Siyanürlü Birleşiklerle Çalışma
Siyanürlü çözeltiler ile çalışacağınızdan dolayı bir uyarı notu belirtmek gerekliliktir. Bir kimyasal madde ve bileşik, onların özelliklerine uygun davranılarak, talimatlara uyularak kullanılırsa, hiçbir zaman tehlikeli olmazlar. Eğer bu maddelerin zehirli veya tehlike olabileceklerine dair uyarılara riayet edilmez, dikkatsiz davranılır veya cahilce bir kahramanlık havasında davranılır ise pek çok felaketle karşılaşılır. Siyanür içeren her türlü bileşik potansiyel tehlike taşımaktadır. Çünkü siyanür radikali (CN)– hangi formda olursa olsun, insan vücuduna girer ise ölümcül bir zehirdir. Tıbbi kayıtlar, siyanürlü bileşiklerle dikkatli bir biçimde çalışan hiçbir kaplamacının siyanür zehirlenmesi nedeni ile hayatını kaybetmediğini belirtmektedir. Geçtiğimiz 40 yıl içinde çok az vaka olmuştur. Yazar, bunların nerede siyanürden zehirlendiklerini bilmektedir ve bu rakam ihmal edilebilir orandadır (en fazla 1980’lerde meydana gelmiştir).
Bir kaplamacı olarak, toz şeker görünümünde beyaz tuzlar olan sodyum ve potasyum siyanür ile çalışmak zorunda olacaksınız. Sodyum siyanür ayrıca yumurta şeklinde de satılmaktadır. “Cyanegg” adı verilen küçük, katı haldeki toplar 14,17 gram (1/2 oz.) veya 28,35 gram (1 oz.) ağırlığında gelmektedirler. Diğer bir ticari marka ise “Cyanogram”dır. Siyanürün metal tuzları ile de çalışmak zorunda kalacaksınız. Bunlar; beyaz veya çeşitli renkteki tozlar olan altın potasyum siyanür, gümüş siyanür, çinko siyanür, bakır siyanür vb.dir.
Metal siyanür tozlarının çoğu, ince pudra formundadır ve ince toz gibi etki gösterme eğilimindedirler. Yeterli dikkat gösterilmezse, tartım, ölçüm gibi işlemler sırasında havada uçuşarak burun deliklerinden içeri girerler. Bunların tartım işlemini hava akımı veya rüzgar olan ortamlarda yapmayın.
Havada uçuşan tozları solumaktan sakının ve eğer iki kere emin olmak istiyorsanız, metal siyanürlerin toz formlarının tartımı, ölçümü sırasında, ağız burun maskesi kullanın. Sodyum veya potasyum siyanürlerin ölçümü veya tartımı sırasında böyle bir önlem almaya gerek yoktur. Çünkü bunlar tozlaşma eğilimi göstermezler ve katı top formunda satılırlar.
Cildinizin özellikle çözelti formundaki siyanürle temasından kaçının. Kazara cildinize siyanür sıçrarsa, siyanür değmiş yeri hemen bol miktarda ılık su ile yıkayın (soğuk su da olabilir, fakat ılık su daha hızlı etki gösterecektir) ve ardından az miktar limon suyu veya sirke uygulayın. Deri üzerinde çizik veya yara olmasa da vücuda, az miktarda siyanür geçecektir. Eğer, siyanür ile deri temas süresi uzun olur ise, bazı insanlar, alerjik reaksiyon göstererek, “isilik” tipinde rahatsızlıklarla karşılaşabilirler.
Hiçbir şekilde, siyanür yutmayın. Tabii ki bu açıkça anlaşılabilir bir kuraldır. Siyanür içeren tüm kapları “zehir” sembolü ile işaretleyin ve üzerlerine yazın. Siyanür için kullanılan beher ve diğer ekipmanlara da aynı önlem alınmalıdır. Panzehirler gecikmeli olarak uygulanırsa etki etmezler. Kaplama atölyesinin çevresinde, eski bir beherden veya bardaktan su içmeden önce iki kez düşünün.
Hiçbir zaman asit ile siyanürü karıştırmayın. Eğer asit ile siyanür karışırsa, hidrojen siyanür gazı (HCN) açığa çıkar. Bu gazın solunması ölümle sonuçlanır. Kullanılmadığı zamanlarda, siyanür daldırma tanklarının ağızları kapalı tutulmalıdır. Sıçrama tehlikesi bulunduğundan, siyanür daldırma tankları asit daldırma tanklarının yakınında bulunmamalıdır. Tankların bulunduğu odalar çok iyi havalandırılmalıdır. Her hangi bir iş parçasını siyanür daldırmasından çıkardıktan sonra çok iyi durulayın, ondan sonra aside daldırın (tersi işlemde de aynı şekilde, durulama işlemini ihmal etmeyin). İnsanların nefes alacakları ortamlara siyanür buharının ulaşmaması için tank ve daldırmaların üzerinde davlumbaz bulundurun. Eğer, özel tank havalandırma sistemi yok ise, kaplama atölyenizin havalandırmasının iyi olduğundan emin olun. Siyanür tankı etrafında çalışırken başınızı tankın üzerinde tutmaktan ve buharını solumaktan kaçının.
Siyanürün Kokusu ve Tadı:
Bu maddenin tadını bir kişinin nasıl bilebileceğini merak edebilirsiniz. Fakat gerçekte sulandırılmış halde iken tadına bakılırdı. Eski kaplama ustaları siyanür banyosunun siyanür gücünü test etmek için önce parmaklarını banyoya sokar daha sonra parmağına bulaşan siyanürü silkeler, daha sonra da parmağını dudaklarına değdirirdi. Bunu asla yapmayın. Siyanür, aşırı derecede acı bir tada sahiptir. Ağzınıza çok az bir miktarda aldığınız anda, boğaz kaslarınız hemen kasılır, sanki boğuluyormuşçasına yutkunamazsınız. Bu durum, doğanın bu maddeyi yutmanızı engelleyen bir hikmetidir. Bazı insanlar siyanür kokusuna karşı daha hassastırlar. Siyanür kokusu çok az metalik bir koku da içeren, “ekşi şeftali çekirdeği” kokusuna benzemektedir. Siyanür buharının bulunduğu ortamlarda, havalandırması zayıf bir yerde olup olmadığınızı söyleyebilirsiniz. Eğer, havadaki konsantrasyonu yüksek ise, biraz baş ağrısının ardından, şakaklarda zonklama (çarpıntı) ve ardından uyuklama hali hissedersiniz. Eğer böyle bir yerde iseniz tüm pencereleri açın ve açık havaya çıkın.
Eğer kaplama işinde çok uzun deneyime sahipseniz, siyanür konusunda hep aynı şeyleri tekrarlıyoruz gibi gelebilir, fakat yüz yüze kalabileceğiniz muhtemelen en zehirli tehlikeli madde hakkında, hem yeni başlayanları hem de eski çalışanları çok faydalı bilgilerle donatmak istiyorum. Büyük dikkat ve özenle, yılın tüm günü hiçbir zarar görmeden, siyanür ile çalışabilirsiniz.
Siyanür – Roşel Banyosu
Bu banyo elektrometal kaplama sanayiinde standart olarak kullanılan bir siyanürlü bakır kaplama banyosudur. Pek çok kaplama atölyesinde karşınıza çıkabilecek 3 farklı reçete vereceğim. İlk reçete, düşük verimli flaş (ön) kaplama banyosudur. Bu banyo ile ön kaplama olarak çok ince bir kalınlıkta bakır kaplandıktan sonra, iş parçası bu banyodan çıkartılır ve daha kalın bakır tabaka veya diğer metal ile kaplanır. İkinci tip banyo yüksek verimli, kalın bakır kaplamada, üçüncüsü ise dolapta bakır kaplamada kullanılır. Bu dersin sonunda bulunan listedeki referanslardan bu reçetelerin değişik türlerini bulabilirsiniz.
Siyanürlü Bakır Flaş Banyosu
Bileşen
Derişim (gr/lt)
Bakır siyanür
30
Sodyum siyanür
37,5
Serbest siyanür
4,5 – 7,5
Sodyum karbonat
30
Roşel tuzu
45
Çalışma Parametreleri
Önerilen Değerler
Çalışma Sıcaklığı
65,5 °C (54,5 – 71 °C)
Akım Yoğunluğu
4,3 – 6,4 A/dm²
Tank Gerilimi
6 Volt
Anot-Katot oranı
2:1
Tanklar
Teflon veya polipropilen astarlı çelik
Özel Not: Banyonun birincil amacı, malzeme başka banyoya gitmeden önce yüzeyine ince bir bakır tabakası kaplamaktır. Soğuk döküm çinko üzerine kaplama yapılacaksa, banyo içinde serbest kostik soda bulunmasını engelleyin.
Hazırlanışı: Önce sodyum karbonatı, daha sonra sodyum siyanürü suda çözün. Şimdi roşel tuzunu ilave edin ve tüm girdileri çözeltiye geçirmek için sıcak su kullanın, gerekirse dışardan ısıtın. Şimdi az miktarda katı sodyum hidroksit ilavesi yaparak pH’ı 12,3 değerine getirin. pH testi yapmadan önce çok iyi karıştırın.
Isıtma : Büyük çaplı işletmeler için ısı eşanjörleri ile ısıtma yapılır. Küçüklerde ise daldırma yöntemi kullanılır. Cam veya paslanmaz çelik kullanılmalıdır (bipolarite etkilerinden kaçınmak için).
Karıştırma : Katot çubuk hareketi, dakikada 60 – 150 cm arasında olmalıdır. Yüksek akım kullanılacak işler için daha yüksek karıştırma şiddeti uygulanmalıdır. Hava karıştırması iyi bir yöntemdir, fakat hızlı siyanür ayrışmasına neden olacak olan karbonat birikmesi eğilimine yol açar.
Karbonatlar:
Prosedür: Her iki veya üç haftada bir, karbonatlar test edilmelidir. Test için, aşağıdaki prosedürü izleyiniz.
1) 250 ml’lik beher içine, 10 ml numuneyi bir pipet aracılığı ile koyun. (Zehirli çözeltilerle çalışırken ağız pipeti kullanmayınız).
2) Üzerine 100 ml saf su ilavesi yapın ve çözeltiyi ılık oluncaya kadar ısıtın.
3) Daha fazla çökelme oluşmayana kadar, %10’luk baryum nitrat çözeltisi ilavesi yapın. Yaklaşık olarak söylersek, her 1 ml baryum nitrat çözeltisi kaplama çözeltisindeki yaklaşık 30 gr/lt Na2CO3’ün çökelmesini sağlar. Çökeltinin banyonun dibine oturmasını bekleyin.
4) Çözeltiyi ince bir kağıttan filtre edin. Filtratı (kağıttan geçen temiz çözeltiyi) az miktardaki baryum nitrat ile kontrol ederek çözeltinin tam olarak filtre edilip edilmediğini kontrol edin. Çökeltiyi en az 3 kez saf su ile yıkayın (20 ml). Bu önemlidir.
5) Kağıttaki çökeltiyi kağıt ile birlikte 250 ml’lik behere koyun. 50 ml saf su ve 3-5 damla metil oranj indikatörü (%0,2 lik çözelti) ilavesi yapın.
6) Turuncu renk pembe olana kadar, çözeltiyi yavaşça 1 N HCl (hidroklorik asit) ile titre edin.
Hesaplamalar :
... [gr/lt] Sodyum karbonat = ... [ml] HCl x HCl’nin Normalitesi x 0.71. Eğer banyoda, potasyum karbonat kullanılır ise (K2CO3) (ons/galon)= HCl(ml) x HCl normalitesi x 5,318
Pek çok nedenden dolayı kaplama çözeltisi içinde karbonat birikme eğilimi vardır. İlk olarak, havadaki karbondioksit ile bir tepkime oluşur, ikinci olarak genelde kaplama banyoları içinde bulunan kostik soda ile karbondioksit tepkimeye girer; üçüncü olarak; “format” denen organik tuzların oluşumunu sağlayan hidroliz tepkimesi oluşmasıdır ki, bu “format”lar zaman içinde parçalanarak karbonatları oluştur. Genelde, normal kaplama koşullarında en önemlileri ilk iki şıktır.
Serbest Siyanür İçeriği: Analiz ile tespit edilmiş olan serbest siyanür, 7,5 gr/lt sodyum siyanür miktarını geçmemelidir.
Reçetelerde serbest siyanürden bahsedilmektedir. Buradaki soru, “serbest siyanür”ün ne anlama geldiğidir. Serbest siyanür, basit anlatımla, metal tuzlarını çözmek için gerekenden daha fazla miktardaki siyanür radikalleridir (CN)–. Örneğin; bir reçete için 280 gr bakır siyanür Cu(CN) gerekli ise bu; onu çözmek için, sodyum veya potasyum siyanür kullanılmak zorunda olduğu anlamına gelir. Sodyum tuzları ile çalıştığımızı varsayalım.
Cu(CN) + 2NaCN à Na2 Cu (CN)3
(çözünmez) (çözünebilir)
Molekül ağırlıklarını hesaplarsanız (5.Ders), 1 mol CuCN’in ağırlığı = 63,5 + 12 + 14 = 89,5 gr ve 2 mol NaCN’in ağırlığı = 2 x (23 + 12 + 14) = 98 gr olduğunu bulursunuz. Yani, 280 gr bakır siyanürü çözmek için ihtiyacımız olan sodyum siyanür miktarı; 280 x (98 / 89,5) = 306,59 gr’dır.
Problem #4 : 10 litre suda 500 gr bakır siyanür çözmek için kaç gr sodyum siyanür gereklidir. Aynı işi yapmak için gereken potasyum siyanür miktarı nedir?
Metal tuzunu çözmek için gereken minimum miktardaki sodyum siyanürden daha fazla olan her miktar, “serbest siyanür” olarak tanımlanır.
Kaplama banyosunda serbest siyanürün önemi, kuvvetli bir ortak iyon etkisi yaratmasıdır (hatırlayın, neydi bu etki?). Bu etki, bakırın iyonlaşmasını bastırır. Şimdi, başlamak için, siyanür banyosunda bakırın iyonlaşması çok küçük miktardadır, çünkü, sülfat banyosundaki bakırda olduğu gibi kolay bir durum değildir. Bunun yerine; durum aşağıdaki gibi basitleştirilebilir.
Na2Cu(CN)3 D 2 Na+ + Cu(CN)3 -2 D 2 Na+ + Cu+ + 3(CN)-1
Bakır iyonları konsantrasyonu çok küçüktür fakat sabit kalır. Bir bakır iyonu kaplandığı anda Cu(CN3)-2 havuzundan gelen bakır iyonu onun yerini alarak miktarını sabit tutar. (Sodyum, kaplanmaz, çünkü enerji gereksinimi çok yüksektir.)
Eğer aşırı miktarda veya serbest siyanür varsa, tüm reaksiyonu sola doğru, iterek, bu yönde kaplanan bakırın kutuplaşmasını (polarizasyonunu) kuvvetlice arttırır. Gerçekte, eğer yeterli miktarda serbest siyanür varsa, bakır iyonlaşması öyle düşer ki, çok zor kaplama gerçekleşir ve katot verimliliği düşer. Kutuplaşmaya ek olarak; serbest siyanür, banyonun iletkenliğinin artmasına da yardımcı olur. Bu nedenlerden dolayı; “serbest siyanür”, kaplama banyolarında çok önemli bir etkendir. Sürekli kontrol altında tutulmalıdır, çünkü ne yazık ki kararlı bir miktarda değildir. Metal kaplandıkça, serbest siyanürün miktarı değişmektedir (Çözünmeyen anot kullanılan durumlarda) ve hava ile temas etmesi; hidroliz ve polimerleşme ile oluşan ayrışma sonucu da, banyodaki serbest siyanür miktarı değişmektedir. Şimdi, kaldığımız yerden devam edelim.
Siyanür banyosunda bakır “+1 değerlikli” formundan kaplanır, bu durumda bakır, “monovalent”tir. Asitli bakır sülfat banyosundaki bakır ise “+2 değerlikli” formdadır. Teorik olarak, belli miktardaki elektrik enerjisi ile, siyanürlü banyo ile asit banyosuna oranla 2 kat fazla bakır kaplanabilir. Pratikte, katot verimi sadece %70 tir ki, gerçek avantaj, sabit akım yoğunluğunda kaplanan bakır ağırlığı için, katot veriminin %100 yerine, sadece %40 olması dahi yeterlidir. Soru: Niçin durum böyledir? Cevap: Belli miktardaki elektrik enerjisi için, asitli bakır banyosu ile 1 gr. kaplama olacaksa, siyanür banyosu ile 2 gr. kaplama olacaktır. Fakat %70 verimde gerçekte 1,4 gr kaplama gerçekleşecektir ki, bu da 0,4 / 1 veya %40’lık bir iyileşmeye denk gelmektedir.
Daha önce belirtildiği gibi (2.Derse bakınız) elektromotor dizide bakır; demir, çinko, vb. metallerin altında bulunduğundan dolayı, bakır, sülfat banyosu gibi bir çözelti içinde iyon halde bulunduğunda, elektromotor seride üstte bulunan metallerden her hangi biri, banyoya daldırıldığında bakır kaplaması oluşacaktır. Bakır siyanür ile birleştiğinde ise; kompleks (karmaşık yapıda) iyonlar oluşarak, bakırı bağlayacağı için; demir çinko vs. metaller banyoya daldırıldığında, (bu metaller elektromotor dizide bakırın üzerinde yer alsalar bile), bakırın kaplanması işlemi gerçekleşmeyecektir. Başka bir deyişle; siyanür kullanmanın etkisiyle, bakır elektromotor seride daha yukarılara yükselmiştir.
Deney # 4: (Sadece deneyimli kaplamacılar yapacaklardır.) 4 lt.lik siyanürlü bakır banyosu hazırlayın veya büyük bir banyodan bir behere örnek alın. Temiz bir demir çiviyi daldırın. Çivi daldırıldığında üzerine bakır kaplanıyor mu?
Bu banyo (siyanür banyosu) ile yapılan kaplamaların yüzeyleri, asitli bakır banyolarına oranla daha düzgün olmaktadır ve bu banyolar, nikel, krom gibi asit tipi banyolardan önce, demir çinko, enjeksiyon metal döküm alaşımları üzerine ince bakır flaş kaplanması işleminde kullanılmasının yanı sıra, kalın bakır kaplama işleminde de kullanılmaktadır.
Siyanürlü Bakır Banyosu Parlatıcıları:
Roşel bakır banyoları ile yapılan kaplamalar, eğer şartlar belirtilen koşullarda sabit (tutarlı) korunursa oldukça parlak olmakla birlikte, makul miktarda olmak koşulu ile ilave parlatıcılar da kullanılabilir. Bunlar;
Parlatıcı
Miktar
Amonyum tiyosülfat
1 lt kaplama banyosuna 30 ml karıştırın ve parlatıcı olarak bir şişede saklayın. Her 100 litre banyo için bu karışımdan 37,5 ml.yi parlatıcı olarak kullanın.
Kurşun tartarat
1 litre kaplama çözeltisi içinde bu tuzdan 7,5 gr çözün. Bir şişede parlatıcı olarak saklayın. Her 100 lt kaplama çözeltisi için bu parlatıcıdan 15 ml. kullanabilirsiniz.
Kurşun muhtemelen, daha iyi parlatıcı bir kimyasal olmasının yanı sıra, aşırı miktarda kullanılır ise daha sonra bakır üzerine kaplanacak nikelin soyulmasına sebep olacağından dikkatli kullanılmalıdır. Bunun kontrolü zordur en iyi yol deneyimle bu problemi çözmektir. Kurşun ilavesini kontrol altına almak için, hull cell kabı kullanılabilir. Tabi ki, yukarıda reçeteleri verilen, “ev yapımı” parlatıcıların yanında, ticari olarak, piyasada bulunabilecek parlatıcılar da mevcuttur.
Bakır banyosunun karıştırma işlemi, ya katot çubuğun ileri-geri hareketi ile, ya da banyoya hava üflenerek yapılabilir. Bir zamanlar, hava üfleme ile karıştırma yöntemi tavsiye edilmezdi. Bunun en büyük nedeni, hava içindeki karbondioksitin tepkimeye girerek, karbonat oluşumuna neden olduğu idi. Hava üfleme ile daha homojen ve şiddetli karışım sağlanmakla birlikte, en büyük dezavantaj hızlı karbonat oluşumuna neden olmasıdır. Kural olarak ortalama çevre şartlarında, hava karışımı sonucu ortaya çıkan banyodaki karbonat oranı, 1 litre için 83 - 105 gram değerlerinde sabit kalır. Alt sınırdaki derişim, kabul edilebilir miktardır. Hava içindeki karbon dioksit oranı yüksek olan durumlarda (ağır sanayi şartları) hava girişine karbon dioksit’i emici üniteler takılabilir. Bu tip üniteler karbonat oluşumunu önemli miktarda azaltırlar. Gerçekte bu ünitelerin satın alınması ve bakımı için harcanan para, karbonat oluşumunun engellenmesi için harcanan paraya denktir. Hava ile karışım yönteminin modifikasyonu ile ilişkili olarak, basınçlı azot gazı kullanımı da, uygulanabilecek yöntemlerden biridir. Bu, tabi ki, pahalı bir yöntem olmasının yanı sıra, özel durumlarda, garantili (geçerli) bir yöntemdir.
Genel Çalışma Prensipleri
Roşel tuzu siyanür bakır banyosunda, en önemli şey, pH ve serbest siyanürün kontrol altında bulundurulmasıdır. pH değeri düştükçe, banyonun parlaklık özelliği düşerken, çok yüksek orandaki serbest siyanür içeriği, katot verimliliğini düşürmektedir. Genel olarak; “sıcaklık” akım yoğunluğu ve kaplamanın sertliğine parlatıcıların etkisi konuları açısından, asitli bakır banyoları bölümünde anlatılanlar aynen geçerlidir. Banyodaki bakır içeriği düştükçe, daha parlak kaplama yüzeyi elde edilir. Niçin? Fakat, daha önce belirtildiği gibi, bakır siyanür içeriği çok azalır ise, düşük katot verimliliği elde edilir.
Karbonat oranının 90 gr/lt miktarını geçmemesi gereklidir. Eğer bu değer geçilirse, anot verimi düşer.
Bu banyolarda, anot verimi %65 dolaylarında olmakla birlikte, işletme şartlarına göre %50’lere kadar düşebilmektedir. Yüksek sıcaklıklarda, anot ve katot verimliliği artmakta, çok yüksek sıcaklıklarda ise, siyanürün ayrışması hızlanmaktadır. Yüksek akım yoğunluğunda, bakır anotlar polarize (kutuplaşma) olmaktadır. Bu yüzden, paslanmaz çelik anot ile banyonun çalıştırılması daha akıllıca olacaktır. Anot alanının %10-20 sinin paslanmaz çelik olması ve Şekil 2’deki gibi bir düzenek ile kullanılması (asit banyolarındaki kurşun ve bakır anotlar gibi) mümkündür.
Bazı Genel Çalışma İpuçları
Düz yüzeyli parçalar, anottan 20 – 25 santimetre uzaklıkta, oval yüzeyli parçalar 30 – 40 santimetre uzaklıkta yerleştirilirler. Derinlik arttıkça malzeme, anottan o derece uzağa yerleştirilmelidir. Eğer kaplama sertliği çok yüksek olursa, serbest siyanür miktarını kontrol ediniz. Çok düşük olursa da yine serbest siyanürü kontrol ediniz.
Acil durumlarda bakır ilavesine hızlıca ihtiyaç duyulabilme olasılığını göz önüne alarak, derişik halde hazırlanmış Na2Cu(CN)3 çözeltisi hazırda bekletilmelidir. Katı CuCN’ün çözünmesi zor olur ve iş parçası yüzeyinde pürüzlülük oluşmasına neden olur. Ayrıca, el altında pudra şeklinde bulunması da sağlanabilir. 75 gr/lt bakır ve 0,37 gr/lt serbest siyanür kullanarak çözeltiyi hazırlayın ve aside dayanıklı bir damacana içinde saklayın.
Genelde döküm gibi gözenekli metal parçalar ile çalışıyorsanız, bir takım leke oluşumu problemleri yaşayacaksınız demektir. Bunun nedeni, metal gözenekleri içine bazı siyanür ve diğer metal tuzları girer ve bunların temizlenmesi (yıkanması) zordur. Kısa bir süre sonra, siyanür bu gözeneklerden sızar ve lekeler oluşmasına neden olur. Bu problemi önlemek için, döküm parçaları ile çalışırken, kaplama işleminden sonra, parçayı sıcak e soğuk suda, dönüşümlü olarak çok iyi yıkayın (durulayın) %2’lik fosforik asitte yıkadıktan sonra, sıcak ve soğuk dönüşümlü yıkama işlemleri de yardımcı olacaktır.
Roşel siyanür banyoları, “oksitlenebilen” bakır kaplamalar üretecektir. Eğer banyo içinde kurşun bulunursa, düzgün oksitli yüzey elde edilemez. Aynı şey, “tiyosüllfat” kullanılır ise de geçerlidir. Buna göre, malzeme, bakır kaplandıktan sonra oksitlenir veya “renklendirilir” ise, bu parlatıcılardan kaçınılmalıdır.
Siyanürlü Roşel Çözeltisinin Kontrolü
Bu çözelti ile çalışırken, kontrol altında olması gerekenler; çözeltinin pH değeri, serbest siyanür içeriği ve bakır içeriğidir.
pH Kontrolü
pH değeri 12,2 – 12,6 arasında tutulmalıdır. Hazırlanan çözelti bu pH değer aralığında bulunmalıdır. Kullanılan pH kağıdı aralığı 12 – 13 arası seçilmeli veya pHmetre kullanılmalıdır. Eğer pH değeri düşükse, çözeltiden 1 litre alın ve sabit bir hızla karıştırırken, içine yavaş yavaş potasyum hidroksit ilavesi yapın. pH değerini ölçün ve bir litre için uygun pH değerini elde etmek için gereken potasyum hidroksit miktarını hesaplayın. Buradan çıkan sonuçla, tüm tank için gereken potasyum hidroksit (KOH) miktarını bulabilirsiniz. Eğer pH değeri çok yüksek olursa, düşürmenin en iyi yolu bir pilot test ile elde edilecek verilere dayanarak, tartarik asit ilave etmektir. (Not: Hidrosiyanik asit gazları açığa çıkabilir. Bu testleri iyi havalandırılmış ortamda, dikkatle yapınız. Bu tekniği, eğer tankınızın derinliği 75 santimetreden daha derin değilse uygulamayınız. Tankın derinliği arttıkça, zehirli gazların havaya karışma olasılığı düşük olacaktır). pH değeri oldukça sabit bir değerde bulunuyorsa, genelde pH’ın düşürülmesine ihtiyaç yoktur. Probleme yaklaşımda izlenebilecek diğer bir yol da, daha önce söz edilen, “kısmî uzaklaştırma” metodudur.
Bakır İçeriği
Prosedür: Bakır içeriği, oldukça geniş bir aralıkta bulunabilir, fakat her durumda, %20 den fazla değişim olmamalıdır.
1) Pipetle 5 ml numune alın ve 250 ml’lik balon jojeye koyun. (Zehirli çözeltilerle çalışırken ağız pipeti kullanmayınız).
2) Jojeyi sabit bir hızla, elle çalkalarken %3’lük hidrojen peroksit’ten 90 ml ilave edin.
3) Köpürme olayı tamamlandıktan sonra, 10 ml amonyum hidroksit ilavesi yapın ve %5’lik asetik asit çözeltisinden 10 ml ekleyin.
4) Çözeltinin rengi maviden kehribar rengine dönene veya renksiz olana kadar, bir büretten 0,05 Normal sodyum siyanür çözeltisi ilavesi yapın (25 gr/lt kimyasal saflıkta sodyum siyanür)
5) 0,05 N sodyum siyanür çözeltisinden, 10ml numuneyi pipetle aldıktan sonra bunu 250ml’lik behere dökün, 100 gr/lt’lik potasyum iyodür çözeltisinden 10 ml numuneyi de aynı behere ilave edin. Çözeltiyi zayıf kalıcı bir bulanık hal alana kadar 0,1 N gümüş nitrat ile titre edin.
Hesaplamalar:
... [gr/lt] (Bakır siyanür) = ... [ml] (siyanürü titre etmek için kullanılan 0,1 Normal gümüş nitrat) x ... [ml] (bakırı titre etmek için kullanılan sodyum siyanür) x 0,1
Serbest Siyanür İçeriği
Prosedür:
1) Oda sıcaklığında bulunan çözeltiden, otomatik numune alma pipeti aracılığı ile 10 ml numune alın (zehirli çözeltilerin taşınmasında veya bu tip çözeltilerle uğraşırken, hiçbir şekilde ağız pipeti kullanmayın) ve 250 ml’lik joje içine koyun. Bunun üzerine 100ml lik damıtılmış su ilavesi yapın.
2) 100 gr/litre’lik potasyum iyodür çözeltisinden 5 ml. ekleyin.
3) İlk kalıcı belli belirsiz bulanık görüntü oluşana kadar bir büretten 0,1 Normal gümüş nitrat çözeltisi ilave ederek titre edin.
Hesaplamalar:
... [gr/lt] (Serbest potasyum siyanür) = ... [ml] (kullanılan 0,1 N AgNO3) x 1,3
Eğer sodyum siyanür kullanılır ise;
... [ml] (serbest sodyum siyanür) = ... [ml] (0,1 Normal AgNO3) x 0,981
Eğer serbest siyanür miktarında artış olursa, banyodan alacağınız 1 lt. çözelti örneği ile hazırlayacağınız pilot banyoda biraz bakır siyanür çözerek, serbest siyanürü doğru değere indirmek için eklenmesi gereken CuCN miktarını bulun. Kabaca bir hesapla; 10 gram CuCN; 18 gram potasyum siyanürü veya 12 gram sodyum siyanürü giderecektir.
Polipropilen anot torbasına konulan paslanmaz çelik anodun yanına bir miktar da bakır siyanür konulması ile, kaplama çözeltisi içinde serbest siyanür birikmesi önlenmiş olur. Her gün veya her iki günde bir konulması gerekli miktar (bakır siyanür miktarı) deneme yolu ile bulunur. Bazı durumlarla bu torbalardan birkaç tanesine ihtiyaç duyulacaktır.
Karbonatlar:
Prosedür: Her iki veya üç haftada bir, karbonatlar test edilmelidir. Test için, aşağıdaki prosedürü izleyiniz.
1) 250 ml’lik beher içine, 10 ml numuneyi bir pipet aracılığı ile koyun. (Zehirli çözeltilerle çalışırken ağız pipeti kullanmayınız).
2) Üzerine 100 ml saf su ilavesi yapın ve çözeltiyi ılık oluncaya kadar ısıtın.
3) Daha fazla çökelme oluşmayana kadar, %10’luk baryum nitrat çözeltisi ilavesi yapın. Yaklaşık olarak söylersek, her 1 ml baryum nitrat çözeltisi kaplama çözeltisindeki yaklaşık 30 gr/lt Na2CO3’ün çökelmesini sağlar. Çökeltinin banyonun dibine oturmasını bekleyin.
4) Çözeltiyi ince bir kağıttan filtre edin. Filtratı (kağıttan geçen temiz çözeltiyi) az miktardaki baryum nitrat ile kontrol ederek çözeltinin tam olarak filtre edilip edilmediğini kontrol edin. Çökeltiyi en az 3 kez saf su ile yıkayın (20 ml). Bu önemlidir.
5) Kağıttaki çökeltiyi kağıt ile birlikte 250 ml’lik behere koyun. 50 ml saf su ve 3-5 damla metil oranj indikatörü (%0,2 lik çözelti) ilavesi yapın.
6) Turuncu renk pembe olana kadar, çözeltiyi yavaşça 1 N HCl (hidroklorik asit) ile titre edin.
Hesaplamalar :
... [gr/lt] Sodyum karbonat = ... [ml] HCl x HCl’nin Normalitesi x 0.71. Eğer banyoda, potasyum karbonat kullanılır ise (K2CO3) (ons/galon)= HCl(ml) x HCl normalitesi x 5,318
Pek çok nedenden dolayı kaplama çözeltisi içinde karbonat birikme eğilimi vardır. İlk olarak, havadaki karbondioksit ile bir tepkime oluşur, ikinci olarak genelde kaplama banyoları içinde bulunan kostik soda ile karbondioksit tepkimeye girer; üçüncü olarak; “format” denen organik tuzların oluşumunu sağlayan hidroliz tepkimesi oluşmasıdır ki, bu “format”lar zaman içinde parçalanarak karbonatları oluştur. Genelde, normal kaplama koşullarında en önemlileri ilk iki şıktır.
Siyanürlü kaplama banyolarında, örneğin bakır banyosunda; sodyum karbonat derişimi 90 gr/lt miktarını aşarsa banyonun niteliği (kalitesi) bozulacağından dolayı, zaman zaman karbonat tahliye edilmelidir. Eğer karbonat, kaplama banyosu içinde sodyum karbonat olarak bulunursa bunun tahliyesi “soğutma” (dondurma) işlemi ile yapılır. Bu işlem, çözelti sıcaklığını -2 ila 2 °C’ ye düşürmek için bir soğutma bobini kullanılarak yapılır. Bu işlem, ciddi miktarda sodyum karbonatın çökelmesine neden olacaktır. Soğutma işlemi potasyum karbonat için işe yaramayacaktır. Çünkü potasyum karbonat çok düşük sıcaklıklarda bile çözünür. “Soğutma” metodunun diğer dezavantajı da, çökelen karbonatla birlikte bir miktar metal tuzunun da banyodan tahliye olmasıdır ki, böyle bir işlemde metalde ve siyanürde %10-20 civarında kayıp gözlenir. Bu sebeple size alternatif bir metot olan “kimyasal çöktürme metodu”nu tavsiye edeceğim. Bu metotta, “kalsiyum hidrat (kireç)” ile çökelme işlemi gerçekleşecektir. Bu metot ile, 7 gram kalsiyum hidroksit yaklaşık 10 gram sodyum karbonatı veya 9,1 gram potasyum karbonatı tahliye eder.
Teknik oldukça basittir.
1- Analizle çözeltinizde ne kadar karbonat olduğunu belirleyin. Bulduğunuz sonuçtan, çökeltme işlemi için ne kadar kireç gerektiğini hesaplayın.
2- Bir işlem tankında, kaplama banyosunu 80 °C’ye kadar ısıtın ve sabit bir biçimde banyoyu karıştırırken, sulu kireci (kireç hamuru) banyoya ilave edin.
3- Banyoyu en az 2 saat karıştırın ve çözeltiyi filtre edip tekrar kaplama tankına geri döndürün.
Genelde bu işlem kaplama banyosunun pH değerinde bir artışa neden olur. Bunun nedeni tepkime sonucu bir miktar sodyum veya potasyum hidroksidin açığa çıkmasıdır. Bu pH değeri, pH kontrolü bölümünde anlatıldığı gibi, tartarik asit işlemi ile düşürülür. Dikkatli çalışılması gerektiğini ve havalandırma gerekli olduğunu unutmayınız.
Roşel Tuzu
Bu analiz, oldukça ayrıntılı olduğundan, burada bahsedilmeyecektir. 5.Derste verilen referanslara başvurarak bu metot ile ilgili ayrıntıları edinebilirsiniz.
Serbest Siyanürün Pratik Kontrolü
Çözeltinin ve bakır anodun renginin gözlenmesi ile serbest siyanür kolayca kontrol edilebilir. Çalışma sıcaklığında, eğer çözeltinin rengi mavimsi veya yeşilimsi ise, serbest siyanür içeriği düşük demektir. Eğer anotlar yeşilimsi bir sümüksü tabakayla kaplanmışsa, bu da serbest siyanürün düşük olduğunun bir başka göstergesidir. Bir pilot banyoya, çözeltinin rengi “renksizleşene” ve/veya sümüksü tabaka kaybolana kadar serbest siyanür ilavesi yapın, daha sonra büyük banyoya tam miktarda ilave yapın.
Eğer aşırı miktarda siyanür bulunuyorsa, normal çalışma akımında iken katottan aşırı gaz çıkışı gözlenecektir. Bu durum ayrıca kaplama yüzeyinin kabartılı veya soyuklu bir görüntü almasına da yol açar fakat, genelde bu hata her şeyden öte yetersiz temizliğin sonucudur. Burada tecrübe sizin öğretmeninizdir.
Yüksek Verimli Siyanür Banyosu
Bileşen
Derişim (gr/lt)
Bakır siyanür (CuCN)
67 – 82
Potasyum Karbonat (K2CO3)
0 – 120
Potasyum Hidroksit (KOH)
30 – 52
Serbest Potasyum Siyanür (KCN)
7,5 – 15
Çalışma Parametreleri
Önerilen Değerler
İşletme Sıcaklığı
71 – 82 °C
Katot Akım Yoğunluğu
3,23 – 6,46 A/dm²
Anot Akım Yoğunluğu
1,6 – 4,3 A/dm²
Tanklar, filtreleme, vs. konularındaki diğer ayrıntılar, siyanür Roşel tuzu banyosunda anlatıldığı gibidir.
Eğer arzu edilirse; bu banyo, eşdeğer miktarda sodyum tuzları ile de hazırlanabilir. Genelde potasyum tuzlu banyonun daha yüksek akım yoğunluğu kullanımına izin verdiği bulunmuştur ki, bu da daha yüksek verimle çalışmak anlamına gelmektedir.
Siyanürlü Kalın Bakır Banyoları
Siyanürlü banyolarla asit tipi banyolara göre, daha ince taneli ve daha düzgün yüzeyli bakır kaplama yüzeyi elde edilirken; aynen asit banyolarında olduğu gibi, kaplama kalınlığı arttırıldığında, kaplanan yüzeyin pürüzlülüğünü en aza indirmek için tedbirler alınmalıdır. Bu tedbirler, banyonun sürekli filtrelenmesi ve anotların uygun şekilde torbaya yerleştirilmeleri olmakla birlikte, çözelti ile anodu birbirinden ayıracak şekilde tankta bir diyafram kullanılması daha iyi bir yöntemdir. Böylece anottan ayrılan parçacıkların katoda ulaşması önlenmesi ile birlikte pürüzlü kaplama yüzeyi sorunu da engellenmiş olacaktır. Malzeme üzerinde pürüzlü kaplama oluşumunu engellemenin bir diğer yolu da, kaplama işlemi sırasında “kesikli” Doğru Akım kullanmaktır. Bu yöntemde, kaplama döngüsünün bir bölümünde akım uygulanır, geri kalan zamanda akım kesilir veya ters akım kullanılır (ters kutupta kaplama). Bu işlem iş parçasını anodik yaparken, kaplamada oluşan pürüzlülüğün çözelti içinde tekrar çözünmesini sağlar. Bu konu bizi burada ilgilendirmemektedir ve 19.Ders’te daha detaylı ele alınacaktır.
Dolapta Bakır Kaplama (Siyanür Çözeltisi)
Aşağıdaki reçete, dolapta kaplama işinde çok iyi sonuç verecektir.
Bileşen
Derişim (gr/lt)
Bakır siyanür
37,5 – 52,5
Serbest Sodyum Siyanür
7,5 – 18,5
Sodyum hidroksit
7,5 – 11
Sodyum karbonat
15 – 60
Roşel tuzu
45 – 75
Çalışma Parametreleri
Önerilen Değerler
Çalışma Sıcaklığı
54,5 – 60 °C
Katot akım yoğunluğu
3,2 – 5,4 A/dm²
Bu noktada, tüm elde ettiğiniz tipik bir dolapta kaplama reçetesidir. 19. Ders’te kaplama işinde karşılaşılan problemlerden söz etmeye niyetliyim. Bu geçmişte olduğundan daha fazla dikkate değer olan ilginç bir konudur. Şimdilik tüm bilmeniz gereken, burada verilen reçetenin metalik parçaların kaplanması için olduğudur.
Dolapta kaplama işi, metal içeriği %10 – 20 arttırılmış ve en fazla 11 gr/lt serbest siyanür ihtiva eden herhangi bir siyanür tipi bakır banyo çözeltisi ile yapılabilir. Dolap boyunca uygulanan gerilim 6 – 12 volt arasında değişebilir. Dolap siyanürden etkilenmeyecek olan Lucite veya polipropilen gibi bir malzemeden imal edilmiş olmalıdır.
Roşel – Siyanür Bakır Banyolarında Hata Giderme
Belirti/Problem
Kaplama donuk görünümlü
Muhtemel Sebep
1- Düşük serbest siyanür içeriği
2- Düşük Roşel tuzu içeriği
3- Çok yüksek karbonat içeriği
4- Nikel tuzlarının varlığı
5- Düşük anot verimliliği
Çözüm
Eğer serbest siyanür 3,75 gr/lt’den düşük ise potasyum siyanür ilavesi yapınız. Düşük Roşel tuzu içeriği seyrek rastlanan bir nedendir çünkü, Roşel tuzu genelde süzüntü nedeniyle kaybolur. Her 9300 dm² lik sülfat kaplanmış alan için ilave edilen 28,4 gram roşel tuzu, kaybolan miktarı telafi etmek için yeter de artar. Zaman içinde banyoda karbonat birikir. Kalsiyum hidrat işlemi ile karbonat miktarı düşürülebilir. Eğer banyo talimatlara uygun biçimde çalıştırılırsa, uzun bir süre bu tür önlemler almaya gerek kalmaz. Zamanla çözeltiden nikel kaplanmaya başlayacaktır.
Belirti/Problem
Pürüzlü kaplama yüzeyi
Muhtemel Sebep
1- Banyo çözeltisinde asılı kalmış maddeler
2- Anot çamuru ve kirleticiler, özellikle bizmut.
3- Çok yüksek pH değeri
4- Çok yüksek oranda kurşun parlatıcı miktarı.
5- Banyoyu hazırlarken kullanılan su çok sert
Çözüm
Eğer banyo çözeltisinde asılı kalmış maddeler varsa çözeltiyi filtre edin. Çözelti içinde çözünerek zararlı silikatların oluşumuna yol açacağından, yardımcı filtre kullanmayın. Bunun yerine yardımcı filtre olarak selüloz flok kullanın. Eğer zararlı anot çamuru bulunursa anotları torbalayın veya eğer mümkünse çamuru çözeltiden ayrı tutmak için sert kauçuk ve kanvas diyaframlar ile ana çözeltiden ayırın. Eğer banyoda bizmut varsa, gece boyunca taklit katot ile 1,07 A/dm² akım uygulayarak çözeltiyi elektroliz edin, böylece bizmut giderilmiş olacaktır. Filtrasyon giriş ve çıkışları ile anot torbalarında delik olup olmadığını kontrol edin. Eğer pH değeri çok yüksek ise (buna çok seyrek rastlanır) daha önce kontrol bahsinde anlatıldığı gibi düşürülür. Eğer çok fazla kurşun bulunursa, yukarıda belirtildiği şekilde gece boyunca elektroliz edilerek giderilir veya sodyum sülfat ilave edilerek çökelmesi sağlanır. 10 gram sülfat (susuz) yaklaşık 30 gram kurşunun çökelmesini sağlar. Eğer çok fazla deneyiminiz yoksa elektrolitik işlemi tercih edin. Çökelme işleminden sonra banyoyu filtre edin. Suyu yumuşatın veya daha iyisi deiyonize ya da saf su ile değiştirin.
Roşel – Siyanür Bakır Banyolarında Hata Giderme (Devamı)
Belirti/Problem
Yanık Kaplamalar
Muhtemel Sebep
1- Çok yüksek akım yoğunluğu kullanılması
2- Çok yüksek serbest siyanür içeriği
Çözüm
Akım yoğunluğunu düşürün veya karıştırma kullanıyorsanız karıştırma şiddetini arttırın. Daha önce anlatıldığı gibi, kontrollü olarak serbest siyanür içeriğini düşürün.
Belirti/Problem
Pirinç metali gibi düzensiz kaplama görüntüsü
Muhtemel Sebep
Çözeltide, çinko bulunması. Eğer malzemenin düşük akım yoğunluğuna maruz kalan kısımlarındaki kaplama pirinç metali gibi bir görüntü sergiliyorsa, çözeltide çinko bulunduğundan emin olabilirsiniz.
Çözüm
Gece boyunca 0,54 – 1,07 A/dm² akım yoğunluğunda, taklit katotlarla kaplayın. Ayrıca sodyum sülfit işlemi de kullanabilirsiniz. 10 gram sülfit, yaklaşık 10 gram çinkoyu uzaklaştırır. Sülfitın ilave edilmesi sırasında dikkatli olun, eğer aşırı miktarda ilave yapılırsa hataya sebebiyet verir. Bu nedenle elektroliz en iyi yöntemdir.
Belirti/Problem
Kararmış Kaplamalar
Muhtemel Sebep
Çok fazla miktarda kurşun parlatıcı kullanılması.
Çözüm
Daha önce “fazla kurşun mevcut olması” probleminde önerilen çözüm yöntemleriyle aynı.
Belirti/Problem
Çizikli veya damarlı kaplama
Muhtemel Sebep
Organik kirleticilerin bulunması
Çözüm
Aktif karbon ile çözeltinin filtre edilmesi
Roşel – Siyanür Bakır Banyolarında Hata Giderme (Devamı)
Belirti/Problem
Düşük katot verimi
Muhtemel Sebep
1- Çok yüksek, serbest siyanür içeriği
2- Çok yüksek, Roşel tuzu içeriği
3- Çinko bulunması
4- Çözeltide krom tuzları bulunması.
Çözüm
Serbest siyanür oranını, kontrol konusunda açıklanan şekilde düşürün. Eğer süzüntüyle kaybolanın ikmali yapılırken çok aşırıya kaçılmaz ise, Roşel tuzu miktarı artmayacaktır. Eğer çinko bulunuyorsa, daha önce çinko için anlatıldığı şekilde işlem yapılır. Eğer krom ile kirlenme söz konusu ise, zararlı etkisini gidermek için en iyi teknik, çözeltiyi sodyum hidrosülfit (Na2S2O4.2H2O) ile işlemektir. Kromik asit uzaklaştırılamaz fakat, hidrosülfit ilavesi ile kötü (zararlı) etkisi giderilmiş olur. Kaplama banyosunun sürekli kullanıldığı durumlarda, zaman zaman 0,022 gr/lt lik ilaveler yapın.
Belirti/Problem
Dallanmış kaplama yüzeyi
Muhtemel Sebep
1- Gümüş bulunması
2- Kadmiyum bulunması
Çözüm
Bu iki metalden birinin bulunması özellikle pirinç üzerinde gözenekli bir görüntünün oluşmasına yol açar. Çözeltinin bakır parçacıkları üzerinden filtrasyonu ile veya sodyum sülfit işlemi ile gümüşü gidermek mümkündür.
Belirti/Problem
Kaba, kristalli kaplama yüzeyi
Muhtemel Sebep
Çözeltide çok fazla demir bulunması
Çözüm
Bu durumun etkisi çözeltinin küçük bir miktar sodyum hidrosülfit ile işlenmesi veya “soğutma işlemi” uygulayarak çözeltiyi 0 oC’ye kadar soğutarak hafifletilebilir. Bu noktada demir tuzlarının çoğu çökelecektir. Alternatif olarak, eğer tüm bu metotlar başarısız olursa tahliye etme metodunu kullanın ki, bu belki de en kolay yöntemdir.
Roşel – Siyanür Bakır Banyolarında Sorun Giderme (Devamı)
Belirti/Problem
Periyodik ters kutup banyolarında elde edilen bakır kaplamanın gözenekli olması
Muhtemel Sebep
Çözeltide krom bulunması
Çözüm
Bu teşhisi, Hull Cell testi ile kontrol edin. Test levhasını Hull cell kabına yerleştirin ve bir dakikalığına bağlantı gücünü geciktirin. Bir dakikalık kaplama işlemi sonrası, kaplama gerçekleşmeyecektir. Bu işlem 5 ppm’lik küçük bir miktara kadar krom kirlenmesini bile belirleyecektir. Kabarcıklanmayı engellemek için sodyum hidrosülfit metodunu uygulayın veya krom miktarını düşürücü bileşenler kullanın. (Bazı tescilli kaplama banyolarında sodyum hidrosülfit kullanımı tavsiye edilmez, kendileri tarafından satılan krom miktarını düşürücü bileşenlerin kullanımı tavsiye edilmektedir.
Bakır Pirofosfat Banyosu
Bakır pirofosfat banyosu, oldukça düzgün ve parlak kaplama yüzey kalitesi sağlarken, bunu yüksek katot verimi (yaklaşık %100) ile gerçekleştirmektedir ki, bakır sülfat banyosu ile karşılaştırıldığında 3 kat daha yüksek dağılma gücüne sahiptir. Bu nedenle bu tip banyo, özellikle baskı devre plakalarının kaplanması işinde kullanılır. Baskı devre plakalarının delik içi ve çevrelerinin kaplanması gerektiği için, kaplama banyosunun iyi dağılma gücüne sahip olması lazımdır. Siyanür banyoları diğer banyolara göre en iyi dağılma gücüne sahip olmakla birlikte, baskı devre plastiğine zarar verici özelliklerinden dolayı kullanılmazlar.
Bu banyonun, tipik reçetesi şöyledir:
Bileşen
Derişim (gr/lt)
Metalik bakır
26 – 30
Potasyum pirofosfat
135 – 210
Amonyum hidroksit
1,5 – 3
Çalışma Parametreleri
Önerilen değerler
Çalışma sıcaklığı
49 – 60 °C
Akım yoğunluğu
1,07 – 8,6 A/dm²
pH
8,0 – 8,5
Pirofosfat/bakır oranı
7,0 – 7,5 : 1
Anot malzemesi
Elektrolitik, dövme, OFHC (oksijensiz) haddelenmiş veya fosfatlanmış bakır.
Anot korozyonunun iyileştirilmesi ve daha parlak bakır kaplama yüzeyi elde etmek için, banyoya amonyum hidroksit (NH4OH) ilave edilir.
Bu katkı maddelerine ek olarak, piyasada bulunabilen parlatıcılar, dengeleyiciler ve depolarizörler (polarizasyon engelleyiciler) de vardır.
En çok kullanılan, katkı maddeleri, katodik depolarizör olarak kullanılan potasyum nitrat (bir litre çözeltiye 5 – 10 gr ilave edilir) ve potasyum sitrat’tır (bir litre çözeltiye 10 – 20 gr ilave edilir). Her iki katkı maddesi de banyonun dağılma gücünü arttırarak, daha ince taneli bir kaplama yüzeyi elde edilmesini sağlar. Bunlara ek olarak piyasada çok iyi kalitede tescilli parlatıcılar da mevcuttur.
pH kontrolü oldukça önemlidir. Eğer pH 9’un üzerine çıkarsa anotlar kolay çözünemez, eğer 8’in altına düşürse bakır pirofosfat bileşiği daha az kararlı olur.
Düşük akım yoğunluğu mertebelerinde çözeltinin dağılma gücü, yüksek akım yoğunluğu mertebelerindekine göre daha yüksektir.
Banyonun karıştırılması, özellikle baskı devre plakalarının kaplanması işinde önemlidir. Delik içlerinin kaplanması söz konusu olduğunda, karıştırma işi taze bakır iyonlarını deliklere taşıyamaya yarayacaktır. Karışım hava ile, katot çubuğun hareketi ile veya sıvının sirkülasyonu ile yapılabilir.
Zaman içinde banyo hidrolize olma eğilimi göstererek ortofosfat üretir. 90 gr/lt miktarına kadar ortofosfatın zararı yoktur, hatta bir tampon vazifesi görür ve anot korozyonuna yardımcı olur (kolaylaştırır). Bununla birlikte 90 gr/lt miktarının üzerinde ise, kaplama yüzeyinin çizgi çizgi olması, parlak kaplama elde edilecek alanın daralması ve iletkenliğin düşmesi gibi zararlı etkiler oluşur. Banyoyu çöpe atmadan ortofosfatı banyodan uzaklaştırmanın pratik bir yolu yoktur. Bu nedenle, ortofosfat oluşumunu en aza indirmek için banyoyu olabilecek en düşük çalışma sıcaklığında çalıştırmak (çözelti içinde “sıcak bölgeler” oluşmasını engelleyerek) gereklidir. Aynı anda, çözeltinin pH değeri 8,0’dan düşük ve P2O7/Cu oranı da çalışma aralığının en alt seviyesinde olmalıdır.
Banyo içine giren bazı kirleticilerin zararlı etkileri vardır. Bunlar; çinko, siyanür, kurşun ve yağdır. Çinko ve kurşun, kaplama renginin yüksek akım yoğunluğu aralığında koyu veya bulanık görüntüde olmasına yol açar. (Bahsedilen tüm kirleticiler, iyi çalışma için gereken akım yoğunluğu aralığını düşürür.) Kurşun, yağ ve siyanür, kaplama yüzeyi üzerinde çizgisel izler ve kaba görüntüye yol açar. Çinko, soğuk döküm parçaların kaplanması sırasında banyoya karışır. Bu durumda, pirofosfat/bakır oranı bir miktar yukarı çekmek akıllıca olur. Siyanür, bakır siyanür flaş kaplama banyosundan sonra, parçanın iyi durulanmadan (yıkanmadan) pirofosfat banyosuna daldırılması sonucu gelmektedir. Kurşun ise, uygun olmayan ısıtıcı bobinleri veya pompa parçaları kullanımından kaynaklanmaktadır.
Baskı devre plakalarının kaplanması ile ilgili daha geniş ayrıntıyı 18. Ders’te bulabilirsiniz. Bu derste ayrıca daha özel kaplama tekniklerinden de söz edilmektedir.
Pirofosfat Banyosunun Kimyasal Analizi
Bakır
Banyodan 5 ml numune alın. 1:1’lik sülfürik asitten 10 ml ekleyin (dikkatli olun!) ve tamamını 250 ml’lik erlene koyun. Davlumbaz altında, beyaz asit dumanları çıkana kadar ısıtın. Soğutun ve asit sülfat banyosu’nda bakır için söz edilen talimatlara göre işleme devam edin.
Pirofosfat
Bu oldukça uzun bir metot olup, burada anlatılmayacaktır. Analiz metodu için, 5.Derste verilen referanslara başvurunuz.
Yüksek pH’lı Siyanürsüz Bakır Banyoları
Alkali bakır kaplama banyoları konusunu bitirmeden önce, söz etmeye değer olan başka bir alkali banyosu daha vardır. Bu banyo, gümüş kaplanmış parçaların üzerine hafif bir bakır kaplamak için veya asitli bakır banyosu öncesinde, demir veya çelik parçalara ön kaplama işlemi için kullanılan, siyanür içermeyen banyodur.
Bileşen
Derişim (gr/lt)
Bakır sülfat (hidratlı)
120
Potasyum hidroksit
75
Roşel tuzu
150
Amonyum sitrat
37,5
Çalışma Parametreleri
Önerilen Değerler
Akım Yoğunluğu
1,07 A/dm²
Gerilim
3 – 6 Volt
Çalışma sıcaklığı
24 – 29,5 °C
Tank
Polipropilen veya polietilen astarlı çelik
Piyasadan temin edilebilen çeşitli türde, siyanür içermeyen tescilli alkali bakır banyoları mevcuttur. Bu banyolar oldukça iyi sonuç vermekte ve çoğu uygulamada klasik siyanürlü bakır banyolarının yerini almaktadır. Bu yeni banyolar ile ilgili bu dersin sonunda verilen tedarikçiler listesinden bilgi edinebilirsiniz
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder