Rodyum Nedir, Rodyum Kaplama Nedir, Rodyum Kaplama Nasıl Yapılır?

RODYUM KAPLAMA



SEMBOL: Rh(Rodyum)

ATOM AĞIRLIĞI: 102.9



RODYUMUN ÖZELLİKLERİ: Rodyum mavi-beyaz renkte, parlak sonlandırılabilme özelliği olan bir metaldir. Özkütlesi 12.4, birleşim değeri 3’tür. Hemen hemen tüm medyada tamamıyla aşınmayan bir metal olarak bilinir. İletkenliği platinden ya da paladyumdan daha iyidir, elektriksel direnci gümüşünkinden 3 kat daha fazladır.



RODYUMUN KAPLAMA METALİ OLARAK KULLANIMI: Rodyum ticari amaçla ilk defa 1930’larda beyaz altının üzerine uygulanan flaş (kısa süreli) rodyum kaplamanın altının kararmasını önlediği ortaya çıktığında kaplandı. Kullanımı zamanla genişleyerek günümüzde kostüm süslemeciliğinde, som altın kuyumculuğunda ve hatta elmasların üzerine yerleştirildiğinde daha yansıtıcı bir görüntü verdiği için yansıtıcı kaplama olarak platin kaplanması yaygınlaştı. Rodyum ayrıca uzun süre aynı yüksek yansıtma özelliğini sürdürdüğü için, ayna ve ışıldaklar için reflektör kaplamaya kadar geniş bir alanda kullanılmaktadır. Gümüşün %90 ya da daha fazla orandaki yansıtıcı özelliğiyle karşılaştırıldığında %78 oranında yansıtma oranına sahip olmasına karşın, gümüş aşamalı olarak kararır ve yansıtıcı özelliğini kaybeder. Rodyumun son 20 yılda öne çıkan bir başka geniş çaplı kullanımı da özellikle, iyi iletkenliği, kararmama özelliği ve yüksek erime noktasının paha biçilmez bir önem taşıdığı özellikle baskı devre üzerindeki elektriksel kontak yerlerinin kaplanmasıdır.



Günümüzde rodyum platin ailesinden metallerin en pahalısı olmasına rağmen, özellikle 10 dm² yüzeyin kaplanması sadece birkaç cent’e mal olacak kadar ince olabilen parlak (flaş) kaplamada yaygın olarak kullanılmaktadır.*



RODYUMUN ELEKTROKİMYASAL ÖZELLİKLERİ: %100 verimde 25 mikron rodyumu 1 dm² yüzeye kaplamak için 2,47 amper-saat elektrik gereklidir. 1 amper-saat ile 1,28 gr. rodyum kaplanır.





RODYUM KAPLAMA BANYOLARI



Rodyum, klorür ve sülfat gibi basit tuzlarla kaplanabilmesine rağmen, bu tip banyolardan elde edilen kaplama pürüzlü ve süngerimsi olduğu için tatmin edici değildir ve parlaklığı düşüktür. Rodyum kaplama günümüzde çoğunlukla rodyum kaplama konsantreleri olarak satılan, rodyum fosfat ve sülfat bileşikleriyle yapılmaktadır. Tipik reçeteler aşağıdaki gibidir:



* Preslenmiş rodyumun troy ons’u 360.00 $ dolara tırmandığından, maliyet birkaç cent’in üzerine çıkmak durumundadır!





SÜLFAT TİPİ BANYO



REÇETE:



Sülfürik asit----------------------------- 35 gr.

Bileşik olarak hazırlanmış metalik rodyum- 2 gr.

Su---------------------------------------- 1 litre



UYGULAMA VERİLERİ:



Sıcaklık---------------------------------- 43-49°C

Akım Yoğunluğu---------------------------- 1,1-8,6 A/dm2

Tank gerilimi----------------------------- 2,5-5 volt





FOSFAT TİPİ BANYO



REÇETE:



Fosforik asit----------------------------- 40 cc.

Bileşik olarak rodyum metali-------------- 2 gr.

Su---------------------------------------- 1 litre



UYGULAMA VERİLERİ: Yukarıdaki gibi.



Her iki çözelti için de katot verimi, çoğunlukla düşük metal içerik yüzünden oldukça düşüktür fakat, çok yüksek maliyetli oldukları için bu çözeltiler yüksek metal içerikli olarak kullanılamazlar.



ANOTLAR: Platin ve platin kaplı titanyum.



TANK: Metal kaplı payreks, polipropilen ya da teflon kaplı çelik.



ISITMA: Tankın etrafında sıcak su ceketi ya da teflon veya kuvars ceketli daldırma ısıtıcı.



Altın alaşımları, gümüş, platin ve paladyum hariç diğer bütün metallere parlak nikel ya da cilalanmış nikel astar kaplanmış olmalıdır.

Bu banyolardaki gerçek kaplama oranı kullanılan her amper-saat elektrik başına 120 ila 300 miligram rodyum arasında değişir, bu yüzden verim %10 ile %25 arasında olacaktır.

Rodyum kullanılan rodyum bileşiğinin üreticisi tarafından temin edilen basit bir renkölçer test aletiyle test edilir. İhtiyaç duyulduğunda, bileşik olarak eklenir. Bu yavaş yavaş banyodaki bileşik iyonlarını artıracak ve belli bir süre sonra kaplama oranını aşamalı olarak düşürecektir.



Tatmin edici bir kaplama kalitesi için her 1 dm2 başına yaklaşık 15,5 miligram rodyum kaplanması gereklidir. Aksi takdirde kaplama daha ince hale gelir. 1 mg/cm2 yaklaşık olarak 0,82 mikron kalınlığındadır.



Bu banyoları hazırlarken asidi suya daima rodyum bileşiğini eritmeden önce ekleyin. Bu yapılmazsa rodyum bileşiği hidrolize olur ve belli bir miktarı işe yaramayan rodyum tortusu halinde israf edilmiş olur.



Kimi esas metallerin banyoda bulunması banyoyu tamamen tahrip eder, bu yüzden rodyum kaplamada herhangi bir sebeple ortaya çıkacak kirlenmeden sakınma konusunda çok dikkatli olunmalıdır. (1) Eğer kaplanan esas metallerden biriyse, metale önce mutlaka nikel kaplama uygulayın. (2) Tanka hiçbir zaman bir şey düşürmeyin. (3) Banyo hazırlama ve durulama için mutlaka saf su kullanın. Mümkün olduğunca tamamen yalıtılmış kaplama askıları kullanın.



1 litre rodyum çözeltisinin içinde sadece 0.07 gr. çinko bulunması yansıtıcılık özelliğini hemen düşürecektir, bu çıplak gözle görülebilir ve dahası kaplamayı donuk hatta karanlık bir hale dönüştürecektir.



KUSURLU RODYUM, PLATİN VE PALADYUM

KAPLAMALARIN SÖKÜLMESİ



Kusurlu platin metal kaplamaların sökülmesi isteniyorsa, eğer platin ailesi metali ince kaplanmışsa ve genelde yapıldığı gibi nikel kaplama üzerine uygulandıysa, aşağıdaki çözelti ile oldukça kolay bir biçimde yapılabilir:



Sülfürik asit(konsantre)----------------- 2,85 lt

Su--------------------------------------- 0,95 lt



Asidi suya çok dikkatli bir şekilde ekleyin ve ekleme sırasında sürekli karıştırın.



Ahşap bir tankın içinde bulunan bir su banyosuna yerleştirilmiş kapaklı bir kabın içinde muhafaza edin. Daldırma ısıtıcıyı kullanarak kullanılan çözeltiyi 38°C’ye kadar ısıtın ve temizlenecek parçayı anot olarak yerleştirin, bakır katotlarla birlikte kullanın. Soyma tankı boyunca gerilim 6 ila 7 volt olmalıdır. Bütün bağlantılar sıkıca yapılmalıdır. Akımın geçişi banyoyu yeterince ısıtacağından çözeltiyi önceden ısıtmak gerekmeyebilir. Gaz çıkışı başlamışsa veya voltmetre uygulanan gerilimin tam değerini göstermeye başlamışsa ve ampermetre çok küçük bir akım gösteriyorsa soyma işlemi tamamlanmış demektir. Platin metali ince soymuk taneleri halinde soyma tankının dibine düşecektir. Bu tabakalar daha sonra toplanarak yıkanıp kurutulabilir ve arıtıcıya gönderilip gelir elde edilebilir. Sıradan parlak kaplamalar için soyma süresi 50 ila 75 dakika sürecektir.



PLATİN KAPLAMADA BAZI PRATİK ÖNERİLER



Platin metallerle ilgili bu bölümü kapatmadan önce, size bu kaplama banyolarının uygulanmasıyla ilgili olarak bazı pratik önerilerde bulunmak istiyorum. Bunlardan bazıları size gereksiz görünebilir ve çünkü daha önce de belirtilmişti. Bununla birlikte bu tekrara tahammül edilebilir çünkü size ya da patronunuza büyük miktarda para kazandırabilir. Aslında buradaki fikirlerin çoğu başka herhangi bir kaplama işleminde uygulayacağınız ya da uygulamanız gerekenlerle aynıdır. Uygulanmalarını zorunlu kılan şey, eğer uygulamada başarısız olursanız, maliyettir.



Akılda tutulması gereken ilk ve en önemli şey ıskartaya çıkanlara maddi gücünüzün yetmeyeceğidir: Iskarta üç şekilde kayıp verdiğiniz anlamına gelir. Birincisi, soyulan platin metal parçası normalde soyma işleminden sonra kullanılamaz hale gelir. İkincisi, temizlenmiş platin için arıtıcıdan geri kazandığınız paranın, başlangıçta aynı miktar platin metal için ödediğiniz miktardan çok daha az olmasıdır. Üçüncüsü de harcadığınız zaman ve emektir.



O zaman en önemli nokta, çoğu platin metal kaplama çözeltisinin organik ve inorganik bozulmadan özellikle etkilenebilir olduğunu akılda tutarak, uygulamanın ayrıntıları konusunda özenli ve dikkatli olmaktır. Organik kirleticiler genellikle önceki derslerde bahsedilen aktif karbon sağaltımıyla giderilebilir. İnorganik kirleticilerin giderilmesi ise daha zahmetlidir. Bu yüzden temizliğe (Çözeltiyle birlikte gelen herhangi bir şey temiz olmalı, kirletici olmamalıdır) ve değişkenlerin kontrolüne önem verilmelidir. Aşağıda bazı temel noktalar verilmiştir:



1. Tüm banyolar kimyasal saflıkta (C.P. veya p.a. olarak da gösterilir) kimyasallardan hazırlanmalıdır.

2. Tüm durulamalar (kaplama öncesi ve kaplama sonrası) ve kaplama banyolarının kendileri saf suyla veya tamamen deiyonize (TD – Totally Deionized) suyla yapılmalıdır. Saf su daha fazla tercih edilir.

3. Durulama tankları da dahil olmak üzere tüm tanklar temiz ve kullanılan kimyasallara karşı eylemsiz olmalıdır.

4. Çözelti için tercih edilen ısıtma yöntemi su ceketi olmalıdır. Eğer daldırmalı ısıtma kullanılması gerekiyorsa, o zaman teflon bobin önerilir. Kuvars kaplı elektrikli ısıtıcılar da uygundur.

5. Kullanımda olmadıkları zamanlarda hattaki tüm tanklar kapalı tutulmalıdır. Durulama tankları da buna dahildir.

6. Kaplama banyosuna giren tüm parçalar T-E-M-İ-Z, yeterli derecede nikel ve/veya gümüş kaplanmış ve aktive edilmiş (ve de gerektiği gibi durulanmış) olmalıdır. Eğer bir platin metal

kaplama işlemi planlıyorsanız, doğru temizlik, yanma ve aktivasyon banyolarına ve hattaki durulamaları sağladığınızdan emin olmanız gerekir.

7. Kimyasal analizle kaplama çözeltisi kontrolü, katot verimi testleri ya da Hull Cell kabıyla yapılan kontroller sık aralıklarla uygulanmalıdır.

8. Bir amper-saat metre (tercihen elektronik) de dâhil olmak üzere doğru ölçü aletleri kullanın.

9. Rahat bir şekilde kontrol edilebilen bir güç kaynağı kullanın.

10. Çözeltileri aktif karbon aracılığıyla düzenli bir şekilde süzün (Önemli: Tümüyle kullanılmış aktif karbonu saklayın, bazı değerli metaller (genellikle çok az bir miktar olmasına rağmen) karbon tarafından emilmiş olabilir).

11. Tüm askıların gerektiği gibi kullanıldığından ve kirlenmeye neden olmayan bir kaplama maddesiyle tamamen kaplandığından emin olun.

12. Kaplanacak alan için gerekli amper-saat miktarını ve bilinen katot veriminin ne kadar olduğunu dikkatle hesaplayın. Eğer gerekirse pilot testler yapın. ÖNCE PLANLAYIN, ondan sonra uygulayın.

13. Kaplama banyosundan sonra gelen ilk durulamadan önce malzemenin üzerinde kalan banyo sıvısının akması için en az bir süzüntü tankı kullanın (karıştırarak). İki tank kullanılması daha iyi olur.

14. Süzüntü suyunu yeterince sık değiştirin. Süzüntü suyu kaplama banyosundan buharlaşmayla eksilen suyu ikmal etmek için kullanılır. İkinci süzüntü suyu ile birinci süzüntüye su ikmali yapın. Kaplama banyosundaki eksilen suyu ikmal ettikten sonra ilk tankta ne kadar su kalmışsa, bu dikkatlice başka bir yere aktarılmalı ve arıtıcıya geri götürmek için öz ortaya çıkana kadar kaynatılmalıdır. Bu aşamada ikinci süzüntü tankı ilk tanka boşaltılmalı ve ikinci tank tekrar taze saf su ile doldurulmalıdır. Bu işlem dikkatli bir şekilde, kaplama tankının içine giren parçanın boyutuna ve üzerinde kalan süzüntünün hacmine dayanan bir temel üzerinde muntazaman uygulanmalıdır. Bunun için dersin sonundaki referanslara bakınız.



YAŞANMIŞ BİR RODYUM KAPLAMA TECRÜBESİ : Gümüş üzerine rodyum kaplayan bir kaplamacı, iki soğuk durulamayı (13°C) takiben sülfürik aside daldırma, saf suyla durulama ve rodyum kaplama yapmakta idi. Kaplanan malzemenin yüzeyi donuk görünüyordu, kaplama ustasının suratı ise daha da donuk görünmekteydi! Soğuk su ile yapılan durulama işlemleri kaplamanın üzerindeki parlatıcıyı gidermediği için, parlatıcı filminin üzerine kaplanan rodyum ne yazık ki mat görünüşe sebep olmuştu. Kaplamacı soğuk suyla yapılan iki durulama işleminin ardından akımsız bir sıcak durulama banyosu ekledi ve sorun ortadan kalktı.