10.12 Yüzey işlemleri

Anotlama

Anotlama, alüminyum iş parçalarının yüzey işlemleri için en yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biridir. Bu yüzey işleminde, bileşen yüzeyinin özellikle elektrolitik olarak oksitlendiği bir anotlama prosesi kullanılır; üst katman Al₂O₃ stabil oksit bileşiğine dönüşür. Proses parametrelerinin değiştirilmesi, katman kalınlığını 5 ile 25 μm arasında değişmesine ve organik, inorganik veya elektrolitik boyanmaya izin verir. Yüzey işlemi, iş parçasının anot ve sülfür ya da oksalik asit dolgusunun katod işlevi gördüğü bir elektrolitik tank içinde gerçekleştirilir. Genellikle, iki elektrot arasında zayıf bir akım akışı oluşturan doğru akım kullanılır. Bu proseste elde edilen hidrojen iyonları, alüminyum yüzey üzerinde elektrokimyasal korozyonu uya- rır, bu esnada serbest kalan atomik oksijen metalik alüminyum ile reaksiyona girerek sert oksit katmanını oluşturur. Anotlama genellikle alüminyum iş parçalarına daha iyi korozyon direnci sağlamak için kullanılır. Boyaların Al₂O₃ katmanına eklenmesi, anotlama işlemiyle bileşenlere kalıcı olarak renk kodu atanmasını veya onların görsel olarak geliştirilmesini (örneğin kırmızı renkle) de sağlar.

Buhar oksit kaplama

Bu proses, salin solüsyonu kullanılan kara oksit kaplama işleminin kullanılamadığı sertleştirilmiş sinterlenmiş parçaların işlem sonrası süreci için kullanılır. Buharlı oksidasyonda, sinterlenmiş parça 350 °C’nin üzerinde sıcaklıklardaki su buharı ile işlem görür. Elde edilen sonuç, yaklaşık 1 μm’lik neredeyse siyah, homojen bir oksit katmanıdır. Buhar oksit kaplaması, korozyon direncini yalnızca küçük ölçüde artırır.

Siyah oksit kaplama

Siyah bronz parçalar sadece korozyona karşı minimum düzeyde korunur. Bu nedenle süreç, genellikle depolama stabilitesini geliştirmek veya dekoratif nedenlerle kullanılır. İş parçaları sıcak siyah oksit solüsyonuna yerleştirildiğinde, kimyasal tepkime maksimum 1,5 μm kalınlığında FeO ve Fe₂O₃ içeren karışık bir oksit tabakası oluşturur. Boyutsal doğruluk korunur. Dönüşüm tabakası yaklaşık 300 ° C'ye kadar ısıya dayanıklıdır ve aşınmaya ve bükülmeye karşı dayanıklıdır, ancak korozyona karşı yeterli koruma sağlamak için çok gözeneklidir. Bu koruma, siyah oksitin bir astar olarak katlandığı ek kaplamalar ile sağlanabilir. İşlem, DIN 50938'e göre standardize edilmiştir.

Çinko kaplama

Bu genel terim, saf çinko katmanlarının çeliğe uygulandığı çeşitli işlemler için kullanılır. Tüm durumlarda, amaç alt katmanı korozyona karşı mümkün olduğunca uzun süre korumaktır. ELESA+GANTER tarafından en yaygın şekilde kullanılan galvanik çinko kaplama işleminde, bir elektrodun katod işlevi gören iş parçasını saf çinkodan yapılmış bir anoda bağladığı banyo kullanılır. Proses parametrelerine bağlı olarak, bu şekilde biriken katman kalınlıkları 2,5 ila maksimum 25 μm’dir. DIN 50979 uyarınca standardize edilen proses, esas olarak küçük parçaların korozyon koruması için uygundur. Yüzeyde mevcut olabilecek çinko da ortam koşullarına bağlı olarak korozyona maruz kalabilir ve bu nedenle çinko korozyonunu (beyaz pas) önlemek için ilave pasifleştirme işlemiyle korunur. Ek olarak, krom(VI) içermeyen uygun çözeltilerle yapılan işlem bir kromat katmanı oluşturur, bu da çinko kaplamanın korozyon direncini önemli ölçüde artırır. Bu proses adımında boyalar da katılabilir.

Elektropolisaj

Bu elektrokimyasal işlem, paslanmaz çelik parçalarda yüzey pürüzünü azaltır ve safsızlıklar, kılcal çatlaklar ve mikroyapısal kusurları ortadan kaldırır. İş parçası malzemeye özgü elektrolitler içeren daldırma banyosuna yerleştirilir ve doğru akım uygulandıktan sonra ince metalik katmanın çıkartılacağı anodu oluşturur. Elektropolisaj, mikro ölçek üzerinde çalışıp ve pürüzlü tepeleri kaldırırken, köşelerde artmış aşınma oluşturur. Bu da elektropolisajı ince çapak alma işlemi için ideal hale getirir. Termal ya da mekanik gerilim olmadığından, bu işlem yapı üzerinde naziktir. Dekoratif uygulamalara ek olarak, elektropolisaj uygulanan elemanlar örneğin kimya ve gıda endüstrilerinde, konteyner yapımında veya tıp teknolojisinde kullanılır.

Krom kaplama

8 ila 10 μm kalınlığa sahip krom katmanlar, dekoratif amaçlı kullanılır ve ELESA+GANTER tarafından parlak veya mat krom kaplama şeklinde temin edilir. Bu işlem, galvanik prosestir. Krom iyonları, kromik asit bazlı sulu çözeltiden sağlanır. Genellikle, kromun her zaman üst katmanı oluşturduğu bir katman kombinasyonu gerekli olur. Örneğin, ELESA+GANTER, ilk katman olarak nikel içeren iki katmanlı krom kaplama ve üst katman olarak krom kullanır. Ayrıca üç katmanlı işlem de kullanılır. Burada ise, ilk katmanı bakır, ikinci katmanı nikel ve son katmanı krom oluşturur. Krom kaplama, krom(VI) bazlı elektrolit kullanımı nedeniyle mesleki güvenlik ve çevresel koruma ile ilgili önemli gereklilikleri beraberinde getiren yoğun maliyetli bir işlemdir. Toksik olmayan krom(III) bazlı alternatif elektrolitlerin test aşaması devam etmektedir.

Nano-pasivasyon

Bu proses, çinko pres döküm parçalar için minimum katman kalınlığıyla son derece iyi korozyon koruması sağlar. Pasivasyo katmanı yalnızca 0,3 ila 0,5 μm kalınlığa sahiptir ve boyutsal kesinliği etkilemez. ELESA+GANTER genellikle antrasit renkli bir katman kullanır. Pasivasyon, bir krom(III) tabakasından ve kendi kendini onarma özelliklerine sahip nanoölçek SiO₂ partiküllerinden oluşan bir kaplama katmanından oluşur. Yüzeyin metalik alt katmana doğru hasar görmesi durumunda, SiO₂ partikülleri katmanı yeniden kapamak için potansiyel farklılıklardan geçerek korunmamış alana doğru hareket eder. Nano-pasivasyon, püskürtme veya daldırma prosesi olarak hızlı ve ekonomik bir şekilde gerçekleştirilebilir ve ayrıca toz kaplama gibi daha sonra yapılacak ilave kaplama işlemleri için iyi bir astar oluşturur.

Nikel kaplama

Bu terim, metalik alt katmanlara nikel uygulamak için kullanıla farklı prosesler için ortak bir terimdir. Nikel kaplama, başlıca galvanik ve kimyasal nikel kaplama olarak ayrılır. DIN EN ISO 1456 uyarınca galvanik nikel kaplama işlemiyle, elektrik gerilimi uygulanarak bir elektrolitten nikel iyonları çökeltilir. Bu şekilde oluşturulan katman, açık sarı gölgeli gümüş renklidir ve suya ve seyreltik asit ve bazlara direçlidir, fakat kararmaya karşı koruma sağlamaz. Kalınlığı 25 μm’den daha az olan katmanlar genelde gözenekli ve bu nedenle oyuklaşmaya duyarlı olduğundan, korozyon koruması yalnızca sınırlı miktarda sağlanır. Üst katman olarak krom içeren çok katmanlı sistemler bu açıdan daha dirençlidir. Diğer yandan, kimyasal nikel kaplama elektrokimyasal bir işlem değildir. Gözenekli olmayan tekdüze bir nikel katmanının oluşturulduğu elektrolit banyosu içindeki parçanın yüzeyine yönelik bir indirgeme tepkimesidir. Ortaya çıkan sonuç, korozif ortamlara karşı çok iyi koruma, iyi aşınma direnci ve yüksek sertliktir (karmaşık geometrilere sahip iç yüzeyli parçalar dahil). Bu şekilde oluşturulan nikel katmanı lehimlenebilir ve ferromanyetik değildir.

Toz kaplama

Plastik kaplama olarak da bilinen toz kaplama, genellikle elektrostatik proses değişkenini ifade eder. Pigmentli termoplastik polimerden ya da epoksi reçinesi, polyester reçinesi veya akrilik reçinesinden yapılmış reaktif bağlanma ajanlarından oluşan toz, iş parçasına uygulanır. Püskürtme nozulu içerisinde, toz negatif elektrostatik yük biriktirir, alan hatları boyunca topraklanmış iş parçasına doğru akar ve ayrıca iş parçasının arkasına ulaşır. Elektrostatik yük, fazla püskürtmeyi azaltır ve tozun termal füzyonuna kadar adezyonunu sağlar. Kalınlığı 100 ila 200 μm olan gerçek kapalı ve homojen katman, prosesin bu adımına kadar elde edilmez. Toz tipine bağlı olarak, katmanlar elastik, hava şartlarına dayanıklı ve korozyona dirençlidir. Ayrıca çok çeşitli renklerde de üretilebilir. Toz kaplama, işlemin otomasyon kolaylığı ve ekonomik fizibilitesi sayesinde çok popülerdir.