Islatıcılar veya yüzey aktif kimyasallardan 4. Ders’ te kısaca bahsedilmiş ve metal yüzeylerinin temizlenmesindeki rolü ele alınmıştı. Hafızanızı biraz tazeleyelim: Islatıcı yüzey aktif bir maddedir. Islatıcının molekülleri yüzeyleri veya arayüzeyleri tercih eder. Temizleme işlemlerinde doğrudan yağ damlası ile metal yüzeyin arasına girerler. Yağ damlasını yavaş yavaş sökerler çünkü metal yüzey ile aralarındaki çekim kuvveti, yağ damlası ile metal yüzey arasındaki çekim kuvvetinden daha fazladır. Yağ ile metal arasındaki çekim kuvveti (Van der Waals) yeteri derecede zayıflatıldığında metal yüzeyindeki yağ sökecektir.
Yüzey aktif kimyasallar ile kaplama banyoları arasında önemli bir ilişki vardır. Örneğin bir nikel kaplama banyosunda anti-pit kimyasalı yaygın olarak kullanılır. Anti-pit kimyasalı da ıslatıcı ile aynı şekilde iş görür. Kir parçalarının ve katoda yapışmış hidrojen kabarcıklarının altına ilerler ve kaplama yüzeyinde çukurluklar oluşmasına neden olmadan önce sökülmesini sağlar. Eğer kir parçasının veya kabarcığın etrafı kaplanmaya devam eder ve bir süre sonra kir parçası veya hava kabarcığı sökülürse geride bir boşluk bırakır. Buna çukur (pit) denir.
Yüzey aktif kimyasallar ile kaplama banyolarındaki kirlenme sorunu arasında da önemli bir ilişki vardır. Kaplama banyolarına az miktarda katıldıklarında, banyodan çıkarılan malzemenin üzerinde kalan kaplama çözeltisinin akıcılığını artırarak banyoya daha çabuk düşmesini sağladığından banyonun eksilmesini azaltırlar. Krom kaplama banyosunda da önemlidirler çünkü, banyo yüzeyinde hava kabarcıklarından bir katman oluşturarak kromik asidin havaya karışmasını en aza indirirler. Bu hususlara ileride yeri geldikçe değinilecektir.
Islatıcıların kimyasal analizlerde kontrol edilebilmesini sağlayan bazı molekül türleri mevcut olmakla beraber, bu oldukça zor bir girişimdir. Çünkü kullanılan miktar çok küçüktür. Bundan dolayı kaplama işlemlerinde kullanılan çoğu ıslatıcı kimyasal yöntemler yerine fiziksel yöntemlerle kontrol edilir. Fiziksel yöntem yüzey geriliminin ölçülmesi prensibine dayanır.
Yüzey gerilimi 1. Ders’ te yüzey enerjisi işlenirken ele alınmıştı. Bununla ilgili olarak yağlı bir yüzeye damlayan bir damla suyun kendiliğinden top şeklini alması (Şekil 19), aynı damlanın temiz bir yüzeye damladığında ise bir film tabakası şeklinde yayıldığı örnek verilmişti. Bu davranışın nedeni olarak, bir sıvının yüzeyindeki moleküllerinin içerideki moleküllerden daha az sayıda komşu moleküle sahip olması söylenmişti. Bu yüzey enerjisini artırır. Bildiğiniz üzere enerji uzaktan etki eden bir kuvvet olarak tanımlanabilir. Yüzey enerjisi durumunda ise, yüzeyde etkili olan kuvvete yüzey gerilimi denir.
Yüzey gerilimi, birim uzunluktaki yüzeye etki eden bir kuvvettir.
Islatıcı banyonun yüzey gerilimini değiştirecek şekilde etki eder, düşürür. Bu düşmenin miktarı banyoda bulunan ıslatıcı miktarına bağlıdır. Yüzey gerilimini ölçerek kaplama banyosunda ne kadar ıslatıcı olduğunu tespit edebilirsiniz.
Yüzey gerilimini ölçmenin değişik yolları vardır. Bunlardan en yaygın kullanılanlar
1. de Nouy tansiyometresi
2. Damla stalagmometresidir.59
Tansiyometre yöntemi daha bilimsel olup daha hassas kontrol istendiğinde tercih edilir. Ayrıca stalagmometre ile ölçülemeyen, iki sıvı arasındaki arayüzey geriliminin ölçümünde de kullanılır. Stalagmometrenin fiyatı daha ucuz olup kullanımı da basittir. Bu nedenle çoğu kaplama tesisinde bu alet bulunur.
Tansiyometre sıvı yüzeyinden temiz bir platin halkayı çekmek için gerekli olan kuvveti ölçer. Stalagmometre ise kalibre edilmiş bir pipetten (Şekil 19) damlayan damıtılmış saf su damla sayısını aynı hacimdeki kaplama çözeltisi damla sayısı ile karşılaştırır. Yüzey gerilimi azaldıkça oluşan damla sayısı artar. Stalagmometrenin kullanımı şu şekildedir:
1. 20 °C’ de pipetin iki çizgisi arasında damlayan damla sayısı sayılır. Bulunan sayı stalagmometre sabitidir.
2. Şimdi cihaz 20 °C sıcaklıktaki test edilecek kaplama çözeltisi ile doldurulur ve damlalar sayılır.
3. Kaplama çözeltisinin özgül ağırlığı bir hidrometre veya piknometre ile ölçülür.
Kaplama çözeltisinin yüzey gerilimi aşağıdaki formülle hesaplanır:
72,7 saf suyun 20 °C’ deki yüzey gerilim değeridir. Yüzey uzunluğunun cm.si başına düşen dyn (metrik sistemde bir kuvvet birimi) sayısını ifade eder. Eğer kuvvet ve uzunluk olarak İngiliz ölçü sistemini kullanmak istersek 0,005 pound/foot değerini kullanmalıyız.
Nouy tansiyometresinde standart bir temiz platin halkayı 20 °C’ deki saf sudan çıkarmak için gerekli çekim kuvveti ile, 20 °C’ deki kaplama çözeltisinden çıkarmak için gerekli çekim kuvveti karşılaştırılır. Kuvveti ölçmek için burulmalı terazi kullanılır. Yüzey gerilimini tanımlamak için kullanılan formül şu şekildedir:
Çoğu kaplamacı hesaplama yapmaktansa, kolay yoldan, kaplama çözeltisi en uygun şekilde hazırlanmışken stalagmometrede saydıkları damla sayısı ile kontrol esnasında saydıkları damla sayısını karşılaştırırlar. En uygun çalışma değerine dönmek için ne zaman ve ne kadar yüzey aktif ilave etmeniz gerektiğini hazırlayacağınız küçük bir çizelge veya tablodan takip edebilirsiniz.
Yüzey gerilimi testine başlamadan önce kaplama çözeltisinin filtre edilmiş ve içindeki kir parçacıklarının giderilmiş olduğundan emin olmalısınız. Yüzey geriliminin sıcaklık değişimlerine karşı hassas olduğunu ve hızla değiştiğini aklınızdan çıkarmayın ve yüzey gerilim testini her zaman aynı sıcaklıkta yapın.
Artık kaplama banyosu bileşiminin kontrolü konusuna geçebiliriz.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder