak ve kaplama süngerimsi yapıda olacaktır. Her banyonun çalışma temperatürü belli olup, banyoların ilerdeki çalışma talimatlarında gösterilecektir.

2.6.6. Temel Metalin ve Elektrolitin Tabiatı

Kaplamanın kalitesi üzerinde temel metalin etkisi büyüktür. Özellikle zamak döküm parçalarının kaplaması çok dikkat ister. Dökümün kalitesi ve terkibi çok önemli olup, soğuk ve itinasız bir dökümde yapı "poröz" süngerimsi olduğundan kaplama sonucunda bir müddet sonra kabarcıklar (kabarmalar) oluşur. Bu kaplamanın kötü oluşundan değil, temel metalin bozuk oluşundandır.

Elektrolitlerin tabiatına gelince, kompleks tuzların elektroliziyle elde edilen kaplamaların normal tuzlarla elde edilenlerden daha üstün olduğu uzun zamandan beri bilinen bir gerçektir.

Özellikle kadmiyum, çinko, bakır, altın ve gümüşün kaplamalarında bu metallerin çifte tuzları eritilmek suretiyle “elektrolitler” hazırlanır. Çifte tuzlarda metalin ayrışması iki kademede olur:

Potasyum-Gümüş Siyanür Kompleks Tuzunun Ayrışması :

Az olmakla beraber ikinci iyonlaşma sonucu katot dolayında az miktarda Ag+ iyonları bulunur. Bunlar K+ iyonlarına nazaran tercihen deşarj olurlar. Siyanür banyolarında altın, bakır, çinko ve kadmiyumun ayrılması da aynı şekilde olur. Kompleks tuzların elektrolizi ile basit tuzların elektrolizine göre katot polarizasyonu daha fazla olur. Yani daha fazla potansiyel uygulanır ve bu da taneciklerin kristal yapılarının iyi kalitede olmasını sağlar. Bir başka önemli nokta da hidroliz sonucunda kolloidal cisimler meydana gelmesidir ki, bunun sonucunda iyi kaliteli kaplamalar elde edilir.

Kolloidlerin etkisi banyolara ilave edilen parlatıcı, parlak taşıyıcı ve iletkenlik katkı maddelerinin cins ve banyolara katılış biçim ve miktarlarıyla da önem kazanır. Bu maddelerden bir veya birkaçının aşırısı zararlı olabilir, az katılırsa da görevini yapmaz. Bu maddelerin çoğu kolloid veya redüktördürler, çoğu da yüzey aktif maddelerdir. Bunlar kristal zerreleri üzerinde absorblanıp büyümelerini önlerler. Böylece ince taneli kristal yapılar elde edilirler. Banyolara katılmadan önce gereken miktarda bazıları 3-4 misli suda eritilerek katılırlar, bazıları da çalışma talimatlarında belirtildiği gibi direkt olarak katılırlar.



2.6.7. pH' ın Etkisi

Elektrolitte ya asidik (nikel, asitli bakır, asitli çinko ve asitli kalay) ya da alkalik karakterde ve alkalik siyanürle (siyanürlü çinko, kadmiyum, sarı "pirinç" altın ve gümüş) hazırlanırlar. Elektrolitlerin belirtilen pH değerlerinin altında veya üstünde olması kaplama kalitesini derhal etkileyecek ve kalitesini bozacaktır. Kontinü kaplamalarda yukarda izah edildiği gibi (dekoratif krom hattında) ara yıkamalara alkali banyolardan asidik kaplamalara geçerken, nötrleme vs. gibi pH değerini etkileyecek faktörlere çok dikkat edilmelidir. Ve asla pH ayarını yaparken sudkostik ve hidroklorik asit kullanılmamalıdır.

[Constantin]

tskler

[bulent_erk]

korozyona karşı yüksek direnç göstererek atmosfer ortamında minimum 5 yıl korozyona dayanabilecek krom kaplama kalınlığı ne olmalıdır. şimiden tşk ederim.

[fairy]

öncelikle merhaba;

benim bir sorum olucak arkadaşlar, eğer çözebilen varsa yardımı için şimdiden teşekkürler…

1tonluk sıvı ph(3) içerisindeki 5kg gümüş elektroliz yöntemi ile alınmak isteniyor. bunun için;

voltaj?
amper?
anot yüzeyi?
katot yüzeyi?
süre?

ne olmalıdır?

[Yazar]

Yazılar