Çinko Kaplamaya Genel “BAKIŞ”

Çinko ve alaşımları, başta çelik olmak üzere çeşitli metal yüzeyler üzerinde koruyucu ve dekoratif kaplamalar olarak 100 yılı aşkın bir süredir kullanılmaktadır. Yıllar geçtikçe, çinko kaplamaların uygulanması için bir dizi süreç geliştirilmiştir. Proses seçimi ana malzemeye kaplama gereksinimlerine ve maliyete bağlıdır.

Bir çinko kaplama işlemi seçerken, hangi proseslerin mevcut olduğunu ve her birinin kendine özgü avantaj ve dezavantajlarını bilmek önemlidir. Aşağıda bu proseslerle ilgili önemli faktörlerin bir listesi bulunmaktadır.

Dikkate alınacak faktörler:

• Aşağıda bir çinko kaplama prosesi seçilirken göz önünde bulundurulması gereken başlıca faktörler sıralanmıştır:
• Parçanın kaplama spesifikasyonu çinko veya çinko alaşımı kaplama gerektiriyor mu?
• Spesifikasyon özellikle alkali veya klorür belirtiyor mu?
• Kaplama yapılacak yüzey(ler)?
• Gerekli korozyon koruması?
• Gerekli depozit kalınlığı tekdüzeliği?

Bir sonraki adım, ikincil faktörleri dikkate almaktır. Aşağıda listelenen bu faktörler mağazadan mağazaya değişiklik gösterecektir:

• Kaplama özellikleri (görünüm, süneklik, yapışma, vb.)
• Kurulum ve işletme maliyetleri
• Operasyonel faktörler (verimlilik, ön plaka gereksinimleri, aşındırıcılık vb.)
• Çevresel kısıtlamalar (hava kalitesi, ağır metal giderimi, amonyak vb.)

Bu faktörlerin durumunuzu nasıl etkilediğini tam olarak değerlendirdikten sonra, en uygun sürecin seçimi önemli ölçüde daraltılmalıdır. Burada, farklı çinko kaplama işlemleriyle ilgili özel bilgiler yer almaktadır.

Siyanürlü Alkali Çinko Kaplama

Uzun bir süre, siyanürlü çinko kaplama, endüstrinin en çok tercih ettiği proseslerdendi ancak siyanür kullanımına ilişkin düzenlemeler artmaya devam ettikçe popülaritesi yıllar içinde önemli ölçüde azaldı. Onun yerini Siyanürsüz Alkali Çinko almıştır.

Siyanürsüz Alkali Çinko Kaplama

Mevcut proseslerin çoğu, tamamen yeni bir organik reaksiyon ürünleri ailesinin kullanılmasıyla daha önceki alkalin teknolojilerinde görülen sorunları ortadan kaldırmıştır. Kaplamacılar, düşük derişimli siyanürsüz alkali çinko (düşük metal derişimi) veya yüksek derişimli alkali siyanürsüz (yüksek metal derişimi) seçeneklerine sahiptir. Ek olarak, daha yüksek kaplama hızları ve daha yüksek verimlilik sunan potasyum bazlı banyolar piyasaya sürülmüştür, ancak kendi dezavantajları da vardır. Son teknolojilerin ana avantajı, homojen kalınlıkta kaplama yeteneğidir. Yanık önleme özelliği sayesinde askılara daha yüksek sayıda parça yerleştirilir ve verimlilik artar.

Siyanürsüz Alkali çinko kaplama işlemleri için operasyon gereksinimleri aşağıdaki gibidir:

• Günlük olarak Zn ve Kostik (NaOH veya KOH) analizi ve Hull Cell testi gerçekleştirin. İstikrarlı çinko seviyeleri kritiktir.
• Ön işlemde kullanılan temizleyicileri ve asitleri düzenli olarak analiz edin, bakımını yapın.
• Üretim sorunlarını azaltmak ve maliyetleri en aza indirmek için önleyici bakım gerçekleştirin.
• İnsan hatasını ortadan kaldırmak için sıvı bileşenler için otomatik dosajlayıcılar kullanın.
• Sorun giderme için tedarikçinin önerilerini dikkatlice izleyin.

Proses Kurulumu: Banyo kurulumu için üç seçenek mevcuttur: kostik ve çinko oksit kullanımı; hazır çinko konsantresi kullanmak; ve  kostik kullanarak çinko anotları çözündürüp tanka vermek . Seçenek A uğraştırıcıdır. Malzeme maliyetleri orta düzeydedir. Reaksiyon oldukça ekzotermik olduğundan dikkatli olunmalıdır; ancak bu yüksek sıcaklıklardan kaçınılamaz çünkü çinko oksidi çözmek için gereklidir. B Seçeneği daha yüksek malzeme maliyetlerine sahiptir, ancak en az emek yoğun ve en hızlı olanıdır. Seçenek C, genel olarak en ucuz olanıdır, ancak çinko çözünmesi için bir gecikmenin yanı sıra istenmeyen metalik safsızlıkları gidermek için olası düşük akım yoğunluklu elektroliz gerektirir. Arındırıcıların daha fazla kullanılması da gerekebilir.

İşlem adımları: Alkali siyanür çinko işlemleri için yukarıda tarif edildiği gibi temizleme ve dekapaj, çelik parçaları kaplama için aktive eder ve hazırlar. Kaplamadan sonra, altı değerlikli ve üç değerlikli kromat dönüştürme kaplamaları, ASTM B 117’ye göre 500 saate kadar beyaz tuz oluşumu sağlayabilir. Altı değerlikli pasivasyonların hala piyasada olmasına rağmen üç değerlikli pasivasyonların kullanımı daha yaygındır. Kanserojen altı değerlikli kroma sert düzenlemeler mevcuttur ve bu da birçok şirketi üç değerlikli pasivasyon kullanımına itmektedir. Üç değerlikli pasivasyonlar  şeffaf, yanardöner/çok renkli, sarı ve siyah dahil olmak üzere birçok renk seçeneği sunabilir.  Bu pasivasyonlar, beyaz tuz korozyonuna karşı 12 ila 700 saat koruma sağlayabilir.

Ekipman: Kaplama tankı, düşük alaşımlı çelik, polipropilen, PVC veya kauçuk astarlı çelikten yapılabilir. Düşük alaşımlı çelik tanklar tercih edilir ancak elektrik devresinden yalıtılmalıdır. dolap prosesleri için 6–15 V güç ve 0,5–1 A/dm2 akım yoğunluğu önerilir; askı prosesleri için, 3–9 V ve 1–4 A/dm2. Banyoların çoğu geniş bir sıcaklık aralığında çalışır, ancak soğutma ekipmanı esastır ve daha soğuk iklimlerde ısıtma ekipmanına ihtiyaç duyulabilir. Çelik, kaplama solüsyonuyla temas halinde olan herhangi bir ekipman için tercih edilen malzemedir.

• Filtreler, siyanürsüz alkali çinko işlemi için gereklidir. 5-15 mikronluk polipropilen diskler veya kartuşlar kullanan çoğu kurulumda saatte bir ila iki tank hacmi devri kullanılır. Kağıt veya selüloz tipi filtreler, sistemin alkaliliği tarafından saldırıya uğrayabilir ve bundan kaçınılmalıdır. Karbon dolu olabilen bir filtreleme sisteminin kullanılması tavsiye edilir. Alkali çinko askı işlemleri için mekanik karıştırma isteğe bağlıdır. Karbonat oluşumundan dolayı hava hareketi tercih edilmez.
• Anotlar ideal olarak düşük alaşımlı çelikten yapılır, deliklidir ve kalınlığı 0,3-1 cm arasıdır. Kalın çelik, ince çelikten daha yüksek akım taşıma kapasitesine sahiptir. Yüksek dirençleri nedeniyle titanyum sepetler tavsiye edilmez. Çinko anotlar kullanıldığında, düşük alaşımlı çelik sepetlerin tedarikçinin önerisine göre uygun şekilde doldurulduğundan emin olun. Bıçak kenarlı anot kancaları, diğer tasarımlara göre daha iyi temas sağlar. Anot torbaları için polipropilen malzeme tavsiye edilir. Pamuklu torbalar yüksek alkalinite tarafından saldırıya uğrayacak ve kaplama banyosunda çözülecektir.
• Pürüzlülüğü önlemek için torbaların üst kısımlarının kaplama solüsyonunun üzerinde kaldığından emin olun. Anot-katot oranı yaklaşık 1:1 olmalıdır; çinko metal tüketimi yüzde 100 kaplama verimliliğinde 1,2 kg/1.000 Amper saattir. Kaplama banyoları yüzde 30–80 katot verimliliği arasında herhangi bir yerde çalışabilir. Bu, çinko konsantrasyonuna, sıcaklığa, katkı konsantrasyonuna ve karbonat seviyelerine bağlı olarak değişebilir.
• Kaplama tankının hacminin yüzde 10-20’si kadar bir çevrim dışı çinko üretim tankı, çinko konsantrasyonunun kontrolünü kolaylaştırır. Tank da dahil olmak üzere çeliğin kare görüntüleri çinkonun iki ila üç katı olmalıdır. Çinko anotlar, çelik tankta galvanik olarak çözülür (kaplama tankında düşük alaşımlı çelik anotlar önerilir). Solüsyon akışı sepetlere paralel olmalıdır. Kaplama çözeltisi, kaplama tankından jeneratör tankına yerçekimi ile akmalıdır. Filtre, jeneratör tankından çıkışı alacak ve çözeltiyi kaplama tankına geri getirecektir.

Girişikenlik, örtücülük ve verim:  Alkali banyonun girişimi , banyo kimyasına ve/veya kullanılan katkı maddelerinin türüne bağlı olarak yaklaşık %40-65’tir (Haring Cell). Alkali kaplama banyosunda kaplanan herhangi bir parça, klorürlü çinko ile karşılaştırıldığında düşük akım yoğunluklu alanlarda daha kalın kaplamaya sahip olacaktır. siyanürsüz alkali çinko banyosunun banyo verimi akım yoğunluğuyla birlikte azalır. Daha yüksek çinko konsantrasyonları ve daha yüksek sıcaklıklar ile daha yüksek verimlilik elde edilebilir. Sodyum veya potasyum karbonat oluşumu, kaplama etkinliğini azaltacaktır. Dondurma yöntemiyle yapılan (yalnızca sodyum) rutin karbonat giderme, optimum banyo verimliliğinin korunmasına yardımcı olacaktır. Potasyum karbonatlar dondurulamaz. Potasyum banyosundaki karbonatları azaltmanın tek yolu kaplama banyosunu dökmektir.

Kaplama özellikleri: Siyanürsüz alkali banyoda elde edilen çinko kaplama süneklik, kalınlık homojenliği ve kromat alıcılığı, klorürlü çinko banyolarından daha iyidir. Klorürlü çinkonun aksine, alkali banyosu düzgün çalıştırıldığında ufalanma veya yıldız tozu denen dökülmeler gözlenmez. Çinko kaplama ne kadar parlaksa, birikintideki organiklerin emilimi o kadar yüksektir. Bu, kaplamayı daha az sünek ve yüksek gerilimli hale getirir. Bir alkalin çinko banyosunda elde edilen kaplama sütun biçiminde iken, klorürlü çinkonunki laminerdir. Çoğu durumda bu, bir alkali çinko kaplı parçanın tuz spreyi korumasını, klorür çinko kaplı bir parçanınkinden biraz daha iyi yapar.

Klorürlü Çinko Kaplama

Klorürlü çinko kaplama işlemleri 50 yılı aşkın bir süredir mevcuttur ve bu süre zarfında önemli ölçüde değişmiştir. Banyo kimyasına, sıcaklığa, akım yoğunluğuna vb. karşı çok hassas prosesler iken çok çeşitli koşullarda çalıştırılabilen işlemlere doğru evrimleşmişlerdir. Günümüzde maksimum verim için son derece yüksek akım yoğunluklarını mümkün kılan yüksek sıcaklıklarda çalışan prosesler mevcuttur.

Avantajlar: Klorür prosesleri, alkalin sistemlere göre üç önemli avantaj sunar:

• Nikel-kromla rekabet eden üstün parlaklık ve seviyelenme.
• %95–100 kaplama verimliliği.
• Karbonat oluşmadığı için istikrarlı kaplama hızı
• Dökme demir ve herhangi bir yöntem kullanılarak sertleştirilmiş çelikler gibi baz malzemeleri kaplama yeteneği.
• Mükemmel örtme gücü elde edilebilir.

Dezavantajları: Ne yazık ki, bu avantajlarla ilişkili iki büyük dezavantaj vardır:

Çözelti aşındırıcıdır ve bu nedenle korozyona dayanıklı ekipman ihtiyacı nedeniyle daha fiyat dezavantajı vardır.

Sistemlerin fırlatma gücü sadece adil, bu da zayıf plaka dağılımına neden oluyor. HCD alanlarında önemli kalınlık oluşumu veya “köpek kemiği” meydana gelebilir. Son zamanlarda, alkali çinko kaplama banyolarında gördüğümüz dağılıma biraz yaklaşabilen yeni sistemler gelişmektedir.

Operasyonel gereksinimler: Bir klorürlü çinko kaplama işleminin sorunsuz çalışması için önerilen gereksinimler, pH’ın mümkün olduğunca sık, en az iki saatte bir izlenmesini ve ayarlanmasını içerir. Banyo her vardiyada veya günde en az bir kez analiz edilmeli ve temizleyiciler ve asitler düzenli olarak analiz edilmeli, bakımı yapılmalı ve gerekiyorsa dökülmelidir. Önleyici bakım, üretim sorunlarını azaltabilir ve maliyetleri en aza indirebilir, sıvı bileşenler için otomatik dosajlayıcılar insan hatasını ortadan kaldırır ve istikrarlı çalışma performansı sağlar.

Proses kurulumu: Hangi banyo kimyası seçilirse seçilsin, çinko klorür banyodaki çinkonun kaynağıdır ve sıvı veya katı olarak mevcuttur. Çinko klorür normalde sadece banyo kurulumuiçin kullanılır. Çinko klorürün kurşunsuz veya mümkün olduğunca az kurşun içermesiolması önemlidir; banyoda kurşun bulunması, çok mat, koyu ve kaba bir kaplama ile sonuçlanacak ve kurşunu çıkarmak için banyonun “dökülmesini” gerektirecektir.

Potasyum klorür çözelti iletkenliği sağlar. İşlenmemiş potasyum klorür formu tercih edilir. Yaygın olarak kullanılan çeşitli kekleşme önleyici maddeler banyoya zarar verebilir ve bunlardan kaçınılmalıdır. Amonyum klorür birkaç amaca hizmet eder: İletkenlik sağlar ve çinko için kompleks oluşturucu görevi görür. Genel olarak amonyum klorür kullanan banyolar, daha geniş bir çalışma aralığınasahiptir ve bu nedenle, demir kontaminasyonuna karşı çoğu borik asit banyosunun üç katına kadar  daha yüksek tolerans gösterir ve kontrolü daha kolaydır. Bununla birlikte, amonyum klorür bazlı banyolar, potansiyel bir atık arıtma sorunu oluşturur. Nikel veya bakır atık deşarjları ayrıştırılmazsa, amonyak, nikel veya bakırın çıkarılmasını zorlaştırabilir. Bazı bölgelerde amonyak deşarjı de kısıtlanmıştır.

Diğer banyo bileşenleri arasında, yalnızca amonyak içermeyen sistemlerde kullanılan ve tampon görevi gören borik asit, tescilli tane inceltici ve parlatıcı katkı maddeleri bulunabilir.  REACH gereklilikleri nedeniyle hem borik asit hem de amonyum klorür kullanımını ortadan kaldırmak için asetat banyoları da geliştirilmeye başlanmıştır.

Proses Bakımı: Filtrelerin karbonla doldurulması, kaplama banyosundan organik kirleticileri çıkarmak için kullanılan yaygın bir işlemdir. Demir ve bazı kirleticileri uzaklaştırmak için hidrojen peroksit (0,1 ml/l) ve Potasyum Permanganat (0,1-0,3 g/l)  ilave edilebilir. Askı operasyonları için permanganat malzemesi sadece çalışma durmuşken eklenmelidir. Çinko tozu (0,1-0,3 g/l), Cd ve Pb gibi bazı metalik kirleticileri gidermek için de kullanılabilir.

İşlem adımları: Parçalar, yukarıda alkali çinko işlemleri için belirtilen adımlar kullanılarak temizlenmeli ve hazırlanmalıdır. Kaplamadan sonra, alkalin çinko kaplamada olduğu gibi kromat ve lak çeşitleri mevcuttur. Bazı kromatların tamamen parlak klorürlü çinko kaplamalarda kullanımı daha zor olabilir. Ayrıca, demir kontaminasyonu, yüksek akım yoğunluklu alanlarda demirin birlikte birikmesine neden olarak kaplamanın renginin solmasına neden olabilir. Bunun ortadan kaldırılması tipik olarak demir için oksidasyon işlemlerini gerektirir.

Ekipman ve çalışma parametreleri: Klorür çinko kaplama tankları polipropilen, PVC veya Koroseal astarlı çelik tanktan yapılabilir. Hepsi kullanımdan önce yıkanmalıdır. Dolap prosesleri için, 0,3–1,0 A/dm2 akım yoğunluğunda 4–12 V; askı prosesleri için, 1,0–4,0 A/dm2’de 3–9 V önerilir.  Banyoların çoğu geniş bir sıcaklık aralığında çalışır, ancak bazıları için soğutma şarttır. Daha soğuk iklimlerde ve daha yüksek sıcaklık gerektiren bazı yeni banyo teknolojilerinde ısıtma ekipmanına ihtiyaç duyulabilir. Kaplama solüsyonuyla temas eden herhangi bir ekipman, korozyona dayanıklı malzemelerden yapılmış olmalıdır.

Polipropilen kartuşlar veya 5–15 μm filtrasyon yapabilen plaka tarzı filtreler kullanılarak saatte bir ila iki kaplama solüsyonu devrinde çalıştırılan filtreler de önemlidir. Askı işlemleri için tek tip hava hareketi gereklidir. Özel yüksek saflıkta çinko anotlar kullanılmalıdır Levha veya küre anotlu titanyum sepetler ve kancalardan sarkan levhalar kullanılabilir. Askı proseslerde anot torbalar için polipropilen veya pamuk malzeme ve havlı polipropilen önerilir. Torba örgüsü çok sıkı olmamalıdır çünkü bu, torbaların erken tıkanmasına neden olabilir. Pürüzlülüğü önlemek için torbaların üst kısımlarının kaplama solüsyonunun üzerinde kaldığından emin olun.

Girişikenlik, örtücülük ve verim:  Klorürlü çinko kaplama mükemmel örtücülüğe sahiptir, ancak fırlatma gücü zayıftır. Bununla birlikte, kaplama kalınlık dağılımı, bir alkali çinko banyosununkinden daha düşüktür. Yeni teknoloji, klorürlü çinko sistemleri, laminer kaplama da dahil olmak üzere klorürlü çinkonun tüm kaplama özelliklerini korurken, geliştirilmiş dağılım ve yıldız tozu oluşumunu engelleme gibi özelliklerle kaplama yapılmasını sağlar.

Kaplama özellikleri: Normal koşullar altında çalışan banyolardan gelen klorürlü çinko kaplama tamamen parlaktır ve çok iyi seviyelenme ve kabul edilebilir derecede süneklik, homojenite ve kromat alıcılığı sağlar. Yüksek parlatıcı veya organik seviyeleri, kaplamanın kromat alımını düşürebilir. Bu da kabul edilemez bir görünüme ve zayıf korozyon dayanımına neden olur.

BAKIŞ KİMYA olarak kurduğumuz tüm proseslerde yaşanabilecek tüm sorunları en kısa sürede çözüme ulaştırarak müşterilerimizin memnuniyetini garanti almak için koordinasyon içinde çalışan teknik destek ekibi ve deneyimli laboratuvar personeli istihdam etmekteyiz.

35 yılı aşkın sektör tecrübemiz, uzman kadromuz ve uluslararası distribütörlüklerimizle sunduğumuz çözüm ortaklığı hizmeti hakkında daha detaylı bilgi almak için lütfen bizimle iletişime geçiniz.