Galvanizleme tekniği, geçtiğimiz birkaç on yıl içinde ciddi deneysel kaplama tekniğinden bilimsel esaslı bir teknolojiye doğru gelişme göstermiştir.
Kaplama metotları, katmanların tipi, bileşimi ve özelliklerinin dikkate alınmasıyla sistematik olarak geliştirilmiş olup belirli proses parametrelerine (örneğin birikim hızı, elektrolitlerin etki derecesi ve dağılım miktarı) özellikle dikkat edilmiştir.
Bu metodun yardımıyla saf metal ve alaşım tabakalarının neredeyse istenilen kalınlıkta ayrılması mümkündür. Bu tür metalik tabakaların özellikleri esasen, metalürjik olarak üretilen metallerden ve alaşımlardan farklıdır. Bunun sebepleri, bu tür metal tabakalarının mikroskobik ya da submikroskopik yapısında aranmalıdır.
Vickers-mikro-sertliği örneğinde bu olgu açık bir şekilde görülmektedir. Tablo 1’deki bilgilerden, galvanizleme tekniği ile üretilen metal tabakalarının metalürjik yolla kazanılan metallerden daha sert olduğu görülmektedir.
Galvanizleme tekniği, dönüşümlü tabakalarının üretilmesini sağlar, bileşim sistemlerinin metal ve metalik olmayan tortulardan (dispersiyon tabakaları) ayrılmasını, kısmi tabakaların (selektif metal ayrılması) gerçekleştirilmesini, hasarlı kaplamaların tamir edilmesini (parça geri dönüşümü) ve parçaların komplike şekillendirilmiş yüzey profillerinden hazırlanmasını (Galvaniz şekillendirme) sağlar. Bu imkanların çokluğunda dolayı tablo 2’de birkaç örnek gösterilmiştir.
1.1 Metalik Tabakalar
Aşağıdaki uygulamalar, tablo 2’de belirtilmiş olan metalik tabakaların ve kaplamaların ve uygulama alanlarının spesifik özellikleri ile ilgilidir.
1.1.1 Krom Tabakaları
Galvanik olarak ayrılmış olan krom tabakaları, yüksek kararma mukavemeti, sertlik ve aşınma mukavemeti ve de düşük sürtünme sayısı ve asgari yapışma eğilimi ile diğerlerinden ayrılırlar. 0,2 ile 0,6 μm arasındaki kalınlıklarla ve parlak gümüş ve mat arasındaki renk tonlarıyla dekoratif amaçlı kullanılmaları mümkündür.
Böylelikle özel tasarımetkileri gerçekleştirilebilir. Mavimsi beyaz kromun yanısıra 0,5 ile 2 μm arasında kalınlıkları siyah krom tabakaları da optik cihazlar ve kameralar için kullanılır. Sert krom ile ihtiyaca göre 10 ile 500 μm arasındaki bir kalınlıkta yapı parçasına uygulanan krom kaplaması kastedilmiştir.
Dizel lokomotiflerin sert kromlaştırılmış silindirlerin, valflerin ve piston çubuklarının kullanımıyla genel bakım aralıklarının 10.000 kilometreden 1 milyon kilometre üzerine çıkarılması mümkün olmuştur.
Sert kromlaştırılmış parçalar,madencilikte, uçak sanayinde, hidrolik ve şekillendirme tekniğinde ve de tıbbi ve şirürjik enstrümanların üretiminde kullanılır.
1.1.2 Değerli Metal Tabakalar
Değerli metallerin çok ince tabakaları bile büyük bir etki göstermektedir. Değerli metallerin galvanik olarak ayrılmasıbu nedenle elektroteknikte/elektronikte, optik, hava ve uzay yolculuğunda ve de kimyasal aparat yapımında önemli bir rol oynamaktadır.
Özel durumlarda kısmi sınırlandırılmış kaplamaya izin verir, örneğin elektronik kontaklar veya kesilmiş bantlarda. Masif gümüş iletkenler ile aynı amaca hizmet eden galvanizleme ile gümüş kaplanmış yüksek frekanslı iletkenler, buna başka bir örnektir.
Değerli metal ayırma işlemi, farklı değerlerdeki altın alaşımlarının özel teknolojik özelliklerle üretilmesini sağlar.Bu tür altın kaplamalar, metal alerji tehlikesinin olduğu her yerde çok iyi iş görür.Bunların çok iyi korozyon koruması sağladığına dair başkaca açıklamaya gerek yoktur.
Paladyum tabakaları sadece dekoratif amaçlı değil,aksine özellikle kayganlık özelliklerinden ve yüksek sertliklerinden dolayı kontak yapı elemanlarının ve geçmeli bağlantıları için kullanılır.
1.1.3 Nikel Tabaka
Nikel kaplamalar büyük oranda dekoratif amaçlı korozyon korumalarında kullanılmaktadır. Böylelikle armatürler, araçların ve ışıklandırma elemanlarının parçaları – birkaç örnek- nikel koruyucu tabaka ile kaplanır.
Plastik parçaların nikelle kaplanması ile metalik görünüm,yüksek refleksiyon yapısı ve asgari ağırlık birbiri ile mantıklı şekilde birleştirilmiş olunur. Galvanik şekillendirmede de nikel tabakalar sertlikleri nedeniyle aşınma mukavemeti ve korozyon mukavemetinde önemli bir rol oynar.
1.1.4 Çinko Kaplama
Otomobil sanayinde taşıyıcı parçaların korozyondan korunması çok önemli bir konudur. Bu parçaların yüzeyleri bu nedenden dolayı galvanizlenir. Sonrasında gerçekleştirilen pasifleştirme ve özel organik veya inorganik çözeltilerde sızdırmaz hale getirilmesi, çinko kaplamanın koruyucu etkisini arttırır.
Bu şekilde elde edilmiş olan etkili korozyon koruması, galvanik yolla çinko kaplanmış ve ek işleme tabi tutulmuş parçaların motorlu araçlarda gittikçe daha fazla sayıda kullanılmasını sağlamıştır. Optik olarak güzel görünen pasifleştirme tabakaları, çelik yapı parçalarının boyama işlemini genellikle gereksiz yaparlar.
1.2 Tabaka Kombinasyonları
Bakır, nikel ve kromdan oluşan tabaka sistemleri (belirtilen sıralamada metal veya plastik maddelerden ayrılır), dekoratif yüzey koruyucu olarak kendini kanıtlamıştır ve otomobillerde estetik tasarımı ilk olarak mümkün kılmıştır.
Bunun dışında böyle bir tabaka kombinasyonu aynı zamanda da metalik yapı parçasını korozyona ve aşınmaya karşı korur ve plastik maddeye, sadece sınırlı bir kapsamda sahip olmadığı özellikler verir. Buna dahil olanlar:
Çizilmeye karşı mukavemet, sertlik, esnemezlik/katılık, ısı mukavemeti, elektrik ileten yüzey ve dekoratif görünüm. Ayrıca galvanizlenmiş plastik maddelerin kullanılmasıyla otomobil üretimindeki ağırlıkta ciddi derecede bir azalma sağlanmıştır.
Bu bağlamda özellikle belirtilmesi gereken nokta,elektrik ve elektronik yapı elemanlarının ve makinelerinin, plastik muhafazanın galvanizlenmesi ile elektromanyetik dalgaların (elektrosmog) alınması ve verilmesine karşı perdeleme (shielding) imkanına sahip olduğudur.
1.3 Alaşım Tabakaları
Çoğunlukla yüzeylerde, saf bir metal tabakasının tek başına gerçekleştirmesi mümkün olmayan gereklilikler söz konusu olur. Bu gibi durumlarda yüzeyler alaşım tabakaları ile kaplanır.
Altın-Bakır-Kadminyum-Alaşım tabakaları, mükemmel korozyon mukavemetleri ile kendilerini ortaya koyarlar.Nikel-Kobalt-Tabakaları, yüksek mukavemetleri nedeniyle hedef çaprazlarının ve dürbünlerin üretilmesinde galvanik şekillendirmede kullanılırlar.
%8-15 arasında fosfor muhteviyatlı kimyasal olarak ayrılmış Nikel-Fosfor-Alaşım tabakaları ile (Kimyasal Nikel olarak da adlandırılır) kesin konturlu ve düz paralel tabakalar elde edilir ve bunlar yüksek korozyon ve aşınma mukavemetine sahip olup çok iyi lehimlenir ya da kaynaklanabilir.
Çinko-Kobalt-Tabakalar, dekoratif amaçlı kullanılır. Çinko-Kobalt, Çinko-Demir ve Çinko-Nikel tabakalar, korozyona karşı mükemmel koruyucu etki ile kendilerini ortaya koyarlar ve gittikçe artan bir şekilde otootomobil sanayinde korozyondan koruyucu tabaka olarak kullanılmaya başlanmıştır.
1.4 Dispersiyon Tabakaları
Bu metal ve katı madde partiküllerinden oluşan koruyucu tabakalar, sahip oldukları mükemmel aşınma ve zorlu şartlarda özelliğini koruma özelliği ile kendilerini ortaya koyarlar. 8-10 Vol.-% Silisyum Karbürlü nikel tabakalar, motorların kullanım ömrünün uzatılması için kullanılırlar (örneğin ağaç testerelerinde).
Aynı zamanda yanmalı motorların hafif metal silindirlerin iç kaplamasında da kullanılırlar; fakat son zamanlarda başka tabaka sistemleri bunların yerini almıştır. Kobalt-Krom Karbürlü dispersiyon tabakaları, 800°C’ye kadar daimi bir zorlanmaya maruz kalan uçak türbinlerinin aşınma parçalarının kaplanmasında kullanılır.
Al2O3 içeren krom tabakaları, dizel motorlarının piston halkalarının üretiminde kullanılır. Elektrolit olarak nikele gömülmüş olan tek kristalli elmaslar,şerit testere, taşlama diski veya dişçi matkabı gibi aletlerin kesme kenarı olarak işlem görürler.
1.5 Dönüşümlü Tabakalar
Özel çözelti ile tabakanın kimyasal reaksiyonu sonucunda yüzeyde oluşan dönüşümlü tabakalar (örnek olarak kromat tabakalarının sayıldığı), yapı parçasının korozyon mukavemetini yükseltir.
Bu imkan özellikle, çinko ve alaşımlarından olan tabakalarda söz konusudur.Çok ince kaplama tabakasında oluşan kromat tabakalar, transparan veya mavi, sarı ve siyah olabilir ve böylelikle de farklı dekoratif amaçları ifa ederler.
Bunlar aynı zamanda da organik tabakalar için mükemmel bir yapışma zemini sağlarlar ve yine çok iyi boyanırlar.Böylelikle tekil yapı gruplarının optik özellikleri, daha etkili şekilde yapılandırılırlar. Alüminyum ve alaşımlarında özel Kromatlama-Fosfatlama-karışımları kullanılır.
1.6 Anotlama Tabakaları
Alüminyum ve alaşımlarından olan parçaların aşınma mukavemeti ve korozyon mukavemeti, yüzeyin anodik oksidasyonu ile (eloksal kaplama) ciddi şekilde iyileştirilir. Burada ortaya çıkan 5-25 μm arasında kalınlığa sahip eloksal kaplama tabakalar (alüminyum elektrolit oksidasyon),boyama için çok uygundurlar.
Eloksal tabakanın gözeneklerinin içine nüfuz eden renk partikülleri, alüminyum yüzeylerde solmayan koyu kahverengi renge kadar ya da siyah renge kadar renklere sebebiyet verebilirler.
Aynı etki, alüminyum parçaların kendiliğinden renklenen anotlama elektrolitleri içinde işlenmesi veya elektrolit olarak anotlama tabakasının gözeneklerinde biriken metal partiküllerle işlenmesi ile de elde edilebilir.
Eloksal kaplanmış parçaların kullanım alanları şunlardır: Yapı sanayi, hava ve uzay yolculuğu, elektronik sanayi ve bilgisayar sanayi, optik ve tıp tekniği.
1.7 Galvanik şekillendirme
Komplike şekilli ve yüzey yapılarına sahip metal parçalar, galvanik şekillendirme olarak bilinen özel bir teknik yardımıyla üretilebilirler.
Boyutlar, mikro-hassas parçaların üretilmesi için olan aletlerden (örneğin kol saatlerinin kenarları)geniş yüzeyli otomobil ve uçak parçalarından soğutma kanallı roket yanma hücresine kadar uzanmaktadır.
Bunun için vakstan, alçıdan, plastikten veya metalden modeller,parçanın negatifleri olarak kullanılırlar ve yeterli kalınlıkta metal tabaka ile galvanik olarak kaplanırlar. Kullanılan elektrolitin iyi bir dağılım özelliğine sahip olması gerekmektedir, böylelikle metal tüm derinliklerinde ve köşelerinde ayrılabilir.
Böylelikle yüzeyin tam bir kalıbı hazırlanır.Sonrasında galvanik olarak şekillenen parça, modelden ayrılır ve işleme tabi tutulur. Galvanik şekillendirmenin diğer kullanım alanları, makine mühendisliği, grafiksel sanayi ve diş tekniğidir.
Kullanım Alanları
Şu ana kadarki uygulamalar, galvanik tekniğinin bir dizi üretim metodunu kolaylaştırdığını, hatta ilk olarak imkan verdiğini göstermiştir.Galvanik tekniği ile üretilmiş tabakalar ve kaplamalar, kullanım amaçlarına uygun olarak belirli özelliklere sahip olup farklı gereklilikleri estetiksel veya teknik şekillerde yerine getirirler.
Böylelikle yapı parçalarının, makinelerin ve tertibatların kullanım ömrü ve bakım aralıkları katkat uzatılır. Tablo 3’te bazı galvanik veya kimyasal ayrılmış tabakalarla ilgili olarak verilen sertlik, aşınma ve sürtünme katsayısı ile ilgili bilgiler bunu belgelendirmektedir
1) Galvanik olarak ayırma,
2) Kimyasal olarak ayırma,
3) Taber Raser ile tayin edildi.
Tablo 4’de galvanik tekniği ile üretilmiş tabakaların önemli özellikleri gösterilmiş olup farklı sanayi dallarında pratik uygulamalar için
örnekler göstermektedir.
Tablo 4’teki örnekler, galvanik tekniği kaplama metotları ile bir malzemenin spesifik özelliklerinin uygun bir tabaka ile iyi bir biçimde kombine edilebileceğini ve böylelikle de bileşik sistemin (yapı parçası/tabaka) tek tek bileşenleri arasında amaca uygun bir görev dağılımının olacağını göstermiştir.
Örneğin ana malzemenin, mekanik özelliklerinden dolayı yapı parçasından beklenen gereklilikleri yerine getirmesi gereken görevlerinin olması halinde, tabaka,yeterli derecede korozyon mukavemeti, sertlik, ve aşınma mukavemeti ve istenen yüzey parlaklığını sağlayacaktır.
Böylelikle tabakanın fonksiyonel ve dekoratif görevleri arasında farklılık söz konusu olur. Burada genellikle fonksiyonel ya da dekoratif galvanik tekniği söz konusudur.Fonksiyonel galvanik tekniğin hedefi, korozyon ve aşınmaya karşı mukavemeti olan tabakalar üretmek veya bunları uygun kayganlık ve zorlu şartlarda yapısını koruma özelliğine sahip olarak ya da iyi lehimlenme veya kaynaklanma özelliklerine sahip olarak üretmek olmalıdır.
Görünüm burada çok önem taşımamalıdır, zira bu tür tabakalar belirli şartlar altında mekanik ek işleme tabi tutulmaktadır.Dekoratif yüzey iyileştirmelerinde ise yüzeyin estetik görünümü ön planda tutulmaktadır.
Tabakanın ana malzemeye çok iyi yapışması istenir. Modern sanayi toplumunun teknolojik ilerlemeyle ilintili sürekli olarak artan talepleri ve sürekli olarak değişen moda bilinci nedeniyle, fonksiyonel ve dekoratif galvanik tekniği arasındaki kesin farklılık, bazı alanlarda uygun değilmiş gibi durmaktadır.
Fakat sonuç olarak önemli olan, ekonomik ve ekolojik yönlerin dikkate alınmasıyla yapı parçası ve tabakanın özelliklerinin tam olarak uyumlu olmasıdır.
İzzet Aydın / Genel Müdür / Hillebrand Chemicals Kimyasal Pazarlama Ltd. Şti
