Çinko-Nikel Alaşım Kaplamalar

Hüseyin KOÇBAŞ – Uludağ Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü – 1995

AFATOĞULLARI KİMYA MAKİNA OTOMOTİV SAN. TİC. A.Ş.

Sponsorlar

Elektrokimya ve Elektroliz

Elektrokimya klasik olarak, elektriksel ve kimyasal enerjinin birbirine dönüşümünü yani elektrik akımı ile elde edilen kimyasal değişmeleri, kimyasal reaksiyonların enerjisinden faydalanarak elektrik enerjisi elde edilmesini ve bunlarla ilişkili olayları inceler.

Bir elektrolit çözelti içinden akım geçirildiğinde iyonlar elektrotlara doğru hareket eder. Elektrotlara ulaştıklarında elektron alır ya da verirler ve kimyasal değişim gerçekleşir. Bir elektrolit içinden akım geçirilerek oluşturulan kimyasal değişime elektroliz adı verilir. Bu alandaki ilk çalışmaların çoğu Michael Faraday tarafından gerçekleştirilmiştir. Faraday geçirilen elektrik miktarının tepkimenin ilerlemesi ile orantılı olduğunu göstermiş ve 96500 coulombun çözeltiden bir ekivalent gram madde (molekül ağırlığının ilgili iyonun değerliği ile bölünmüş hali) ayrıştırdığını göstermiştir. 96500 kulon’luk elektrik miktarı 1 Faraday olarak ve yukarıda belirtilen iki sonuç Faraday’ın elektroliz yasası olarak bilinir. Elde edilen bu sonuçlara göre tüm iyonlar 1,6 x 10 -19 coulomb’ luk elektrik birimi kadar bir elektrik taşırlar.

Çinko nikel kaplama nedir?

Günümüzde otomotiv, uzay teknolojisi, metal kaplama ve deniz araçları gibi endüstrilerde antikorozyon ihtiyaçları gün geçtikçe artmaktadır. Artan talebi karşılamak amacıyla, alternatif kaplama kimyasallarına ihtiyaç duyulmaktadır.

Çinko-nikel kaplama işlemi, metal parçaların yüzeyine dayanıklı ve estetik bir kaplama sağlar. Bu kaplama, özellikle otomotiv, elektronik, donanım ve birçok endüstriyel uygulamada yaygın olarak kullanılır. Kaplama kalitesi ve dayanıklılığı, işlemi dikkatle uygulayan uzmanların deneyimine bağlıdır.

Çinko nikel kaplama neden yapılır?

Çinko-nikel kaplama, birçok endüstri ve uygulama için önemli avantajlar sunan bir kaplama türüdür.

Demir esaslı metallerin korunmasında, çinko alaşımları, alaşımsız çinkoya kıyasla daha güçlü bir korozyon direnci sağlamaktadır. Zn-Ni, Zn-Co, Zn-Fe, Zn-Sn gibi bir çok Zn alaşımları sanayide kullanılmaktadır. Bunlardan Zn-Ni alaşımlarının yüksek korozyon direncinden dolayı kullanımı yaygındır. Zn-Ni alaşımlarının en iyi korozyon direncini Ni içeriğinin % 12- 16% oranı vermektedir ve korozyon direnci aynı kalınlıktaki Zn kaplamadan yaklaşık 10 kat daha fazladır.

Çinko-nikel kaplamanın neden yapıldığına dair bazı ana nedenler:

Koruma ve Korozyon Direnci: Çinko-nikel kaplama, metallerin yüzeylerini korozyona karşı korur. Bu kaplama, metal parçaların su, hava ve kimyasal maddelerle temas etmelerine rağmen korozyona dayanıklılıklarını artırır. Özellikle otomotiv ve denizcilik endüstrileri gibi korozyon riski yüksek olan uygulamalarda tercih edilir.
Estetik Görünüm: Çinko-nikel kaplama, ürünlerin estetik görünümünü iyileştirir. Parlak ve düzgün bir yüzey sağlar, böylece ürünler daha çekici ve göz alıcı hale gelir. Bu nedenle, özellikle metal aksesuarlar, takı ve cihazlar gibi tüketici ürünleri için popülerdir.
Aşınma Direnci: Çinko-nikel kaplama, metallerin aşınmaya karşı dayanıklılığını artırır. Bu, sürtünme, darbe ve yüzey teması gibi etkenlere karşı daha dayanıklı ve uzun ömürlü ürünlerin üretilmesine olanak tanır.
Elektriksel ve Termal İletkenlik: Çinko-nikel kaplama, yüzeydeki elektriksel ve termal iletim özelliklerini artırır. Bu nedenle, elektronik bileşenler ve iletken yüzeyler için uygulamalarda kullanılır.
Kaynaklanabilirlik: Çinko-nikel kaplama, metal parçaların kaynaklanabilirliğini iyileştirir. Kaplanmış metaller, daha kolay kaynak yapılabilen ve monte edilebilen parçalar haline gelir.
Kimyasal Direnç: Çinko-nikel kaplama, kimyasal maddelere karşı direnç sağlar. Bu, endüstriyel kimyasalların ve çevresel etkenlerin metaller üzerinde olumsuz etkilerini azaltır.
Çevresel Dostuluk: Çinko-nikel kaplama, bazı diğer kaplama türlerine göre daha çevre dostu bir seçenektir. Bu kaplama, düşük zararlı atıklar üretir ve sık kullanılan krom kaplamaya göre daha çevre dostu bir alternatif sunar.

Bu nedenlerle çinko-nikel kaplama, birçok endüstriyel uygulama ve tüketici ürünü için yaygın bir tercih haline gelmiştir. Kaliteyi artırır, dayanıklılığı sağlar ve estetik bir görünüm sunar.

Metal Kaplama Öncesi Metale Uygulanması Gereken İşlemler

İyi bir kaplama elde edebilmek için kaplanacak maddenin temizlenmesi gerekir. Bu işlem kaplama işlemi kadar önemlidir. Metal yüzeylere yapışabilecek yabancı maddeler,

Oksitler veya aşındırıcı etkiler sonucunda oluşan pas, leke, pul gibi ürünler.
Organik maddeler, yağlar ve çeşitli şekildeki kirler olabilir.

Yağlar ve korozyon ürünlerinin giderilmesi sırasında diğer yabancı maddeler de bunlarla birlikte uzaklaştırılmış olur. Korozyon ürünleri mekanik temizleme veya pikling ile uzaklaştırılabilir. Pikling esnasında asit banyosunun uniform etki göstermesi için yağlar önceden temizlenmelidir. Bu işlemler yapılırken kaplanacak maddenin malzemesi, bileşimi, şekli, büyüklüğü gibi faktörlerin göz önüne alınması gerekir.

Kaplama Tesisi

Elektrolitik Çinko Nikel Kaplama İş Akışı

Pasivasyon ve Kaplama Performansı

Çinko kaplamanın korozyon mukavemeti yüksektir. Kaplamanın korozyon mukavemeti tuz püskürtme kabininde (Salt spray cabinet) ölçülür. Bu test ile ilgili açıklamalar aşağıda verilmiştir.

10 mikron (1 µ = 10-3 mm) çinko kaplamanın korozyon mukavemeti yaklaşık 8 − 10 saattir.

10 mikron çinko-demir yada çinko-kobalt alaşım kaplamanın korozyon mukavemeti yaklaşık 40 − 50 saat,

10 mikron çinko-nikel alaşım kaplamanın korozyon mukavemeti ise yaklaşık 80 − 100 saattir.

Çinko kaplama yumuşaktır, bu nedenle tutulduğunda korozyonu hızlandırıcı parmak izi kalır. Parmak izini önlemek, dekoratif bir görünüm kazandırmak ve kaplamanın korozyon mukavemeti arttırmak basit bir işlem ile gerçekleştirilebilir. Bu amaçla pasivasyon denilen bir işlem uygulanır. Kromatlama (pasivasyon) banyoları krom esaslıdır. Altı değerlikli yani Cr6+ iyonu içeren işlemler hegzavalent pasivasyon, üç değerlikli yani Cr3+ iyonu içeren işlemler trivalent pasivasyon adını alır. Altı değerlikli krom atığının bir ön arıtma gerektirmesi ve doğayı zehirlemesi başta otomotiv sanayi olmak üzere bir çok sanayide yasaklanmasına neden olmuştur. Bu pasivasyon tabakası uygulanan formülasyona göre muhtelif dekoratif renklere sahiptir. Ayrıca bu pasivasyon tabakasına şeffaf ya da renkli koruma tabakası uygulanarak korozyon mukavemeti biraz daha arttırılabilir. Bu koruma banyoları ( sealer – lak ) organik (reçine esaslı) veya inorganik (silikat) esaslıdır.

KAYNAKLAR

Saraç, S.A., Metal Kaplama ve Elektrokimyasal Teknolojiler, Çağlayan Kitabevi, İstanbul

Metal Finishing Guidebook and Directory, Elsevier

Yüzey İşlemler Ocak-Şubat 2024 Sayı:153

Kimya Magazin Ocak-Şubat 2024 Sayı:202