Sert Krom Kaplama
Parlak veya hafif donuk krom kaplama son derece serttir.Çok düşük sürtünme katsayısına sahip olduğundan, kolaylıkla kavramaz. Bu nedenle krom kaplama çoğunlukla, iş aletlerinin, kalıpların, silindirlerin vb. aşınma dirençlerini arttırmak ve yüzeyi korozyona karşı dirençli hale getirmek için yapılır.
1. Sert krom kaplama için kullanılan banyo ile, dekoratif amaçla kullanılan banyolar temelde aynıdır. Sert krom kaplamada; kaplama kalınlığı, dekoratif kaplamadakine göre daha fazladır.
2. Sert krom kaplamada, hayati olan nokta, kromun, kaplanmış olduğu çelik parçanın üzerine çok iyi yapışmasıdır (bazen çelik haricinde başka metaller de kullanılır). Bu nedenle, esas metal ile krom kaplama arasında çok iyi atomik bağ oluşmasını temin etmek için çok özel temizleme işlemleri uygulanır. Yani; bağ kuvveti en az 10.000 psi olmalıdır (bağ kuvveti 50.000 psi’ye kadar yükselebilir).
3. İlave olarak bir diğer husus da; kaplamalar nispeten kalın olduğundan, kaplama yüzeyinin pürüzlü, kaba yapıda olmamasına dikkat edilmelidir. Pürüzlü yapı, kaplama sonrası yapılacak taşlama ve laplama işçiliğinin artmasına, dolayısı ile maliyetin artmasına = kârın azalmasına yol açar!
Özel Temizleme İşlemleri
Aşağıda, sert krom kaplama öncesi, uygulanabilecek bazı tipik temizleme işlemlerini bulabilirsiniz. Diğer işlemlerle ilgili, ayrıntılı bilgileri, bu dersin sonundaki kaynaklardan edinebilirsiniz.
Düşük Karbonlu Çelikler 120 gr/lt temizleyici içinde, anodik olarak temizleyin. Durulama sonrası kromik asit çözeltisi içinde anodik olarak dağlayın (255 gr/lt). Her ne kadar anodik dağlama işlemi için krom banyosu kullanılırsa da, sorunsuz çalışmak için ayrı bir dağlama banyosu kullanılmasında yarar vardır. Çünkü, dağlama işleminde, krom kaplama banyosuna çok miktarda demir ve diğer kirleticiler karışır. Dağlama süresi, Tablo 6’da gösterildiği üzere kaplama kalınlığına bağlıdır.
20 A/dm² akım yoğunluğu kullanın. Krom kaplama banyosunda kullanılan sıcaklıkta işleminizi yapın. Böylece işlem görecek parçalar kaplama sıcaklığına daha erken ulaşırlar ve hatalı sıcaklık/akım yoğunluğu oranından dolayı kalitesiz kaplama elde edilmesinin önüne geçilmiş olur.
Yüksek Karbonlu Çelikler
Düşük karbonlu çelikler için söz edilen aynı yöntemi uygulayın. Akım yoğunluğu olarak 21 – 27 A/dm² kullanın. Tablo 6’da görülebileceği gibi, dağlama süresi, kaplama kalınlığına bağlı olarak 30 ile 600 saniye arasında değişmektedir.
Çeliğin Tipi
İstenen Krom Kaplama Kalınlığı
5 mikron
25 mikron
100 – 200 mikron
Düşük karbonlu
30-60
120-240
300-600
Yüksek karbonlu
15-30
90-180
180-300
Nikel-krom
30-60
120-180
300
Yüksek hızlı
10-15
15-30
60-120
Paslanmaz
10-15
15-30
60-120
Yüksek karbonlu çelikler, gereğinden fazla dağlama işlemine uğrarlarsa, is (kurum) oluşumu görülür. Bu durumda; parçayı çözelti içinden çıkartın iyice durulayın ve el fırçası ile oluşan isi (kurumu) iyice temizledikten sonra, ilaveten 10 sn. daha dağlama işleminin hemen ardından, kaplama banyosuna daldırın. İs (kurum) oluşumu, krom kaplama öncesi, iş parçasının sülfrik-fosforik banyo içinde, elektro parlatma yapılarak önlenebilir. (15 Ders’teki elektro parlatma bölümüne bakınız) Çeliklerin yüzeylerini oksitlenmelerinin önlenmesi için, ısıl işlemi (çeliğin) amonyaklı bir ortamda yapılırsa, yüzeydeki nitrat tan dolayı, yapılan krom kaplama kaba (pürüzlü) yapıda olur. Eğer, dağlama banyolarında, sülfatlar, klorürler, fosfatlar ve florürler var ise, durulama işlemi çok daha düzgün, dikkatli ve iyi yapılmalıdır. Yukarıda bahsedilen bu anyonlar, krom kaplama için katalizör görevi görerek kromik/sülfat oranını bozar ve kalitesiz sonuç elde edilmesine yol açar.
Kromik asit dağlamasından veya benzer bir operasyondan krom kaplama banyosuna geçişte hiçbir şekilde zaman kaybetmeyin hava ile aşırı temas olursa, yüzey oksitlenir ve kaplamanın ana metal ile bağdaşması iyi olmaz. Eğer durulama işlemi gerekiyorsa, iş parçasını durulayın ve derhal kaplayın.
Gözenekli (Poröz) Krom Kaplamalar
Daha önce de belirttiğimiz gibi, kromun sürtünme katsayısı çok düşük olduğu için diğer metaller kromun üzerinden kolayca kayabilir, ve çok az bir miktar ısı açığa çıkar. Bazı uygulamalar için ise, krom kaplama yüzeyinin gözenekli olması sağlanarak, ince bir yağ tabakası birikmesine imkan tanınır
Yüzeyi gözenekli krom kaplama elde etmek için 3 temel yöntem vardır.
1. Mekanik İşlem: Krom kaplama yüzeyi kumlama ile pürüzlendirilebilir. Hafif bir yüzey honlanması ve temizlenmesinden sonra, parça krom kaplanır. Kaplanan krom hafifçe honlanır veya polisajlanır. Çok iyi bir yöntem de, nokta uçlu tırtıklandırıcı kullanarak yüzeyin tırtıklı hale getirilmesidir. Bu yöntem ile, yüzeyde çok düzgün ve ince dağılıma sahip noktacıklar üretmek mümkündür. Tırtıkların kenarındaki çapaklar hafif bir honlama ile giderilmiş olur. Bunun ardından yüzey temizlendikten sonra yüzey krom ile kaplanır. Daha sonra kaplama honlanır ve hafifçe polisaj yapılır. Silindir yüzeyini gözenekli krom ile kaplamak isterseniz kullanabileceğiniz bir başka teknik de, silindir yüzeyinde 100 mikrondan daha derin olmayan ince helezonik yivler açmaktır. Ardından yüzey honlanır ve kaplanır. Kaplamanın ardından yapılacak hafif bir honlama işlemi ile, yüzeydeki pürüzler giderilir.
2. Kimyasal İşlem: Kimyasal metotta ise, iş parçası krom ile kaplandıktan sonra içinde bir miktar nikel klorür (veya antimon oksit) eklenmiş hidroklorik asit içinde dağlanarak, gözenekli krom kaplama yapısı elde edilir. Dağlama işleminde aşırıya kaçmamaya dikkat edilmelidir. Alternatif olarak, seyreltilmiş sıcak sülfürik asit kullanmak da işe yarayacaktır.
3. Elektrokimyasal İşlem: Bu konuda 2 yaklaşım vardır. İlkinde; malzeme krom ile kaplanır ve 255 gr/lt kromik oksit çözeltisi içinde, ters akım kullanılarak dağlama işlemi uygulanır. Özel etkiler elde etmek için kaplama yüzeyinin önüne bir elek yerleştirerek, düzenli sıralanmış gözenekler elde edilir. Hidroklorik, sülfürik veya oksalik asit içinde uygulanacak katodik veya anodik işlem aracılığı ile gözenekli yüzey elde elde edilecektir.
4. Özel Şartlar : Sonuç olarak, özel şartlar altında yapılacak krom kaplama işlemi ile gözenekli bir yüzey elde edilebilir. Bu şartların neler olduğu bu dersin sonunda belirtilen referanslardan bulunabilir. Bu yolla, “Noktasal tip” ve “Kanallı tip” olmak üzere 2 tip gözeneklilik elde edilebilir. Sıradan krom kaplamalar, çekme gerilmeleri altındadırlar ve bu nedenle normalde çatlaklıdırlar. Bu çatlaklar çıplak gözle görülemezler. Eğer bu çekme gerilimini açığa çıkarıcı çalışma şartları uygulanırsa, kanallı tip gözenekler oluşur. Diğer taraftan, eğer şartlar değiştirilir ve gaz boncukları oluşturulur ise, bu şekilde de noktasal tipte gözenekler oluşur. Bu 2 tipteki gözenekleri oluşturmak için gerekli kaplama şartları aşağıda belirtilmiştir:
Parametreler
Noktasal Gözenek
Kanallı Gözenek
Kromik asit (gr/lt)
300
300
CrO3/H2SO4 oranı
100 – 125’e 1
115 – 125’e 1
Akım Yoğunluğu (A/dm²)
47 – 56
47 – 56
Sıcaklık (°C)
50 ± 0,5
60 ± 0,5
Kaplama kalınlığı (mikron)
100 – 150 45
250 – 500
Bu kaplamalara, nihai işlem (finish) olarak taşlama, laplama (çok ince aşındırıcı kullanılarak sıvı çözeltiyle zımparalama – parlatma işlemi) veya honlama uygulanmalıdır. Kaplamadaki gözeneklerin içlerine giren talaş, toz vs. gibi parçacıkların temizlenmesi için, çok iyi temizleme ve durulama işlemleri uygulanmalıdır.
Hidrojen Gevrekliği
Krom kaplama işlemi sırasında katottan aşırı miktarda hidrojen gazı açığa çıkmaktadır. Açığa çıkan bu hidrojen gazı; karbürlenmiş ve yüksek dayanımlı çelikler başta olmak üzere, demir bazlı ana metalde hidrojen gevrekliği (kırılganlığı) oluşumuna yol açar. Kadmiyum kaplama konusunu işlerken bu konu hakkında bazı açıklamalar yapılmıştı. Şu nokta çok önemlidir: Hidrojen gevrekliği çeliğin felaket derecesinde hasar görmesine yol açabileceği için, hidrojen gevrekliğine müsait olan çelikler krom ile kaplanırken, bu ihtimali en aza indirecek şekilde dikkatli davranılmalıdır.
Genelde, sertliği Rockwell 40 C’den büyük olan çelikler, hidrojen gevrekliğine olan hassasiyetleri, sertliği daha düşük olanlara göre daha yüksektir. En çok rastlanan hata sebepleri; uygunsuz taşlamadan dolayı yüksek yüzey gerilimine sahip çelikler, yüzeyi çapaklı çelikler ve kaplamadan önce dağlaması ve temizlenmesi iyi yapılmamış çeliklerdir. Bundan dolayı, eğer kritik uygulamalarda kullanılacak çelik parçalar söz konusu ise, dağlama işleminde aşırıya kaçılmadığından emin olun veya en iyisi, mümkünse dağlama ve buharla yüzey temizleme işlemlerini uygulamayın. Ayrıca katodik temizlemenin hiçbir türü uygulanmamalıdır. Eğer, çelik iş parçası yüksek gerilime sahip ise, kaplama öncesinde gerilimini gidermek için tavlanmalıdır (ısıl işlem). Bu işlem, iş parçasının et kalınlığına gerektirdiği kadar süre kadar, 150 – 230 °C sıcaklıkta yapılır. Diğer düşünülmesi gereken nokta da, kaplanacak iş parçasının et kalınlığıdır. Eğer kaplanacak iş parçası ince ise, yapılacak kaplamanın kalınlığı da orantılı olarak, olabildiğince ince olmalıdır (eğer ince iş parçasının üzerine orantısız bir şekilde kalın kaplama yapılırsa kaplamadaki çatlak ana metali de çatlatır ve malzemenin tamamen hasar görmesine ve işin berbat olmasına yol açar).
Rockwell 40 C’den daha sert çelik malzemeler krom ile kaplandıktan sonra, hidrojen gevrekliğinin etkisini en aza indirmek için ısıl işlem uygulanmalıdır. Hemen hemen tüm şartlar için, krom kaplı malzemenin yağ banyosu içinde 150 – 290 °C sıcaklıkta 1 – 5 saat arası ısıtılması ile, hidrojen emiliminin kötü etkisinden sakınılmış olunur. Bazı askeri şartnamelerde, malzemenin kaplanmadan önce çelik bilyalar ile dövülmesi işlemine (peen) tabi tutulması öngörülmektedir. Pek çok durumda, parçaların nasıl ısıl işlem görmeleri gerektiğini belirten prosedürler oldukça detaylı olup, anlaşılmaları oldukça güç olmaktadır.
Yapılacak kaplama işlerinde, azami dikkat ve ustalık gösterilirse, yapılan işte fazla ıskarta çıkmayacaktır. Fakat, bu anlatılan durumlar ile karşı karşıya geleceksiniz. Burada önemli olan nasıl tavır alacağınızdır.
YÜKSEK AYAR ALTIN KAPLAMA NASIL YAPILIR?
YÜKSEK AYARLI ALTIN KAPLAMA
Altın alaşımlarının belirli kalınlıkta kaplanması gereken bazı uygulamalar vardır ve kaplamanın ayarı özenle kontrol edilmelidir. Bu tür bir uygulama, örneğin ağırlığın 1/20’sinin 14K (14 ayar, 14 karat) altın ile kaplanması anlamına gelen 1/20 – 14K gibi özel bir kaplamanın elde edilmek istendiği saat çerçeveleri ve kayışlarında bulunur. Umumi olarak kullanılmakta olan patentli BEK işleminde bazen sadece bu yapılır. Bu işlemde, titizlikle kontrol edilen şartlar altında altın alaşım kaplanır ve böylece ayar daima sabit tutulur. İşin üzerine belirli bir ağırlıkta altın kaplandıktan sonra cisimler 149 - 315 °C sıcaklıktaki indirgeyici bir atmosferde ısıl işleme tabi tutulur. Bu işlem altın alaşımın temel metale difüzyon ederek aralarında daha iyi bir bağ oluşmasını sağlar ve aynı zamanda 14-18 ayar arasında yapılmakta olan altın kaplamada, içteki kaplamanın ayarını difüzyon işlemi sayesinde ortalama 12 ile 16 ayar arasına kadar düşürür.
Diğer bir işlem ise, Almanlar tarafından geliştirilmiş olan, altının özel bir alaşım çözeltisinden elektronik zamanlamalı bir sıra[1] ve belirli bir süre içinde kaplandığı, önce saf bir altın tabakasının kaplandığı sonra pratik olarak saf nikel veya bakır-gümüş veya başka bir alaşımın kaplandığı ve tekrar altının kaplandığı işlemdir. Bundan sonra malzeme temizlenir ve gerçek bir difüzyon alaşımının oluşmasına sebep olacak olan ısıl işleme tabi tutulur. Bu gibi teknikler böyle orta düzeyde ele alınan bir derste işlenemeyecek kadar gelişmiştir ve şu konumda daha fazla tartışılmayacaktır.
Yüksek ayar altın kaplamaları için özel bir durum söz konusu ise her zaman amper-saat metre kullanınız. Elektronik olanları tercih edilir. Akımı mümkün olduğunca sabit tutunuz ve yanlışsız bir zaman ölçme aleti kullanınız. Her turda parçayı önce ve sonra ölçerek bir pilot parça testi yapınız. Böylece kaplamanın ağırlığına karar verilebilecektir. Ayarı ve ne kadar kaplama yapılacağını öğrenebilmeniz için kaplamanın analizini yapınız.
Genel yöntem 24 gauge küçük bir gümüş veya bakır levha alınıp yükle birlikte asılmasıdır. Kaplama önce ve sonra tartılır ve aradaki fark kaplanan altın alaşımınS ağırlığını verir. Daha sonra bakırı veya gümüş esas metali çözen ve sadece alaşımın altın kabuğunu bırakan sıcak nitrik asit ile kimyasal işleme tabi tutulur. Ardından kaplamadaki altın yüzdesini belirlemek için standart yöntemlerle analiz edilir. Bu gibi pilot testlere bağlı olarak işlemi zamana göre ayarlayabilir ve kaplamadaki altın miktarını kontrol edebilirsiniz.
ALTIN ALAŞIM BANYOLARI ANALİZİ
SERBEST SİYANÜR: Gümüş kaplamada olduğu gibi devam edin.
ALTIN İÇERİĞİ: Ders 7’de Altın Kaplamada anlatıldığı gibi devam edin, ancak altın çöktüğünde filtreyi atmayın. Filtreyi ayırın. Bu tür yıkamalar, sülfat olarak mevcut bulunan alaşımın esas metallerini içerir.
BAKIR İÇERİĞİ: Alaşım sadece altın ve bakır içeriyorsa, 10 cc orijinal altın çözeltisine denk olacak şekilde filtreden temsili bir miktar parça alın ve Ders 6’da Asit Bakır da gördüğümüz şekilde analiz edin.
NİKEL İÇERİĞİ: Alaşım sadece altın ve nikel içeriyorsa filtreden temsili bir parça alın ve yıkayarak, Ders 7’de Nikel başlığı altında gördüğümüz şekilde analiz edin.
GÜMÜŞ İÇERİĞİ: Temsili bir parça alın ve ferrik amonyum sülfat kristali ekleyin. Soluk pembe bir renk oluşana kadar 1 Normal sodyum tioksinat ile titre edin. Orijinalin 10 ml’sine denk gelecek şekilde bir numuneye bağlı olarak, kullanılan her ml tioksinat, orijinal çözeltide litre başına 0.108 gram gümüşe eşittir.
KALİTESİZ KAPLAMALARIN SÖKÜLMESİ
Kötü altın kaplamalar, Ders 7’deki Altın Kaplama başlığında anlatıldığı gibi sökülebilir.
Alaşım kaplama konusunu bitirmeden önce, elektronikteki uygulamalarıyla bağlantılı olarak altın alaşım banyoları kullanımındaki büyük ilgiden ötürü altın alaşım kaplama konusuna ilaveten birkaç söz söylemek isterim.
ELEKTRONİKTE ALTIN ALAŞIM KAPLAMA BANYOLARI
Elektronik uygulamalarda kullanılan alaşım altın kaplamaya uygun olan pek çok kaplama banyosu vardır. Örnekler yüzlerce farklı çeşit altın alaşım banyoları bulunduğunu doğrulamaktadır. Hangisinin kullanılacağı uygulamanın doğasına, istenilen kaplama kalitesine ve pratik açıdan bakıldığına çözeltinin davranışına bağlıdır. Günümüzde insanlar hazır gıdalar tükettiği için kendi çözeltilerini yapmaya uğraşan pek az kaplamacı vardır. Siz bunlardan biriyseniz sizi suçladığımı söyleyemem. Hazır gıda tüketmek çok fazla vakit kazanmanıza yardımcı olur! Temel olarak aşağıdaki etmenleri bilmeniz gerekmektedir.
En kullanımlı 5 ya da 6 tür çözelti vardır. Aşağıdaki liste elektroniklerde en sık kullanılan çözelti türlerini belirtmektedir:
BİLEŞİM pH ARALIĞI SERTLİK (25 gr)
KNOOP #
Ni ile sitrat baz 3,2-4,2 125-135
Co ile sitrat baz 3,2-4,2 130-165
Ni ile fosfat baz 5,0-6,0 90-120
Co ile fosfat baz 5,0-6,0 100-120
X[2] ile siyanür baz 11,0-12 110-120
Kaplama sertliğinin çok önemli olduğu ya da lehimlenebilirliğin veya elektrik iletkenliğinin önemli olduğu özel bir uygulama yapıyorsanız, altın alaşım kaplama çözeltileri tedarikçileri ile iletişime geçmek zorunda kalacaksınız. İleride başınızın ağrımaması için güvenilir bir firma ile çalışın.
Tipik bir altın kaplama banyo bileşimi aşağıdaki gibidir:
KOBALT- ALTIN ALAŞIM KAPLAMA BANYOSU
Kau(CN)2 olarak altın (metal) 8 - 10 gr/lt
Kobalt sitrat 0,8 – 1,0 gr/lt
Sitrik asit 60 - 80 gr/lt
pH 4,0 - 4,2
pH’ı KOH ile ayarlayın
Mekanik karıştırma ile kullanın
Akım yoğunluğu 0,5 - 4 A/dm2)
Karıştırmaksızın sadece düşük akım yoğunluğu değerleri kullanılabilir.
Sıcaklık 30 °C derece
Daha az asil olan bir metalle asil bir metali kaplama hakkında başlangıçta da söylediğim gibi, akım yoğunluğu yükseldiğinde, bu tür bir banyoda ne olacağını görmek ilginçtir. Diyagram, L. Holt et al, PLATING, 60, 918 (1973) tarafından yazılmış yazıdan alınmıştır.
[1] Bu işlem Pals (Pulse) Kaplama konusunda işlenecektir.
[2] X, metali sertleştirmek ve parlatmak için kullanılan bir katkı maddesidir.
Diğer bir ilginç nokta, asit sitrat banyosunda akım yoğunluğundan etkilenerek elde edilen yapının türüdür. Şekildeki mikro ölçekli iki fotograf, akım yoğunluğu arttığında olanları göstermektedir.
Büyütme oranı kabaca 1000X’tir. 0,107 A/dm2’de sütun şeklinde damarlar ve çiftler görülebilir. 0,54 A/dm² akım yoğunluğunda damar ebatı küçüldükçe yapının keskinliği azalır. Daha yüksek akım yoğunluğunda bir resim alınmamıştır. 1000X’ de bile damarların gözle görüleme-yecek kadar olması beklenebilir.
a. 0,107 A/dm² b. 0,54 A/dm²
ALAŞIM ALTIN KAPLAMADA KARŞILAŞILAN VAKA İNCELEMELERİ
VAKA 1: Neredeyse nötr bir altın banyosunda altın kaplama öncesinde örtülmesi gerekli bazı parçalar, maskeleme şeridi ile örtülmüştür. Genellikle %90 civarı bir verimlilik göstermiş olan banyo, belli bir süre çalışma sonrasında verim kabaca bunun yarısına (%45) düştü. Parçalar, altın kaplama öncesinde sülfamatlı nikel banyosundan gelmekteydi. Altın çözeltisinin spektografik analizleri yapılana kadar bu durum açıklanamadı. Bor mevcudiyeti belirlendi. Bor sadece nikel çözeltisindeki borik asit süzüntüsü ile gelmiş olabilirdi. Bu aynı zamanda organik nemlendiricinin ve gerilme düşürücünün var olduğu anlamına geliyordu. İyi bir karbon filtrasyonu bunu bir kerede temizledi. Yüksek katot verimliliği muhafaza etmek için orta halli bir durulama gerekliydi!
VAKA 2: Bir aluminyum bileşiği tarafından tamponlanan sitratlı altın-kobaltta, giderek artan bir katot verimi düşüşü ile karşılaşıldı. Bu duruma katotta tam olarak saptanamayan ve görünüşte kaçınılmaz olan bir yan reaksiyonun neden olduğu ortaya çıktı.
ÇÖZÜM: Küçük bir miktar hidrazin ilavesi!
Altın alaşımlarının belirli kalınlıkta kaplanması gereken bazı uygulamalar vardır ve kaplamanın ayarı özenle kontrol edilmelidir. Bu tür bir uygulama, örneğin ağırlığın 1/20’sinin 14K (14 ayar, 14 karat) altın ile kaplanması anlamına gelen 1/20 – 14K gibi özel bir kaplamanın elde edilmek istendiği saat çerçeveleri ve kayışlarında bulunur. Umumi olarak kullanılmakta olan patentli BEK işleminde bazen sadece bu yapılır. Bu işlemde, titizlikle kontrol edilen şartlar altında altın alaşım kaplanır ve böylece ayar daima sabit tutulur. İşin üzerine belirli bir ağırlıkta altın kaplandıktan sonra cisimler 149 - 315 °C sıcaklıktaki indirgeyici bir atmosferde ısıl işleme tabi tutulur. Bu işlem altın alaşımın temel metale difüzyon ederek aralarında daha iyi bir bağ oluşmasını sağlar ve aynı zamanda 14-18 ayar arasında yapılmakta olan altın kaplamada, içteki kaplamanın ayarını difüzyon işlemi sayesinde ortalama 12 ile 16 ayar arasına kadar düşürür.
Diğer bir işlem ise, Almanlar tarafından geliştirilmiş olan, altının özel bir alaşım çözeltisinden elektronik zamanlamalı bir sıra[1] ve belirli bir süre içinde kaplandığı, önce saf bir altın tabakasının kaplandığı sonra pratik olarak saf nikel veya bakır-gümüş veya başka bir alaşımın kaplandığı ve tekrar altının kaplandığı işlemdir. Bundan sonra malzeme temizlenir ve gerçek bir difüzyon alaşımının oluşmasına sebep olacak olan ısıl işleme tabi tutulur. Bu gibi teknikler böyle orta düzeyde ele alınan bir derste işlenemeyecek kadar gelişmiştir ve şu konumda daha fazla tartışılmayacaktır.
Yüksek ayar altın kaplamaları için özel bir durum söz konusu ise her zaman amper-saat metre kullanınız. Elektronik olanları tercih edilir. Akımı mümkün olduğunca sabit tutunuz ve yanlışsız bir zaman ölçme aleti kullanınız. Her turda parçayı önce ve sonra ölçerek bir pilot parça testi yapınız. Böylece kaplamanın ağırlığına karar verilebilecektir. Ayarı ve ne kadar kaplama yapılacağını öğrenebilmeniz için kaplamanın analizini yapınız.
Genel yöntem 24 gauge küçük bir gümüş veya bakır levha alınıp yükle birlikte asılmasıdır. Kaplama önce ve sonra tartılır ve aradaki fark kaplanan altın alaşımınS ağırlığını verir. Daha sonra bakırı veya gümüş esas metali çözen ve sadece alaşımın altın kabuğunu bırakan sıcak nitrik asit ile kimyasal işleme tabi tutulur. Ardından kaplamadaki altın yüzdesini belirlemek için standart yöntemlerle analiz edilir. Bu gibi pilot testlere bağlı olarak işlemi zamana göre ayarlayabilir ve kaplamadaki altın miktarını kontrol edebilirsiniz.
ALTIN ALAŞIM BANYOLARI ANALİZİ
SERBEST SİYANÜR: Gümüş kaplamada olduğu gibi devam edin.
ALTIN İÇERİĞİ: Ders 7’de Altın Kaplamada anlatıldığı gibi devam edin, ancak altın çöktüğünde filtreyi atmayın. Filtreyi ayırın. Bu tür yıkamalar, sülfat olarak mevcut bulunan alaşımın esas metallerini içerir.
BAKIR İÇERİĞİ: Alaşım sadece altın ve bakır içeriyorsa, 10 cc orijinal altın çözeltisine denk olacak şekilde filtreden temsili bir miktar parça alın ve Ders 6’da Asit Bakır da gördüğümüz şekilde analiz edin.
NİKEL İÇERİĞİ: Alaşım sadece altın ve nikel içeriyorsa filtreden temsili bir parça alın ve yıkayarak, Ders 7’de Nikel başlığı altında gördüğümüz şekilde analiz edin.
GÜMÜŞ İÇERİĞİ: Temsili bir parça alın ve ferrik amonyum sülfat kristali ekleyin. Soluk pembe bir renk oluşana kadar 1 Normal sodyum tioksinat ile titre edin. Orijinalin 10 ml’sine denk gelecek şekilde bir numuneye bağlı olarak, kullanılan her ml tioksinat, orijinal çözeltide litre başına 0.108 gram gümüşe eşittir.
KALİTESİZ KAPLAMALARIN SÖKÜLMESİ
Kötü altın kaplamalar, Ders 7’deki Altın Kaplama başlığında anlatıldığı gibi sökülebilir.
Alaşım kaplama konusunu bitirmeden önce, elektronikteki uygulamalarıyla bağlantılı olarak altın alaşım banyoları kullanımındaki büyük ilgiden ötürü altın alaşım kaplama konusuna ilaveten birkaç söz söylemek isterim.
ELEKTRONİKTE ALTIN ALAŞIM KAPLAMA BANYOLARI
Elektronik uygulamalarda kullanılan alaşım altın kaplamaya uygun olan pek çok kaplama banyosu vardır. Örnekler yüzlerce farklı çeşit altın alaşım banyoları bulunduğunu doğrulamaktadır. Hangisinin kullanılacağı uygulamanın doğasına, istenilen kaplama kalitesine ve pratik açıdan bakıldığına çözeltinin davranışına bağlıdır. Günümüzde insanlar hazır gıdalar tükettiği için kendi çözeltilerini yapmaya uğraşan pek az kaplamacı vardır. Siz bunlardan biriyseniz sizi suçladığımı söyleyemem. Hazır gıda tüketmek çok fazla vakit kazanmanıza yardımcı olur! Temel olarak aşağıdaki etmenleri bilmeniz gerekmektedir.
En kullanımlı 5 ya da 6 tür çözelti vardır. Aşağıdaki liste elektroniklerde en sık kullanılan çözelti türlerini belirtmektedir:
BİLEŞİM pH ARALIĞI SERTLİK (25 gr)
KNOOP #
Ni ile sitrat baz 3,2-4,2 125-135
Co ile sitrat baz 3,2-4,2 130-165
Ni ile fosfat baz 5,0-6,0 90-120
Co ile fosfat baz 5,0-6,0 100-120
X[2] ile siyanür baz 11,0-12 110-120
Kaplama sertliğinin çok önemli olduğu ya da lehimlenebilirliğin veya elektrik iletkenliğinin önemli olduğu özel bir uygulama yapıyorsanız, altın alaşım kaplama çözeltileri tedarikçileri ile iletişime geçmek zorunda kalacaksınız. İleride başınızın ağrımaması için güvenilir bir firma ile çalışın.
Tipik bir altın kaplama banyo bileşimi aşağıdaki gibidir:
KOBALT- ALTIN ALAŞIM KAPLAMA BANYOSU
Kau(CN)2 olarak altın (metal) 8 - 10 gr/lt
Kobalt sitrat 0,8 – 1,0 gr/lt
Sitrik asit 60 - 80 gr/lt
pH 4,0 - 4,2
pH’ı KOH ile ayarlayın
Mekanik karıştırma ile kullanın
Akım yoğunluğu 0,5 - 4 A/dm2)
Karıştırmaksızın sadece düşük akım yoğunluğu değerleri kullanılabilir.
Sıcaklık 30 °C derece
Daha az asil olan bir metalle asil bir metali kaplama hakkında başlangıçta da söylediğim gibi, akım yoğunluğu yükseldiğinde, bu tür bir banyoda ne olacağını görmek ilginçtir. Diyagram, L. Holt et al, PLATING, 60, 918 (1973) tarafından yazılmış yazıdan alınmıştır.
[1] Bu işlem Pals (Pulse) Kaplama konusunda işlenecektir.
[2] X, metali sertleştirmek ve parlatmak için kullanılan bir katkı maddesidir.
Diğer bir ilginç nokta, asit sitrat banyosunda akım yoğunluğundan etkilenerek elde edilen yapının türüdür. Şekildeki mikro ölçekli iki fotograf, akım yoğunluğu arttığında olanları göstermektedir.
Büyütme oranı kabaca 1000X’tir. 0,107 A/dm2’de sütun şeklinde damarlar ve çiftler görülebilir. 0,54 A/dm² akım yoğunluğunda damar ebatı küçüldükçe yapının keskinliği azalır. Daha yüksek akım yoğunluğunda bir resim alınmamıştır. 1000X’ de bile damarların gözle görüleme-yecek kadar olması beklenebilir.
a. 0,107 A/dm² b. 0,54 A/dm²
ALAŞIM ALTIN KAPLAMADA KARŞILAŞILAN VAKA İNCELEMELERİ
VAKA 1: Neredeyse nötr bir altın banyosunda altın kaplama öncesinde örtülmesi gerekli bazı parçalar, maskeleme şeridi ile örtülmüştür. Genellikle %90 civarı bir verimlilik göstermiş olan banyo, belli bir süre çalışma sonrasında verim kabaca bunun yarısına (%45) düştü. Parçalar, altın kaplama öncesinde sülfamatlı nikel banyosundan gelmekteydi. Altın çözeltisinin spektografik analizleri yapılana kadar bu durum açıklanamadı. Bor mevcudiyeti belirlendi. Bor sadece nikel çözeltisindeki borik asit süzüntüsü ile gelmiş olabilirdi. Bu aynı zamanda organik nemlendiricinin ve gerilme düşürücünün var olduğu anlamına geliyordu. İyi bir karbon filtrasyonu bunu bir kerede temizledi. Yüksek katot verimliliği muhafaza etmek için orta halli bir durulama gerekliydi!
VAKA 2: Bir aluminyum bileşiği tarafından tamponlanan sitratlı altın-kobaltta, giderek artan bir katot verimi düşüşü ile karşılaşıldı. Bu duruma katotta tam olarak saptanamayan ve görünüşte kaçınılmaz olan bir yan reaksiyonun neden olduğu ortaya çıktı.
ÇÖZÜM: Küçük bir miktar hidrazin ilavesi!
METALLERİN RENKLENDİRİLMESİ
METALLERİN RENKLENDİRİLMESİ
Bir kaplamacı olarak alışılmamış bir alana giriyorsunuz, sizden ticari ortamda ürünün satılabilmesini sağlayan alışılmamış ve güzel cilalar elde etmek için metalleri renklendirmeniz istenecek. Birkaç istisnayı saymazsak renkli cilaların hemen hepsi dekoratif amaçlıdır. Temeldeki metal için neredeyse hiç koruma sağlamazlar ve aşınma ve kimyasal bozunmadan kaynaklanan zararlardan etkilenmemeleri için berrak koruyucu bir lakla kaplanmaları gerekir. Bu tip cilalarda en belirleyici olan göz zevkidir.
Metaller birçok şekilde renklendirilebilir. Mekanik olarak bir boya ya da lak pigmentinin uygulanmasıyla, termal olarak ısı uygulanmasıyla, kimyasal olarak belli kimyasal maddelerin temel metalle tepkimeye sokulmasıyla, elektrokimyasal olarak temel metalin üzerinde ince bir tabaka oluşturmak için elektrik akımı ve kimyasal maddelerin kullanılmasıyla yapılır. Az miktarda pigmentin uygulanmasıyla diğer üç yöntemle önceden elde edilmiş bir rengin elde edildiği bazı durumları saymazsak mekanik yöntem ile hiç ilgilenmeyeceğiz.
Metal renklendirme çoğu zaman bir sanat olarak görülmüştür ve yapılan son analizlere göre bu doğrulanmıştır. Bir renk yaratmak için gereken formülün içeriğini ve bilimsel kontrolünü öğrenebilirsiniz, ama estetikliği sağlamak için çoğu bilgiyle alakalı olmayan kişisel deneyimlerinize, hislerinize ve kabiliyetinize başvurmanız gerekecektir. Bu sebeple önümüzdeki birkaç sayfada verilecek formülleri hazırlayıp, bunları ufak metal şeritler üzerinde denemek akıllıca olacaktır. Değişik şeyler deneyin ve nasıl sonuçlara varabildiğinize bakın, aşağıda anlatıldığı gibi bütün faktörlerin elde edilmesi mümkündür.
Metallerin renklendirmesi bir sanat olarak görülse de, bu konuda size temel prensipleri ve elde edilecek sonuçları anlamanızda çok yardımı olacak bazı temel gerçekler ya da eğer böyle adlandırmak isterseniz “kurallar” vardır. Şimdi size bu gerçekleri kısaca özetleyeceğim.
RENK OLUŞUMUNUN NEDENİ
Metalik veya metalik olmayan film ve kaplamalarda kullanılan renklerin oluşumu iki şeye bağlıdır. Bunlar SOĞURMA ve KARIŞMA’DIR.
Doğal (gün ışığı) veya yapay beyaz ışık çeşitli dalga uzunluklarındaki ışıkları (renk) içerir. Şüphesiz sık sık karşılaştığınız ya da bir yolla tecrübe ettiğiniz bir deneyde görüleceği gibi, aşağıdaki şekilde bir prizmadan geçirilen gün ışığı, kırılır veya kendisini oluşturan elementlere ayrılır; bu aşağıda verilen sıradaki, çeşitli renk şeritlerini içeren bir gökkuşağı oluşumuyla sonuçlanır: MENEKŞE RENGİ, ÇİVİT, MAVİ, YEŞİL, TURUNCU, KIRMIZI. Güneş ışığının yağmur damlalarından geçerek oluşturduğu böyle bir gökkuşağı teknik dilde “solar spektrum olarak adlandırılır.
Bir elektrik lambasından (tungsten flamanlı) çıkan ışık ta bir prizmadan geçirilerek kırıldığında bir spektrum verir, ama bu spektrum hiç menekşe rengi içermediği ve daha fazla sarı renk içerdiği için solar spektrumdan biraz farklıdır (renk şeritleri daha geniş veya daha dardır, ya da renklerin yoğunluğu daha çok ya da daha azdır.) Her türdeki ışık bu yöntemle kendini oluşturan elementlere ayrılabilir.
Beyaz ışık gerçekte üç ANA RENGİN birleşiminden oluşur: KIRMIZI YEŞİL ve MAVİ. Bu üç ana rengi değişik oranlarda karıştırarak “gökkuşağı”ndaki herhangi bir renk elde edilebilir. Bu tip karıştırmaya toplamsal karıştırma denir. Ama renk bilimi üç ana rengi karıştırmaktan daha karmaşıktır.
Mürekkep ve boyaları karıştırarak renk elde etmek için kullanılan bir başka işlem de çıkarımlı (sübtraktif) karıştırma olarak adlandırılır. Bu işlemde bir boya karışımı üzerine gelen ışığın bir kısmını soğurup diğer dalga boylarını yansıtır. Örneğin sarı bir duvar, üzerine gelen beyaz ışıktaki mavi rengi soğurur, daha sonra birleşip göze sarı olarak ulaşacak yeşil ve kırmızıyı yansıtır. Bunları göz önünde bulundurarak bir bakır parçasının neden kırmızımsı bir renkte olduğunu görelim.
BAKIR NEDEN KIRMIZIMSI BİR RENKTE GÖRÜNÜR?
Aşağıda görüldüğü gibi, üç temel rengi içeren (kırmızı yeşil mavi) beyaz bir ışık huzmesi bakır kaplama yüzeyine çarpmaktadır (Şekil 4). Bakır, kimyasal ve fiziksel doğasından dolayı mavi ve yeşil ışık dalgalarının çoğunu soğurur (aslında yüzey mavi ve yeşil ışık dalgalarının enerjisini soğurur). Göze yansıtılan beyaz ışık mavi ve yeşil renklerinden yoksundur. Bu yüzden bakır kırmızımsı bir renkte algılanır.
Benzer şekilde, mavi bir camın arkasından baktığınızda her şey mavi gözükür, çünkü mavi cam yeşil ve kırmızı ışığı soğurur. BU RENGİN SOĞURULMA PRENSİBİDİR.
Başka bir deyişle bir nesneyi SOĞURMAYLA renklendirme kabaca FİLTRELEMEYE denktir; çeşitli renkleri içeren bir karışım nesnenin yüzeyi tarafından filtrelenir, geriye kalan renk içeriği yeni bir renk içeriği şeridi ve RENK oluşturur. 5. dersten görüleceği gibi renk ölçüm analizleri, atomların moleküler ve iyonik bileşimlerinin belirli dalga boylarındaki
ışıkları daha fazla soğurduğu ve bu özelliğin ortamdaki atomik bileşiklerin türünü belirlemede kullanılabileceği gerçeğine dayanır.
KARIŞMA ile RENKLENDİRME prensibinin doğası biraz daha farklıdır. Kısmen farklı frekanslarda titreşerek ses yayan iki çatalın birbirine çarptırıldığı deneyi bekli de duymuşsunuzdur. Her iki notayı da belli oranda duyarsınız, fakat belirgin olarak duyduğunuz nota ikisinden de tamamen farklıdır. Oluşan bu yeni notanın sebebi, bazı titreşimlerin birbirini nötralize etmeye ya da etkisini azaltmaya, bazılarının ise birbirinin etkisini arttırmaya eğilimli olduğu için tamamen farklı frekanslarda titreşimlerin ve bunun sonucunda tamamen farklı ses efektlerinin meydana gelmesinden kaynaklanan, DARBE FREKANSIDIR.
Ses dalgalarının “farklı derecelerde” olduğu durumda ses dalgaları arasında “faz farkı” vardır deriz, işte bu noktada darbe ortaya çıkar. Işık şeffaf bir ortamdan geçerken belli bir oranda yavaşlar (kırılma), ve farklı dalga boylarındaki ışıklar farklı oranlarda yavaşlar. Bu sebeple yüzeyin en üstünden göze yansıyan ışık ile yüzeyin en altından göze yansıyan ışık arasında hafif bir faz farkı olacaktır. Bu olay bir darbe veya karışma rengi meydana getirir.
Işık dalga veya titreşimler içeren bir radyasyon enerjisidir. Bu şekilde sarı ışık farklı bir titreşim frekansı mavi ışık farklı bir titreşim frekansındadır vb. Eğer bu farklı frekanstaki titreşimlerin birbiriyle etkileşimi sağlanabilirse, tamamen farklı bir frekansta olan ve tamamen farklı bir renk oluşumuna sebep olan bir darbe titreşimi elde edilebilir. Çok ince tabakaların kullanıldığı bazı durumlarda bu mümkündür (Bkz. Şekil 5). Çok ince bir tabakaya beyaz ışık çarptığında, ışığın bir kısmı yüzeyden göze geri yansıtılır, bir kısmı ise yüzeye nüfuz edip (kırılıp) alt tabakadan geri yansıtılır. Alt yüzeyden geri yansıyan ışık az miktarda yavaşlatıldığı için farklı bir titreşim frekansına sahip olacaktır( farklı frekanslar farklı oranlarda yavaşlatılır), ve bu ışığın dalgaları yüzeyden yansıyan ışığın dalgalarıyla birleşerek tamamen farklı frekansta bir darbe dalgası oluşturacaktır. Frekans ince tabakanın kalınlığına bağlıdır. Tabakanın kalınlığı kritik bir büyüklüktür. Eğer tabaka çok kalın ise (yüzeyin rengi diğerlerine göre daha fazla soğurulan frekanslara bağlı olacaktır) soğurmadan kaynaklanan rengi görürüz. Eğer tabaka yeterince inceyse (sadece birkaç dalga boyu kalınlığında) tabaka kalınlığına göre değişiklik gösteren bir karışma rengi görürüz. Bu darbe frekansı farklı bir ışık rengi oluşumunu sağlar ve görülen renk bu renktir.
Bir örnek verecek olursak, patentli bir işlem olan “ELEKTRO-RENKLENDİRME” de renklendirilecek yüzeyin üzerine bir bakır laktat çözeltisinden ince bir bakır tabaka kaplanır. Uygulama zamana ve akım yoğunluğuna bağlı olarak (İNCE BAKIR TABAKANIN KALINLIĞI) sarı, kırmızı derin yeşil ve mavi arasında değişik renkler elde edilebilir.
Karışma ile RENKLENDİRME prensibiyle doğada bulunan birçok güzel renk (tropikal kuşların kanatlarındaki renkler gibi)elde edilebilir.
Metal renklendirmede optikle daha fazla alakası olan birkaç prensip vardır. Bunlar: kontrast, yoğunluk ve dokudur.
KONTRAST: Sarı bir altını bakırın yanına koyduğumuzda, altını gümüşün yanında koyduğumuzda algılayacağımız sarıdan çok daha soluk bir sarı algılarız. Altın iki durumda da tamamen aynı renge sahip olmasına rağmen her iki metalin yanına konulduğunda farklı şekilde “görünür”. Bu, çok genel bir fenomendir ve optik sinirlerin daha şiddetli olan renkten daha fazla etkilendiği ve soluk renge nispeten daha zayıf bir tepki gösterdiği gerçeğine dayanır.
YOĞUNLUK: Bu, daha önce bir oda boyamış ya da hazırlamışsanız tecrübe etmiş olmanız gereken bir efekttir. Siz ve karınız bir parça boya örneğine bakıp, bu boyanın oturma odası ya da alt kattaki tuvalette ne kadar güzel görüneceğini düşünürsünüz. Bu rengi alıp denedikten sonra görürsünüz ki önceden güzel ve dinlendirici görünen renk odanızda bir kâbus rengine dönüşmüştür. Bunun sebebi rengin birçok kez yansıtılarak yüksek oranda yoğunlaşmasıdır.
Odadaki bir yüzeye çarpan ışık yansıtılarak başka bir yüzeye yönelir, buradan da diğer bir yüzeyden yansıyan ışıkla güçlenip tekrar yansır, bu işlem ışığın sizin şaşkın gözlerinize gelmesine kadar devam eder. Sonuç olarak ufak bir deneme panelindeki renk ticari bir nesnenin üzerinde o kadar da güzel gözükmeyebilir!
DOKU: Dokunun da metal renkleri üzerinde bir etkisi vardır. Parlatılmış bir nesneyle tamamen aynı renkte cilalanmış bir mat nesne, parlatılmış nesneden daima daha koyu gözükecektir. Bunun sebebi yüzeye tutulan ve her zamanki gibi yansıyarak göze ulaşması gereken ışığın yüzeyin kabalığından dolayı dağılmasıdır.
Metallerin kimyasal renklendirilmesi kimyasal tepkimelere dayanır. Bu tepkimeler büyük oranda yüzey tepkimeleridir. Bu sebeple en iyi sonuçların alınması, gereken tepkimenin kontrolüne ve renklendirilecek yüzeyin durumuna bağlıdır. Bu sebeple kullanılacak formüllere geçmeden önce aşağıdaki kuralların üzerinde biraz durmak gerekir!
(1) RENKLENDİRİLECEK MALZEME TAMAMEN TEMİZ OLMALIDIR.
Kimyasal renklendirme yüzey tepkimeleriyle yapılır. Gres tabakaları, kir veya oksit bu yüzeylerde gerekli tepkimenin oluşmasını önler ve bunun sonucunda renklendirme homojen olmaz.
(2) KİMYASAL RENKLENDİRME MADDELERİNİN KONSANTRASYONUNU ARTTIRMAK AYNI SÜREDE DAHA KOYU RENKLER OLUŞMASINA YOL AÇAR
Kimyasal bir tepkime, tepkimeye girecek maddelerin miktarı arttırılırsa, istenilen yönde daha yoğun bir şekilde gerçekleşir.
(3) RENKLENDİRME ÇÖZELTİSİNİN SICAKLIĞINI ARTTIRMAK SÜREDE DAHA KOYU RENKLER OLUŞMASINA YOL AÇAR
Genelde bir kimyasal tepkimenin hızı her on derecelik artışta ikiye katlanır (Santigrat).
(4) BANYODAKİ RENKLENDİRME İŞLEMİNİN ZAMANINI ARTTIRMAK AYNI RENGİN DAHA KOYU TONLARININ OLUŞMASINI SAĞLAR
Kimyasal bir tepkimede, zaman değişkeni önem taşır. Tepkimeye giren bir maddenin (Bu durumda malzemenin) tepkime bölgesinden çıkarıldığı andan itibaren başka bir tepkime meydana gelmez.
Metaller için renklendirme reçeteleri verirken, ilkin en sık renklendirilen metallerinkini vereceğiz.
PİRİNCİN RENKLENDİRİLMESİ
Pirincin renklendirilmesi, madeni eşya üretiminden aydınlatma malzemeleri ve yeni ürünlere kadar geniş bir alanı kapsar. Malzeme tamamıyla pirinç ya da kaplanmış pirinç tabakası olabilir.
SÜLFÜR RENKLERİ (SARILAR, KAHVERENGİLER, MAVİLER)
Pirinçteki bakır fazla sülfür içeren bileşiklerle kolayca reaksiyona girerek, pirincin yüzeyinde bakır sülfür filmi oluşmasına neden olur ve renkli bir sonlandırma sağlar.
A ÇÖZELTİSİ Sıvı Sülfür ................. 28,4 ml
Su .......................... 3,79 lt
Sıcaklık: 24°C - 29,5°C
B ÇÖZELTİSİ Bakır Sülfat ................ 28,4 gram
Sülfürik Asit ............... 2,84 gram
Su .......................... 3,79 lt
Sıcaklık: 24°C - 29,5°C
Cilalanacak malzeme, elektrikli temizlenmiş, durulanıp %5 lik hidroklorik aside daldırılıp tekrar durulanmış olmalıdır. 00 sünger taşı kullanarak, yumuşak kıvrılmış ispitli metal telli tekerlek (pirinç) ile yüzeyi tel fırçalayın daha sonra malzemeyi iyice durulayıp 5-10 dakikalığına A çözeltisine batırın, temiz suda durulayıp B çözeltisine 5-10 dakikalığına batırın ve durulayın. İstenilen renk elde edilene kadar A ve B çözeltilerine daldırma işlemlerine devam edin, daha sonra ıslak fırça ve sodyum bikarbonat kullanarak tel fırçalayın. İki ton etkisi için malzeme uygun bir bileşik ya da sünger taşı ve tel tekerlek ile perdahlayın. Durulayıp kuruttuktan sonra berrak bir lak kullanarak vernikleyin.
MEŞE RENGİ BRONZ
A ÇÖZELTİSİ Antimon sülfür............... 56,70 gram
Sodyum hidroksit ............113,40 gram
Su .......................... 3,79 lt
Sıcaklık: 71°C.
B ÇÖZELTİSİ Hidroklorik Asit ............ 0,473 lt
Su .......................... 3,79 lt
YÖNTEM: Malzemeyi önceden açıklandığı şekilde temizleyin. İstenilen renk tonu elde edilene kadar aralarda durulayarak sırayla A ve B çözeltilerine batırın (DİKKATLİ BİR ŞEKİLDE DURULAMA YAPILMAZSA ORTAYA ÇÜRÜK KOKULU VE ZEHİRLİ HİDROJEN SÜLFÜR GAZI ÇIKAR — GÜVENLİĞİNİZ İÇİN HAVALANDIRMA KULLANIN!) Parlak noktaları ıslak tel fırça ve sodyum bikarbonat ile düzeltin.
SICAK SÜLFÜR KAHVERENGİ
Potasyum sülfür ............. 14,17 gram
Baryum sülfür ............... 28,4 gram
Amonyak ..................... 28,4 ml
Sıcaklık: 93°C.
YÖNTEM: Temizlenmiş malzemeyi çözeltiye daldırın, durulayın ve ıslakken tel fırçalayın; daha yoğun bir renk elde etmek için işlemi tekrarlayın. Durulayıp kuruladıktan sonra laklayın.
ZENGİN BRONZ
A Bakır klorür ................ 113,40 gram
Demir klorür ................ 28,35 gram
Su .......................... 3,79 l
Sıcaklık- Oda
B Potasyum sülfür ............. 14,17 gram
Su .......................... 3,79 lt
YÖNTEM: Malzemeyi A çözeltisine batırın, daha sonra durulamadan B çözeltisine batırın. İstenilen renk tonu sağlanana kadar işlemi tekrarlayın.
PİRİNÇ ÜSTÜNE KOYU GRİ
(Elektro kaplanmış pirinç kullanın)
Antimon sülfür (siyah) ....... 28,4 gr
Sodyum siyanür ............... 28,4-170,1 gr
Su ........................... 3,79 lt
Sıcaklık: 82°C.
UYARI: HAVALANDIRMA KULLANIN!
Cila düşük sodyum siyanür derişimlerinde daha yumuşak yüksek sodyum siyanür derişimlerinde daha sert olur.
YÖNTEM: Temizlenmiş malzemeyi çözeltiye daldırın, çıkarıp durulayın ve yumuşak fırça ve sodyum karbonat ile fırçalayın. Daha koyu bir ton elde etmek için daldırma ve durulama işlemini tekrarlayın.
DİĞER KİMYASAL RENKLER
ALTIN SARISI
Bakır asetat ..................... 99 gr
Su ............................... 3,79 lt
Sıcaklık: 71°C.
Temizlenmiş malzemeyi çözeltiye daldırın, yumuşak bir fırça ile fırçalayın ve istenilen renk elde edilene kadar işlemi tekrarlayın. İyice durulayıp kuruladıktan sonra mumlayın veya laklayın.
PİRİNÇ ÜSTÜNE SİYAH
A Bakır karbonat ...................226,80 gram
Amonyak (65,5 °C, %26 lık)........ 0,47 lt
Sodyum karbonat ..................113,40 gram
Glim ............................. 1 cc
Su ............................... 3,79 lt
B Kostik soda ......................226,8 gr
Su ............................... 3,79 lt
YÖNTEM: Temizlenmiş malzemeyi istenen siyah renk elde edilene kadar A çözeltisine daldırın. Durulayıp birkaç saniyeliğine B çözeltisine daldırdıktan sonra iyice durulayın. Kuruladıktan sonra cilanın muhafazası için laklayın ya da mumlayın.
ÇELİK YEŞİLİ
Arsenik oksit .....................226,80 gram
Sodyum hidroksit ..................283,50 gram
Sodyum sülfat .....................141,75 gram
Su ................................ 3,79 lt
Sıcaklık: 60°C.
UYARI: Çözeltiyle çalışırken havalandırma kullanın! Çözelti için demir bir tank kullanın.
YÖNTEM: Yeşil renk elde edene kadar temizlenmiş malzemeyi çözeltiye batırın. Islak tel fırça ve sodyum karbonat ile canlandırın. İstenirse bu cila malzemeyi aşağıdaki çözeltiye daldırmak suretiyle KOYU MAVİ ye çevrilebilir.
Amonyum sülfür .................. 56,8 ml
Su .............................. 3,79 lt
İyice durulayın, ıslak veya kuru tel fırçalamadan sonra temizleyin, durulayıp kurulayın ve laklayın ya da mumlayın.
SİYAH
Sodyum hidroksit ................. 71 gram
Potasyum persülfat ............... 85 gram
Su ............................... 3,79 lt
Sıcaklık: 100°C.
YÖNTEM: Uygun bir siyah elde edene kadar tutmak için bakır tel kullanarak malzemeyi kaynayan çözeltiye daldırın. Çıkarın, durulayıp kuruladıktan sonra laklayın.
PATİNA (KÜF RENGİ, YEŞİL) PERDAHLAMA
Not: VERDE cilası olarak da bilinirler.
Bakır asetat ...................... 141,75 gram
Sodyum sülfat ................... 283,50 gram
Bakır klorür. ................... 85,05 gram
Asetik asit ..................... 28,4 ml
Su .............................. 3,79 lt
Oda Sıcaklığı
YÖNTEM: Malzemeyi bu çözeltiye daldırın veya bu çözeltiyle birlikte fırçalayın, daha sonra oda sıcaklığında veya nemli bir fırında 43,3°C’ de kurumaya bırakın. Güzel bir yeşil elde edilene kadar işlemi tekrarlayın. Yeşil renk yeterli derecede sağlandıktan sonra malzemeyi 3,79 litre suya 283,5 gramlık sodyum bikarbonat çözeltisine batırmak suretiyle renk ayarı yapın. Sıcakken daldırın. Gerektiği gibi göze çarpan kısımları ıslak tel fırça ile canlandırın. Daha sonra efekt için içine amber pigmenti eklenmiş ve az miktar terebentinde çözülmüş balmumu ile kaplayın. Artan mumu sıyırın ve peynir kumaşı (tülbent) ile parlatın.
PİRİNÇ ÜSTÜNE RENKLENDİRME
Sodyum tiyosülfat ............... 240 gram
Kurşun asetat ................... 25 gram
Sitrik asit ..................... 25 gram
Su .............................. 1 litre
Sıcaklık: 21°C.
Temizlenmiş pirinci hafif karıştırma ile bu çözeltiye daldırın. Aşağıda belirtilen ortalama zaman çizelgesine göre sırasıyla şu renkler elde edilir:
RENK -- ALTIN KIRMIZI KOYU MAVİ GRİ-YEŞİL KIRMIZI-YEŞİL
SÜRE -- 2 dak. 4 5 12 24
Kaplama gittikçe kalınlaşır.
İstenilen renk elde edildiğinde malzemeyi çıkarın, iyice durulayın ve temiz, iyi bir lakla vernikleyin. Eğer malzeme önceden iyi cilalanmışsa elde edilen renkler daha güzel görünecektir.
Daha koyu renkler için diğer bir varyasyon:
Sodyum tiyosülfat ............... 240 gram
Kurşun asetat ................... 25 gram
Asetaldehit ..................... 2 cc
Oda sıcaklığı
RENK -- ALTIN KIZIL KAHVERENGİ MOR KOYU MAVİ
SÜRE -- 15dak. 20 25 30
BAKIR METAL VE BAKIR ALAŞIMLARI ÜZERİNDE DE BENZER SONUÇLAR ELDE ETMEK MÜMKÜNDÜR.
BAKIRIN RENKLENDİRİLMESİ
Pirinç için şimdiye dek açıklanan cilaların çoğu bakır ve bronz gibi diğer bakır alaşımları için kullanılabilir. Renklendirilecek metal farklı olduğu için tabi ki bazı renkler farklılık gösterecektir. Bunun sayesinde hayal gücünüzü kullanarak çeşitli efektler yaratmak mümkündür, pirinç kaplama ile bakırların bazı kısımları ve bakır kaplama ile pirincin bazı kısımları renk elde etmek için tepkiyebilir. Bakır ve bakır alaşımları çeşitli güzellikteki karışma renkleriyle ya da kaynak notlarında verilen patentli Elektrikli renklendirme işlemiyle de renklendirilebilir.
BAKIR VE ALAŞIMLARI ÜZERİNE PETROL YEŞİLİ
Bakır klorür .................... 226,80 gram
Demir klorür..................... 141,75 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82°C
YÖNTEM: İstenilen renk elde edilene kadar tel fırçalanmış malzemeyi çözeltiye daldırın ve bikarbonat ile tekrar tel fırçalayıp tekrar daldırın. İyice duruladıktan sonra kurulayıp mumlayın.
GÜMÜŞÜN RENKLENDİRİLMESİ
Aşağıda verilen çözelti içinde tepkimeye sokmak suretiyle “Oksitleme Cilası” işlemi gümüşe kolayca uygulanabilir.
Potasyum sülfür ................. 7,1 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 65,5 °C
YÖNTEM: Gümüşü tamamen kararana kadar çözeltiye daldırın. (NOT: Zayıf sonuçlar vereceğinden dolayı parlak banyoda kaplanmış gümüş kullanmayın). Sünger taşı ve su kullanarak nikel gümüş malzeme üzerini tel tekerlek ile canlandırın
Aşağıdaki çözelti kullanılarak SARIMSI KAHVERENGİ bir renk elde edilebilir.
Baryum sülfür ................... 2,835 gram
Su .............................. 3,79 lt
Oda sıcaklığı
Bu banyonun sıcaklığı arttırılırsa mavi siyah oksitleme cilası elde edilir.
ALTININ RENKLENDİRİLMESİ
Altının renklendirilmesi 10. derste açıklanmış olan alaşım bileşenleriyle çeşitlendirilebilir.
DEMİR VE ÇELİĞİN RENKLENDİRİLMESİ
Demir ve çelik yaygın olarak sıcak ortamda kimyasal tepkimelere sokularak renklendirilir. Bu tepkimelerde yüzeye rengini veren ince oksit tabakaları oluşur. Bu haldeki renklere ait bir çizelge aşağıda verilmiştir:
Soluk Sarı ...................... 220°C
Mor ............................. 277
Kahverengimsi Sarı .............. 255
Açık Mavi ....................... 288
Koyu Mavi ....................... 299
Gri siyah ....................... 316
Bunlar yaklaşık aralıklardır. Görülecektir ki daha düşük sıcaklıklarda elde edilen renkler fazla kararlı değildirler ve yavaş yavaş gri siyaha dönüşürler.
DEMİR ÜZERİNE MENEVİŞ MAVİSİ
İyice temizlenip ayıklandıktan sonra durulanıp kurulanmış olan demir nesneleri, yavaşça dönen demir veya çelikten yapılmış içinde normal temiz kum bulunan bir dolap ya da fıçıya koyun. İçeriğin sıcaklığını asla 315°C -343°C yi aşmayacak şekilde kontrol edin. 343°C nin üstünde malzeme siyah renk alır. Doğru sıcaklıkta güzel bir tunç mavi elde edilecektir. Hızlı sonuç almak için dolaptaki işlemden önce malzemeyi %10 luk hidroklorik asit çözeltisine daldırın veya birkaç saniyeliğine nikel banyosuna parlatın.
TUNÇ MAVİSİ
Demir klorür .................... 907 gram
Antimon triklorür ............... 21,25 gram
Gallik asit ..................... 21,25 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82,22°C
YÖNTEM: Malzemeyi temizleyip duruladıktan sonra çözeltiye batırın, çıkarıp ıslak tel fırçalayın. İstenilen ton elde edilene kadar işlemi tekrarlayın. Durulayıp kuruladıktan sonra yağlayın ya da mumlayın.
SİYAH
Demir veya Çelik nesnelerin üstünde parlak ve düz bir siyah renk elde etmek için birçok patentli işlem vardır. Bunlar genellikle demiri siyah okside dönüştüren, çok güçlü kostik soda çözeltilerinin oksitleyici maddeler ile bileşenlerini içerirler. Patentleri olduğu için hiçbir formül verilmeyecektir. Kaynak referanslarda listelenmiş ürün sağlayıcılardan prosesi sağlayabilirsiniz.
KADMİYUMUN RENKLENDİRİLMESİ
Kadmiyuma birçok ilgi çeken yeni cila eklenebilir.
BEYAZ MADEN ETKİSİ
Bakır sülfat .................... 42,5 gram
Potasyum klorat ................. 71 gram
Sülfürik asit ................... 14 gram
Soyum klorür .................... 85 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82,22 °C
YÖNTEM: Malzemeyi temizledikten sonra 2-10 saniyeliğine banyoya daldırın. Göze çarpan kısımları tel fırça ve sünger taşı ile fırçalayın, durulayıp kurulayın ve laklayın.
NOT: Kadmiyum ile çalışırken malzemeyi daima renklendirme banyosu içinde güçlü bir şekilde karıştırın.
ANTİKA ETKİSİ
Demir klorür .................... 42,5 gram
Bakır sülfat .................... 14 gram
Hidroklorik asit ................ 284 ml
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82°C.
YÖNTEM: Malzemeyi bu sıcak çözeltiye daldırın ve durulamadan kurumaya bırakın. İstenilen ton elde edilene kadar işlemi tekrarlayın. Tel fırçalayın ve göze çarpan kısımları canlandırın. Durulayıp kuruladıktan sonra laklayın.
KAHVERENGİ TONLARI
Bakır nitrat .................... 113,4 gram
Potasyum permanganat ............ 283,5 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 71°C
Renk malzemenin banyoda kalma süresine bağlı olarak sarımsı kahverengi ile az miktarda yeşile kaçan kırmızımsı kahverengi arasında değişiklik gösterir. Bakır nitrat yerine kadmiyum nitrat kullanılırsa daha kırmızımsı tonlar elde edilir.
ÇİNKONUN RENKLENDİRİLMESİ
KOYU MAVİ GÖLGELER
Nikel amonyum sülfat ............ 170 gram
Amonyum klorat .................. 170 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82°C
Bu banyo karışma renkler üreterek kurşun asetat, tiyosülfat banyosu gibi çalışır. Renk hızlı bir şekilde koyu maviye döner.
SİYAH ETKİSİ
1. Kadmiyum başlığı altında verilen potasyum klorat banyosunda bakır sülfat kullanın.
2. Amonyum molibdat ................ 56,7 gram
Amonyum klorür .................. 113,4 gram
Borik asit ...................... 85 gram
Potasyum nitrat ................. 28,4 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82°C.
Çinko üzerine koyu bir mavi elde etmek için genellikle birkaç saniyelik bir daldırma yeterlidir.
3. Patentli bir banyo olan Moly Black diye bilinen banyoyla çinkoya siyah renk verilebilir. Tedarikçi listesine bakın.
4. “Siyah nikel” kullanılarak hoş şekilde karartılabilir. Reçete için siyah nikel başlığına bakınız.
İstendiği takdirde çinkoyu önce bakırla kaplayarak diğer renkler elde edilebilir. İnce kaplamalar çinko tarafından soğurulursa renk kaybolur, bu sebeple ağır bir bakır kaplama kullanın.
ALÜMİNYUM VE ALAŞIMLARININ RENKLENDİRİLMESİ
DEMİR YEŞİLİ
Potasyum sülfür ................. 99,2 gram
Vanadyum sülfat ................. 56,7 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 93,33°C.
Daldırma işleminden sonra alüminyumu, göze çarpan kısımları düzeltmek için ince çelik yünü ile ovalayın. Laklayın veya Brezilya balmumu ile cilalayın.
MAVİ TONLARI
Demir klorür .................... 28,4 gram
Potasyum demir siyanür........... 28,4 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 93°C.
Renk, oluşan ferrik (demir) ferrosiyanürün bir kısmının yüzeydeki ince aluminyum oksit tabakası tarafından absorbsiyonu ile oluşur.
SİYAH
Kobalt klorür ................... 113,40 gram
Etil Alkol ...................... 0,95 litre
Oda sıcaklığı
Malzemeyi çözeltiye daldırın veya çözelti ile ıslayın, daha sonra yakarak alkolü ayırın. İstenilen ton elde edilene kadar tekrarlayın.
Alternatif olarak, Amonyumun ilk eklenmesinde oluşan çökeltiyi tekrar tamamen çözmek için kobalt oksidi (113,40 gram) gerekli miktarda amonyum içerisinde çözün, ve 3,79 lt.ye (1 galon) tamamlayın. 82°C sıcaklıkta kullanın. Alüminyumu daldırdıktan sonra durulayın. Tel fırçalayın ve istenilen renk elde edilene kadar tekrarlayın.
Moly Black çözeltisi ve molibden çözeltisi siyah nikelde olacağı gibi alüminyum üzerine siyah elde etmede de iyi sonuçlar verecektir.
SAHTE BRONZ
Potasyum permanganat ............ 99,2 gram
Bakır sülfat .................... 14,2 gram
Su .............................. 3,79 litre
Sıcaklık: 82°C.
İstenen ton elde edilene kadar malzemeyi çözeltiye daldırın.Durulayın, kurutun ve mumlayın.
SİYAH NİKEL
Bu siyah kaplamalar sağlayan bir nikel banyosudur. Bakır, çinko, kadmiyum, pirinç ve bronza uygulanabilir. Özellikle çinko ve kadmiyuma siyah renk verilmesinde kullanılır.
Nikel sülfat (Heptahidrat) ...... 283,50 gram
Nikel amonyum sülfat ............ 170 gram
Çinko sülfat kristalleri ........ 142 gram
Sodyum tiyosiyanat .............. 56,7 gram
Su .............................. 3,79 lt
ÇALIŞMA KOŞULLARI:
Sıcaklık: 24°C ila 32°C
pH: 5,7 ila 6,1 elektrometrik
Akım Yoğunluğu: 0,05 ila 0,37 A/dm2
Kaplama Süresi: 30 ila 50 dakika
ANOTLAR: Karbon
TANK: Kauçuk astarlı, polipropilen ya da polietilen tanklar kullanın.
KONTROL FAKTÖRLERİ: Önemli kontrol faktörleri aynı seviyede tutulan sabit sıcaklık ve pH’tır.
KARIŞTIRMA: Yüksek akım yoğunlukları kullanılmadığı sürece karıştırma gerekli değildir. Eğer karıştırmadan yararlanırsanız, kaplamada çukurlaşmaya neden olacağı için havanın emilmesinden sakının.
pH: Çözünmeyen anotlarla nikel kaplanırken pH düşecektir bu yüzden pH, nikel karbonatla ya da amonyakla günlük olarak ayarlanmalıdır.
BAZI NOTLAR: çok düşük sıcaklıkta çalışma yapmak pürüzlü kaplamaya neden olacaktır. Verilen akımın çok yüksek sıcaklığı ise gri ya da tozlu bir kaplamayla sonuç verir. Eğer pH çok düşükse, kaplama çok renkli açık ya da çok yumuşak olabilir. Çok yüksek bir akım yoğunluğu uygulandığında yanık kaplama elde edilebilir. Değerleri her zaman verilenlerin %10’unun içinde tutun. Çinkoyu ve tiyosiyanatı gerektiği gibi ikmal edin. Bu ikisinin eksikliği kaplamanın gri renge dönüşmesine neden olur. Doğru miktarda verildiğinde kaplamaya siyah rengi veren akım yoğunluğu oldukça sınırlı olacaktır bu yüzden akımın iyi bir şekilde kontrol edilmesine dikkat edilmelidir. Siyah nikelle kaplandıktan sonra, kaplama iyi bir şekilde durulanmalı, kurutulmalı ve cilalanmalı ya da mumlanmalıdır. Eğer kaplama süresini kısaltmak istiyorsanız, banyonun sıcaklığını 51°C’ye yükseltebilirsiniz, ama işin üzerine doğru siyah rengi vermek için gerekli akımı(0,54–2,15 A/dm2’ye) bulmak için denemeler yapmanız gerekecektir. İstenirse, küçük uygulamalar için çözelti dolap içinde kullanılabilir ama temas eden kısımlar her işlemden sonra aynı şekilde kuvvetli hidroklorik aside batırılarak iyice temizlenmelidir.
SİYAH KROM#
Siyah krom öncelikli olarak, orduda ve optik donanımlarda yansıtıcı olmayan kaplamalar yapmak için kullanılır. Ayrıca, sıradan nikel kaplamaları aşınmaya karşı dirençli hale getirmek amaçlı kullanımı da bulunmaktadır. Bazen, bazı özel durumlarda, ebada bağlı olan ve daha sonra üzerine siyah krom parlak kaplama yapılan sert krom kaplanmış parçayı cilalamak için de kullanılır. Çoğu tescilli siyah krom kaplama çözeltisi, yirmi beş yıldan daha uzun süre önceki literatürde bahsedilen asetik asit içeren kromik asit çözeltilere dayanır. Çözelti aşağıdaki birleşime sahiptir:
SİYAH KROM BANYOSU(1)
Kromik asit .......................... 269,6 gr/lt
Asetik asit .......................... 217,2 gr/lt
Baryum asetat......................... 7,5 gr/lt
Su.................................... 3,79 lt
Çalışma sıcaklığı..................... 35°C-43,3°C
Akım Yoğunluğu........................ 4,3-9,7 A/dm2
Bu reçeteyle ilgili dikkate değer şey, sülfat iyonlarının mevcudiyetinin tabu olmasıdır. Neden? Baryum sülfat aslında suda çözünemez. Sülfat iyonları, baryum sülfatın çözeltinin dışında çökelmesine neden olacaktır.
Birkaç avantajı olduğu iddia edilen bir başka siyah krom reçetesi de aşağıda verilmiştir:
GRAHAM’IN SİYAH KROMU* (2)
Kromik asit...........................247 gr/lt
Fluosilisik asit...................... 0,247 gr/lt
Çalışma sıcaklığı..................... 26,7°C-35°C
Akım Yoğunluğu........................ 16-48 A/dm2
Tescilli siyah krom çözeltilerinin genellikle iyi iş çıkaracağını ve bunları kontrol etmenin daha kolay olduğunu göreceksiniz. Bu kadar yeter.
Temel metal yüzeyi oksitlenmemiş olduğundan dolayı, siyah nikel ve siyah krom doğru renklendirme yöntemleri değillerdir. Ancak, renkli cila üretirler ve bu yüzden burada bahsedilmektedirler. Ayrıca, alüminyum ve magnezyumu oksitleyerek ve daha sonra bu şekilde üretilen gözenekli oksidi boyayarak tam gök kuşağı renkleri üretilebilir. Bu yöntemler 15. derste anotlama başlığı altında ele alınacaktır. Şimdi boya ve lak filmlerine geçmeliyiz.
# Bu kaplamalar ortalama %70-75 krom ve % 30-25 oksit içerir.
Bir kaplamacı olarak alışılmamış bir alana giriyorsunuz, sizden ticari ortamda ürünün satılabilmesini sağlayan alışılmamış ve güzel cilalar elde etmek için metalleri renklendirmeniz istenecek. Birkaç istisnayı saymazsak renkli cilaların hemen hepsi dekoratif amaçlıdır. Temeldeki metal için neredeyse hiç koruma sağlamazlar ve aşınma ve kimyasal bozunmadan kaynaklanan zararlardan etkilenmemeleri için berrak koruyucu bir lakla kaplanmaları gerekir. Bu tip cilalarda en belirleyici olan göz zevkidir.
Metaller birçok şekilde renklendirilebilir. Mekanik olarak bir boya ya da lak pigmentinin uygulanmasıyla, termal olarak ısı uygulanmasıyla, kimyasal olarak belli kimyasal maddelerin temel metalle tepkimeye sokulmasıyla, elektrokimyasal olarak temel metalin üzerinde ince bir tabaka oluşturmak için elektrik akımı ve kimyasal maddelerin kullanılmasıyla yapılır. Az miktarda pigmentin uygulanmasıyla diğer üç yöntemle önceden elde edilmiş bir rengin elde edildiği bazı durumları saymazsak mekanik yöntem ile hiç ilgilenmeyeceğiz.
Metal renklendirme çoğu zaman bir sanat olarak görülmüştür ve yapılan son analizlere göre bu doğrulanmıştır. Bir renk yaratmak için gereken formülün içeriğini ve bilimsel kontrolünü öğrenebilirsiniz, ama estetikliği sağlamak için çoğu bilgiyle alakalı olmayan kişisel deneyimlerinize, hislerinize ve kabiliyetinize başvurmanız gerekecektir. Bu sebeple önümüzdeki birkaç sayfada verilecek formülleri hazırlayıp, bunları ufak metal şeritler üzerinde denemek akıllıca olacaktır. Değişik şeyler deneyin ve nasıl sonuçlara varabildiğinize bakın, aşağıda anlatıldığı gibi bütün faktörlerin elde edilmesi mümkündür.
Metallerin renklendirmesi bir sanat olarak görülse de, bu konuda size temel prensipleri ve elde edilecek sonuçları anlamanızda çok yardımı olacak bazı temel gerçekler ya da eğer böyle adlandırmak isterseniz “kurallar” vardır. Şimdi size bu gerçekleri kısaca özetleyeceğim.
RENK OLUŞUMUNUN NEDENİ
Metalik veya metalik olmayan film ve kaplamalarda kullanılan renklerin oluşumu iki şeye bağlıdır. Bunlar SOĞURMA ve KARIŞMA’DIR.
Doğal (gün ışığı) veya yapay beyaz ışık çeşitli dalga uzunluklarındaki ışıkları (renk) içerir. Şüphesiz sık sık karşılaştığınız ya da bir yolla tecrübe ettiğiniz bir deneyde görüleceği gibi, aşağıdaki şekilde bir prizmadan geçirilen gün ışığı, kırılır veya kendisini oluşturan elementlere ayrılır; bu aşağıda verilen sıradaki, çeşitli renk şeritlerini içeren bir gökkuşağı oluşumuyla sonuçlanır: MENEKŞE RENGİ, ÇİVİT, MAVİ, YEŞİL, TURUNCU, KIRMIZI. Güneş ışığının yağmur damlalarından geçerek oluşturduğu böyle bir gökkuşağı teknik dilde “solar spektrum olarak adlandırılır.
Bir elektrik lambasından (tungsten flamanlı) çıkan ışık ta bir prizmadan geçirilerek kırıldığında bir spektrum verir, ama bu spektrum hiç menekşe rengi içermediği ve daha fazla sarı renk içerdiği için solar spektrumdan biraz farklıdır (renk şeritleri daha geniş veya daha dardır, ya da renklerin yoğunluğu daha çok ya da daha azdır.) Her türdeki ışık bu yöntemle kendini oluşturan elementlere ayrılabilir.
Beyaz ışık gerçekte üç ANA RENGİN birleşiminden oluşur: KIRMIZI YEŞİL ve MAVİ. Bu üç ana rengi değişik oranlarda karıştırarak “gökkuşağı”ndaki herhangi bir renk elde edilebilir. Bu tip karıştırmaya toplamsal karıştırma denir. Ama renk bilimi üç ana rengi karıştırmaktan daha karmaşıktır.
Mürekkep ve boyaları karıştırarak renk elde etmek için kullanılan bir başka işlem de çıkarımlı (sübtraktif) karıştırma olarak adlandırılır. Bu işlemde bir boya karışımı üzerine gelen ışığın bir kısmını soğurup diğer dalga boylarını yansıtır. Örneğin sarı bir duvar, üzerine gelen beyaz ışıktaki mavi rengi soğurur, daha sonra birleşip göze sarı olarak ulaşacak yeşil ve kırmızıyı yansıtır. Bunları göz önünde bulundurarak bir bakır parçasının neden kırmızımsı bir renkte olduğunu görelim.
BAKIR NEDEN KIRMIZIMSI BİR RENKTE GÖRÜNÜR?
Aşağıda görüldüğü gibi, üç temel rengi içeren (kırmızı yeşil mavi) beyaz bir ışık huzmesi bakır kaplama yüzeyine çarpmaktadır (Şekil 4). Bakır, kimyasal ve fiziksel doğasından dolayı mavi ve yeşil ışık dalgalarının çoğunu soğurur (aslında yüzey mavi ve yeşil ışık dalgalarının enerjisini soğurur). Göze yansıtılan beyaz ışık mavi ve yeşil renklerinden yoksundur. Bu yüzden bakır kırmızımsı bir renkte algılanır.
Benzer şekilde, mavi bir camın arkasından baktığınızda her şey mavi gözükür, çünkü mavi cam yeşil ve kırmızı ışığı soğurur. BU RENGİN SOĞURULMA PRENSİBİDİR.
Başka bir deyişle bir nesneyi SOĞURMAYLA renklendirme kabaca FİLTRELEMEYE denktir; çeşitli renkleri içeren bir karışım nesnenin yüzeyi tarafından filtrelenir, geriye kalan renk içeriği yeni bir renk içeriği şeridi ve RENK oluşturur. 5. dersten görüleceği gibi renk ölçüm analizleri, atomların moleküler ve iyonik bileşimlerinin belirli dalga boylarındaki
ışıkları daha fazla soğurduğu ve bu özelliğin ortamdaki atomik bileşiklerin türünü belirlemede kullanılabileceği gerçeğine dayanır.
KARIŞMA ile RENKLENDİRME prensibinin doğası biraz daha farklıdır. Kısmen farklı frekanslarda titreşerek ses yayan iki çatalın birbirine çarptırıldığı deneyi bekli de duymuşsunuzdur. Her iki notayı da belli oranda duyarsınız, fakat belirgin olarak duyduğunuz nota ikisinden de tamamen farklıdır. Oluşan bu yeni notanın sebebi, bazı titreşimlerin birbirini nötralize etmeye ya da etkisini azaltmaya, bazılarının ise birbirinin etkisini arttırmaya eğilimli olduğu için tamamen farklı frekanslarda titreşimlerin ve bunun sonucunda tamamen farklı ses efektlerinin meydana gelmesinden kaynaklanan, DARBE FREKANSIDIR.
Ses dalgalarının “farklı derecelerde” olduğu durumda ses dalgaları arasında “faz farkı” vardır deriz, işte bu noktada darbe ortaya çıkar. Işık şeffaf bir ortamdan geçerken belli bir oranda yavaşlar (kırılma), ve farklı dalga boylarındaki ışıklar farklı oranlarda yavaşlar. Bu sebeple yüzeyin en üstünden göze yansıyan ışık ile yüzeyin en altından göze yansıyan ışık arasında hafif bir faz farkı olacaktır. Bu olay bir darbe veya karışma rengi meydana getirir.
Işık dalga veya titreşimler içeren bir radyasyon enerjisidir. Bu şekilde sarı ışık farklı bir titreşim frekansı mavi ışık farklı bir titreşim frekansındadır vb. Eğer bu farklı frekanstaki titreşimlerin birbiriyle etkileşimi sağlanabilirse, tamamen farklı bir frekansta olan ve tamamen farklı bir renk oluşumuna sebep olan bir darbe titreşimi elde edilebilir. Çok ince tabakaların kullanıldığı bazı durumlarda bu mümkündür (Bkz. Şekil 5). Çok ince bir tabakaya beyaz ışık çarptığında, ışığın bir kısmı yüzeyden göze geri yansıtılır, bir kısmı ise yüzeye nüfuz edip (kırılıp) alt tabakadan geri yansıtılır. Alt yüzeyden geri yansıyan ışık az miktarda yavaşlatıldığı için farklı bir titreşim frekansına sahip olacaktır( farklı frekanslar farklı oranlarda yavaşlatılır), ve bu ışığın dalgaları yüzeyden yansıyan ışığın dalgalarıyla birleşerek tamamen farklı frekansta bir darbe dalgası oluşturacaktır. Frekans ince tabakanın kalınlığına bağlıdır. Tabakanın kalınlığı kritik bir büyüklüktür. Eğer tabaka çok kalın ise (yüzeyin rengi diğerlerine göre daha fazla soğurulan frekanslara bağlı olacaktır) soğurmadan kaynaklanan rengi görürüz. Eğer tabaka yeterince inceyse (sadece birkaç dalga boyu kalınlığında) tabaka kalınlığına göre değişiklik gösteren bir karışma rengi görürüz. Bu darbe frekansı farklı bir ışık rengi oluşumunu sağlar ve görülen renk bu renktir.
Bir örnek verecek olursak, patentli bir işlem olan “ELEKTRO-RENKLENDİRME” de renklendirilecek yüzeyin üzerine bir bakır laktat çözeltisinden ince bir bakır tabaka kaplanır. Uygulama zamana ve akım yoğunluğuna bağlı olarak (İNCE BAKIR TABAKANIN KALINLIĞI) sarı, kırmızı derin yeşil ve mavi arasında değişik renkler elde edilebilir.
Karışma ile RENKLENDİRME prensibiyle doğada bulunan birçok güzel renk (tropikal kuşların kanatlarındaki renkler gibi)elde edilebilir.
Metal renklendirmede optikle daha fazla alakası olan birkaç prensip vardır. Bunlar: kontrast, yoğunluk ve dokudur.
KONTRAST: Sarı bir altını bakırın yanına koyduğumuzda, altını gümüşün yanında koyduğumuzda algılayacağımız sarıdan çok daha soluk bir sarı algılarız. Altın iki durumda da tamamen aynı renge sahip olmasına rağmen her iki metalin yanına konulduğunda farklı şekilde “görünür”. Bu, çok genel bir fenomendir ve optik sinirlerin daha şiddetli olan renkten daha fazla etkilendiği ve soluk renge nispeten daha zayıf bir tepki gösterdiği gerçeğine dayanır.
YOĞUNLUK: Bu, daha önce bir oda boyamış ya da hazırlamışsanız tecrübe etmiş olmanız gereken bir efekttir. Siz ve karınız bir parça boya örneğine bakıp, bu boyanın oturma odası ya da alt kattaki tuvalette ne kadar güzel görüneceğini düşünürsünüz. Bu rengi alıp denedikten sonra görürsünüz ki önceden güzel ve dinlendirici görünen renk odanızda bir kâbus rengine dönüşmüştür. Bunun sebebi rengin birçok kez yansıtılarak yüksek oranda yoğunlaşmasıdır.
Odadaki bir yüzeye çarpan ışık yansıtılarak başka bir yüzeye yönelir, buradan da diğer bir yüzeyden yansıyan ışıkla güçlenip tekrar yansır, bu işlem ışığın sizin şaşkın gözlerinize gelmesine kadar devam eder. Sonuç olarak ufak bir deneme panelindeki renk ticari bir nesnenin üzerinde o kadar da güzel gözükmeyebilir!
DOKU: Dokunun da metal renkleri üzerinde bir etkisi vardır. Parlatılmış bir nesneyle tamamen aynı renkte cilalanmış bir mat nesne, parlatılmış nesneden daima daha koyu gözükecektir. Bunun sebebi yüzeye tutulan ve her zamanki gibi yansıyarak göze ulaşması gereken ışığın yüzeyin kabalığından dolayı dağılmasıdır.
Metallerin kimyasal renklendirilmesi kimyasal tepkimelere dayanır. Bu tepkimeler büyük oranda yüzey tepkimeleridir. Bu sebeple en iyi sonuçların alınması, gereken tepkimenin kontrolüne ve renklendirilecek yüzeyin durumuna bağlıdır. Bu sebeple kullanılacak formüllere geçmeden önce aşağıdaki kuralların üzerinde biraz durmak gerekir!
(1) RENKLENDİRİLECEK MALZEME TAMAMEN TEMİZ OLMALIDIR.
Kimyasal renklendirme yüzey tepkimeleriyle yapılır. Gres tabakaları, kir veya oksit bu yüzeylerde gerekli tepkimenin oluşmasını önler ve bunun sonucunda renklendirme homojen olmaz.
(2) KİMYASAL RENKLENDİRME MADDELERİNİN KONSANTRASYONUNU ARTTIRMAK AYNI SÜREDE DAHA KOYU RENKLER OLUŞMASINA YOL AÇAR
Kimyasal bir tepkime, tepkimeye girecek maddelerin miktarı arttırılırsa, istenilen yönde daha yoğun bir şekilde gerçekleşir.
(3) RENKLENDİRME ÇÖZELTİSİNİN SICAKLIĞINI ARTTIRMAK SÜREDE DAHA KOYU RENKLER OLUŞMASINA YOL AÇAR
Genelde bir kimyasal tepkimenin hızı her on derecelik artışta ikiye katlanır (Santigrat).
(4) BANYODAKİ RENKLENDİRME İŞLEMİNİN ZAMANINI ARTTIRMAK AYNI RENGİN DAHA KOYU TONLARININ OLUŞMASINI SAĞLAR
Kimyasal bir tepkimede, zaman değişkeni önem taşır. Tepkimeye giren bir maddenin (Bu durumda malzemenin) tepkime bölgesinden çıkarıldığı andan itibaren başka bir tepkime meydana gelmez.
Metaller için renklendirme reçeteleri verirken, ilkin en sık renklendirilen metallerinkini vereceğiz.
PİRİNCİN RENKLENDİRİLMESİ
Pirincin renklendirilmesi, madeni eşya üretiminden aydınlatma malzemeleri ve yeni ürünlere kadar geniş bir alanı kapsar. Malzeme tamamıyla pirinç ya da kaplanmış pirinç tabakası olabilir.
SÜLFÜR RENKLERİ (SARILAR, KAHVERENGİLER, MAVİLER)
Pirinçteki bakır fazla sülfür içeren bileşiklerle kolayca reaksiyona girerek, pirincin yüzeyinde bakır sülfür filmi oluşmasına neden olur ve renkli bir sonlandırma sağlar.
A ÇÖZELTİSİ Sıvı Sülfür ................. 28,4 ml
Su .......................... 3,79 lt
Sıcaklık: 24°C - 29,5°C
B ÇÖZELTİSİ Bakır Sülfat ................ 28,4 gram
Sülfürik Asit ............... 2,84 gram
Su .......................... 3,79 lt
Sıcaklık: 24°C - 29,5°C
Cilalanacak malzeme, elektrikli temizlenmiş, durulanıp %5 lik hidroklorik aside daldırılıp tekrar durulanmış olmalıdır. 00 sünger taşı kullanarak, yumuşak kıvrılmış ispitli metal telli tekerlek (pirinç) ile yüzeyi tel fırçalayın daha sonra malzemeyi iyice durulayıp 5-10 dakikalığına A çözeltisine batırın, temiz suda durulayıp B çözeltisine 5-10 dakikalığına batırın ve durulayın. İstenilen renk elde edilene kadar A ve B çözeltilerine daldırma işlemlerine devam edin, daha sonra ıslak fırça ve sodyum bikarbonat kullanarak tel fırçalayın. İki ton etkisi için malzeme uygun bir bileşik ya da sünger taşı ve tel tekerlek ile perdahlayın. Durulayıp kuruttuktan sonra berrak bir lak kullanarak vernikleyin.
MEŞE RENGİ BRONZ
A ÇÖZELTİSİ Antimon sülfür............... 56,70 gram
Sodyum hidroksit ............113,40 gram
Su .......................... 3,79 lt
Sıcaklık: 71°C.
B ÇÖZELTİSİ Hidroklorik Asit ............ 0,473 lt
Su .......................... 3,79 lt
YÖNTEM: Malzemeyi önceden açıklandığı şekilde temizleyin. İstenilen renk tonu elde edilene kadar aralarda durulayarak sırayla A ve B çözeltilerine batırın (DİKKATLİ BİR ŞEKİLDE DURULAMA YAPILMAZSA ORTAYA ÇÜRÜK KOKULU VE ZEHİRLİ HİDROJEN SÜLFÜR GAZI ÇIKAR — GÜVENLİĞİNİZ İÇİN HAVALANDIRMA KULLANIN!) Parlak noktaları ıslak tel fırça ve sodyum bikarbonat ile düzeltin.
SICAK SÜLFÜR KAHVERENGİ
Potasyum sülfür ............. 14,17 gram
Baryum sülfür ............... 28,4 gram
Amonyak ..................... 28,4 ml
Sıcaklık: 93°C.
YÖNTEM: Temizlenmiş malzemeyi çözeltiye daldırın, durulayın ve ıslakken tel fırçalayın; daha yoğun bir renk elde etmek için işlemi tekrarlayın. Durulayıp kuruladıktan sonra laklayın.
ZENGİN BRONZ
A Bakır klorür ................ 113,40 gram
Demir klorür ................ 28,35 gram
Su .......................... 3,79 l
Sıcaklık- Oda
B Potasyum sülfür ............. 14,17 gram
Su .......................... 3,79 lt
YÖNTEM: Malzemeyi A çözeltisine batırın, daha sonra durulamadan B çözeltisine batırın. İstenilen renk tonu sağlanana kadar işlemi tekrarlayın.
PİRİNÇ ÜSTÜNE KOYU GRİ
(Elektro kaplanmış pirinç kullanın)
Antimon sülfür (siyah) ....... 28,4 gr
Sodyum siyanür ............... 28,4-170,1 gr
Su ........................... 3,79 lt
Sıcaklık: 82°C.
UYARI: HAVALANDIRMA KULLANIN!
Cila düşük sodyum siyanür derişimlerinde daha yumuşak yüksek sodyum siyanür derişimlerinde daha sert olur.
YÖNTEM: Temizlenmiş malzemeyi çözeltiye daldırın, çıkarıp durulayın ve yumuşak fırça ve sodyum karbonat ile fırçalayın. Daha koyu bir ton elde etmek için daldırma ve durulama işlemini tekrarlayın.
DİĞER KİMYASAL RENKLER
ALTIN SARISI
Bakır asetat ..................... 99 gr
Su ............................... 3,79 lt
Sıcaklık: 71°C.
Temizlenmiş malzemeyi çözeltiye daldırın, yumuşak bir fırça ile fırçalayın ve istenilen renk elde edilene kadar işlemi tekrarlayın. İyice durulayıp kuruladıktan sonra mumlayın veya laklayın.
PİRİNÇ ÜSTÜNE SİYAH
A Bakır karbonat ...................226,80 gram
Amonyak (65,5 °C, %26 lık)........ 0,47 lt
Sodyum karbonat ..................113,40 gram
Glim ............................. 1 cc
Su ............................... 3,79 lt
B Kostik soda ......................226,8 gr
Su ............................... 3,79 lt
YÖNTEM: Temizlenmiş malzemeyi istenen siyah renk elde edilene kadar A çözeltisine daldırın. Durulayıp birkaç saniyeliğine B çözeltisine daldırdıktan sonra iyice durulayın. Kuruladıktan sonra cilanın muhafazası için laklayın ya da mumlayın.
ÇELİK YEŞİLİ
Arsenik oksit .....................226,80 gram
Sodyum hidroksit ..................283,50 gram
Sodyum sülfat .....................141,75 gram
Su ................................ 3,79 lt
Sıcaklık: 60°C.
UYARI: Çözeltiyle çalışırken havalandırma kullanın! Çözelti için demir bir tank kullanın.
YÖNTEM: Yeşil renk elde edene kadar temizlenmiş malzemeyi çözeltiye batırın. Islak tel fırça ve sodyum karbonat ile canlandırın. İstenirse bu cila malzemeyi aşağıdaki çözeltiye daldırmak suretiyle KOYU MAVİ ye çevrilebilir.
Amonyum sülfür .................. 56,8 ml
Su .............................. 3,79 lt
İyice durulayın, ıslak veya kuru tel fırçalamadan sonra temizleyin, durulayıp kurulayın ve laklayın ya da mumlayın.
SİYAH
Sodyum hidroksit ................. 71 gram
Potasyum persülfat ............... 85 gram
Su ............................... 3,79 lt
Sıcaklık: 100°C.
YÖNTEM: Uygun bir siyah elde edene kadar tutmak için bakır tel kullanarak malzemeyi kaynayan çözeltiye daldırın. Çıkarın, durulayıp kuruladıktan sonra laklayın.
PATİNA (KÜF RENGİ, YEŞİL) PERDAHLAMA
Not: VERDE cilası olarak da bilinirler.
Bakır asetat ...................... 141,75 gram
Sodyum sülfat ................... 283,50 gram
Bakır klorür. ................... 85,05 gram
Asetik asit ..................... 28,4 ml
Su .............................. 3,79 lt
Oda Sıcaklığı
YÖNTEM: Malzemeyi bu çözeltiye daldırın veya bu çözeltiyle birlikte fırçalayın, daha sonra oda sıcaklığında veya nemli bir fırında 43,3°C’ de kurumaya bırakın. Güzel bir yeşil elde edilene kadar işlemi tekrarlayın. Yeşil renk yeterli derecede sağlandıktan sonra malzemeyi 3,79 litre suya 283,5 gramlık sodyum bikarbonat çözeltisine batırmak suretiyle renk ayarı yapın. Sıcakken daldırın. Gerektiği gibi göze çarpan kısımları ıslak tel fırça ile canlandırın. Daha sonra efekt için içine amber pigmenti eklenmiş ve az miktar terebentinde çözülmüş balmumu ile kaplayın. Artan mumu sıyırın ve peynir kumaşı (tülbent) ile parlatın.
PİRİNÇ ÜSTÜNE RENKLENDİRME
Sodyum tiyosülfat ............... 240 gram
Kurşun asetat ................... 25 gram
Sitrik asit ..................... 25 gram
Su .............................. 1 litre
Sıcaklık: 21°C.
Temizlenmiş pirinci hafif karıştırma ile bu çözeltiye daldırın. Aşağıda belirtilen ortalama zaman çizelgesine göre sırasıyla şu renkler elde edilir:
RENK -- ALTIN KIRMIZI KOYU MAVİ GRİ-YEŞİL KIRMIZI-YEŞİL
SÜRE -- 2 dak. 4 5 12 24
Kaplama gittikçe kalınlaşır.
İstenilen renk elde edildiğinde malzemeyi çıkarın, iyice durulayın ve temiz, iyi bir lakla vernikleyin. Eğer malzeme önceden iyi cilalanmışsa elde edilen renkler daha güzel görünecektir.
Daha koyu renkler için diğer bir varyasyon:
Sodyum tiyosülfat ............... 240 gram
Kurşun asetat ................... 25 gram
Asetaldehit ..................... 2 cc
Oda sıcaklığı
RENK -- ALTIN KIZIL KAHVERENGİ MOR KOYU MAVİ
SÜRE -- 15dak. 20 25 30
BAKIR METAL VE BAKIR ALAŞIMLARI ÜZERİNDE DE BENZER SONUÇLAR ELDE ETMEK MÜMKÜNDÜR.
BAKIRIN RENKLENDİRİLMESİ
Pirinç için şimdiye dek açıklanan cilaların çoğu bakır ve bronz gibi diğer bakır alaşımları için kullanılabilir. Renklendirilecek metal farklı olduğu için tabi ki bazı renkler farklılık gösterecektir. Bunun sayesinde hayal gücünüzü kullanarak çeşitli efektler yaratmak mümkündür, pirinç kaplama ile bakırların bazı kısımları ve bakır kaplama ile pirincin bazı kısımları renk elde etmek için tepkiyebilir. Bakır ve bakır alaşımları çeşitli güzellikteki karışma renkleriyle ya da kaynak notlarında verilen patentli Elektrikli renklendirme işlemiyle de renklendirilebilir.
BAKIR VE ALAŞIMLARI ÜZERİNE PETROL YEŞİLİ
Bakır klorür .................... 226,80 gram
Demir klorür..................... 141,75 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82°C
YÖNTEM: İstenilen renk elde edilene kadar tel fırçalanmış malzemeyi çözeltiye daldırın ve bikarbonat ile tekrar tel fırçalayıp tekrar daldırın. İyice duruladıktan sonra kurulayıp mumlayın.
GÜMÜŞÜN RENKLENDİRİLMESİ
Aşağıda verilen çözelti içinde tepkimeye sokmak suretiyle “Oksitleme Cilası” işlemi gümüşe kolayca uygulanabilir.
Potasyum sülfür ................. 7,1 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 65,5 °C
YÖNTEM: Gümüşü tamamen kararana kadar çözeltiye daldırın. (NOT: Zayıf sonuçlar vereceğinden dolayı parlak banyoda kaplanmış gümüş kullanmayın). Sünger taşı ve su kullanarak nikel gümüş malzeme üzerini tel tekerlek ile canlandırın
Aşağıdaki çözelti kullanılarak SARIMSI KAHVERENGİ bir renk elde edilebilir.
Baryum sülfür ................... 2,835 gram
Su .............................. 3,79 lt
Oda sıcaklığı
Bu banyonun sıcaklığı arttırılırsa mavi siyah oksitleme cilası elde edilir.
ALTININ RENKLENDİRİLMESİ
Altının renklendirilmesi 10. derste açıklanmış olan alaşım bileşenleriyle çeşitlendirilebilir.
DEMİR VE ÇELİĞİN RENKLENDİRİLMESİ
Demir ve çelik yaygın olarak sıcak ortamda kimyasal tepkimelere sokularak renklendirilir. Bu tepkimelerde yüzeye rengini veren ince oksit tabakaları oluşur. Bu haldeki renklere ait bir çizelge aşağıda verilmiştir:
Soluk Sarı ...................... 220°C
Mor ............................. 277
Kahverengimsi Sarı .............. 255
Açık Mavi ....................... 288
Koyu Mavi ....................... 299
Gri siyah ....................... 316
Bunlar yaklaşık aralıklardır. Görülecektir ki daha düşük sıcaklıklarda elde edilen renkler fazla kararlı değildirler ve yavaş yavaş gri siyaha dönüşürler.
DEMİR ÜZERİNE MENEVİŞ MAVİSİ
İyice temizlenip ayıklandıktan sonra durulanıp kurulanmış olan demir nesneleri, yavaşça dönen demir veya çelikten yapılmış içinde normal temiz kum bulunan bir dolap ya da fıçıya koyun. İçeriğin sıcaklığını asla 315°C -343°C yi aşmayacak şekilde kontrol edin. 343°C nin üstünde malzeme siyah renk alır. Doğru sıcaklıkta güzel bir tunç mavi elde edilecektir. Hızlı sonuç almak için dolaptaki işlemden önce malzemeyi %10 luk hidroklorik asit çözeltisine daldırın veya birkaç saniyeliğine nikel banyosuna parlatın.
TUNÇ MAVİSİ
Demir klorür .................... 907 gram
Antimon triklorür ............... 21,25 gram
Gallik asit ..................... 21,25 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82,22°C
YÖNTEM: Malzemeyi temizleyip duruladıktan sonra çözeltiye batırın, çıkarıp ıslak tel fırçalayın. İstenilen ton elde edilene kadar işlemi tekrarlayın. Durulayıp kuruladıktan sonra yağlayın ya da mumlayın.
SİYAH
Demir veya Çelik nesnelerin üstünde parlak ve düz bir siyah renk elde etmek için birçok patentli işlem vardır. Bunlar genellikle demiri siyah okside dönüştüren, çok güçlü kostik soda çözeltilerinin oksitleyici maddeler ile bileşenlerini içerirler. Patentleri olduğu için hiçbir formül verilmeyecektir. Kaynak referanslarda listelenmiş ürün sağlayıcılardan prosesi sağlayabilirsiniz.
KADMİYUMUN RENKLENDİRİLMESİ
Kadmiyuma birçok ilgi çeken yeni cila eklenebilir.
BEYAZ MADEN ETKİSİ
Bakır sülfat .................... 42,5 gram
Potasyum klorat ................. 71 gram
Sülfürik asit ................... 14 gram
Soyum klorür .................... 85 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82,22 °C
YÖNTEM: Malzemeyi temizledikten sonra 2-10 saniyeliğine banyoya daldırın. Göze çarpan kısımları tel fırça ve sünger taşı ile fırçalayın, durulayıp kurulayın ve laklayın.
NOT: Kadmiyum ile çalışırken malzemeyi daima renklendirme banyosu içinde güçlü bir şekilde karıştırın.
ANTİKA ETKİSİ
Demir klorür .................... 42,5 gram
Bakır sülfat .................... 14 gram
Hidroklorik asit ................ 284 ml
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82°C.
YÖNTEM: Malzemeyi bu sıcak çözeltiye daldırın ve durulamadan kurumaya bırakın. İstenilen ton elde edilene kadar işlemi tekrarlayın. Tel fırçalayın ve göze çarpan kısımları canlandırın. Durulayıp kuruladıktan sonra laklayın.
KAHVERENGİ TONLARI
Bakır nitrat .................... 113,4 gram
Potasyum permanganat ............ 283,5 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 71°C
Renk malzemenin banyoda kalma süresine bağlı olarak sarımsı kahverengi ile az miktarda yeşile kaçan kırmızımsı kahverengi arasında değişiklik gösterir. Bakır nitrat yerine kadmiyum nitrat kullanılırsa daha kırmızımsı tonlar elde edilir.
ÇİNKONUN RENKLENDİRİLMESİ
KOYU MAVİ GÖLGELER
Nikel amonyum sülfat ............ 170 gram
Amonyum klorat .................. 170 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82°C
Bu banyo karışma renkler üreterek kurşun asetat, tiyosülfat banyosu gibi çalışır. Renk hızlı bir şekilde koyu maviye döner.
SİYAH ETKİSİ
1. Kadmiyum başlığı altında verilen potasyum klorat banyosunda bakır sülfat kullanın.
2. Amonyum molibdat ................ 56,7 gram
Amonyum klorür .................. 113,4 gram
Borik asit ...................... 85 gram
Potasyum nitrat ................. 28,4 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 82°C.
Çinko üzerine koyu bir mavi elde etmek için genellikle birkaç saniyelik bir daldırma yeterlidir.
3. Patentli bir banyo olan Moly Black diye bilinen banyoyla çinkoya siyah renk verilebilir. Tedarikçi listesine bakın.
4. “Siyah nikel” kullanılarak hoş şekilde karartılabilir. Reçete için siyah nikel başlığına bakınız.
İstendiği takdirde çinkoyu önce bakırla kaplayarak diğer renkler elde edilebilir. İnce kaplamalar çinko tarafından soğurulursa renk kaybolur, bu sebeple ağır bir bakır kaplama kullanın.
ALÜMİNYUM VE ALAŞIMLARININ RENKLENDİRİLMESİ
DEMİR YEŞİLİ
Potasyum sülfür ................. 99,2 gram
Vanadyum sülfat ................. 56,7 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 93,33°C.
Daldırma işleminden sonra alüminyumu, göze çarpan kısımları düzeltmek için ince çelik yünü ile ovalayın. Laklayın veya Brezilya balmumu ile cilalayın.
MAVİ TONLARI
Demir klorür .................... 28,4 gram
Potasyum demir siyanür........... 28,4 gram
Su .............................. 3,79 lt
Sıcaklık: 93°C.
Renk, oluşan ferrik (demir) ferrosiyanürün bir kısmının yüzeydeki ince aluminyum oksit tabakası tarafından absorbsiyonu ile oluşur.
SİYAH
Kobalt klorür ................... 113,40 gram
Etil Alkol ...................... 0,95 litre
Oda sıcaklığı
Malzemeyi çözeltiye daldırın veya çözelti ile ıslayın, daha sonra yakarak alkolü ayırın. İstenilen ton elde edilene kadar tekrarlayın.
Alternatif olarak, Amonyumun ilk eklenmesinde oluşan çökeltiyi tekrar tamamen çözmek için kobalt oksidi (113,40 gram) gerekli miktarda amonyum içerisinde çözün, ve 3,79 lt.ye (1 galon) tamamlayın. 82°C sıcaklıkta kullanın. Alüminyumu daldırdıktan sonra durulayın. Tel fırçalayın ve istenilen renk elde edilene kadar tekrarlayın.
Moly Black çözeltisi ve molibden çözeltisi siyah nikelde olacağı gibi alüminyum üzerine siyah elde etmede de iyi sonuçlar verecektir.
SAHTE BRONZ
Potasyum permanganat ............ 99,2 gram
Bakır sülfat .................... 14,2 gram
Su .............................. 3,79 litre
Sıcaklık: 82°C.
İstenen ton elde edilene kadar malzemeyi çözeltiye daldırın.Durulayın, kurutun ve mumlayın.
SİYAH NİKEL
Bu siyah kaplamalar sağlayan bir nikel banyosudur. Bakır, çinko, kadmiyum, pirinç ve bronza uygulanabilir. Özellikle çinko ve kadmiyuma siyah renk verilmesinde kullanılır.
Nikel sülfat (Heptahidrat) ...... 283,50 gram
Nikel amonyum sülfat ............ 170 gram
Çinko sülfat kristalleri ........ 142 gram
Sodyum tiyosiyanat .............. 56,7 gram
Su .............................. 3,79 lt
ÇALIŞMA KOŞULLARI:
Sıcaklık: 24°C ila 32°C
pH: 5,7 ila 6,1 elektrometrik
Akım Yoğunluğu: 0,05 ila 0,37 A/dm2
Kaplama Süresi: 30 ila 50 dakika
ANOTLAR: Karbon
TANK: Kauçuk astarlı, polipropilen ya da polietilen tanklar kullanın.
KONTROL FAKTÖRLERİ: Önemli kontrol faktörleri aynı seviyede tutulan sabit sıcaklık ve pH’tır.
KARIŞTIRMA: Yüksek akım yoğunlukları kullanılmadığı sürece karıştırma gerekli değildir. Eğer karıştırmadan yararlanırsanız, kaplamada çukurlaşmaya neden olacağı için havanın emilmesinden sakının.
pH: Çözünmeyen anotlarla nikel kaplanırken pH düşecektir bu yüzden pH, nikel karbonatla ya da amonyakla günlük olarak ayarlanmalıdır.
BAZI NOTLAR: çok düşük sıcaklıkta çalışma yapmak pürüzlü kaplamaya neden olacaktır. Verilen akımın çok yüksek sıcaklığı ise gri ya da tozlu bir kaplamayla sonuç verir. Eğer pH çok düşükse, kaplama çok renkli açık ya da çok yumuşak olabilir. Çok yüksek bir akım yoğunluğu uygulandığında yanık kaplama elde edilebilir. Değerleri her zaman verilenlerin %10’unun içinde tutun. Çinkoyu ve tiyosiyanatı gerektiği gibi ikmal edin. Bu ikisinin eksikliği kaplamanın gri renge dönüşmesine neden olur. Doğru miktarda verildiğinde kaplamaya siyah rengi veren akım yoğunluğu oldukça sınırlı olacaktır bu yüzden akımın iyi bir şekilde kontrol edilmesine dikkat edilmelidir. Siyah nikelle kaplandıktan sonra, kaplama iyi bir şekilde durulanmalı, kurutulmalı ve cilalanmalı ya da mumlanmalıdır. Eğer kaplama süresini kısaltmak istiyorsanız, banyonun sıcaklığını 51°C’ye yükseltebilirsiniz, ama işin üzerine doğru siyah rengi vermek için gerekli akımı(0,54–2,15 A/dm2’ye) bulmak için denemeler yapmanız gerekecektir. İstenirse, küçük uygulamalar için çözelti dolap içinde kullanılabilir ama temas eden kısımlar her işlemden sonra aynı şekilde kuvvetli hidroklorik aside batırılarak iyice temizlenmelidir.
SİYAH KROM#
Siyah krom öncelikli olarak, orduda ve optik donanımlarda yansıtıcı olmayan kaplamalar yapmak için kullanılır. Ayrıca, sıradan nikel kaplamaları aşınmaya karşı dirençli hale getirmek amaçlı kullanımı da bulunmaktadır. Bazen, bazı özel durumlarda, ebada bağlı olan ve daha sonra üzerine siyah krom parlak kaplama yapılan sert krom kaplanmış parçayı cilalamak için de kullanılır. Çoğu tescilli siyah krom kaplama çözeltisi, yirmi beş yıldan daha uzun süre önceki literatürde bahsedilen asetik asit içeren kromik asit çözeltilere dayanır. Çözelti aşağıdaki birleşime sahiptir:
SİYAH KROM BANYOSU(1)
Kromik asit .......................... 269,6 gr/lt
Asetik asit .......................... 217,2 gr/lt
Baryum asetat......................... 7,5 gr/lt
Su.................................... 3,79 lt
Çalışma sıcaklığı..................... 35°C-43,3°C
Akım Yoğunluğu........................ 4,3-9,7 A/dm2
Bu reçeteyle ilgili dikkate değer şey, sülfat iyonlarının mevcudiyetinin tabu olmasıdır. Neden? Baryum sülfat aslında suda çözünemez. Sülfat iyonları, baryum sülfatın çözeltinin dışında çökelmesine neden olacaktır.
Birkaç avantajı olduğu iddia edilen bir başka siyah krom reçetesi de aşağıda verilmiştir:
GRAHAM’IN SİYAH KROMU* (2)
Kromik asit...........................247 gr/lt
Fluosilisik asit...................... 0,247 gr/lt
Çalışma sıcaklığı..................... 26,7°C-35°C
Akım Yoğunluğu........................ 16-48 A/dm2
Tescilli siyah krom çözeltilerinin genellikle iyi iş çıkaracağını ve bunları kontrol etmenin daha kolay olduğunu göreceksiniz. Bu kadar yeter.
Temel metal yüzeyi oksitlenmemiş olduğundan dolayı, siyah nikel ve siyah krom doğru renklendirme yöntemleri değillerdir. Ancak, renkli cila üretirler ve bu yüzden burada bahsedilmektedirler. Ayrıca, alüminyum ve magnezyumu oksitleyerek ve daha sonra bu şekilde üretilen gözenekli oksidi boyayarak tam gök kuşağı renkleri üretilebilir. Bu yöntemler 15. derste anotlama başlığı altında ele alınacaktır. Şimdi boya ve lak filmlerine geçmeliyiz.
# Bu kaplamalar ortalama %70-75 krom ve % 30-25 oksit içerir.
PRİNÇ KAPLAMA NEDİR, PRİNÇ KAPLAMA NASIL YAPILIR,PRİNÇiN KAPLAMA METALİ OLARAK KULLANIM YERLERİ,PRİNÇİN GERİ KAZANILMASI NASIL YAPILIR?
PİRİNÇ KAPLAMA
PİRİNÇ (Bakır ve çinko alaşımı, Cu-Zn)
ALAŞIM KAPLAMANIN TEMELLERİ:
kaplanabilir metal iyonları içeren bir elektrolitten direkt elektrik akımı geçirilirse elektrik enerjisinin bir kısmı kimyasal enerjiye dönüşür ve metal, işlemin bir parçası olarak katotta kaplanır.
Kaplanabilir iki metalin iyonları elektrolitte mevcut ise ve içinden akım geçiyorsa ne olur?
Metallerin alaşım kaplamalarına dair karmaşık ve ilerlemiş teorilerin olmakla birlikte, biz alaşım kaplamayı tek metal kaplama konusunu ele aldığımız zamanki bakış açısından ele alacağız. Bu bakış açısı enerji ve iştir.
Elektrik enerjisi birkaç metalin iyonlarını içeren bir çözeltiden geçiyorsa, bu metalik forma indirgenecek en kolay metal ilk önce kaplanacak olandır.
Bu, ‘enerji her zaman en kolay yolu takip eder’ temel ilkesine bağlıdır.
Ders 2’de öğrendiğiniz üzere, metalin elektromotor serisindeki yeri ne kadar düşük (aşağıda) olursa, diğer her şey eşitken metalik bir forma indirgemek o kadar kolay olur. Düşük metaller dediğimiz ise yüksek metal serilerinden daha ASİL olanlardır. Daha ASİL metallerin çözünmesi ya da iyonik şekle dönmesi zordur ancak, iyonik şekle döndükleri zaman metalik şekle geri sokmak da kolaydır. Elektromotor serilerdeki diğer daha az ASİL metallerin çözünmesi ya da iyonik şekle dönmesi daha kolaydır ancak indirgemek ya da metalik şekle geri sokmak daha zordur. Seride belirtildiği gibi metal potansiyeli, söz konusu metalin indirgenmesinin kolaylık ya da zorluğunun bir ölçütüdür.
Elektrik enerjisi her zaman en kolay yolu takip edeceğinden, alaşım kaplama işi elektrolitte mevcut bulunan metallerin enerjiye, eşit kolaylıkta bir yol sunmalarından ibarettir. Bu başarıyla yapıldığı taktirde elektrik enerji geçişi, iki ya da daha fazla metal iyonlarının katı metal ve gerçek alaşım oluşturmak için eşzamanlı olarak indirgenmesine yol açacaktır.
Şimdi bu bölümün konusu olan bakır ve çinko alaşımı pirinci ele alalım.
Ders 2’ deki elektromotor seri tablosuna bakarsanız, bakırın potansiyelinin –0,34, çinkonun potansiyelinin +0,76 volt olduğunu gösteriyor. Buna göre, bakır çinkodan çok daha asal olup, serbest bakır ve çinko iyonları içeren bir çözeltiye elektrik enerjisi verilirse bakırın kendi kendine kaplanacağını bekleyebiliriz.
Bu basit olgunun doğruluğunu, bakır sülfat 1 normal ve çinko sülfat 1 normal olacak şekilde bir çözelti hazırlayarak görebilirsiniz. Kurşun anot ve bakır katot kullanarak 0,54 A/dm² lik akım yoğunluğunda olacak şekilde elektrik enerjisi verin. Kaplama bakır olacaktır.
Burada karşılaşılan sorun, serilerde metalleri nasıl yakınlaştırabileceğimizdir. Bir metal indirgemenin kolaylığı, metalin çözeltideki iyonlaşma miktarı ile son derece ilgilidir. Çünkü tüm metal tuzları suda çözündüğünde iyonlaşırken, bazıları diğerlerinden daha çok iyonlaşırlar. Böylece bakır sülfat suda çözündüğünde, iyonlaşma işlemi
CuSO4 D Cu++ + SO=4
şeklinde olur ve tepkimenin %100 tamamlanması gerekli değildir. Reaksiyon soldan sağa olduğu gibi sağdan sola da gidebilir ve bakır sülfatın belli bir yüzdesinin ayrılmadığı ya da iyonlaşmadığı, bunun dışındaki miktarının iyonlaştığı bir denge noktasına ulaşır. Elektrolitte oldukça fazla miktarda bakır iyonu varsa, bunlar indirgenmek üzere katotta mevcut bulunacak ve çinko iyonları mecazi anlamda ‘sokakta bırakılmış’ olacaktır. Yeterli bakır iyonu oldukça elektrik enerjisi çinko iyonlarından çok bakır iyonlarını tercih edecektir. Farz edin ki bir yolunu bularak mevcut tüm bakır iyonlarını indirgedik — bu durumda enerji çinko iyonlarıyla da temas haline geçer!
Bunu yapmanın en kolay yolu daha az bakır sülfat eriterek, daha az bakır iyonu bulunmasını sağlamaktır. Böylece sadece 0,0001 Normal bakır sülfat içeren bir çözelti hazırladıysak ve 1 Normal çinko sülfat bulunması durumunu muhafaza ettiysek bakır iyonlarına nazaran daha fazla çinko iyonu mevcut olur; enerji, sayısal fazlalığı nedeniyle az da olsa çinko iyonlarıyla da temas halinde olmak zorundadır.
Basit bir örnek vermek gerekirse, biri bakır diğeri de çinko olan iki çubuk düşünelim. Her ikisi de 30 cm uzunluğunda ve yüzey alanları 10 dm2 olsun. Bunları şekildeki gibi bir elektrik devresinde bağlıyoruz. Bakırın elektriksel direnci çinkonunkinin kabaca 1/4’ü kadar olduğundan, enerjinin çoğu (80%’i) bakır çubuktan geçecektir. Çinko çubuktan daha fazla elektrik geçmesini istiyorsak bakır çubuğun kesiti çinkonun kesitinin 1/4'ü olana kadar inceltebiliriz ve bu şekilde aynı akımın her iki çubuktan da geçmesini sağlarız. Bakır çubuğu yeterince inceltirsek çinko çubuktaki akımın istenilen yüzdeliğini de ayarlayabiliriz.
Değişmeli olarak akım istediğimiz yönde dağıtılıncaya kadar, çinko çubuğun çapını istediğimiz miktarda yükselte-biliriz. Bunlar istenilen enerji dağılımını elde etmek için kullanılabilecek hilelerdir.
Çinkonun bakırla birlikte kaplanmasında, bakır sülfat konsantrasyonunun indirgenme hilelerinden yararlanabiliriz böylece çok az bakır iyonları olup, çok pratik olmamakla beraber işe yarar. Pratik olmamasının nedeni, herhangi ölçülebilir akım ilettiğiniz anda katot çevresinde mevcut bulunan birkaç bakır iyonlarının çinko ile kaplanması ve çözeltiyi bakır iyonlarından tamamıyla yoksun olarak katodun çevresinde bırakmasıdır. Bu oluştuğu vakit, sadece çinko kaplanır ve hiçbir alaşım kaplama oluşmaz! Bu durum aşağıdaki diagramdan da anlaşılabilir.
Bundan dolayı bakır sülfat konsantrasyonunu azaltmak bir işe yaramayacak ve başka bir yol bulmak zorunda kalacağız. Suda çözündüğünde neredeyse hiçbir serbest bakır iyonunun çözeltide bulunamayacağı karmaşık bir formda iyonlaşan bakır bileşikleri vardır. Bu tür bir bileşiğe bir örnek, Na2Cu(CN)3 formüllü sodyum bakır siyanürdür.
Suda çözündüğünde aşağıda gösterildiği şekilde serbest sodyum iyonları ve karmaşık bakır siyanür iyonu oluşturmak için iyonlaşır.
Na2 Cu(CN)3 D 2Na+ + Cu(CN)3=
Karmaşık bakır siyanür iyonu, aşağıda gösterildiği gibi birkaç serbest bakır iyonu oluşturmak için ikinci bir iyonlaşmaya uğrar.
Cu(CN)3= D Cu+ + 3(CN)-
Çözeltide mevcut bakır iyonlarının miktarı o kadar azdır ki çözelti sıradan bir bakır tuzu çözeltisi gibi davranmaz. Bunu daha önce yaptığınız demir çivi deneyi ile görmüştünüz.
Eğer elektromotor kuvveti, sodyum bakır siyanür çözeltisi içinde duran bakır bir çubuk kullanarak ölçülürse, bakır potansiyelinin –0,34 volt değil +1 volt olduğu görülecektir! Diğer bir deyişle potansiyel, basit bir çinko tuz çözeltisindeki çinkodan daha az asal olana kadar serideki bakırı yükseltmek için değiştirilmiştir!
Basit bir çinko tuz çözeltideki bakır siyanür iyonu ile karşılaştırılamayacağından çinko, sodyum çinko siyanür Na2Zn(CN)4 olarak bu yeni çözeltiye eklenebilir. Çinkonun iyonlaşması bakır için belirtilene benzer bir yol ile gerçekleşir.
Na2 Zn (CN)4 D 2Na+ + Zn(CN)4= D Zn++ + 4(CN)-
Sonuç olarak çinko iyonu da daha az asil yapılmıştır ancak çinkonun değişimi, yeni çözeltideki potansiyeli +0,76 volttan +1,2 volta değiştiği için bakırdakinden daha azdır.
Esasında, karmaşık bir bileşik kullanarak yaptığımız iş, çözeltide bulunan bakır iyonları sayısını çok küçük bir miktara düşürmektir. Elbette buna evet diyeceksiniz, ancak bakır sülfat konsantrasyonunu indirgeyerek aynı şeyi daha önce yapmıştık ve kullanışlı bir yol değildi.
Ancak buradaki durumda şöyle bir fark vardır: Karmaşık siyanür bileşiğinde çok az bakır iyonu mevcut olmakla birlikte, bakır siyanür iyonları daha fazla bakır iyonuna ihtiyaç duyulduğunda bunu sağlayacaktır.
Seyreltilmiş bakır sülfat çözeltisinde, katodun yakınlarındaki mevcut olan az miktardaki bakır iyonu kaplandıktan sonra artık daha fazla kaplayamazsınız. Bakır siyanür çözeltisinde ise, birkaç bakır iyonu katot üzerinde kaplandığı anda bakır siyanür iyonları, daha fazla bakır iyonları oluşturmak üzere anında ayrışır. [Cu(CN)3 D Cu+ 3(CN)- reaksiyonu sağ tarafa doğru işler.] Katodun yakınlarında her zaman bakır siyanür iyonları mevcut olduğu için, ihtiyacınız olduğu anda daha fazla serbest bakır iyonu uygun durumda bulunabilecektir!
O zaman bu başarılı bir hiledir ve pirinç alaşımı kaplamayı mümkün kılar. Ancak hatırlamamız gereken genel kural şudur; hile vasıtası ile çinko indirgemeyi bakır indirgeme gibi kolaylaştırdık, böylece enerji geçişlerini eşit derecede kolaylaştırmış olduk. İstenilen alaşım kaplamayı gerçekleştirmede kullanılabilecek diğer hile türleri de vardır ancak genellikle temel kurallar aynı kalır: ENERJİ YOLLARINI EŞİTLERSENİZ, BÖYLECE ALAŞIM KAPLAMA YAPABİLİRSİNİZ. Diğer bir deyişle: ALAŞIM KAPLAMAYI TEK BİR METALİN KAPLANMASINDAN DAHA KOLAY HALE GETİRİRSENİZ ALAŞIM KAPLAYABİLİRSİNİZ.
Alaşım kaplamaya bakmanın diğer bir yolu da kutuplaşma (polarizasyon) eğrileridir. Peki polarizasyon eğrisi nedir? Çok basit. Polarizasyon eğrisi; metalik bir elektrodun, potansiyeli bilinen standart bir elektrot kullanılarak (örneğin hidrojen elektrot) akım yoğunluğuna karşı ölçülen elektriksel potansiyelini simgeleyen bir eğridir. Kulağa karmaşık geliyor ancak oldukça basittir. Bir diyagram işimizi kolaylaştıracaktır. Şekilde bakır kaplanırken, bakır elektrodun elektrik potansiyeli diyelim ki bakır siyanür çözeltisinde ölçülüyor.
İlk olarak, elektrodun potansiyeli nasıl ölçülür? Ders 2’de elektromotor serilerden konuşurken bu konuya bir giriş yapmıştık. Şimdi biraz daha detaylı görelim.
Kaplama banyosuna bir gerilim (voltaj) uygulandığında banyoda oluşacak toplam gerilim, katottaki gerilim düşümü artı çözeltiden geçerken oluşan gerilim düşümü artı anottaki gerilim düşümü artı ilk üç madde ile karşılaştırıldığında genellikle pek de önemli olmayan, metalik bağlantılar içinden geçerken oluşan gerilim düşümüne eşittir.
Katottaki voltaj (gerilim) düşüşü ile söylemek istediğimiz katot potansiyelidir. Peki bunu nasıl ölçeceksiniz? Bu ölçümü, potansiyeli bilinen ve belli şartlarda iken sabit olan bir elektrot ile karşılaştırarak yapabilirsiniz. Bu sizin standardınız olacaktır. Basitleştirilmiş diyagramda bakır katot diyelim ki bakır siyanürlü bir çözeltide bakır kaplanıyor. Bu bakır tabakaya hidrojen elektrot tuttururuz (ya da kalomel elektrot). Yapmamız gereken şey bakır levhayı ve hidrojen elektrotu, minyatür serbest bir pil oluşturmak için gerçek kaplama işlemi devam ederken gösterildiği gibi bağlamaktır. Bu minyatür pil tarafından üretilen ve potansiyometre ile ölçülen tüm gerilim diyelim ki 0,35 volt olsun. Bilinen şartlar altında hidrojen elektrot 0,01 volt potansiyel (yarı hücre potansiyeli) üretir, o zaman verilen işlem şartları altında katottaki voltaj düşümünün 0,35 – 0,01 = 0,34 volt olduğunu biliyoruz. İşte bu şekilde hesaplanır.
Katodun belli bir alanı olduğundan ve bir ampermetreden toplam akımı ölçebileceğimizden, ölçme esnasındaki akım yoğunluğunu artık biliyoruz. Pekala, bu akım yoğunluğu ve katot potansiyeli bize polarizasyon eğrileri üzerindeki bir tek ucun yerini verir. Siyanür çözeltisinde kaplanmış bakır gibi bir metalin basitleştirilmiş polarizasyon eğrisi Şekil 4’teki gibi görünür, eğrinin üzerindeki her bir değer yukarıda tanımladığımız yöntem ile elde edilmiştir.
ALAŞIM KAPLAMANIN TEMELLERİ
Şekil 5A’da kaplanan A metalinin B metalinin ağırlığına oranı, A/B = Ka.ia / Kb.ib dir. Burada K metalin Faraday sabitidir. Burada hiç hidrojen kaplanmadığı varsayılmıştır.
Şimdi aynı grafiğe C metali üzerine kaplanan diğer bir B metali için polarizasyon eğrisini çizelim. B metalinin polarizasyon eğrisi ikinci eğri ile gösterildiği gibidir. Bu B metalinin A metali ile birlikte kaplanmasını umabilir miyiz? Cevap, sizin de gördüğünüz gibi hayır olacaktır. Çünkü makul bir katot potansiyeli, B metali ile akım akışı oluşturmayacaktır. Bu da temel olarak daha önce verilen enerji kuramıdır: Kaplaması en kolay olan bu metal kaplanacaktır. (Bu bağlamda hidrojeni bir metal olarak düşünebilirsiniz).
Polarizasyon eğrileri birçok değişkene bağlı olduğu için iki eğriyi Şekil 5’te gösterildiği gibi birbirine daha yakınlaştırmak mümkündür. Bunun nasıl yapılacağı daha önce anlatılmıştır. Bilinen katot potansiyeli e1‘ in A metalinde belli bir akım yoğunluğu ve B metalinde belli bir akım yoğunluğu oluşturduğunu görebilirsiniz. Artık enerji yolları özdeş olup, A ve B metalleri C metali üzerine birlikte kaplanacak ve alaşım oluşturacaktır. Tabi ki kaplanan A metali miktarı A metalinin Faraday sabitine ve ia akım yoğunluğuna bağlıdır. Kaplanan B metali miktarı da aynı şekilde B metalinin Faraday sabitine ve ib akım yoğunluğuna bağlıdır. Kaplanan A ve B metallerinin ağırlıklarının birbirine oranı Kaia/Kbib olacaktır.
Burada ele aldığımız oldukça basit bir durum idi. Polarizasyon eğrileri daha karmaşıktır ve sıcaklık, bileşim vb. pek çok değişkenden etkilenirler. Aslında birbirlerine d bağlıdırlar ve biri diğeri üzerinde etki sahibi olabilir! Bu yüzden ikinci şekilde gösterilen durumda her iki eğri çapraz geçişlidir. Çapraz geçiş ucunda B’ye kaplanan A metalinin miktarı yalnızca gram eşitlik ağırlığı oranında olacaktır. Her iki metalin de o anda yaklaşık olarak eşit Faraday’ a sabiti olduğunu varsaydığımız da potansiyel düşürülürse daha fazla b metali kaplanacaktır, diğer taraftan potansiyel çapraz geçiş ucu üzerine arttırılırsa daha fazla A metali kaplanacaktır.
Kısaca bu, karmaşık bir konu olan alaşım kaplamanın basitleştirilmiş bir hikayesidir. Daha teorik detaylar istiyorsanız dersin son kısmında bulabileceğiniz referanslara bakınız. Şimdi işin uygulama kısmına geri dönelim!
Alaşım kaplamak için gerekli şartları sağladıktan sonra, kaplanan bu alaşımın bileşimini nasıl kontrol edebiliriz? Alaşım kaplandıktan sonra bileşimi kontrol edilemeyeceği için alaşım kaplamanın pratik değeri az olduğundan bu konu önemlidir.
Genel olarak alaşım kaplamanın bileşimini kontrol eden BEŞ etmen vardır. Bunlar: AKIM YOĞUNLUĞU, SICAKLIK, KARIŞTIRMA, KİMYASAL BİLEŞİM VE KONSANTRASYON. Bu beş etmen aşağıdaki şekilde işlev görmektedir:
AKIM YOĞUNLUĞU: Akım yoğunluğundaki bir artış genellikle daha az asal olan metalin kaplamadaki miktarını arttıracaktır. Bu yüzden örneğin pirinçte, akım yoğunluğunu yükseltmek kaplamadaki çinko yoğunluğunu yükseltecektir. Bunu şu şekilde açıklayabiliriz: Daha asal bir metali kaplamak kolay olduğundan, az asal metallerin çok daha önünde kaplanmaya eğilimlidir. Akım yoğunluğunu yükseltmek daha asal metallerin katot çevresinden daha hızlı tükenmesine yol açar. Bu bölgede daha az asal olan metal konsantrasyonu yükselir ve dolayısıyla daha çok miktarda az asal metal kaplanır. Umarım kulağa kafa karıştırıcı gelmiyordur! Esas olarak akım yoğunluğunu arttırarak asal metal kıtlığı üretmiş oluruz, bu yüzden daha az miktarda asal metal kaplanır. Buna karşılık, AKIM YOĞUNLUĞUNU DÜŞÜRMEK ASAL METAL MİKTARINI ARTIRIR. Üçüncü sayfadaki şekil 2’ye bakınız.
SICAKLIK: Sıcaklık, alaşımın bileşimini şu şekilde kontrol eder:
ALAŞIM BANYOLARININ SICAKLIĞINI ARTIRMAK KAPLAMADAKİ ASAL METAL MİKTARINI ARTTIRIR. Bunun nedeni sıcaklıktaki bir artışın genellikle asal metalin iyonlaşma oranını daha az asal olan metallere göre daha hızlı arttırmasıdır. Daha fazla sayıda asal metal iyonu mevcut ise daha hızlı kaplanacaktır. Bu yüzden bakır kaplamada sıcaklığı yükseltmek kaplamadaki bakır miktarını artırır.
KARIŞTIRMA: BİR ALAŞIM KAPLAMA BANYOSUNDA KARIŞTIRMA MİKTARINI ARTTIRMAK GENELLİKLE KAPLAMADAKİ DAHA ASAL OLAN METAL MİKTARINI ARTTIRIR. Bunun sebebi, daha fazla sayıda asal metal iyonunun katot ile temas etmesi ve bunları kaplaması kolay olduğu için daha fazla metalin kaplanmasıdır.
KİMYASAL BİLEŞİM: Kimyasal bileşim (kompozisyon) alaşım kaplama bileşimini çok açık şekilde kontrol eder, çünkü çeşitli kimyasal bileşikler kullanarak katottaki temel metal iyonlarının iyonlaşması veya üretimi artırılabilir ya da azaltılabilir. Bu kategori dâhilinde pH ya da banyonun göreceli olarak asidik veya bazik olması bulunur. Burada hiçbir genelleme yapılamaz ancak, genellikle bu katkı kimyasalları ya da katot tabakasında daha yüksek bir polarizasyon üretme eğiliminde olan durumlar, kaplamadaki asal metal miktarının azalmasına yol açar.
KİMYASAL KONSANTRASYON: Burada yine hiçbir genelleme yapılamaz ancak çözeltideki bir metalin daha yüksek konsantrasyonda (derişimde) bulunması kaplamanın yapısında daha fazla miktarda bulunması ile sonuçlanacaktır. Ancak kontrol altında olan iyonlaşma oranı olduğundan bu her zaman doğru olmayabilir. Kolay iyonlaşmayan bir metal tuzunun çok yüksek konsantrasyonu, çok kolay iyonlaşan küçük miktarda bir metal tuzu kadar etkili olmayacaktır.
Şimdi pirinç kaplamaya geri dönelim:
ALAŞIM KAPLAMA OLARAK PİRİNCİN KULLANIM ALANLARI: Pirinç muhtemelen en sık kaplanan alaşım metaldir. Dekoratif kaplamada ve metal ile kauçuk arasında daha sıkı bir bağ kurmak için çelik üstüne kaplandığı kauçuk endüstrisinde son derece yaygın bir kullanımı vardır.
ALAŞIM KAPLAMADA VERİM: Alaşım kaplamada verimliliği belirlemek karışık bir meseledir ancak kolaylaştırılabilir. Bunu yapmanın en kolay yolu, çinko %100 verimlilikte ve bakır da 100% verimlilikte kaplanırken çinko ile bakırın aynı anda kaplanma verimliliğinin %100 olduğunu kabul etmektir. Bu, akımın çinko ve bakır arasında kaplanan metallerin ağırlığına göre dağıtıldığını varsaymaya eşdeğerdir. Demek istediğimizi örneklemek için 2 amper-saatlik elektrik enerjisi geçişinden sonra katotta 3 gramlık pirinç kaplama elde edildiğini farz edelim. Bu kaplama analiz edilirse ağırlıkça %80 bakır ve %20 çinkodan oluştuğu görülür. %100 verimlilikte, bir bakırlı iyon çözeltisinden her amper saat geçişinde 2,37 gram bakır kaplanacağından ve 100% verimlilikte, 1 amper saat geçince 1,22 gram çinko çökeceğinden; 1 gramda 80-20 pirinç kaplaması elde etmek için;
80-20 pirinç için elde ettiğimiz sonuçtur. Böylece 3 gramın 3 x 0,502 veya 1,506 amper saat gerektirdiğini buluruz. 3 gramı sağlamak gerçekte 2 amper-saat gerektirdiğinden, verim sadece
1,506/2 = 0,753 yani %75’tir.
PROBLEM 1: İki amper saatlik enerji geçişi %75 bakır ve %25 çinko ağırlığınca analiz edilen 3 gramlık bir pirinç kaplamaktadır. Kaplama verimi nedir?
PİRİNÇ KAPLAMA BANYOLARI
Pirinç alaşımlarının pek çok banyo türünde kaplanmasının mümkün olmasına rağmen, tek pratik ticari banyo siyanür tipi banyodur. Aşağıda tipik bir reçetesi verilmiştir:
BAKIR SİYANÜR............... 113,4 gr
ÇİNKO SİYANÜR............... 42,525 gr
SODYUM SİYANÜR.............. 198,25 gr
SODYUM KARBONAT............. 113,4 gr
AMONYAK..................... 473 ml(1 pint)
SU.......................... 3,79 lt
ÇALIŞMA KOŞULLARI; Sıcaklık: Oda sıcaklığından 37,7°C dereceye kadar. Daha düzgün ve temiz pirinç rengi elde etmek için daha yüksek sıcaklık tavsiye edilir. Akım yoğunluğu: 0,54 A/dm2. Tank gerilimi: 2-3 volt. Anot katot oranı :2/1.
ANOTLAR: 75-25 pirinç anotlar kullanınız. Katot verimi anot veriminden genellikle daha küçük olduğu için, pirinç anotlarla beraber örneğin demir benzeri çözülemeyen anotlar kullanmak gerekebilir. Çözeltinin pH’ı 12 ve/veya altına düşerse ve klorür mevcutsa sıradan demir anotları saldırıya uğrayacaktır.
Aşağıdaki gibi yüksek hızlı olarak adlandırılan pirinç reçeteleri ile daha büyük akım yoğunlukları kullanmak mümkündür: 283,50 gram bakır siyanür, 113,40 gram çinko siyanür, 510,3 gram sodyum siyanür, 28,35 gram kostik soda, 56,70 gram sodyum karbonat, 3,79 litre su. Sıcaklık 43,3 °C, pH 12,5.
Bu demir tuzları banyoya getirilir ve bunlar (demirli siyanürler) anot verimliliğini önemli ölçüde düşürür. Bu doğrultuda, çözülemeyen anot materyali için demir yerine 18-8 paslanmaz çelik tercih edilmelidir. Çözelti dengesini düzeltmek için 80-20 veya 70-30 anotlar yardımcı anot olarak kullanılabilir.
TANK: Elektrometalkaplama pirincinde tank materyali için sıradan demir ya da çelik kullanılabileceği gibi kauçuk, teflon ya da polietilen astarlı çelik, tank için en iyi kullanımdır çünkü bu şekilde zararlı demir tuzları önlenmiş olur. Tüm plastik polietilen tankları kullanılabilir.
pH: Bu banyo için tavsiye edilen ph aralığı kolorimetrik 11,5-12’dir. Banyo pH’ını yükseltmek genellikle kaplamadaki çinko yüzdelik oranının yükselmesine yol açar. Bu en çok, çinkonun hem siyanürlü bileşik hem de zinkat bileşiği olarak banyo içinde mevcut olması durumunda meydana gelir. pH’ı yükseltmek, çinkonun az iyonize zinkattan daha çok iyonize siyanür formuna doğru geçmesine neden olur ve bu durum daha hızlı iyon kaplaması yapılabilmesine imkan sağlar.
PİRİNÇ BANYOSUNUN ÇALIŞMASI
Kauçuk yapıştırma için pirinç kaplama dışında süsleyici ve dekoratif pirinç kaplama kesin bir oranda bakır ve çinko bileşimi gerektirmez. Asıl elde edilmek istenilen pirinç rengidir ve bu önemli bir ölçüttür. Elektrometal kaplama ile üretilmiş bir pirinç aynı bileşenli dökme pirinçten farklı bir renge bürünecektir. Örneğin kaplama ile elde edilebilecek dökme pirinç rengine (%65 bakır) en yakın üretimin %80 bakır bileşeni olacaktır! Bunun nedeni tam olarak bilinememektedir ancak dökme pirince nazaran kaplanmış pirincin kristal yapısındaki farkla ilgili olduğu söylenebilir. Öyleyse katı bir pirinç rengine uyumda bileşimden çok görünüş önemlidir. Aşağıda kaplamanın rengini etkileyen kontrol etmenleri tanımlanmıştır. İstenilen sarı ile sarı-yeşil arası renk, bileşiminde %70-80 bakır içeren kaplamalarla elde edilir.
AKIM YOĞUNLUĞU: Akım yoğunluğunu yükseltmek çinko içeriğini yükseltir, pirinci daha soluklaştırır. Akım yoğunluğunu düşürmenin ters bir etkisi vardır. Daha pembe renkli olma eğilimli düzensiz şekilli kaplama parçalarında bu etki görülebilir.
Bu, yüksek bakır kaplama oranını ortaya çıkaran alanlardaki düşük akım yoğunluğundan dolayı oluşur.
SICAKLIK: Sıcaklığı yükseltmek pirincin rengini pembeleştirecektir çünkü bakırın daha hızlı oranda çökmesine olanak verir. Sıcaklık düşürüldüğünde tam tersi geçerlidir.
KARIŞTIRMA: Bakırın daha hızlı oranda çökmesine olanak verdiği için karıştırma, kaplamanın rengini pembeleştirecektir
pH: pH arttıkça daha çok çinko çökecektir ve pH azaldıkça daha az çinko bakırla birlikte çökecektir.
AMONYAK İÇERİĞİ: Bir pirinç çözeltisinin amonyak içeriği oldukça önemli bir rol oynar. Banyonu amonyak içeriğini artırmak, pirinç kaplamasındaki çinko miktarını arttırma eğilimindedir pirinci hafifletir)çünkü siyanürden bile daha düşük iyonlaşma oranı olan bakırla birlikte karmaşık bir form oluşturur. Böylece bakır daha az asallaştırılmış olur ve daha fazla çinko çöker. Amonyağın, düzenli renk ve bileşim kaplamalarının elde edilebileceği aralıkları genişletme gibi bir ek özelliği vardır.Bu bir şekilde katot verimliliğini düzeltir.
METAL ORANI: Metal oranlarındaki geniş çeşitliliklerle pirinç kaplamaları elde edildiğinden, çözeltideki metal oranı örneğin bakırın çinkoya oranı çok önemli değildir ancak bakır konsantrasyonunu yükseltmek genellikle kaplamaya daha fazla bakır koyma eğilimindedir.
Not: Henüz hazırlanmış pirinç banyosu, en iyi kaplamayı elde etmek için bekletilmelidir. Bu, yeni banyoyu A.C ile elektrolize ederek yapılabilir. Tanktaki her çözelti galonu için 10 dakikalığına 6-10 volt kullanınız. Bir diğer yöntem, benzer bileşimli eski bir pirinç çözeltisinin 5% hacmini eklemelidir. Bazı belirli bileşenler iyi sonuç veren çözeltiler için gerekli olan banyo elektrolizi tarafından üretilir.
SERBEST SİYANÜR: Serbest siyanürü arttırmak kaplamadaki çinko oranını arttırır, azaltmak ise bakır oranını arttırır.
Pirinç banyosu çalıştırmada henüz tanımlanmış olan çeşitliliklerin etkilerini bilmeniz önemlidir. Daha da önemlisi, düzen ve sabit sonuçlar istiyorsanız BİR KEREDE BİRDEN FAZLA DEĞİŞKEN DEĞİŞTİRMEMEK İÇİN KOŞULLARINIZI KONTROL ETMELİSİNİZ. Bu kural kolay görünebilir ancak gerçekten uyulması gereken bir kuraldır! Bunu bir örnekle basitleştirelim:
Kaplamanın renginin yol gösterdiği bir pirinç banyosu çalıştırdığınızı varsayın. Akımı kontrol etmenizin bir yolu yok ancak tankın içinde bir voltölçer ve ayarlanabilir bir reostat var. Oda sıcaklığında çalışma tavsiye ediliyor ve sıcaklık günden güne aynı. Voltmetre 2 voltu gösteriyorken banyo iyi bir kaplama rengi veriyor. Bir kısım işlemden sonra kaplama kırmızılaşıyor ve çinkonuzun alçaldığını görüp biraz çinko siyanür eklemeye karar veriyorsunuz. Banyoda çinko siyanürü eritip 2 voltta ve 1o’da kaplıyorsunuz ve kaplamanın öncekinden de kırmızı bir renge dönüştüğünü görüyorsunuz! Bu, pirinç kaplamaya yeni başlamış olanların sık sık yaptığı bir hatadır, şaşırtıcıdır ki bu hatayı uzman kaplamacılar ve kimyagerler de yapar! Bu ‘aptalca hatalar’ çoğumuzun başını ağrıtır ve ağrıtmaya devam edecektir. Bu yüzden bunu bir örnek olarak gözler önüne sermeyi uygun buldum.
Soru şu: ÇİNKO SİYANÜR BANYODA ÇÖZÜNDÜĞÜNDE KAPLAMA NEDEN DAHA KIRMIZI BİR RENGE DÖNDÜ? Görünüşte sadece bir tane değişken değiştirilmişti-çözeltideki çinko metal miktarını çoğalttınız-
Neden daha fazla bakır kaplandı?.. Çinko siyanür banyoda çözündüğünde, çözeltideki bağlı olmayan ya da serbest siyanürün bir kısmı, çinko siyanür çözünemez olduğu için uzaklaştırıldı.Çözünebilen çift bileşim oluşturmasına olanak sağlayan, aşağıdaki gibi sodyum çinko siyanür sadece aşırı siyanür mevcutken çözünecektir:
‘serbest’ 2NaCN + Zn(CN)2 =Na2Zn(CN)4 ‘hapsedilmiş’
siyanür siyanür
Bu, bir kısım serbest siyanürü banyodan çıkardınız demektir daha az serbest siyanür ile önceki sayfada belirtildiği gibi daha fazla bakır kaplanacaktır. Dahası, daha az serbest siyanür ile elektrik rezistansı artacaktır. Bu yüzden tank voltajı ile öncekinden daha düşük akım yoğunluğunda kaplama yapıyorsunuz! (Yeterince açık değilse Ders 2’ye bakınız).
Daha fazla bakır daha düşük akım yoğunluğunda kaplanacağından, bakırdan kaplamayı kabul eden iki etmenin birleşimini elde edeceksiniz. Bu, çinko tuzunun banyoya eklenmesini etkiler! O ZAMAN DAHA SONRA VERİLECEK OLAN BASİT ÇİNKO METODUNA GÖRE BİR TEST, ÇİNKOYA İHTİYAÇ DUYULDUĞUNU GÖSTERİRSE SERBEST SİYANÜRÜNÜZÜ KONTROL ETMENİZ VE ÇİNKO TAMAMIYLA ÇÖZÜNDÜKTEN SONRA VE UYGUN DEĞERE GETİRMENİZ AKILLICA OLACAKTIR! (SORU: Pirinç kaplamanın rengi sönükse ve arsenik ya da nikelden kaynaklanmıyorsa –PROBLEM GİDERME KISMINA BAKINIZ- banyoya bakır siyanür eklemek neden zarar vermez?)
Bu da mükemmel sonuçlar vermiş olan bir başka pirinç banyosu reçetesidir.
Bakır siyanür............. 113,40 gr
Çinko siyanür............. 42,5 gr
Sodyum siyanür............ 198,25 gr
Sodyum karbonat........... 113,40 gr
Monoetanolamin............ 38 gr
Su........................ 3,79 lt
Öncekine benzeyen bu reçetede, diğer reçetedeki normal amonyak yerine organik bir amonyak bileşimi olan monoetanolamin kullanılmıştır. Bu yer değiştirmenin avantajı organik bileşimin daha az değişken olmasıdır ve bu, iyi renkli pirinç kaplamalarının kaplanacağı aralığı genişletmektedir. Tek dezavantajı ise banyonun, işlemde katı çamur oluşturma eğiliminin biraz daha çok olmasıdır. Banyoya litre başına 2,64 ml amonyak ekleyerek bunun üstesinden gelinebilir.
ÇALIŞMA KOŞULLARI: Serbest siyanür, 5,62 - 7,5 gr/lt arasında olmalıdır. pH: pH 10,5 - 11,5 kolorimetrik aralığında olmalıdır. Katot akım yoğunluğu: 1,6 – 2,15 A/dm². Pirinç anotlar üzerindeki akım yoğunluğu 0,54 A/dm²’den fazla olmamalıdır. Bu şartlar altında pirinç kaplamanın içerdiği bakır yüzdesi kabaca %70 civarında olacaktır.
Henüz anlattığımız bu iki banyoya ilave olarak, pek çok tescilli pirinç banyosu vardır. Aslında bunlar çeşitli katkı kimyasalları kullanarak yapılan siyanür tipi banyolardır. Bu konuyla ilgileniyorsanız bir önceki derste verilen referanslara bakınız.
DOLAPTA PİRİNÇ KAPLAMA: Yukarıda verilen her iki reçete de dolap kaplama için yeterli olacaktır. Dolaba 6 – 9 Volt gerilim uygulayınız.
PİRİNÇ KAPLAMA PARLATICILARI: * Uygun ayarlanmış bir dolap kaplama banyosu, 2,5 mikron kalınlığına kadar parlak kaplama verecektir. Bunun ötesinde, parlatıcı olmadıkça ya da tescilli bir banyo kullanılmadıkça kaplama matlaşacaktır. Gerçekten parlak bir pirinç rengi elde etmek söz konusu ise ve kaplamanın kalınlığının bir önemi yoksa, parçalara önce parlak nikel kaplamak, sonra da 20-30 sn süreyle pirinç flaş uygulamak iyi bir yöntem olup, çok parlak pirinç elde edilir. Pirinç banyosuna eklenebilecek birkaç parlatıcı vardır. Bu parlatıcılar ve kullanılabilecekleri konsantrasyonlar aşağıda listelenmiştir.
* Yüksek hızlı banyolarda arsenik parlatıcılar kullanmaktan kaçının!
PARLATICI
HAZIRLANIŞI
Arsenik trioksit Bu tuzun 453 gr.ını kostik sodalı su çözeltisi içinde çözün (480 gr/lt). Her 1 litre kostik çözeltisi için 120 gr arsenik kullanın. Bu çözeltiden, pirinç çözeltisinin her litresi için 22,52 ml EKLEYİN. KAPLAMAYI MATLAŞTIRACAĞI VE ANOTLARI KARARTACAĞI İÇİN AŞIRI KULLANIMINDAN KAÇININ.
Potasyum nikel siyanür 453 gr nikel siyanürü sulu sodyum siyanür çözeltisi içinde çözün (240 gr/lt). Her 120 gr nikel siyanür için bu çözeltiden 1 lt kullanın. Pirinç banyosunun her litresi için bu çözeltiden 1,06 cc ekleyin. KAPLAMANIN ÇOK BEYAZ OLMASINA NEDEN OLACAĞI İÇİN AŞIRI KULLANIMINDAN KAÇININ.
PARLATICI
HAZIRLANIŞI
Amonyum tiyosülfat Pirinç banyosunun her galonu için 0,13 cc standart sıvı konsantre kullanın. KAPLAMANIN RENKSİZ OLMASINA VE TORTULAŞMAYA NEDEN OLACAĞI İÇİN AŞIRI KULLANIMINDAN KAÇININ.
Çok kullanıldığında problem yaratacağından ve kontrol etmesi zor olduğundan mümkünse parlatıcı kullanmamak iyi olur. Pirinç kaplama kauçuğun yapışması için yapılıyorsa parlatıcılardan kesinlikle sakınılmalıdır.
4 ila 8 gr/lt amonyum florür (NH4F) ilavesi, ilk reçetede verilen pirinç kaplama banyosunun parlaklığında kayda değer bir iyileşme sağlar. Ayrıca kaplamanın korozyon direncini bir miktar arttırır.
DÖKME DEMİR ÜSTÜNE PİRİNÇ KAPLAMA: Bazı dökme demir türleri üzerine çinko kaplama yapmak zor olduğu gibi, pirinç kaplama yapmak da zordur. Dökme demir üzerinde pirinç kaplama elde edemiyorsanız, pirinç kaplamaya geçmeden önce kadmiyum ya da kalay flaşı uygulayın. İstenilirse bakır flaş da kullanılabilir ancak bakır-çinko oranı için kaplama analizi yapmak gerekirse bu tür bir flaş doğru analiz sonucu elde etmenizi engelleyecektir.
PİRİNÇ KAPLAMA BANYOSUNUN KONTROLÜ: Kaplamada her gün aynı renk pirinç elde etmek istiyorsanız serbest siyanür, pH ve amonyak içeriğini yakın takibe almanız, ara sıra da metal içerik kontrolü yapmanız sizin için önemlidir. Şimdi bunu yapmanın yöntemleri açıklanacaktır.
SERBEST SİYANÜR İÇERİĞİ:
1. Pipetle 10 cc numune alarak 250 cc.lik balona koyun.
2. 100 cc saf su ilave edin ve 5 cc %10’ luk potasyum iyodür çözeltisi da 1 potasyum iyodür kristali ekleyin.
Cam şişeyi sallandığında yeniden çözünmeyen, soluk sarı bir bulanıklık görene kadar 1/10 Normal gümüş nitrat çözeltisi ile titre edin. Bu bitim noktasıdır.
GR/LT OLARAK SERBEST SODYUM SİYANÜR MİKTARI, KULLANILAN GÜMÜŞ NİTRAT CC’SİNİN 0,981 KATINA EŞİTTİR.
Bu serbest siyanür değeri gerçek değer değildir çünkü zinkat Na2ZnO2 formunda mevcut olan çinkonun bir kısmı, belli bir miktar çift siyanürlü Na2Zn(CN)4 ile denge halindedir. Dahası, sıcaklığa bağlı olarak bakırın da bir veya daha fazla siyanürlü bileşikleri mevcut olabilir. Bununla beraber, analiz sürekli 24 °C sıcaklıkta yapılıyorsa bu titrasyon yeterli bir kontrol olarak kullanılabilir.
Daha kesin bir kontrol yöntemi kullanmak istiyorsanız ilk devamlı bulanıklığa ulaştıktan sonra ölçüm yapın. Ardından 5 gram sodyum hidroksit parçacığını balona koyup çözün, sonra tekrar 24 °C’ ye soğutun. Çözeltinin yeniden berrak hale geçtiğine dikkat edin. Önceki gibi, devamlı bulanıklığa ulaşana kadar gümüş nitrat ilave edin ve tekrar ölçüm yapın. İkinci ölçüm ile birinci ölçüm arasındaki farkın 0,131 ile çarpımı, çift siyanürlü çinkonun zinkata dönüştürülmesi ile üretilebilecek maksimum siyanür miktarını verir ve bu değer ilk serbest siyanür ölçümünden çıkarılırsa, serbest siyanür miktarı hakkında daha sabit ve gerçek bir fikir elde edilebilir.
ÖRNEK 1: Sodyum hidroksit mevcut değilken yapılan ilk titrasyonda 10 cc gümüş nitrat okuması yapılıyor. Sodyum hidroksit eklendikten sonra 3,5 cc gümüş ilavesi gerekiyor. Bu yüzden serbest siyanür (10-3,5) cc x 0,981 = 6,37 gr/lt’ dir.
pH: Her zaman kullandığınız pH kağıtları ile tatmin edici bir pH okuması yapmak mümkündür. Banyo memnun edici şekilde çalıştırıldığında pH’ı not edin ve bu değerde tutun. pH, sodyum bikarbonat düşürülebilir ya da kostik soda ile yükseltilebilir. Banyo bir tür havalandırma ile çalışmıyorsa pH’ı düşürmek için temiz pamuklu bir bez parçasının içine bikarbonatı sarın ve bir cam çubuğun ucuna bağlayın. Bikarbonat torbasını tankın dibine daldırın ve karıştırın. Bu şekilde, açığa çıkabilecek siyanür gazı çözelti içinde yukarıya doğru çıkarken yeniden çözünecektir. Bir diğer yol da bikarbonatı soğuk suda çözündürmek ve şekilde gösterildiği üzere bir cam borudan akıtarak eklemektir.
Tank seviyesinden en az 60 cm yukarıda bir rezerv şişe bulundurun. Böylece bikarbonat çözeltisini tankın dibine doğru zorlayacak bir pozitif basınç uygulanır.
AMONYAK İÇERİĞİ : Yeni bir kaplama banyosu hazırlanırken banyonun her litresi başına eklenen orijinal amonyak miktarının (ml/lt olarak) çoğu yitirilir. Çünkü amonyak çok uçucudur ve oda sıcaklığında bile buharlaşacaktır. Ancak konsantrasyon 4,5 ml/lt’ ye kadar düştüğünde artık önceki kadar fazla amonyak kaybı olmayacaktır. Siyanür çözeltilerinde hidroliz ile amonyak oluşabilir. Bu yüzden bir pirinç kaplama banyosunda amonyağın izini sürmek karmaşık bir iştir. İsterseniz aşağıda verilen yönteme göre tam bir analiz yapabilirsiniz ancak benim tecrübelerime göre amonyak konsantrasyonunun düşmesini önlemenin en kolay ve pratik yolu hergün (her 24 saattte bir) banyodaki çözeltinin her 1 litresi için 5,28 ml %28 lik amonyak (amonyum hidroksit) eklemektir.
1. Pipetle 25 ml numune alın ve 500 ml.lik bir behere koyun. Behere, Turnusol kağıdı çözeltinin asidik hale geçtiğini gösterene (kırmızı renge dönene) kadar havalandırma altında dikkatlice asedik asit ekleyin.
2. Şimdi çökelme durana kadar gümüş nitrat çözeltisi (0,1N) ekleyin. Temiz bir sıvı damlası alıp üzerine üzerine bir damla gümüş nitrat ekleyerek test edin. Eğer temizse çökelme tamamlanmıştır. İki saat bekletin.
3. Çözeltiyi filtre edin ve kalan çökeltiyi ılık saf su ile durulayın. Filtratın (filtrede kalan tortu) hepsini toplayın ve suyu yıkayıp ikisini uygun bir erlene yerleştirin.
4. Şişeye 10 gram sodyum hidroksit ekleyerek, oluşan amonyağı damıtın. 50 ml 0,1N hidroklorik asit içeren cam bir kabın içine damıtın. Damıtma tamamlandığında metil oranjı indikatör olarak kullanıp, 0,1N hidroklorik asitli cam kaptaki içeriği 0,1N sodyum hidroksit ile titre edin. Kullanılan HER ml 1/10 N asit, 0,0017 gram amonyağa (NH3) denk gelir. NH3 miktarı aşağıdaki eşitlikten bulunabilir:
... gram NH3 = [(50 ml 0,1N HCl) - (... ml tüketilen 0,1N NaOH)] x 0,0017
Bu eşitlikten elde edilen değer derişime (konsantrasyon) göre ayarlanmalıdır. Eğer 25 ml numune kullanılıyorsa sonucu (1000ml/25ml) yani 40 ile çarpmalısınız. Elde ettiğiniz sonuç gram/lt cinsindendir. Kullanılan numune 50 ml ise sonucu gr/lt cinsinden elde etmek için 20 ile çarpmalısınız.
ÇİNKO İÇERİĞİ:
1. Pipetle 10 ml örnek alın ve 250 ml.lik behere koyun. Üzerine 50 ml saf su ilave edin ve kaynamaya yaklaşana kadar ısıtın.
2. Isındıktan sonra sürekli karıştırmak suretiyle 25 ml %15 lik sodyum sülfür çözeltisi ekleyin ve çökelip hazır hale gelmesini bekleyin
3. Çökeltiyi filtre edin ve birkaç damla sodyum sülfür çözeltisi içeren az miktarda su ile yıkayın.
4. Orijinal kâğıt üzerindeki çökeltiyi 250 ml.lik deney şişesine aktarın. 10 ml konsantre hidroklorik asit ve birkaç tane sodyum sülfür kristali ilave edin. Bir-iki dakika kaynatın ardından 100 cc su ilave edin ve ısıtmaya devam edin. Çinko kaplama dersindeki çinko tayini konusunda gördüğünüz gibi, 10 gram amonyum klorür ve 3 damla difenilbenziden indikatörü ilave edin.
Sıcak çözeltiyi, menekşe rengin yeşile döndüğü ilk ana kadar 1/10 N potasyum ferro siyanür çözeltisi ile titre edin.
Kullanılan demir siyanür miktarı ... [cc] x 6,553 = ... gr/lt olarak çinko miktarına eşittir.
BAKIR İÇERİĞİ: Siyanür banyolarında bakır için verilen basit yöntemi takip ediniz. Çok kesin olmamakla birlikte uygulaması ve kontrolü kolaydır.
BAKIR: Daha kesin sonuçlar için aşağıdaki yöntem kullanılabilir. (Siyanür banyolarındaki bakır için de kullanılabilir.)
1. 250 ml’lik bir erlene 10 ml numune alın.
2. Havalandırma altında 5 ml konsantre sülfürik asit ve 1 ml konsantre nitrik asit ilave edin. Eklemeyi yaparken erleni çalkalayın.
3. Yoğun beyaz sülfür trioksit gazı çıkana kadar kaynatın. Organik parlatıcılar ve/veya tartaratlar mevcutsa işleme 5 ml yerine 10 ml sülfürik asit ile başlayın ve ilk gaz çıkışından sonra erleni soğutup bir ml daha konsantre nitrik asit ekleyerek yeniden gaz çıkışı olmasını sağlayın.
4. Soğutun ve 100 ml su ilave edin.
5. Koyu mavi bir renk alana kadar dikkatlice konsantre amonyak ekleyin (Keskin bir amonyak kokusu çıkacaktır).
6. Fazla amonyak buharlaşana kadar 15 dakika kaynatın.
7. 2 gram amonyum biflorür ve 10 ml asetik asit (5 N) ekleyin. Bu işlemden sonra çözeltinin rengi açık mavi olacaktır.
8. Çözeltiyi oda sıcaklığına kadar soğutun ve 25 ml 20% lik potasyum iyodür çözeltisi ekleyin.
9. Çözeltinin kahverengi rengi sarıya dönmeye başlayıncaya kadar 0,1 N sodyum tiyosülfat çözeltisi ile titre edin.
10. %1 lik nişasta çözeltisinden (indikatör) 2 ml ilave edin ve mavi renk gözden kaybolup bir dakika boyunca geri dönmeyene kadar titrasyona devam edin.
11. Bakır içeriğini aşağıdaki gibi hesaplayabilirsiniz:
... (gr/lt) Bakır = ... (ml) tiyosülfat x Tiyosülfatın normalitesi x 6,365
Not: Nişasta çözeltileri zamanla küflenir. Eğer çözelti çok uzun süre bekletilmiş ise yeni bir çözelti hazırlayın.
PİRİNÇ BANYOLARINDA HATA GİDERME TABLOSU
BELİRTİ MUHTEMEL SEBEBİ
Anotlar üzerinde beyaz bir film oluşuyor. Düşük serbest siyanür
ÇÖZÜM: Beyaz film çözünmeyen çinko siyanürdür. Düzeltmek için fazladan siyanür ekleyin.
Akım açıkken, çözünebilen anotlar Aşırı arsenik içeriği
üzerinde çelik grisi - siyah film.
ÇÖZÜM: Kaplama çözeltisine bir bakır levha daldırarak arsenik parlatıcı fazlasını giderin. Arsenik siyah olarak çökelecektir.
Anotlar siyaha çalan kahverengimsi renkte Aşırı kurşun içeriği
akım varken temizlemeyin; kaplama yanık
ÇÖZÜM: Banyoyu gece boyunca 0,3 6,4 0,5 A/dm2’de temizleyin. Düzgün işletiliyorsa, anotlar üzerinde devamlı olarak grimsi yeşil bir film bulunmalıdır. Parlaklaşırlarsa ortamda çok fazla serbest siyanür bulunuyor demektir.
Anotlar, yapışkanlığı zayıf olan Düşük serbest siyanür içeriği
koyu bir filmle kaplanmış.
ÇÖZÜM: Film muhtemelen bir bakır oksidi formundadır. Anot üzerinde bu tip bir film mevcutken de banyo kullanılabilir, ancak tortu üretip pürüzlülüğe yol açacağından tavsiye edilmez. Film oluşumu bitene kadar serbest siyanür miktarını yükseltin.
HATA GİDERME TABLOSU (devamı)
BELİRTİ MUHTEMEL SEBEBİ
Anotlar beyazlaşmış ve polarize Aşırı kalay mevcut.
olmuş. Pirinç kaplama yanık.
ÇÖZÜM: Kalay fazlasını gidermek için banyoyu 1,07 A/dm² de boşta çalıştırın veya kalsiyum stanat tuzu şeklinde çökelmesi için kalsiyum klorür ekleyin. Klorür iyonları oluşturmadığı için boşta temizleme metodu daha iyidir.
Pirinç kaplama pembe renkte. 1.Kaplamanın çinko
içeriği çok yüksek.
2. Kaplamanın bakır
içeriği çok yüksek.
ÇÖZÜM: Kaplamadaki yüksek çinko içeriğinin pembe bir renk oluşturması garip görünebilir ancak daha önce de belirtildiği gibi, ağır pirinç ile karşılaştırıldığında, bu bileşimde kaplamanın rengi oldukça farklıdır. Çinko, ağır bir alaşımla aynı miktarda ise, sarı renkte aşırı sönüklüğe sebep olsa bile, kristal yapı yüzünden pembe renk oluşabilir.
Kaplamada çok fazla çinko ya da bakır olup olmadığını basit bir testle şu şekilde tespit edebilirsiniz:
Ebatları ve ağırlığı bilinen bir numune alın ve kaplamada kullanılan akım yoğunluğunda 20 dakika kaplayın. Akımı mümkün olduğunca sabit tutarak, test parçasının üzerindeki akımı ve geçen zamanı dikkatlice not edin. Şimdi parçayı çıkarın, durulayın, kurutun ve tartın. Parça üzerinde kullanılan toplam akım ile dakika cinsinden kaplama süresini çarpın ve 60’a bölerek kullanılan amper-saati bulun. Şimdi de pirinç kaplamanın ağırlığını amper-saate bölün ve gram/amper-saat cinsinden elde edilecek kaplama ağırlığını bulun. Bu sonucu sonraki sayfadaki grafik ile karşılaştırın. Sadece yaklaşık bir sonuç vermekle birlikte, çözeltinin bileşimi (kompozisyonu) hakkında kabaca bir fikir edinmenize yardımcı olacaktır. Böylece bu noktadan sonra nasıl ilerleyeceğinizi öğrenmiş olacaksınız.
ÖRNEK 2: Test numunesinin ağırlığı 20,55 gramdır. 1 amperde 20 dakika kaplandıktan sonra 20,95 gram ölçülmüştür.
Amper-saat = 20 x 1/60 = 1/3
Kaplama Ağırlığı = 0,40 gram
Böylece gram/amper-saat = 0,4 / (1/3) = 1,2 gram bulunur. 1,2 noktasından dikey bir çizgi çizin. Bu çizginin eğimli çizgiler ile kesiştiği yer, (A-B) kaplamanın bileşimindeki bakır içerik aralığını verir (%55 ila %45). Buna göre çinko çok yüksektir.
Aşağıdaki tabloyu kullanarak kaplamanın bileşimini kolayca belirleyebilirsiniz. Sırası gelmişken, eğer kauçuk yapışıklığı için pirinç kaplama yapıyorsanız, %73,4 bakır içeren limon sarısı renkli kaplamanın en iyi yapışmayı sağladığını belirtelim.
HATA GİDERME TABLOSU (devamı)
Tablo 1
PİRİNÇ KAPLAMA
BİLEŞİM-RENK TABLOSU
BAKIR % si RENK
87,3 Bakır pembesi
81,5 Açık pembe
73,7 Limon sarısı
68,4 Limon sarısı
66,7 Saman sarısı
62,0 Saman sarısı
59,6 Altın rengi
43,4 Mat açık pembe
31,5 Gümüş beyazı
KAPLAMADAKİ BAKIR İÇERİĞİ ÇOK YÜKSEK İSE:
1. Banyonun her litresi için 5,28 cc amonyak ilave edin.
2. Banyo sıcaklığını 2 ila 4 derece düşürün.
3. pH’ı kostik soda ile yükseltin.
4. Akım yoğunluğunu biraz yükseltin.
5. Serbest siyanür içeriğini arttırın.
KAPLAMADAKİ ÇİNKO İÇERİĞİ ÇOK YÜKSEK İSE:
1. Akım yoğunluğunu bir şekilde azaltın.
2. pH’ı bikarbonat ile azaltın.
3. Banyo sıcaklığını yükseltin.
4. Banyoya bakır siyanür ilave edin.
Not: Çözeltideki Cu/Zn metal oranının 8/1’ den daha yüksek ya da 2/1’den daha düşük olmamasına dikkat edin.
Çözeltide çok fazla bakır Çinkonun bitmesi.
içeriği bulunmakta.
ÇÖZÜM: 80:20 anotları bir kısmını 70:30 anotlar ile değiştirin veya akım açık iken yardımcı olması için ilaveten birkaç çinko anot kullanın. Sırasıyla çözeltinin 1/3’ünü çıkarın ve yeniden dengeyi sağlayın.
HATA GİDERME TABLOSU (devamı)
BELİRTİ MUHTEMEL SEBEBİ
Çözeltide aşırı çinko var Bakırın bitmesi.
ÇÖZÜM: Pirinç anotların bir kısmını bakır anotlar ile değiştirin ya da serbest siyanür miktarını tekrar dengelemek için ekstra siyanür ile bakır siyanür ilave edin ya da çözeltinin 1/3’ünü çıkarın ve dengeyi sağlayın.
Kaplamanın beyazımsı oluyor Aşırı arsenik ya da
nikel içeriği.
ÇÖZÜM: Arseniği, daha önce açıklandığı gibi, 1,07 A/dm2 de, bakır ve nikel üzerine daldırmalı kaplama yapmak suretiyle çıkarın.
Anotlar kötü şekilde Yetersiz serbest
korozyona uğruyor siyanür içeriği.
ÇÖZÜM: Serbest siyanürü çoğaltın. Pirinç çözeltisinde sitrat ve tartarat tuzları(roşel tuzları gibi) kullanılırsa bu durum oluşabilir.
Anotlar polarize oluyor; Serbest siyanür
tank gerilimi yüksek yetersiz. Anotlardaki
akım yoğunluğu yüksek.
Sıcaklık çok düşük.
ÇÖZÜM: Yukarıdaki üç maddede yapılan kontrollere göre düzeltme yapın.
Banyo süt kıvamında pH çok düşük; bazik
çinko bileşikleri
mevcut.
ÇÖZÜM: pH’ı kostik ekleyerek yükseltin ve/veya daha fazla sodyum siyanür ilave edin.
Lekeli, çizgili kaplamalar Yağ veya başka organik
maddelerin varlığı.
ÇÖZÜM: Banyoyu aktif karbon ile filtre edin.
Düşük katot verimi Serbest siyanür çok
yüksek. Akım yoğunluğu
çok düşük. Sıcaklık
çok düşük.
ÇÖZÜM: Yukarıdaki maddelerde yapılan kontrollere göre gerekli düzeltmeleri yapın.
KÖTÜ PİRİNÇ KAPLAMALARIN SÖKÜLMESİ
ÇELİKTEN, DEMİRDEN SÖKMEK:
Ters akımda siyanürlü sökme banyosu kullanın, 89,9 gr/lt sodyum siyanür + 56,7 gram kostik soda temizleyin. Çelik bir katodun karşısında parçayı anot olarak kullanıp 6 volt uygulayın.
NİKEL LEVHADAN SÖKMEK:
Sökülecek malzemeyi aşağıdaki gibi hazırlanmış bir çözeltinin içine yerleştirin:
75 gram amonyum persülfat, 335 cc %28’ lik amonyak, 665 cc su. Pirinç sökülene kadar malzemeyi çözeltide tutun. Sökmeyi hızlandırmak için çözeltiyi ısıtın, kaynayıp buharlaşan amonyağı tamamlayın.
PİRİNÇ HAKKINDA ÖZEL NOTLAR
Soğuk haddelenmiş anotlar döküm anotlardan daha hızlı korozyona uğrayacaktır.
7,5 gr/lt kadar az bir miktar aluminyum tuzu eklemek (aluminyum sülfat) pirinç kaplamanın rengini iyileştirecektir.
Eğer çinko içeriğini yükseltmek için bir veya iki pirinç anodu çinko anotlarla değiştirirseniz, yalnızca akım açıkken kullanın, aksi takdirde çinko anotları banyoda bırakırsanız üzerine bakır kaplanacaktır.
pH’ı günlük olarak kontrol edin ve uzun vadede büyük miktarlarda siyanür ilavesi yapmaktansa kısa aralıklarla, azar azar siyanür ilavesi yapın.
Sıcaklıktaki ufak bir değişiklik bile kaplamanın bileşiminde büyük farklılığa yol açabileceğinden, banyoyu oda sıcaklığından daha yüksek sıcaklıklarda çalıştıracaksanız sıcaklığı sabit tutmak için bir ısı kontrol düzeneği kullanın. Kauçuk yapışkanı için tavsiye edilen kontrol hassasiyeti 0,6 °C olmalıdır. Isıtıcı olarak, bipolar etkileri önleyecek şekilde yerleştirilmiş demir bobin ya da paslanmaz çelik kullanın. Teflon, payreks ya da vycor ısıtma bobinlari kullanmak daha iyi sonuç verecektir.
Yüzeyişlemleri.com dan alıntır
PİRİNÇ (Bakır ve çinko alaşımı, Cu-Zn)
ALAŞIM KAPLAMANIN TEMELLERİ:
kaplanabilir metal iyonları içeren bir elektrolitten direkt elektrik akımı geçirilirse elektrik enerjisinin bir kısmı kimyasal enerjiye dönüşür ve metal, işlemin bir parçası olarak katotta kaplanır.
Kaplanabilir iki metalin iyonları elektrolitte mevcut ise ve içinden akım geçiyorsa ne olur?
Metallerin alaşım kaplamalarına dair karmaşık ve ilerlemiş teorilerin olmakla birlikte, biz alaşım kaplamayı tek metal kaplama konusunu ele aldığımız zamanki bakış açısından ele alacağız. Bu bakış açısı enerji ve iştir.
Elektrik enerjisi birkaç metalin iyonlarını içeren bir çözeltiden geçiyorsa, bu metalik forma indirgenecek en kolay metal ilk önce kaplanacak olandır.
Bu, ‘enerji her zaman en kolay yolu takip eder’ temel ilkesine bağlıdır.
Ders 2’de öğrendiğiniz üzere, metalin elektromotor serisindeki yeri ne kadar düşük (aşağıda) olursa, diğer her şey eşitken metalik bir forma indirgemek o kadar kolay olur. Düşük metaller dediğimiz ise yüksek metal serilerinden daha ASİL olanlardır. Daha ASİL metallerin çözünmesi ya da iyonik şekle dönmesi zordur ancak, iyonik şekle döndükleri zaman metalik şekle geri sokmak da kolaydır. Elektromotor serilerdeki diğer daha az ASİL metallerin çözünmesi ya da iyonik şekle dönmesi daha kolaydır ancak indirgemek ya da metalik şekle geri sokmak daha zordur. Seride belirtildiği gibi metal potansiyeli, söz konusu metalin indirgenmesinin kolaylık ya da zorluğunun bir ölçütüdür.
Elektrik enerjisi her zaman en kolay yolu takip edeceğinden, alaşım kaplama işi elektrolitte mevcut bulunan metallerin enerjiye, eşit kolaylıkta bir yol sunmalarından ibarettir. Bu başarıyla yapıldığı taktirde elektrik enerji geçişi, iki ya da daha fazla metal iyonlarının katı metal ve gerçek alaşım oluşturmak için eşzamanlı olarak indirgenmesine yol açacaktır.
Şimdi bu bölümün konusu olan bakır ve çinko alaşımı pirinci ele alalım.
Ders 2’ deki elektromotor seri tablosuna bakarsanız, bakırın potansiyelinin –0,34, çinkonun potansiyelinin +0,76 volt olduğunu gösteriyor. Buna göre, bakır çinkodan çok daha asal olup, serbest bakır ve çinko iyonları içeren bir çözeltiye elektrik enerjisi verilirse bakırın kendi kendine kaplanacağını bekleyebiliriz.
Bu basit olgunun doğruluğunu, bakır sülfat 1 normal ve çinko sülfat 1 normal olacak şekilde bir çözelti hazırlayarak görebilirsiniz. Kurşun anot ve bakır katot kullanarak 0,54 A/dm² lik akım yoğunluğunda olacak şekilde elektrik enerjisi verin. Kaplama bakır olacaktır.
Burada karşılaşılan sorun, serilerde metalleri nasıl yakınlaştırabileceğimizdir. Bir metal indirgemenin kolaylığı, metalin çözeltideki iyonlaşma miktarı ile son derece ilgilidir. Çünkü tüm metal tuzları suda çözündüğünde iyonlaşırken, bazıları diğerlerinden daha çok iyonlaşırlar. Böylece bakır sülfat suda çözündüğünde, iyonlaşma işlemi
CuSO4 D Cu++ + SO=4
şeklinde olur ve tepkimenin %100 tamamlanması gerekli değildir. Reaksiyon soldan sağa olduğu gibi sağdan sola da gidebilir ve bakır sülfatın belli bir yüzdesinin ayrılmadığı ya da iyonlaşmadığı, bunun dışındaki miktarının iyonlaştığı bir denge noktasına ulaşır. Elektrolitte oldukça fazla miktarda bakır iyonu varsa, bunlar indirgenmek üzere katotta mevcut bulunacak ve çinko iyonları mecazi anlamda ‘sokakta bırakılmış’ olacaktır. Yeterli bakır iyonu oldukça elektrik enerjisi çinko iyonlarından çok bakır iyonlarını tercih edecektir. Farz edin ki bir yolunu bularak mevcut tüm bakır iyonlarını indirgedik — bu durumda enerji çinko iyonlarıyla da temas haline geçer!
Bunu yapmanın en kolay yolu daha az bakır sülfat eriterek, daha az bakır iyonu bulunmasını sağlamaktır. Böylece sadece 0,0001 Normal bakır sülfat içeren bir çözelti hazırladıysak ve 1 Normal çinko sülfat bulunması durumunu muhafaza ettiysek bakır iyonlarına nazaran daha fazla çinko iyonu mevcut olur; enerji, sayısal fazlalığı nedeniyle az da olsa çinko iyonlarıyla da temas halinde olmak zorundadır.
Basit bir örnek vermek gerekirse, biri bakır diğeri de çinko olan iki çubuk düşünelim. Her ikisi de 30 cm uzunluğunda ve yüzey alanları 10 dm2 olsun. Bunları şekildeki gibi bir elektrik devresinde bağlıyoruz. Bakırın elektriksel direnci çinkonunkinin kabaca 1/4’ü kadar olduğundan, enerjinin çoğu (80%’i) bakır çubuktan geçecektir. Çinko çubuktan daha fazla elektrik geçmesini istiyorsak bakır çubuğun kesiti çinkonun kesitinin 1/4'ü olana kadar inceltebiliriz ve bu şekilde aynı akımın her iki çubuktan da geçmesini sağlarız. Bakır çubuğu yeterince inceltirsek çinko çubuktaki akımın istenilen yüzdeliğini de ayarlayabiliriz.
Değişmeli olarak akım istediğimiz yönde dağıtılıncaya kadar, çinko çubuğun çapını istediğimiz miktarda yükselte-biliriz. Bunlar istenilen enerji dağılımını elde etmek için kullanılabilecek hilelerdir.
Çinkonun bakırla birlikte kaplanmasında, bakır sülfat konsantrasyonunun indirgenme hilelerinden yararlanabiliriz böylece çok az bakır iyonları olup, çok pratik olmamakla beraber işe yarar. Pratik olmamasının nedeni, herhangi ölçülebilir akım ilettiğiniz anda katot çevresinde mevcut bulunan birkaç bakır iyonlarının çinko ile kaplanması ve çözeltiyi bakır iyonlarından tamamıyla yoksun olarak katodun çevresinde bırakmasıdır. Bu oluştuğu vakit, sadece çinko kaplanır ve hiçbir alaşım kaplama oluşmaz! Bu durum aşağıdaki diagramdan da anlaşılabilir.
Bundan dolayı bakır sülfat konsantrasyonunu azaltmak bir işe yaramayacak ve başka bir yol bulmak zorunda kalacağız. Suda çözündüğünde neredeyse hiçbir serbest bakır iyonunun çözeltide bulunamayacağı karmaşık bir formda iyonlaşan bakır bileşikleri vardır. Bu tür bir bileşiğe bir örnek, Na2Cu(CN)3 formüllü sodyum bakır siyanürdür.
Suda çözündüğünde aşağıda gösterildiği şekilde serbest sodyum iyonları ve karmaşık bakır siyanür iyonu oluşturmak için iyonlaşır.
Na2 Cu(CN)3 D 2Na+ + Cu(CN)3=
Karmaşık bakır siyanür iyonu, aşağıda gösterildiği gibi birkaç serbest bakır iyonu oluşturmak için ikinci bir iyonlaşmaya uğrar.
Cu(CN)3= D Cu+ + 3(CN)-
Çözeltide mevcut bakır iyonlarının miktarı o kadar azdır ki çözelti sıradan bir bakır tuzu çözeltisi gibi davranmaz. Bunu daha önce yaptığınız demir çivi deneyi ile görmüştünüz.
Eğer elektromotor kuvveti, sodyum bakır siyanür çözeltisi içinde duran bakır bir çubuk kullanarak ölçülürse, bakır potansiyelinin –0,34 volt değil +1 volt olduğu görülecektir! Diğer bir deyişle potansiyel, basit bir çinko tuz çözeltisindeki çinkodan daha az asal olana kadar serideki bakırı yükseltmek için değiştirilmiştir!
Basit bir çinko tuz çözeltideki bakır siyanür iyonu ile karşılaştırılamayacağından çinko, sodyum çinko siyanür Na2Zn(CN)4 olarak bu yeni çözeltiye eklenebilir. Çinkonun iyonlaşması bakır için belirtilene benzer bir yol ile gerçekleşir.
Na2 Zn (CN)4 D 2Na+ + Zn(CN)4= D Zn++ + 4(CN)-
Sonuç olarak çinko iyonu da daha az asil yapılmıştır ancak çinkonun değişimi, yeni çözeltideki potansiyeli +0,76 volttan +1,2 volta değiştiği için bakırdakinden daha azdır.
Esasında, karmaşık bir bileşik kullanarak yaptığımız iş, çözeltide bulunan bakır iyonları sayısını çok küçük bir miktara düşürmektir. Elbette buna evet diyeceksiniz, ancak bakır sülfat konsantrasyonunu indirgeyerek aynı şeyi daha önce yapmıştık ve kullanışlı bir yol değildi.
Ancak buradaki durumda şöyle bir fark vardır: Karmaşık siyanür bileşiğinde çok az bakır iyonu mevcut olmakla birlikte, bakır siyanür iyonları daha fazla bakır iyonuna ihtiyaç duyulduğunda bunu sağlayacaktır.
Seyreltilmiş bakır sülfat çözeltisinde, katodun yakınlarındaki mevcut olan az miktardaki bakır iyonu kaplandıktan sonra artık daha fazla kaplayamazsınız. Bakır siyanür çözeltisinde ise, birkaç bakır iyonu katot üzerinde kaplandığı anda bakır siyanür iyonları, daha fazla bakır iyonları oluşturmak üzere anında ayrışır. [Cu(CN)3 D Cu+ 3(CN)- reaksiyonu sağ tarafa doğru işler.] Katodun yakınlarında her zaman bakır siyanür iyonları mevcut olduğu için, ihtiyacınız olduğu anda daha fazla serbest bakır iyonu uygun durumda bulunabilecektir!
O zaman bu başarılı bir hiledir ve pirinç alaşımı kaplamayı mümkün kılar. Ancak hatırlamamız gereken genel kural şudur; hile vasıtası ile çinko indirgemeyi bakır indirgeme gibi kolaylaştırdık, böylece enerji geçişlerini eşit derecede kolaylaştırmış olduk. İstenilen alaşım kaplamayı gerçekleştirmede kullanılabilecek diğer hile türleri de vardır ancak genellikle temel kurallar aynı kalır: ENERJİ YOLLARINI EŞİTLERSENİZ, BÖYLECE ALAŞIM KAPLAMA YAPABİLİRSİNİZ. Diğer bir deyişle: ALAŞIM KAPLAMAYI TEK BİR METALİN KAPLANMASINDAN DAHA KOLAY HALE GETİRİRSENİZ ALAŞIM KAPLAYABİLİRSİNİZ.
Alaşım kaplamaya bakmanın diğer bir yolu da kutuplaşma (polarizasyon) eğrileridir. Peki polarizasyon eğrisi nedir? Çok basit. Polarizasyon eğrisi; metalik bir elektrodun, potansiyeli bilinen standart bir elektrot kullanılarak (örneğin hidrojen elektrot) akım yoğunluğuna karşı ölçülen elektriksel potansiyelini simgeleyen bir eğridir. Kulağa karmaşık geliyor ancak oldukça basittir. Bir diyagram işimizi kolaylaştıracaktır. Şekilde bakır kaplanırken, bakır elektrodun elektrik potansiyeli diyelim ki bakır siyanür çözeltisinde ölçülüyor.
İlk olarak, elektrodun potansiyeli nasıl ölçülür? Ders 2’de elektromotor serilerden konuşurken bu konuya bir giriş yapmıştık. Şimdi biraz daha detaylı görelim.
Kaplama banyosuna bir gerilim (voltaj) uygulandığında banyoda oluşacak toplam gerilim, katottaki gerilim düşümü artı çözeltiden geçerken oluşan gerilim düşümü artı anottaki gerilim düşümü artı ilk üç madde ile karşılaştırıldığında genellikle pek de önemli olmayan, metalik bağlantılar içinden geçerken oluşan gerilim düşümüne eşittir.
Katottaki voltaj (gerilim) düşüşü ile söylemek istediğimiz katot potansiyelidir. Peki bunu nasıl ölçeceksiniz? Bu ölçümü, potansiyeli bilinen ve belli şartlarda iken sabit olan bir elektrot ile karşılaştırarak yapabilirsiniz. Bu sizin standardınız olacaktır. Basitleştirilmiş diyagramda bakır katot diyelim ki bakır siyanürlü bir çözeltide bakır kaplanıyor. Bu bakır tabakaya hidrojen elektrot tuttururuz (ya da kalomel elektrot). Yapmamız gereken şey bakır levhayı ve hidrojen elektrotu, minyatür serbest bir pil oluşturmak için gerçek kaplama işlemi devam ederken gösterildiği gibi bağlamaktır. Bu minyatür pil tarafından üretilen ve potansiyometre ile ölçülen tüm gerilim diyelim ki 0,35 volt olsun. Bilinen şartlar altında hidrojen elektrot 0,01 volt potansiyel (yarı hücre potansiyeli) üretir, o zaman verilen işlem şartları altında katottaki voltaj düşümünün 0,35 – 0,01 = 0,34 volt olduğunu biliyoruz. İşte bu şekilde hesaplanır.
Katodun belli bir alanı olduğundan ve bir ampermetreden toplam akımı ölçebileceğimizden, ölçme esnasındaki akım yoğunluğunu artık biliyoruz. Pekala, bu akım yoğunluğu ve katot potansiyeli bize polarizasyon eğrileri üzerindeki bir tek ucun yerini verir. Siyanür çözeltisinde kaplanmış bakır gibi bir metalin basitleştirilmiş polarizasyon eğrisi Şekil 4’teki gibi görünür, eğrinin üzerindeki her bir değer yukarıda tanımladığımız yöntem ile elde edilmiştir.
ALAŞIM KAPLAMANIN TEMELLERİ
Şekil 5A’da kaplanan A metalinin B metalinin ağırlığına oranı, A/B = Ka.ia / Kb.ib dir. Burada K metalin Faraday sabitidir. Burada hiç hidrojen kaplanmadığı varsayılmıştır.
Şimdi aynı grafiğe C metali üzerine kaplanan diğer bir B metali için polarizasyon eğrisini çizelim. B metalinin polarizasyon eğrisi ikinci eğri ile gösterildiği gibidir. Bu B metalinin A metali ile birlikte kaplanmasını umabilir miyiz? Cevap, sizin de gördüğünüz gibi hayır olacaktır. Çünkü makul bir katot potansiyeli, B metali ile akım akışı oluşturmayacaktır. Bu da temel olarak daha önce verilen enerji kuramıdır: Kaplaması en kolay olan bu metal kaplanacaktır. (Bu bağlamda hidrojeni bir metal olarak düşünebilirsiniz).
Polarizasyon eğrileri birçok değişkene bağlı olduğu için iki eğriyi Şekil 5’te gösterildiği gibi birbirine daha yakınlaştırmak mümkündür. Bunun nasıl yapılacağı daha önce anlatılmıştır. Bilinen katot potansiyeli e1‘ in A metalinde belli bir akım yoğunluğu ve B metalinde belli bir akım yoğunluğu oluşturduğunu görebilirsiniz. Artık enerji yolları özdeş olup, A ve B metalleri C metali üzerine birlikte kaplanacak ve alaşım oluşturacaktır. Tabi ki kaplanan A metali miktarı A metalinin Faraday sabitine ve ia akım yoğunluğuna bağlıdır. Kaplanan B metali miktarı da aynı şekilde B metalinin Faraday sabitine ve ib akım yoğunluğuna bağlıdır. Kaplanan A ve B metallerinin ağırlıklarının birbirine oranı Kaia/Kbib olacaktır.
Burada ele aldığımız oldukça basit bir durum idi. Polarizasyon eğrileri daha karmaşıktır ve sıcaklık, bileşim vb. pek çok değişkenden etkilenirler. Aslında birbirlerine d bağlıdırlar ve biri diğeri üzerinde etki sahibi olabilir! Bu yüzden ikinci şekilde gösterilen durumda her iki eğri çapraz geçişlidir. Çapraz geçiş ucunda B’ye kaplanan A metalinin miktarı yalnızca gram eşitlik ağırlığı oranında olacaktır. Her iki metalin de o anda yaklaşık olarak eşit Faraday’ a sabiti olduğunu varsaydığımız da potansiyel düşürülürse daha fazla b metali kaplanacaktır, diğer taraftan potansiyel çapraz geçiş ucu üzerine arttırılırsa daha fazla A metali kaplanacaktır.
Kısaca bu, karmaşık bir konu olan alaşım kaplamanın basitleştirilmiş bir hikayesidir. Daha teorik detaylar istiyorsanız dersin son kısmında bulabileceğiniz referanslara bakınız. Şimdi işin uygulama kısmına geri dönelim!
Alaşım kaplamak için gerekli şartları sağladıktan sonra, kaplanan bu alaşımın bileşimini nasıl kontrol edebiliriz? Alaşım kaplandıktan sonra bileşimi kontrol edilemeyeceği için alaşım kaplamanın pratik değeri az olduğundan bu konu önemlidir.
Genel olarak alaşım kaplamanın bileşimini kontrol eden BEŞ etmen vardır. Bunlar: AKIM YOĞUNLUĞU, SICAKLIK, KARIŞTIRMA, KİMYASAL BİLEŞİM VE KONSANTRASYON. Bu beş etmen aşağıdaki şekilde işlev görmektedir:
AKIM YOĞUNLUĞU: Akım yoğunluğundaki bir artış genellikle daha az asal olan metalin kaplamadaki miktarını arttıracaktır. Bu yüzden örneğin pirinçte, akım yoğunluğunu yükseltmek kaplamadaki çinko yoğunluğunu yükseltecektir. Bunu şu şekilde açıklayabiliriz: Daha asal bir metali kaplamak kolay olduğundan, az asal metallerin çok daha önünde kaplanmaya eğilimlidir. Akım yoğunluğunu yükseltmek daha asal metallerin katot çevresinden daha hızlı tükenmesine yol açar. Bu bölgede daha az asal olan metal konsantrasyonu yükselir ve dolayısıyla daha çok miktarda az asal metal kaplanır. Umarım kulağa kafa karıştırıcı gelmiyordur! Esas olarak akım yoğunluğunu arttırarak asal metal kıtlığı üretmiş oluruz, bu yüzden daha az miktarda asal metal kaplanır. Buna karşılık, AKIM YOĞUNLUĞUNU DÜŞÜRMEK ASAL METAL MİKTARINI ARTIRIR. Üçüncü sayfadaki şekil 2’ye bakınız.
SICAKLIK: Sıcaklık, alaşımın bileşimini şu şekilde kontrol eder:
ALAŞIM BANYOLARININ SICAKLIĞINI ARTIRMAK KAPLAMADAKİ ASAL METAL MİKTARINI ARTTIRIR. Bunun nedeni sıcaklıktaki bir artışın genellikle asal metalin iyonlaşma oranını daha az asal olan metallere göre daha hızlı arttırmasıdır. Daha fazla sayıda asal metal iyonu mevcut ise daha hızlı kaplanacaktır. Bu yüzden bakır kaplamada sıcaklığı yükseltmek kaplamadaki bakır miktarını artırır.
KARIŞTIRMA: BİR ALAŞIM KAPLAMA BANYOSUNDA KARIŞTIRMA MİKTARINI ARTTIRMAK GENELLİKLE KAPLAMADAKİ DAHA ASAL OLAN METAL MİKTARINI ARTTIRIR. Bunun sebebi, daha fazla sayıda asal metal iyonunun katot ile temas etmesi ve bunları kaplaması kolay olduğu için daha fazla metalin kaplanmasıdır.
KİMYASAL BİLEŞİM: Kimyasal bileşim (kompozisyon) alaşım kaplama bileşimini çok açık şekilde kontrol eder, çünkü çeşitli kimyasal bileşikler kullanarak katottaki temel metal iyonlarının iyonlaşması veya üretimi artırılabilir ya da azaltılabilir. Bu kategori dâhilinde pH ya da banyonun göreceli olarak asidik veya bazik olması bulunur. Burada hiçbir genelleme yapılamaz ancak, genellikle bu katkı kimyasalları ya da katot tabakasında daha yüksek bir polarizasyon üretme eğiliminde olan durumlar, kaplamadaki asal metal miktarının azalmasına yol açar.
KİMYASAL KONSANTRASYON: Burada yine hiçbir genelleme yapılamaz ancak çözeltideki bir metalin daha yüksek konsantrasyonda (derişimde) bulunması kaplamanın yapısında daha fazla miktarda bulunması ile sonuçlanacaktır. Ancak kontrol altında olan iyonlaşma oranı olduğundan bu her zaman doğru olmayabilir. Kolay iyonlaşmayan bir metal tuzunun çok yüksek konsantrasyonu, çok kolay iyonlaşan küçük miktarda bir metal tuzu kadar etkili olmayacaktır.
Şimdi pirinç kaplamaya geri dönelim:
ALAŞIM KAPLAMA OLARAK PİRİNCİN KULLANIM ALANLARI: Pirinç muhtemelen en sık kaplanan alaşım metaldir. Dekoratif kaplamada ve metal ile kauçuk arasında daha sıkı bir bağ kurmak için çelik üstüne kaplandığı kauçuk endüstrisinde son derece yaygın bir kullanımı vardır.
ALAŞIM KAPLAMADA VERİM: Alaşım kaplamada verimliliği belirlemek karışık bir meseledir ancak kolaylaştırılabilir. Bunu yapmanın en kolay yolu, çinko %100 verimlilikte ve bakır da 100% verimlilikte kaplanırken çinko ile bakırın aynı anda kaplanma verimliliğinin %100 olduğunu kabul etmektir. Bu, akımın çinko ve bakır arasında kaplanan metallerin ağırlığına göre dağıtıldığını varsaymaya eşdeğerdir. Demek istediğimizi örneklemek için 2 amper-saatlik elektrik enerjisi geçişinden sonra katotta 3 gramlık pirinç kaplama elde edildiğini farz edelim. Bu kaplama analiz edilirse ağırlıkça %80 bakır ve %20 çinkodan oluştuğu görülür. %100 verimlilikte, bir bakırlı iyon çözeltisinden her amper saat geçişinde 2,37 gram bakır kaplanacağından ve 100% verimlilikte, 1 amper saat geçince 1,22 gram çinko çökeceğinden; 1 gramda 80-20 pirinç kaplaması elde etmek için;
80-20 pirinç için elde ettiğimiz sonuçtur. Böylece 3 gramın 3 x 0,502 veya 1,506 amper saat gerektirdiğini buluruz. 3 gramı sağlamak gerçekte 2 amper-saat gerektirdiğinden, verim sadece
1,506/2 = 0,753 yani %75’tir.
PROBLEM 1: İki amper saatlik enerji geçişi %75 bakır ve %25 çinko ağırlığınca analiz edilen 3 gramlık bir pirinç kaplamaktadır. Kaplama verimi nedir?
PİRİNÇ KAPLAMA BANYOLARI
Pirinç alaşımlarının pek çok banyo türünde kaplanmasının mümkün olmasına rağmen, tek pratik ticari banyo siyanür tipi banyodur. Aşağıda tipik bir reçetesi verilmiştir:
BAKIR SİYANÜR............... 113,4 gr
ÇİNKO SİYANÜR............... 42,525 gr
SODYUM SİYANÜR.............. 198,25 gr
SODYUM KARBONAT............. 113,4 gr
AMONYAK..................... 473 ml(1 pint)
SU.......................... 3,79 lt
ÇALIŞMA KOŞULLARI; Sıcaklık: Oda sıcaklığından 37,7°C dereceye kadar. Daha düzgün ve temiz pirinç rengi elde etmek için daha yüksek sıcaklık tavsiye edilir. Akım yoğunluğu: 0,54 A/dm2. Tank gerilimi: 2-3 volt. Anot katot oranı :2/1.
ANOTLAR: 75-25 pirinç anotlar kullanınız. Katot verimi anot veriminden genellikle daha küçük olduğu için, pirinç anotlarla beraber örneğin demir benzeri çözülemeyen anotlar kullanmak gerekebilir. Çözeltinin pH’ı 12 ve/veya altına düşerse ve klorür mevcutsa sıradan demir anotları saldırıya uğrayacaktır.
Aşağıdaki gibi yüksek hızlı olarak adlandırılan pirinç reçeteleri ile daha büyük akım yoğunlukları kullanmak mümkündür: 283,50 gram bakır siyanür, 113,40 gram çinko siyanür, 510,3 gram sodyum siyanür, 28,35 gram kostik soda, 56,70 gram sodyum karbonat, 3,79 litre su. Sıcaklık 43,3 °C, pH 12,5.
Bu demir tuzları banyoya getirilir ve bunlar (demirli siyanürler) anot verimliliğini önemli ölçüde düşürür. Bu doğrultuda, çözülemeyen anot materyali için demir yerine 18-8 paslanmaz çelik tercih edilmelidir. Çözelti dengesini düzeltmek için 80-20 veya 70-30 anotlar yardımcı anot olarak kullanılabilir.
TANK: Elektrometalkaplama pirincinde tank materyali için sıradan demir ya da çelik kullanılabileceği gibi kauçuk, teflon ya da polietilen astarlı çelik, tank için en iyi kullanımdır çünkü bu şekilde zararlı demir tuzları önlenmiş olur. Tüm plastik polietilen tankları kullanılabilir.
pH: Bu banyo için tavsiye edilen ph aralığı kolorimetrik 11,5-12’dir. Banyo pH’ını yükseltmek genellikle kaplamadaki çinko yüzdelik oranının yükselmesine yol açar. Bu en çok, çinkonun hem siyanürlü bileşik hem de zinkat bileşiği olarak banyo içinde mevcut olması durumunda meydana gelir. pH’ı yükseltmek, çinkonun az iyonize zinkattan daha çok iyonize siyanür formuna doğru geçmesine neden olur ve bu durum daha hızlı iyon kaplaması yapılabilmesine imkan sağlar.
PİRİNÇ BANYOSUNUN ÇALIŞMASI
Kauçuk yapıştırma için pirinç kaplama dışında süsleyici ve dekoratif pirinç kaplama kesin bir oranda bakır ve çinko bileşimi gerektirmez. Asıl elde edilmek istenilen pirinç rengidir ve bu önemli bir ölçüttür. Elektrometal kaplama ile üretilmiş bir pirinç aynı bileşenli dökme pirinçten farklı bir renge bürünecektir. Örneğin kaplama ile elde edilebilecek dökme pirinç rengine (%65 bakır) en yakın üretimin %80 bakır bileşeni olacaktır! Bunun nedeni tam olarak bilinememektedir ancak dökme pirince nazaran kaplanmış pirincin kristal yapısındaki farkla ilgili olduğu söylenebilir. Öyleyse katı bir pirinç rengine uyumda bileşimden çok görünüş önemlidir. Aşağıda kaplamanın rengini etkileyen kontrol etmenleri tanımlanmıştır. İstenilen sarı ile sarı-yeşil arası renk, bileşiminde %70-80 bakır içeren kaplamalarla elde edilir.
AKIM YOĞUNLUĞU: Akım yoğunluğunu yükseltmek çinko içeriğini yükseltir, pirinci daha soluklaştırır. Akım yoğunluğunu düşürmenin ters bir etkisi vardır. Daha pembe renkli olma eğilimli düzensiz şekilli kaplama parçalarında bu etki görülebilir.
Bu, yüksek bakır kaplama oranını ortaya çıkaran alanlardaki düşük akım yoğunluğundan dolayı oluşur.
SICAKLIK: Sıcaklığı yükseltmek pirincin rengini pembeleştirecektir çünkü bakırın daha hızlı oranda çökmesine olanak verir. Sıcaklık düşürüldüğünde tam tersi geçerlidir.
KARIŞTIRMA: Bakırın daha hızlı oranda çökmesine olanak verdiği için karıştırma, kaplamanın rengini pembeleştirecektir
pH: pH arttıkça daha çok çinko çökecektir ve pH azaldıkça daha az çinko bakırla birlikte çökecektir.
AMONYAK İÇERİĞİ: Bir pirinç çözeltisinin amonyak içeriği oldukça önemli bir rol oynar. Banyonu amonyak içeriğini artırmak, pirinç kaplamasındaki çinko miktarını arttırma eğilimindedir pirinci hafifletir)çünkü siyanürden bile daha düşük iyonlaşma oranı olan bakırla birlikte karmaşık bir form oluşturur. Böylece bakır daha az asallaştırılmış olur ve daha fazla çinko çöker. Amonyağın, düzenli renk ve bileşim kaplamalarının elde edilebileceği aralıkları genişletme gibi bir ek özelliği vardır.Bu bir şekilde katot verimliliğini düzeltir.
METAL ORANI: Metal oranlarındaki geniş çeşitliliklerle pirinç kaplamaları elde edildiğinden, çözeltideki metal oranı örneğin bakırın çinkoya oranı çok önemli değildir ancak bakır konsantrasyonunu yükseltmek genellikle kaplamaya daha fazla bakır koyma eğilimindedir.
Not: Henüz hazırlanmış pirinç banyosu, en iyi kaplamayı elde etmek için bekletilmelidir. Bu, yeni banyoyu A.C ile elektrolize ederek yapılabilir. Tanktaki her çözelti galonu için 10 dakikalığına 6-10 volt kullanınız. Bir diğer yöntem, benzer bileşimli eski bir pirinç çözeltisinin 5% hacmini eklemelidir. Bazı belirli bileşenler iyi sonuç veren çözeltiler için gerekli olan banyo elektrolizi tarafından üretilir.
SERBEST SİYANÜR: Serbest siyanürü arttırmak kaplamadaki çinko oranını arttırır, azaltmak ise bakır oranını arttırır.
Pirinç banyosu çalıştırmada henüz tanımlanmış olan çeşitliliklerin etkilerini bilmeniz önemlidir. Daha da önemlisi, düzen ve sabit sonuçlar istiyorsanız BİR KEREDE BİRDEN FAZLA DEĞİŞKEN DEĞİŞTİRMEMEK İÇİN KOŞULLARINIZI KONTROL ETMELİSİNİZ. Bu kural kolay görünebilir ancak gerçekten uyulması gereken bir kuraldır! Bunu bir örnekle basitleştirelim:
Kaplamanın renginin yol gösterdiği bir pirinç banyosu çalıştırdığınızı varsayın. Akımı kontrol etmenizin bir yolu yok ancak tankın içinde bir voltölçer ve ayarlanabilir bir reostat var. Oda sıcaklığında çalışma tavsiye ediliyor ve sıcaklık günden güne aynı. Voltmetre 2 voltu gösteriyorken banyo iyi bir kaplama rengi veriyor. Bir kısım işlemden sonra kaplama kırmızılaşıyor ve çinkonuzun alçaldığını görüp biraz çinko siyanür eklemeye karar veriyorsunuz. Banyoda çinko siyanürü eritip 2 voltta ve 1o’da kaplıyorsunuz ve kaplamanın öncekinden de kırmızı bir renge dönüştüğünü görüyorsunuz! Bu, pirinç kaplamaya yeni başlamış olanların sık sık yaptığı bir hatadır, şaşırtıcıdır ki bu hatayı uzman kaplamacılar ve kimyagerler de yapar! Bu ‘aptalca hatalar’ çoğumuzun başını ağrıtır ve ağrıtmaya devam edecektir. Bu yüzden bunu bir örnek olarak gözler önüne sermeyi uygun buldum.
Soru şu: ÇİNKO SİYANÜR BANYODA ÇÖZÜNDÜĞÜNDE KAPLAMA NEDEN DAHA KIRMIZI BİR RENGE DÖNDÜ? Görünüşte sadece bir tane değişken değiştirilmişti-çözeltideki çinko metal miktarını çoğalttınız-
Neden daha fazla bakır kaplandı?.. Çinko siyanür banyoda çözündüğünde, çözeltideki bağlı olmayan ya da serbest siyanürün bir kısmı, çinko siyanür çözünemez olduğu için uzaklaştırıldı.Çözünebilen çift bileşim oluşturmasına olanak sağlayan, aşağıdaki gibi sodyum çinko siyanür sadece aşırı siyanür mevcutken çözünecektir:
‘serbest’ 2NaCN + Zn(CN)2 =Na2Zn(CN)4 ‘hapsedilmiş’
siyanür siyanür
Bu, bir kısım serbest siyanürü banyodan çıkardınız demektir daha az serbest siyanür ile önceki sayfada belirtildiği gibi daha fazla bakır kaplanacaktır. Dahası, daha az serbest siyanür ile elektrik rezistansı artacaktır. Bu yüzden tank voltajı ile öncekinden daha düşük akım yoğunluğunda kaplama yapıyorsunuz! (Yeterince açık değilse Ders 2’ye bakınız).
Daha fazla bakır daha düşük akım yoğunluğunda kaplanacağından, bakırdan kaplamayı kabul eden iki etmenin birleşimini elde edeceksiniz. Bu, çinko tuzunun banyoya eklenmesini etkiler! O ZAMAN DAHA SONRA VERİLECEK OLAN BASİT ÇİNKO METODUNA GÖRE BİR TEST, ÇİNKOYA İHTİYAÇ DUYULDUĞUNU GÖSTERİRSE SERBEST SİYANÜRÜNÜZÜ KONTROL ETMENİZ VE ÇİNKO TAMAMIYLA ÇÖZÜNDÜKTEN SONRA VE UYGUN DEĞERE GETİRMENİZ AKILLICA OLACAKTIR! (SORU: Pirinç kaplamanın rengi sönükse ve arsenik ya da nikelden kaynaklanmıyorsa –PROBLEM GİDERME KISMINA BAKINIZ- banyoya bakır siyanür eklemek neden zarar vermez?)
Bu da mükemmel sonuçlar vermiş olan bir başka pirinç banyosu reçetesidir.
Bakır siyanür............. 113,40 gr
Çinko siyanür............. 42,5 gr
Sodyum siyanür............ 198,25 gr
Sodyum karbonat........... 113,40 gr
Monoetanolamin............ 38 gr
Su........................ 3,79 lt
Öncekine benzeyen bu reçetede, diğer reçetedeki normal amonyak yerine organik bir amonyak bileşimi olan monoetanolamin kullanılmıştır. Bu yer değiştirmenin avantajı organik bileşimin daha az değişken olmasıdır ve bu, iyi renkli pirinç kaplamalarının kaplanacağı aralığı genişletmektedir. Tek dezavantajı ise banyonun, işlemde katı çamur oluşturma eğiliminin biraz daha çok olmasıdır. Banyoya litre başına 2,64 ml amonyak ekleyerek bunun üstesinden gelinebilir.
ÇALIŞMA KOŞULLARI: Serbest siyanür, 5,62 - 7,5 gr/lt arasında olmalıdır. pH: pH 10,5 - 11,5 kolorimetrik aralığında olmalıdır. Katot akım yoğunluğu: 1,6 – 2,15 A/dm². Pirinç anotlar üzerindeki akım yoğunluğu 0,54 A/dm²’den fazla olmamalıdır. Bu şartlar altında pirinç kaplamanın içerdiği bakır yüzdesi kabaca %70 civarında olacaktır.
Henüz anlattığımız bu iki banyoya ilave olarak, pek çok tescilli pirinç banyosu vardır. Aslında bunlar çeşitli katkı kimyasalları kullanarak yapılan siyanür tipi banyolardır. Bu konuyla ilgileniyorsanız bir önceki derste verilen referanslara bakınız.
DOLAPTA PİRİNÇ KAPLAMA: Yukarıda verilen her iki reçete de dolap kaplama için yeterli olacaktır. Dolaba 6 – 9 Volt gerilim uygulayınız.
PİRİNÇ KAPLAMA PARLATICILARI: * Uygun ayarlanmış bir dolap kaplama banyosu, 2,5 mikron kalınlığına kadar parlak kaplama verecektir. Bunun ötesinde, parlatıcı olmadıkça ya da tescilli bir banyo kullanılmadıkça kaplama matlaşacaktır. Gerçekten parlak bir pirinç rengi elde etmek söz konusu ise ve kaplamanın kalınlığının bir önemi yoksa, parçalara önce parlak nikel kaplamak, sonra da 20-30 sn süreyle pirinç flaş uygulamak iyi bir yöntem olup, çok parlak pirinç elde edilir. Pirinç banyosuna eklenebilecek birkaç parlatıcı vardır. Bu parlatıcılar ve kullanılabilecekleri konsantrasyonlar aşağıda listelenmiştir.
* Yüksek hızlı banyolarda arsenik parlatıcılar kullanmaktan kaçının!
PARLATICI
HAZIRLANIŞI
Arsenik trioksit Bu tuzun 453 gr.ını kostik sodalı su çözeltisi içinde çözün (480 gr/lt). Her 1 litre kostik çözeltisi için 120 gr arsenik kullanın. Bu çözeltiden, pirinç çözeltisinin her litresi için 22,52 ml EKLEYİN. KAPLAMAYI MATLAŞTIRACAĞI VE ANOTLARI KARARTACAĞI İÇİN AŞIRI KULLANIMINDAN KAÇININ.
Potasyum nikel siyanür 453 gr nikel siyanürü sulu sodyum siyanür çözeltisi içinde çözün (240 gr/lt). Her 120 gr nikel siyanür için bu çözeltiden 1 lt kullanın. Pirinç banyosunun her litresi için bu çözeltiden 1,06 cc ekleyin. KAPLAMANIN ÇOK BEYAZ OLMASINA NEDEN OLACAĞI İÇİN AŞIRI KULLANIMINDAN KAÇININ.
PARLATICI
HAZIRLANIŞI
Amonyum tiyosülfat Pirinç banyosunun her galonu için 0,13 cc standart sıvı konsantre kullanın. KAPLAMANIN RENKSİZ OLMASINA VE TORTULAŞMAYA NEDEN OLACAĞI İÇİN AŞIRI KULLANIMINDAN KAÇININ.
Çok kullanıldığında problem yaratacağından ve kontrol etmesi zor olduğundan mümkünse parlatıcı kullanmamak iyi olur. Pirinç kaplama kauçuğun yapışması için yapılıyorsa parlatıcılardan kesinlikle sakınılmalıdır.
4 ila 8 gr/lt amonyum florür (NH4F) ilavesi, ilk reçetede verilen pirinç kaplama banyosunun parlaklığında kayda değer bir iyileşme sağlar. Ayrıca kaplamanın korozyon direncini bir miktar arttırır.
DÖKME DEMİR ÜSTÜNE PİRİNÇ KAPLAMA: Bazı dökme demir türleri üzerine çinko kaplama yapmak zor olduğu gibi, pirinç kaplama yapmak da zordur. Dökme demir üzerinde pirinç kaplama elde edemiyorsanız, pirinç kaplamaya geçmeden önce kadmiyum ya da kalay flaşı uygulayın. İstenilirse bakır flaş da kullanılabilir ancak bakır-çinko oranı için kaplama analizi yapmak gerekirse bu tür bir flaş doğru analiz sonucu elde etmenizi engelleyecektir.
PİRİNÇ KAPLAMA BANYOSUNUN KONTROLÜ: Kaplamada her gün aynı renk pirinç elde etmek istiyorsanız serbest siyanür, pH ve amonyak içeriğini yakın takibe almanız, ara sıra da metal içerik kontrolü yapmanız sizin için önemlidir. Şimdi bunu yapmanın yöntemleri açıklanacaktır.
SERBEST SİYANÜR İÇERİĞİ:
1. Pipetle 10 cc numune alarak 250 cc.lik balona koyun.
2. 100 cc saf su ilave edin ve 5 cc %10’ luk potasyum iyodür çözeltisi da 1 potasyum iyodür kristali ekleyin.
Cam şişeyi sallandığında yeniden çözünmeyen, soluk sarı bir bulanıklık görene kadar 1/10 Normal gümüş nitrat çözeltisi ile titre edin. Bu bitim noktasıdır.
GR/LT OLARAK SERBEST SODYUM SİYANÜR MİKTARI, KULLANILAN GÜMÜŞ NİTRAT CC’SİNİN 0,981 KATINA EŞİTTİR.
Bu serbest siyanür değeri gerçek değer değildir çünkü zinkat Na2ZnO2 formunda mevcut olan çinkonun bir kısmı, belli bir miktar çift siyanürlü Na2Zn(CN)4 ile denge halindedir. Dahası, sıcaklığa bağlı olarak bakırın da bir veya daha fazla siyanürlü bileşikleri mevcut olabilir. Bununla beraber, analiz sürekli 24 °C sıcaklıkta yapılıyorsa bu titrasyon yeterli bir kontrol olarak kullanılabilir.
Daha kesin bir kontrol yöntemi kullanmak istiyorsanız ilk devamlı bulanıklığa ulaştıktan sonra ölçüm yapın. Ardından 5 gram sodyum hidroksit parçacığını balona koyup çözün, sonra tekrar 24 °C’ ye soğutun. Çözeltinin yeniden berrak hale geçtiğine dikkat edin. Önceki gibi, devamlı bulanıklığa ulaşana kadar gümüş nitrat ilave edin ve tekrar ölçüm yapın. İkinci ölçüm ile birinci ölçüm arasındaki farkın 0,131 ile çarpımı, çift siyanürlü çinkonun zinkata dönüştürülmesi ile üretilebilecek maksimum siyanür miktarını verir ve bu değer ilk serbest siyanür ölçümünden çıkarılırsa, serbest siyanür miktarı hakkında daha sabit ve gerçek bir fikir elde edilebilir.
ÖRNEK 1: Sodyum hidroksit mevcut değilken yapılan ilk titrasyonda 10 cc gümüş nitrat okuması yapılıyor. Sodyum hidroksit eklendikten sonra 3,5 cc gümüş ilavesi gerekiyor. Bu yüzden serbest siyanür (10-3,5) cc x 0,981 = 6,37 gr/lt’ dir.
pH: Her zaman kullandığınız pH kağıtları ile tatmin edici bir pH okuması yapmak mümkündür. Banyo memnun edici şekilde çalıştırıldığında pH’ı not edin ve bu değerde tutun. pH, sodyum bikarbonat düşürülebilir ya da kostik soda ile yükseltilebilir. Banyo bir tür havalandırma ile çalışmıyorsa pH’ı düşürmek için temiz pamuklu bir bez parçasının içine bikarbonatı sarın ve bir cam çubuğun ucuna bağlayın. Bikarbonat torbasını tankın dibine daldırın ve karıştırın. Bu şekilde, açığa çıkabilecek siyanür gazı çözelti içinde yukarıya doğru çıkarken yeniden çözünecektir. Bir diğer yol da bikarbonatı soğuk suda çözündürmek ve şekilde gösterildiği üzere bir cam borudan akıtarak eklemektir.
Tank seviyesinden en az 60 cm yukarıda bir rezerv şişe bulundurun. Böylece bikarbonat çözeltisini tankın dibine doğru zorlayacak bir pozitif basınç uygulanır.
AMONYAK İÇERİĞİ : Yeni bir kaplama banyosu hazırlanırken banyonun her litresi başına eklenen orijinal amonyak miktarının (ml/lt olarak) çoğu yitirilir. Çünkü amonyak çok uçucudur ve oda sıcaklığında bile buharlaşacaktır. Ancak konsantrasyon 4,5 ml/lt’ ye kadar düştüğünde artık önceki kadar fazla amonyak kaybı olmayacaktır. Siyanür çözeltilerinde hidroliz ile amonyak oluşabilir. Bu yüzden bir pirinç kaplama banyosunda amonyağın izini sürmek karmaşık bir iştir. İsterseniz aşağıda verilen yönteme göre tam bir analiz yapabilirsiniz ancak benim tecrübelerime göre amonyak konsantrasyonunun düşmesini önlemenin en kolay ve pratik yolu hergün (her 24 saattte bir) banyodaki çözeltinin her 1 litresi için 5,28 ml %28 lik amonyak (amonyum hidroksit) eklemektir.
1. Pipetle 25 ml numune alın ve 500 ml.lik bir behere koyun. Behere, Turnusol kağıdı çözeltinin asidik hale geçtiğini gösterene (kırmızı renge dönene) kadar havalandırma altında dikkatlice asedik asit ekleyin.
2. Şimdi çökelme durana kadar gümüş nitrat çözeltisi (0,1N) ekleyin. Temiz bir sıvı damlası alıp üzerine üzerine bir damla gümüş nitrat ekleyerek test edin. Eğer temizse çökelme tamamlanmıştır. İki saat bekletin.
3. Çözeltiyi filtre edin ve kalan çökeltiyi ılık saf su ile durulayın. Filtratın (filtrede kalan tortu) hepsini toplayın ve suyu yıkayıp ikisini uygun bir erlene yerleştirin.
4. Şişeye 10 gram sodyum hidroksit ekleyerek, oluşan amonyağı damıtın. 50 ml 0,1N hidroklorik asit içeren cam bir kabın içine damıtın. Damıtma tamamlandığında metil oranjı indikatör olarak kullanıp, 0,1N hidroklorik asitli cam kaptaki içeriği 0,1N sodyum hidroksit ile titre edin. Kullanılan HER ml 1/10 N asit, 0,0017 gram amonyağa (NH3) denk gelir. NH3 miktarı aşağıdaki eşitlikten bulunabilir:
... gram NH3 = [(50 ml 0,1N HCl) - (... ml tüketilen 0,1N NaOH)] x 0,0017
Bu eşitlikten elde edilen değer derişime (konsantrasyon) göre ayarlanmalıdır. Eğer 25 ml numune kullanılıyorsa sonucu (1000ml/25ml) yani 40 ile çarpmalısınız. Elde ettiğiniz sonuç gram/lt cinsindendir. Kullanılan numune 50 ml ise sonucu gr/lt cinsinden elde etmek için 20 ile çarpmalısınız.
ÇİNKO İÇERİĞİ:
1. Pipetle 10 ml örnek alın ve 250 ml.lik behere koyun. Üzerine 50 ml saf su ilave edin ve kaynamaya yaklaşana kadar ısıtın.
2. Isındıktan sonra sürekli karıştırmak suretiyle 25 ml %15 lik sodyum sülfür çözeltisi ekleyin ve çökelip hazır hale gelmesini bekleyin
3. Çökeltiyi filtre edin ve birkaç damla sodyum sülfür çözeltisi içeren az miktarda su ile yıkayın.
4. Orijinal kâğıt üzerindeki çökeltiyi 250 ml.lik deney şişesine aktarın. 10 ml konsantre hidroklorik asit ve birkaç tane sodyum sülfür kristali ilave edin. Bir-iki dakika kaynatın ardından 100 cc su ilave edin ve ısıtmaya devam edin. Çinko kaplama dersindeki çinko tayini konusunda gördüğünüz gibi, 10 gram amonyum klorür ve 3 damla difenilbenziden indikatörü ilave edin.
Sıcak çözeltiyi, menekşe rengin yeşile döndüğü ilk ana kadar 1/10 N potasyum ferro siyanür çözeltisi ile titre edin.
Kullanılan demir siyanür miktarı ... [cc] x 6,553 = ... gr/lt olarak çinko miktarına eşittir.
BAKIR İÇERİĞİ: Siyanür banyolarında bakır için verilen basit yöntemi takip ediniz. Çok kesin olmamakla birlikte uygulaması ve kontrolü kolaydır.
BAKIR: Daha kesin sonuçlar için aşağıdaki yöntem kullanılabilir. (Siyanür banyolarındaki bakır için de kullanılabilir.)
1. 250 ml’lik bir erlene 10 ml numune alın.
2. Havalandırma altında 5 ml konsantre sülfürik asit ve 1 ml konsantre nitrik asit ilave edin. Eklemeyi yaparken erleni çalkalayın.
3. Yoğun beyaz sülfür trioksit gazı çıkana kadar kaynatın. Organik parlatıcılar ve/veya tartaratlar mevcutsa işleme 5 ml yerine 10 ml sülfürik asit ile başlayın ve ilk gaz çıkışından sonra erleni soğutup bir ml daha konsantre nitrik asit ekleyerek yeniden gaz çıkışı olmasını sağlayın.
4. Soğutun ve 100 ml su ilave edin.
5. Koyu mavi bir renk alana kadar dikkatlice konsantre amonyak ekleyin (Keskin bir amonyak kokusu çıkacaktır).
6. Fazla amonyak buharlaşana kadar 15 dakika kaynatın.
7. 2 gram amonyum biflorür ve 10 ml asetik asit (5 N) ekleyin. Bu işlemden sonra çözeltinin rengi açık mavi olacaktır.
8. Çözeltiyi oda sıcaklığına kadar soğutun ve 25 ml 20% lik potasyum iyodür çözeltisi ekleyin.
9. Çözeltinin kahverengi rengi sarıya dönmeye başlayıncaya kadar 0,1 N sodyum tiyosülfat çözeltisi ile titre edin.
10. %1 lik nişasta çözeltisinden (indikatör) 2 ml ilave edin ve mavi renk gözden kaybolup bir dakika boyunca geri dönmeyene kadar titrasyona devam edin.
11. Bakır içeriğini aşağıdaki gibi hesaplayabilirsiniz:
... (gr/lt) Bakır = ... (ml) tiyosülfat x Tiyosülfatın normalitesi x 6,365
Not: Nişasta çözeltileri zamanla küflenir. Eğer çözelti çok uzun süre bekletilmiş ise yeni bir çözelti hazırlayın.
PİRİNÇ BANYOLARINDA HATA GİDERME TABLOSU
BELİRTİ MUHTEMEL SEBEBİ
Anotlar üzerinde beyaz bir film oluşuyor. Düşük serbest siyanür
ÇÖZÜM: Beyaz film çözünmeyen çinko siyanürdür. Düzeltmek için fazladan siyanür ekleyin.
Akım açıkken, çözünebilen anotlar Aşırı arsenik içeriği
üzerinde çelik grisi - siyah film.
ÇÖZÜM: Kaplama çözeltisine bir bakır levha daldırarak arsenik parlatıcı fazlasını giderin. Arsenik siyah olarak çökelecektir.
Anotlar siyaha çalan kahverengimsi renkte Aşırı kurşun içeriği
akım varken temizlemeyin; kaplama yanık
ÇÖZÜM: Banyoyu gece boyunca 0,3 6,4 0,5 A/dm2’de temizleyin. Düzgün işletiliyorsa, anotlar üzerinde devamlı olarak grimsi yeşil bir film bulunmalıdır. Parlaklaşırlarsa ortamda çok fazla serbest siyanür bulunuyor demektir.
Anotlar, yapışkanlığı zayıf olan Düşük serbest siyanür içeriği
koyu bir filmle kaplanmış.
ÇÖZÜM: Film muhtemelen bir bakır oksidi formundadır. Anot üzerinde bu tip bir film mevcutken de banyo kullanılabilir, ancak tortu üretip pürüzlülüğe yol açacağından tavsiye edilmez. Film oluşumu bitene kadar serbest siyanür miktarını yükseltin.
HATA GİDERME TABLOSU (devamı)
BELİRTİ MUHTEMEL SEBEBİ
Anotlar beyazlaşmış ve polarize Aşırı kalay mevcut.
olmuş. Pirinç kaplama yanık.
ÇÖZÜM: Kalay fazlasını gidermek için banyoyu 1,07 A/dm² de boşta çalıştırın veya kalsiyum stanat tuzu şeklinde çökelmesi için kalsiyum klorür ekleyin. Klorür iyonları oluşturmadığı için boşta temizleme metodu daha iyidir.
Pirinç kaplama pembe renkte. 1.Kaplamanın çinko
içeriği çok yüksek.
2. Kaplamanın bakır
içeriği çok yüksek.
ÇÖZÜM: Kaplamadaki yüksek çinko içeriğinin pembe bir renk oluşturması garip görünebilir ancak daha önce de belirtildiği gibi, ağır pirinç ile karşılaştırıldığında, bu bileşimde kaplamanın rengi oldukça farklıdır. Çinko, ağır bir alaşımla aynı miktarda ise, sarı renkte aşırı sönüklüğe sebep olsa bile, kristal yapı yüzünden pembe renk oluşabilir.
Kaplamada çok fazla çinko ya da bakır olup olmadığını basit bir testle şu şekilde tespit edebilirsiniz:
Ebatları ve ağırlığı bilinen bir numune alın ve kaplamada kullanılan akım yoğunluğunda 20 dakika kaplayın. Akımı mümkün olduğunca sabit tutarak, test parçasının üzerindeki akımı ve geçen zamanı dikkatlice not edin. Şimdi parçayı çıkarın, durulayın, kurutun ve tartın. Parça üzerinde kullanılan toplam akım ile dakika cinsinden kaplama süresini çarpın ve 60’a bölerek kullanılan amper-saati bulun. Şimdi de pirinç kaplamanın ağırlığını amper-saate bölün ve gram/amper-saat cinsinden elde edilecek kaplama ağırlığını bulun. Bu sonucu sonraki sayfadaki grafik ile karşılaştırın. Sadece yaklaşık bir sonuç vermekle birlikte, çözeltinin bileşimi (kompozisyonu) hakkında kabaca bir fikir edinmenize yardımcı olacaktır. Böylece bu noktadan sonra nasıl ilerleyeceğinizi öğrenmiş olacaksınız.
ÖRNEK 2: Test numunesinin ağırlığı 20,55 gramdır. 1 amperde 20 dakika kaplandıktan sonra 20,95 gram ölçülmüştür.
Amper-saat = 20 x 1/60 = 1/3
Kaplama Ağırlığı = 0,40 gram
Böylece gram/amper-saat = 0,4 / (1/3) = 1,2 gram bulunur. 1,2 noktasından dikey bir çizgi çizin. Bu çizginin eğimli çizgiler ile kesiştiği yer, (A-B) kaplamanın bileşimindeki bakır içerik aralığını verir (%55 ila %45). Buna göre çinko çok yüksektir.
Aşağıdaki tabloyu kullanarak kaplamanın bileşimini kolayca belirleyebilirsiniz. Sırası gelmişken, eğer kauçuk yapışıklığı için pirinç kaplama yapıyorsanız, %73,4 bakır içeren limon sarısı renkli kaplamanın en iyi yapışmayı sağladığını belirtelim.
HATA GİDERME TABLOSU (devamı)
Tablo 1
PİRİNÇ KAPLAMA
BİLEŞİM-RENK TABLOSU
BAKIR % si RENK
87,3 Bakır pembesi
81,5 Açık pembe
73,7 Limon sarısı
68,4 Limon sarısı
66,7 Saman sarısı
62,0 Saman sarısı
59,6 Altın rengi
43,4 Mat açık pembe
31,5 Gümüş beyazı
KAPLAMADAKİ BAKIR İÇERİĞİ ÇOK YÜKSEK İSE:
1. Banyonun her litresi için 5,28 cc amonyak ilave edin.
2. Banyo sıcaklığını 2 ila 4 derece düşürün.
3. pH’ı kostik soda ile yükseltin.
4. Akım yoğunluğunu biraz yükseltin.
5. Serbest siyanür içeriğini arttırın.
KAPLAMADAKİ ÇİNKO İÇERİĞİ ÇOK YÜKSEK İSE:
1. Akım yoğunluğunu bir şekilde azaltın.
2. pH’ı bikarbonat ile azaltın.
3. Banyo sıcaklığını yükseltin.
4. Banyoya bakır siyanür ilave edin.
Not: Çözeltideki Cu/Zn metal oranının 8/1’ den daha yüksek ya da 2/1’den daha düşük olmamasına dikkat edin.
Çözeltide çok fazla bakır Çinkonun bitmesi.
içeriği bulunmakta.
ÇÖZÜM: 80:20 anotları bir kısmını 70:30 anotlar ile değiştirin veya akım açık iken yardımcı olması için ilaveten birkaç çinko anot kullanın. Sırasıyla çözeltinin 1/3’ünü çıkarın ve yeniden dengeyi sağlayın.
HATA GİDERME TABLOSU (devamı)
BELİRTİ MUHTEMEL SEBEBİ
Çözeltide aşırı çinko var Bakırın bitmesi.
ÇÖZÜM: Pirinç anotların bir kısmını bakır anotlar ile değiştirin ya da serbest siyanür miktarını tekrar dengelemek için ekstra siyanür ile bakır siyanür ilave edin ya da çözeltinin 1/3’ünü çıkarın ve dengeyi sağlayın.
Kaplamanın beyazımsı oluyor Aşırı arsenik ya da
nikel içeriği.
ÇÖZÜM: Arseniği, daha önce açıklandığı gibi, 1,07 A/dm2 de, bakır ve nikel üzerine daldırmalı kaplama yapmak suretiyle çıkarın.
Anotlar kötü şekilde Yetersiz serbest
korozyona uğruyor siyanür içeriği.
ÇÖZÜM: Serbest siyanürü çoğaltın. Pirinç çözeltisinde sitrat ve tartarat tuzları(roşel tuzları gibi) kullanılırsa bu durum oluşabilir.
Anotlar polarize oluyor; Serbest siyanür
tank gerilimi yüksek yetersiz. Anotlardaki
akım yoğunluğu yüksek.
Sıcaklık çok düşük.
ÇÖZÜM: Yukarıdaki üç maddede yapılan kontrollere göre düzeltme yapın.
Banyo süt kıvamında pH çok düşük; bazik
çinko bileşikleri
mevcut.
ÇÖZÜM: pH’ı kostik ekleyerek yükseltin ve/veya daha fazla sodyum siyanür ilave edin.
Lekeli, çizgili kaplamalar Yağ veya başka organik
maddelerin varlığı.
ÇÖZÜM: Banyoyu aktif karbon ile filtre edin.
Düşük katot verimi Serbest siyanür çok
yüksek. Akım yoğunluğu
çok düşük. Sıcaklık
çok düşük.
ÇÖZÜM: Yukarıdaki maddelerde yapılan kontrollere göre gerekli düzeltmeleri yapın.
KÖTÜ PİRİNÇ KAPLAMALARIN SÖKÜLMESİ
ÇELİKTEN, DEMİRDEN SÖKMEK:
Ters akımda siyanürlü sökme banyosu kullanın, 89,9 gr/lt sodyum siyanür + 56,7 gram kostik soda temizleyin. Çelik bir katodun karşısında parçayı anot olarak kullanıp 6 volt uygulayın.
NİKEL LEVHADAN SÖKMEK:
Sökülecek malzemeyi aşağıdaki gibi hazırlanmış bir çözeltinin içine yerleştirin:
75 gram amonyum persülfat, 335 cc %28’ lik amonyak, 665 cc su. Pirinç sökülene kadar malzemeyi çözeltide tutun. Sökmeyi hızlandırmak için çözeltiyi ısıtın, kaynayıp buharlaşan amonyağı tamamlayın.
PİRİNÇ HAKKINDA ÖZEL NOTLAR
Soğuk haddelenmiş anotlar döküm anotlardan daha hızlı korozyona uğrayacaktır.
7,5 gr/lt kadar az bir miktar aluminyum tuzu eklemek (aluminyum sülfat) pirinç kaplamanın rengini iyileştirecektir.
Eğer çinko içeriğini yükseltmek için bir veya iki pirinç anodu çinko anotlarla değiştirirseniz, yalnızca akım açıkken kullanın, aksi takdirde çinko anotları banyoda bırakırsanız üzerine bakır kaplanacaktır.
pH’ı günlük olarak kontrol edin ve uzun vadede büyük miktarlarda siyanür ilavesi yapmaktansa kısa aralıklarla, azar azar siyanür ilavesi yapın.
Sıcaklıktaki ufak bir değişiklik bile kaplamanın bileşiminde büyük farklılığa yol açabileceğinden, banyoyu oda sıcaklığından daha yüksek sıcaklıklarda çalıştıracaksanız sıcaklığı sabit tutmak için bir ısı kontrol düzeneği kullanın. Kauçuk yapışkanı için tavsiye edilen kontrol hassasiyeti 0,6 °C olmalıdır. Isıtıcı olarak, bipolar etkileri önleyecek şekilde yerleştirilmiş demir bobin ya da paslanmaz çelik kullanın. Teflon, payreks ya da vycor ısıtma bobinlari kullanmak daha iyi sonuç verecektir.
Yüzeyişlemleri.com dan alıntır
Kaydol:
Kayıtlar (Atom)