Transcript METALİK KAPLAMALAR

KOROZYONDAN
KORUNMA TEMEL
İLKELERİ
1
METALİK KAPLAMALARLA
KOROZYONDAN KORUNMA




Metalik kaplamalar, üzerinde
kaplandıkları metali ortamın
etkisinden iki ayrı şekilde korurlar:
Kaplama metali ortama daha
dayanıklıdır.
Kaplama metali alt metale tercihli
olarak çözünür ve kendisi harcayarak
alt metali korur.
Bu iki koruma yönteminin temel
prensipleri birbirinden farklıdır
2
METALİK KAPLAMALARLA
KOROZYONDAN KORUNMA


ORTAMA DAHA DAYANIKLI
KAPLAMA
Bakırın altına veya gümüşle çelik
saçın kurşun veya krom ile
(nikel-krom bileşik tabakası
olarak) kaplanması ortama daha
dayanıklı korumaya en yaygın
örneklerdir.
3
METALİK KAPLAMALARLA
KOROZYONDAN KORUNMA



Burada temel ilke kaplama
metalinin kaplanan metale göre
ortamdan daha az etkilenmesidir.
Örneğin; altın, korozyona karşı en
dirençli metal kaplama türleri
arasındadır.
Örneğin; krom, yüzeyinde oluşan
pasif tabakanın etkinliği ile yüksek
koruyucu niteliğe sahiptir
4
METALİK KAPLAMALARLA
KOROZYONDAN KORUNMA



Bu tip kaplamaların zayıf tarafı ise
yüzeylerinde mevcut süreksizlikler
(gözenek, çizik v.b.) altında meydana
gelen alt metalin tercihli olarak
çözünmesidir.
Bu tip kaplamalar temelde yüzeyini
örttükleri metalden daha asildirler.
Yüzeylerindeki süreksizlikler bölgesel
galvanik hücrelerin meydana
gelmesine sebep olurlar
5
METALİK KAPLAMALARLA
KOROZYONDAN KORUNMA



Tüm kaplama yüzeyinde meydana gelen
katodik reaksiyon için elektronlar alt
metalin açığa çıktığı bölgelerden
sağlanmak zorundadır.
Bu noktalarda şiddetli korozyon oluşur
oyuklar, delinmeler meydana gelir.
6
METALİK KAPLAMALARLA
KOROZYONDAN KORUNMA

Bazı durumlarda korozyon ürünleri
süreksizlikleri engelleyip korozyonu
yavaşlatabilir.
7
METALİK KAPLAMALARLA
KOROZYONDAN KORUNMA



Temelde alt metali koruma amacıyla yapılan
bu tip kaplamalarda kaplama kalitesinin
yüksekliği korumayı birinci derecede
etkileyen faktördür.
Aksi halde kaplanan metal korunacağı yerde
hızlı olarak tahribatların en tehlikelisi olan,
bölgesel tahribata uğrar.
Bu tip kaplamalara kaplamanın davranışına
göre “KATODİK” kaplamalar da denir.
8
KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT
METALİ KORUYAN KAPLAMALAR



Korozyondan korunmada en yaygın
kullanılan kaplamalar; üzerine
kapladıkları metalden daha aktif olan
kaplama türleridir.
Çinko, kadmiyum kaplamalar en
önemli örneklerdir.
Bazı koşullarda çelik üzerine kaplanan
aluminyum ve kalay da aynı şekilde
davranırlar
9
KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT
METALİ KORUYAN KAPLAMALAR


Kaplama metali genelde ortama karşı
alt metalden daha dayanıklıdır.
Fakat aynı zamanda daha aktif
olduğu için alt metalin açığa çıktığı
fiziksel süreksizliklerin bulunduğu
noktalarda kendisini feda ederek,
yani çözünerek, koruma görevini
gerçekleştirir.
10
KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT
METALİ KORUYAN KAPLAMALAR

Kaplama metali çözünen, yani “anot”
(elektron veren), alt metal ise
çözünmeyen, yani “katot” olarak
davranır.
11
KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT
METALİ KORUYAN KAPLAMALAR

Bu tip kaplamalara koruma
mekanizması korunacak metalin
“katot” yani elektron alan olarak
davranmasını gerektirdiği için
koruma “katodik koruma” olarak
bilinir.
12
KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT
METALİ KORUYAN KAPLAMALAR

Kaplama metalinin ortama daha
dayanıklı olmasına rağmen alt
metale tercihli olarak çözünmesi
kavramları termodinamik olarak
birbirine zıt gibi gözükmektedir
13
KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT
METALİ KORUYAN KAPLAMALAR


Kaplama metalini ortama daha
dayanıklı kılan unsur oksidasyon
ürünleridir (oksit filmleri).
Örneğin çinko yüzeyinde bileşik bir
katman, alüminyum veya kalay
yüzeyindeki oksit filmi bu direncin
nedenidir.
14
KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT
METALİ KORUYAN KAPLAMALAR

Korozyon ürünlerinin boşlukları
doldurarak korozyon hızını
azaltmalarına bu tip kaplamalarda da
rastlanır.
15
KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT
METALİ KORUYAN KAPLAMALAR

Anodik kaplamaların alt metalin
açığa çıkan bölümlerini koruma
etkinliği ortama da bağlıdır.
16
METALİK KAPLAMALAR


Uygulamada metalik kaplamalar
yalnız korozyondan korunma amacı ile
dahi yapılmış olsalar bile diğer önemli
bazı amaçlara da hizmet ederler:
Dekoratif görünüşü çekici kılarlar.
17
Kaplama dekoratif görünüşü çekici kılarlar
18
Kaplama dekoratif görünüşü çekici kılarlar
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
METALİK KAPLAMALAR


Yüzeye değişik özellikler kazandırırlar
(sertlik, elektriksel iletkenlik v.b.)
Yüzeyin bazı bölümlerini bir başka
yüzey işlem sırasında maskelerler.
29
METALİK KAPLAMALAR

Bazı kaplamalar dekoratif çekicilik vermek için
yapılmış olmalarına karşın kendi korozyonları
önemli bir sorun haline gelebilir.
30
ÇOK KATLI KAPLAMALAR

Koruma prensiplerinden “katodik
koruma” yolu ile koruma çok
katlı katmanların kullanımında
temel prensibi oluşturur.
31
ÇOK KATLI KAPLAMALAR

Bu tip korumaya en yaygın örnek
olarak mikroçatlaklı veya
mikrogözenekli krom ve çift tabaka
nikel (üstte parlak, altta yarı parlak)
ile kaplanmış çelikler gösterilebilir.
32
METALİK KAPLAMALAR

Metalik kaplamaların bileşimleri,
yapıları, içerlerinde bulunan
organik, inorganik veya metalik
safsızlıklar korozyon dirençlerine
etki eder.
33
METALİK KAPLAMALAR


Çinko kaplama sıcak daldırma
veya elekrolitik yöntem ile
yapılabilir.
Sıcak daldırmada eğer ergimiş
çinko banyosuna alüminyum
(0.15 ~ 0.25%) katılmamış ise
kaplama genel olarak bir “çinkodemir alaşımı” katmanları
şeklinde elde edilir.
34
METALİK KAPLAMALAR

Malzeme kaplamadan sonra uzun
süre yüksek sıcaklıkta tutulursa
tüm katman bir demir-çinko
alaşımı haline dönüştürülebilir.
35
METALİK KAPLAMALAR

Kaplama tabakası demirden farklı
olarak çinko banyosunda bulunan diğer
alaşım elementlerini de içerir.
36
METALİK KAPLAMALAR

Elektrolitik çinko kaplama ise, eğer malzeme
işlem sırasında veya sonra ısınmaya maruz
kalmamış ise genel olarak kaplama tabakası
saf çinkodur.
37
KAPLAMA ŞEÇİMİ








Metalik kaplamalarla korunmada kaplama türü
seçiminde aşağıda sıralanan faktörlere dikkat edilir.
Seçim sırasında, ekonomik faktörler de çok önemli yer
tutar.
Ortam
Ömür
Dekoratif etki
Alt metal
Parçanın şekli ve boyutu
Sonra uygulanacak imalat yöntemleri
Mekanik faktörler
38
METALİK KAPLAMALAR



ORTAM
Malzemenin kullanılacağı ortam
dikkate alınarak önce “uygun
olmayan” kaplama türleri elenir.
Geri kalanlar arasından en uygun
seçiminde ise diğer faktörleri
sırası ile dikkate almak gerekir
39
METALİK KAPLAMALAR


ÖMÜR
Metal kaplanmış parçanın kabul
edilebilir kullanım ömrü için;
kaplama türü ve kalınlığı seçimde
önemli bir faktördür.
40
METALİK KAPLAMALAR



ÖMÜR
Uzun bir servis ömrüne sahip olması
gereken parça daha dayanıklı fakat
pahalı bir kaplama metali ile
kaplanabilir
veya daha ucuz bir kaplama metalinin
daha kalın olarak kaplanması tercih
edilebilir
41
METALİK KAPLAMALAR


DEKORATİF ETKİ
Korozyondan koruma amacı ile
yapılmış olsa dahi metalik
kaplamaların dekoratif etkisinin
de özellikle ticari açıdan önemi
büyüktür.
42
METALİK KAPLAMALAR



ALT METAL
Alt metal kaplama metalinin
seçiminde çok önemli bir faktördür.
Alt metalin uygulanmak istenilen
kaplama türü ile uyumlu olmadığı
hallerde ara kaplama yapılarak bu
sorun halledilebilir.
43
METALİK KAPLAMALAR

Önce bakır kaplanan parça sonra
emniyetli olarak nikel
banyosunda nikel kaplanabilir
44
METALİK KAPLAMALAR


ŞEKİL ve BOYUT FAKTÖRÜ
Parçanın şekli ve boyutu kaplama
metalinin seçiminden çok kaplama
yöteminin seçimi etkiler.
45
METALİK KAPLAMALAR


ŞEKİL ve BOYUT FAKTÖRÜ
Örneğin büyük yapılar sıcak daldırma
ile alüminyum kaplanamıyacakları
için, kaplama türü alüminyum ise,
kaplama, sıcak metal püskürtülerek
arazide yerinde gerçekleştirilebilir
46
METALİK KAPLAMALAR

Parçaların hatasız ve öngörülen
minimum kalınlıkta metal ile
kaplanmasında;
boyut ve şekil önemli bir
faktördür
47
METALİK KAPLAMALAR




UYGULANACAK İMALAT YÖNTEMLERİ
Metal kaplı parçalara daha sonra uygulanacak
imalat yöntemleri kaplama türü ve metodunun
seçiminde etkendir.
Parçalar kesilerek, mekanik şekil verilerek,
kaynak, perçinle veya vida-somun ile
birleştirilerek kullanılırlar.
Kaplandıktan sonra kesilecek parçada kaplama
metali “anodik” türde ise, kesme sonucu
ortaya çıkan alt metali birçok halde
korozyondan korur.
48
METALİK KAPLAMALAR


UYGULANACAK İMALAT YÖNTEMLERİ
Kırılgan kaplamalar ise (krom-nikel) alaşım
tabakalı sıcak kaplanmış çinko gibi, mekanik
deformasyonla çatlayabilir, dökülebilir ve
koruyucu niteliklerini yitirebilirler.
49
METALİK KAPLAMALAR



MEKANİK FAKTÖRLER
Kaplama türü seçiminde özellikle kaplanacak
metalin servis sırasında karşılaşacağı dinamik
veya statik gerilimlerin bilinmesi gerekir.
Belirli mukavemetteki bir metal sıcak çinko
kaplama işlemi sırasında tavlanarak bu
özelliğinin bir kısmını, kabul edilmeyecek
oranda yitirebilir.
50
METALİK KAPLAMALAR




MEKANİK FAKTÖRLER
Aynı şekilde yüksek mukavemetli
çeliklerin metallerle kaplanması
sırasında asit çözeltilerle teması
yüzeyinde hidrojen çıkışı metal
bünyesine hidrojen girmesine ve
hidrojen gevrekliği nedeni ile
kırılmasına neden olabilir.
51
METALİK KAPLAMALAR







METALİK KAPLAMANIN KOROZYON DİRENCİNE
ETKİSİ
Metalik kaplamalarla sağlanmak istenilen korozyon
direncinin optimum olması için aşağıda sıralanan
faktörleri ve bunların birbirleri ile olan ilişkilerini
almak gerekir.
Metalik malzemenin kullanılacağı ortam
Metalik malzemenin üzerine kaplanacağı metal
Metalik kaplamanın türü
Metalik kaplamanın uygulama türü
Metalik kaplamanın altında veya üstünde başka
kaplamanın bulunup bulunmadığı
52
METALİK KAPLAMALAR



METAL YÜZEYLERİNİN KAPLAMAYA
HAZIRLANMASI
Türü ne olursa olsun bir metal kaplama
işleminin başarısı kaplanacak parçanın
yüzeyinin temizliği ve kaplamaya
hazırlanma derecesi ile doğru orantılıdır.
Genelde metal kaplama işlem zincirinin en
zayıf halkası “temizlik” halkasıdır.
53
METALİK KAPLAMALAR






METAL YÜZEYLERİNİN KAPLAMAYA
HAZIRLANMASI
Temizlik kaplama işleminin başarı anahtarıdır.
Yüzey hazırlama işlemleri, metal kaplanacak
yüzeyin kaplama işleminin gerektirdiği
oranda;
yağ, kir ve korozyon ürünü ile diğer
istenmiyen maddelerden temizlenmesi
yüzeyin istenilen parlaklığa getirilmesi
bazen de yüzeydeki deforme olmuş üst
tabakanın dağlanarak ortadan kaldırması
kademelerinin birden fazlasını kaplar
54
METALİK KAPLAMALAR








Metal yüzeyinde diğer imalat işlemlerinden kalan
safsızlıklar ve metalin korozyonu sonucu oluşan tabakalar
mekanik, ısıl veya kimyasal yolla temizlenir.
Mekanik temizleme işlemleri
Çekiçleme, kazıma, tel fırça ile temizleme, aşındırma,
tazyikli hava ile aşındırıcı püskürtme, santrifüj raspası,
parlatma işlemleri
Isıl Temizleme
Alevle temizleme, endüksiyonla temizleme
Kimyasal Temizleme
Sülfürit asit, hidroklorik asit ve diğer kimyasal bileşiklerle
temizleme. Yüzey oksitleri redükleyici gazlı atmosferde
redüklenerek de temizlenebilirler.
Metal yüzeyindeki yağ ve kirler genelde kimyasal yolla
temizlenir.
55
METALİK KAPLAMALAR
Bazı özel yöntemlerde yağ ve kirlerin yüksek sıcaklıkta
temizlenmesine de rastlanır.
1.
Organik Çözücülerde Temizleme
2.
Genelde hidrokarbon veya klorlü hidrokarbonlar kullanılır.
3.
Alkalilerle Temizleme
4.
Bu çözeltiler sabun ve sentetik yüzey maddeler yanında alkali
fosfat ve silikatlar ile sodyum ve potasyum hidroksit de içerirler.
5.
Emülsiyon Temizleyiciler
6.
Sulu bir sabun çözeltisi içinde organik çözücü emülsiyonundan
oluşur. Daha önceki iki temizleme yönteminin karışımıdır.
7.
Buharla Temizleme
8.
Az miktarda temizleyici solvent içeren buhar da temizleme amacı
ile kullanılır.
9.
Elektrokimyasal Temizleme
10.
Malzeme uygun çözelti içinde anot yapılıp yüzeyinde oksijen,
katot yapılıp yüzeyinde hidrojen gazı çıkışı sağlanarak temizleme
yapılır.
56
METALİK KAPLAMALAR












Endüstriyel uygulamada önem kazanmış metal
kaplama yöntemleri:
Fiziksel Metodlar
Sıcak Daldırma
Yayınma ile kaplama
Vakum kaplama
Katodik saçınım
İyon kaplama
İyon aşılama
Mekanik Metodlar
Metal giydirme (cladding)
Sıcak püskürtme
Kimyasal Metodlar
57
KLADING UYGULAMALARI
58
KLADING (CLADDING)
UYGULAMALARI
59
KLADING (CLADDING)
UYGULAMALARI
60
ALUMİNYUMLA FARKLI
KAPLAMA UYGULAMALARI
61
7075 SERİSİ ALAŞIMLARIN
EKSTRUZYONDA
ŞEKİLLENDİRİLMESİ
PROFİL ÖRNEĞİ
62
7075 SERİSİ ALAŞIMLARIN
ŞEKİLLENDİRİLEBİLİRMESİ
Şekil 68. Haddelemenin şematik gösterimi
63
METALİK KAPLAMALAR








Yüksek sıcaklıkta uygulanan metodlar
- Kimyasal indirgeme ile
Düşük sıcaklık metodları
- Kimyasal indirgeme
- sementasyon
- akımsız kaplama
Elektrokimyasal Metodlar
Elektrokaplama ( Elektrokimyasal
kaplama )
64
METALİK KAPLAMALAR



Bu sıralama özellikle “fiziksel-mekanik”
açısından mutlak değildir.
Elde edilen kaplamanın mekanik olarak alt
yüzeye bağlanması olayı yalnız sıcak
püskürtmede değil vakum, ion kaplama
yöntemlerinde de mevcuttur.
Sıcak püskürtülen alüminyum ise, ısıl işlem
uygulaması ile, kaplanan metale yayınarak
mekanik değil fiziksel bir bağ da oluşturabilir.
65
METALİK KAPLAMALAR





Metal kaplama yöntemleri arasında önem
sıralaması yapmak yerine uygulamadaki
ekonomisini belirlemek daha doğru olur.
Sıcak daldırma yöntemi bu açıdan en yaygın ve
en ekonomik yöntem olarak gösterilebilir.
Bunu elektrokimyasal yöntemler takip eder.
Elektrokimyasal yöntemlerin maliyeti çok
geniş sınırlar arasında değişebilir.
Maliyet yalnız kaplanan metalin türüne değil,
kaplama yöntemine de bağlıdır.
66
METALİK KAPLAMALAR



Sıcak püskürtme yüksek tonajda malzemelerin
yerinde metal kaplanmasıda rakipsiz bir
yöntemdir.
Vakum kaplama da yaygın kullanılmaktadır.
Diğer yöntemlerden yayınma ile kaplama
genelde yavaş bir yöntem olmakla birlikte özel
uygulama sahaları bulmuştur.
67
METALİK KAPLAMALAR



Diğer yöntemlerin ekonomik önemi
çok büyük olmakla beraber özellikle
modern kaplama yöntemleri gelecek
vadetmektedirler.
Ayrıca bu yöntemlerle elde edilen
kaplama tür ve şekillerini diğer
yöntemlerle elde etmek güç veya
imkansızdır.
Özellikle yüksek teknoloji
uygulamaları bu tip yöntemlerin,
kitlesel olmakla birlikte, ekonomik
boyut açısından önemini arttıracaktır.
68
BELLİ BAŞLI METALİK
KAPLAMA YÖNTEMLERİ
69
SICAK DALDIRMA
YÖNTEMİ


En yaygın, en ucuz metal
kaplama yöntemlerinden olan
sıcak daldırma özellikle çeliğe,
çinko, alüminyum, kurşun, bakıra
kalay kaplamada kullanılır.
Ergime sıcaklığı nispeten düşük
olan metallerin kaplanmasında
uygulanır
70
71
72
73
74
75
KALAY
KAPLAMALAR
76
KALAY
KAPLAMALAR
77
78
SICAK DALDIRMA
YÖNTEMİ


Kaplanacak metal ile kaplama metali
arasındaki reaksiyon alaşım tabakaları
oluşturur,
Kaplama metali ile alt metal arasında
iyi bir fiziksel bağlantı sağlanır.


Fakat birçok halde yüzeydeki saf metal
ile alttaki alaşım tabakasının
özelliklerinde farklılık gözlenir.
79
SICAK DALDIRMA
YÖNTEMİ


Genelde metalik kaplamalar
kaplandıkları metalden daha
yumuşaktırlar.
Kaplama sırasında metalin yüksek
sıcaklığa maruz kalması mukavemetin
azalmasına da neden olabilir.
80
SICAK DALDIRMA
YÖNTEMİ


Ergimiş metal banyosuna katılan alaşım
elementleri alaşım tabakasını ortadan
kaldırabilir veya çok azaltabilir.
Çinko banyolarında alüminyum (%0.25–0.25)
alüminyum banyolarında silisyum (%3) ilavesi
ile mekanik şekil verilmeye daha müsait levha,
şerit kaplamaları yapılır.
81
SICAK DALDIRMA
YÖNTEMİ


Sıcak daldırma küçük-büyük kesikli veya
devamlı (kontinü) olarak uygulanabilir.
Günümüzde tel, levha, şerit kaplamada sıcak
daldırma yöntemi önemli yere sahiptir.
82
SICAK DALDIRMA
YÖNTEMİ




Sıcak daldırma yöntemi ile elde edilebilecek
kaplamanın alt sınır kalınlığı sınırlıdır.
Günümüzde basınçlı sıcak hava püskürtme
uygulamaları ve otomatik kontrol ile kalınlık
dağılımı özellikle sürekli kaplamada sıhhatli
olarak kontrol edilebilmektedir.
Sıcak kaplamalar arasında alaşım kaplamalada
önemlidir.
Yüksek alüminyumlu (>65) Zn-Al kaplamalar
ile Sn-Pb (%20-25) kaplamalar bu arada
sayılabilir.
83