Çinko Alaşımlı Kaplamalar

Pirinç hariç çinko alaşımı kaplama, 1980’lerin başına kadar pek önem arz etmiyordu. O zamandan beri alaşım çeşitleri arttı ve üretim süreçleri önemli ölçüde iyileştirildi. Son 30 yılda, bu işlemler yaygın olarak ticari kabul görmüştür. Bunun nedeni, ya kadmiyumun yerini almak ya da yalnızca korozyon performansını çinko kaplamanın ötesinde taşımak isteyen çeşitli endüstrilerin standartlarıdır. Otomobil üreticileri hem garanti sürelerini uzatmaya hem de garanti taleplerini azaltmaya çalışan otomotiv endüstrisi bu konuda büyük bir itici güç oluşturmuştur.

Günümüzde mevcut olan çinko alaşımı banyoları, gelişmiş korozyon koruması, düşük sürtünme katsayısı, süneklik ve sertlik sağlayan kaplamalar üreterek bu ihtiyaçların her ikisini de karşılayabilir.

Mevcut prosesler: Ticari olarak temin edilebilen bir dizi çinko alaşımı prosesi vardır. Çinko/nikel (Zn/Ni), çinko/kobalt (Zn/Co), çinko/demir (Zn/Fe) ve kalay/çinko (Sn/Zn) bunlardan bazılarıdır.

Demir ve kobalt alaşımları için kaplama işlemleri, bu işlemlerde düşük alaşım konsantrasyonları kullanıldığından alaşımsız muadillerine benzer katkı sistemlerine sahiptir. Ancak Zn/Ni sistemleri, alaşımsız muadillerinden oldukça farklı prosesler gerektirir.

Kaplamada % 12-16 nikel içeren yüksek alaşımlı varyant kullanıldığında sağlanan  yüksek korozyon koruması ve ısıya karşı yüksek tolerans nedeniyle çinko ve diğer alaşımlar arasında en popüler alternatif haline geldi. Bu yüksek alaşımlı kaplama, yüksek sıcaklıklarda bile korozyon dayanımı özelliklerinin çoğunu korur ve daha fazla aşınma direnci sağlar. Zn-Ni kaplama, çinkodan 2-3 kat daha serttir.

Alkali Zn/Ni

Alkali çinko nikel, asit çinko nikelden daha yüksek işletme maliyetine sahip olsa da daha düşük kurulum maliyetine sahiptir, bunun başlıca nedeni alkali sistemde çözünür nikel anotların bulunmamasıdır. Alkali Zn/Ni kaplama işlemi, iyi kaplama dağılımı sağlar ancak çok düşük verimliliğe sahiptir. Çinko, alkali çinko sistemindekine çok benzeyen bir galvanik çinko üreteci kullanılarak takviye edilir. Alkali çinko nikel banyosunun püf noktası, çinko konsantrasyonunda büyük değişikliklerinden kaçınmaktır. Çinko derişimi çok dalgalı olursa Zn:Ni oranını istikrarlı tutmak için başka proseste başka ayarlamalar gerekecektir. Nikel kaynağı genellikle amper-saat ile eklenen bir sıvı nikel konsantresidir. Filtreleme, alkali çinko banyosu ile aynı olmalıdır. Kaplamanın homojenliği için katot çubuk veya edüktörlerin kullanılması tavsiye edilir. Tutarlı bir banyo sıcaklığını korumak için bir soğutma/ısıtma sistemi gereklidir. Bir alkali Zn/Ni banyosunun alaşım homojenliği çok iyidir. (tipik olarak, Ni alaşımında <%1 aralığı) Alkali sistemle atık arıtma daha zordur ve ayrıca düşük miktarlarda siyanür üretilir.

Klorürlü Zn/Ni

Yeni teknolojilerle, neredeyse alkali çinko nikel (%1 – 3 Ni aralığı) kadar homojen alaşım dağılım özelliklerine sahip klorürlü çinko-nikel alaşım sistemleri geliştirmiştir. Bir klorürlü çinko-nikel banyosunun metal takviyesi, ayrı redresötlere bağlı çinko ve nikelden yapılır. Tuz kullanımına kıyaslar bu koşullar düşük operasyonel maliyetlerle en iyi alaşım kontrolünü sağlar.  Bazı durumlarda amper-saat ile beslenen çinko anot ve nikel tuzu tek bir redresörle  kullanılabilir. Tek redresör düzeninde çinko derişimi çok hızlı artarak banyoda gereksiz bir seyreltme ihtiyacı doğurur.   Her iki düzende de, çinko artışını önlemek için çinko anotların proses çalışmazken kaplama banyosundan çıkarılması gerekecektir. Bu, anotları çıkararak veya bir durulama tankına veya boş bir tanka koyarak veya çözeltiyi kaplama tankından bir bekletme tankına pompalayarak yapılabilir. Askı uygulamaları için hava hareketi, edüktör veya her ikisi  olarak kullanılır. Filtrasyon 5-10 mikron filtre ile saatte 3-5 tank devri olmalıdır. Banyoyu önerilen çalışma sıcaklığına kadar ısıtmak veya soğutmak için sıcaklık kontrolü gereklidir. Aşağıda, Alkalin ile Asit Zn/Ni’nin bir karşılaştırma tablosu bulunmaktadır.

Kalay/Çinko

Kalay çinko, bir çinko alaşımından ziyade bir kalay alaşımıdır, çünkü kaplamada kalay %70-75, çinko ise %25-30 oranında bulunur. Kalay-çinko alaşım banyosu hem asidik

 hem de alkali banyo formülasyonlarında kaplanırken, en kullanıcı dostu olanlar genellikle 6.0-7.0 gibi nötre yakın bir pH aralığında kaplanır. Kullanılan anotlar genellikle 75/25 kalay/çinkodur. Katot hareketi zorunludur. Kaplamadaki yüksek kalay konsantrasyonu, diğer çinko alaşımlarından daha yüksek bir maliyete sebep olur. Korozyon koruması çinko nikel alaşımlarına benzer özelliktedir. Kalay çinko kaplaması, iyi elektriksel özelliklere ve olağanüstü sünekliğe sahiptir, Bu da onu kaplama sonrası üretim basamakları için ideal kılar. Sn/Zn kaplamanın dezavantajı, yüksek sıcaklıklar için uygun olmamasıdır.

Çinko/Kobalt

Alkali çinko/kobalt alaşımlarının kaplanması kolay ve ekonomiktir. Olağanüstü alaşım ve kalınlık dağılımına sahip bir kaplama elde edilir. Alkali çinko nikel alaşımı işleminde olduğu gibi, kompleks oluşturucuların varlığından dolayı bir çinko/kobalt/demir üçlü alaşımının fiilen kaplanması alışılmadık bir durum değildir. Alkali kaplama işlemi tercih edilir, ancak sertleştirilmiş veya döküm metal parçaları kaplamanın gerekli olduğu durumlarda klorür sistemi kullanılabilir.

Çinko/Demir

Çinko/demir kaplama şu anda yalnızca siyanürsüz alkali bir işlem kullanılarak yapılmaktadır. Klorürlü Zn/Fe kaplama işlemleri henüz ticari olarak yaygın olarak kullanılmamaktadır. Zn/Fe banyoları çinko alaşımı sistemlerinin en ekonomik ve kullanımı en kolay olanıdır. Tortu çok iyi korozyon direncine, sünekliğe ve kaynaklanabilirliğe sahiptir. Demir alaşımı kaplamanın bir olumsuz yanı vardır: yüksek sıcaklıklara maruz kaldıklarında önemli ölçüde korozyon korumasını kaybederler. Bu nedenle, 93⁰C ‘den yüksek sıcaklıklarda kullanımları önerilmez.

Doğru çinko alaşım kaplamayı seçmek: Yapılacak sadece iki seçim var. Birincisi, gerekli olan alaşım türüdür. İkincisi, nikel ve kobalt alaşımları söz konusu olduğunda, alkali ya da klorürlü proses seçimidir. İlk seçim kolaydır, çünkü bu genellikle müşterinin teknik gereksinimleriyle yön bulur. Proses çeşitlerinin seçimi biraz daha karmaşık olabilir. Birkaç husus vardır:

• Dökme demir veya sertleştirilmiş veya karbonitrürlenmiş parçalar gibi bazı alt tabakaların, düzgün bir şekilde kaplanması için klorür tipi banyolar gerektirir. Alkali prosesler kullanıldığında bu alt tabakalar üzerine istikrarlı kaplama eldesi zor olabilir. 
• Klorür banyoları, korozyona dayanıklı ekipman kullanımını gerektirir. Alkali alaşım banyoları da, ekipmanı aşındırıcı da olabilen kompleks yapıcılar içerir. Kullanılan alaşım banyosuna ve kompleks oluşturuculara bağlı olarak, normal bir alkali  çinko kaplama banyosu için gerekenden daha fazla korozyona dayanıklı ekipman kullanmak gerekebilir.
• Nikel alaşımları söz konusu olduğunda, nikel ve yüksek seviyelerde güçlü kompleks oluşturucuları işlemek için atık arıtma modifikasyonlarına ihtiyaç duyulabilir.

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.