metallerin renklendirilmesi

1
METALLERİN RENKLENDİRİLMESİ
GENEL AÇIKLAMA:
Bazı elementlerin, fosfatlanması ile elde edilen yüzeylerde, korozyona karşı bir direniş
kazanılır.
Bu elementlerden:Demir-Çelik, Çinko ve Aluminyum; kimyasal veya elektrokimyasal
yolla, fosfatlamalar yapılabilir.
Bazı çalışmalarda fosfatlanan yüzeyler; örneğin, demir-çelikte ayrıca yağ veya makine yağı
ile laklıyarak uzun bir dayanıklılık sağlanabilir.Bu yapıtlardan:Oto çerçeveleri, oto karasörü,
benzin tankları ve buzdolabı şasesi v.s. tüm dekoratif korozyona karşı korunması icapeden
parçalar.
FİZİKSEL-KİMYASAL GENEL FOSFATLAMA:
Bu çalışma elle ve zengin bir kimyasal reaksiyonla:Tavlama veya püskürtme ile
gerçekleştirilir.Çalışmada element üzerinde; açık griden siyaha kadar renk elde edilmektedir.
FOSFATLAMA BANYOLARI:
•
•
Uzun Zaman Süren Fosfatlamalar:Bu fosfatlama banyoları, baz çözeltilerle, metal
üzerinde fosfat tabakasını temin için kullanılır.Bu çözelti daha ziyade: Demir-Çinko veya
manganfosfat için kullanılır.Çalışma da fosforik asitle sağlanır.Çalışma; 60 ile 90° C da ve
30 ile 60 dakikada sağlanır.
Kısa Zamanda Fosfatlama:Bu çalışma iki şekilde olur:Soğuk ve sıcak çalışma ile
sağlanır.Banyolarda, bazik metal fosfatları, örneğin; primer çinko veya manganfosfat, serbest
fosforik asit kullanılır.Fosfatlama zamanı:30 ile 60 dakika ve 3 ile 10 dakikadır.
FOSFATLAMA BANYO ÖRNEKLERİ:
•
KİMYASAL FOSFATLAMA BANYOSU:
1. Sıcak-çabuk fosfatlama banyo örneği:
Fosforik asit(D=1,6)
Magnezyumkarbonat
Çinko karbonat
Sodyumasetat
Nitrogoanidin
Banyo sıcaklığı
H 3PO4
MnCO3
ZnCO3
Na(HCOO)
NH=C(NH2)NH-NO2
25 gr/lt
10 gr/lt
2 gr/lt
0.5 gr/lt
0.05 gr/lt
90-95°C
H 3PO4
ZnCO3
NH=C(NH2)NH-NO2
60 gr/lt
25 gr/lt
2 gr/lt
2. Soğuk fosfatlama banyo örneği:
Fosforik asit(D=1,6)
Çinko karbonat
Nitrogoanidin
2
Sodyumflorür
NaF
0.2 gr/lt
3. Aluminyum-demir için fosfatlama banyosu:
Fosforik asit(D=1,6)
H 3PO4
10-15 gr/lt
Çinkonitrat
Zn(NO3)2
20 gr/lt
Çinkofluborat
ZnFBO3
10-15 gr/lt
Yıkayınız ve 70-80°C da %3 ile 5 lik Kromik asit çözeltisinde pasifleyiniz.
Banyo sıcaklığı
75-85°C
•
ELEKTROKİMYASAL FOSFATLAMA BANYOLARI:
1. Demir için:
Fosforik asit(D=1,6)
Çinkooksit
Sodyumtrifosfat
Banyo sıcaklığı
Kullanılan gerilim cinsi(alternatif)
Akım yoğunluğu
H 3PO4
ZnO2
Na 3PO 4 .12H2
22 gr/lt
9 gr/lt
20-30 gr/lt
65-70°C
15-20 V
2-3 Amp./dm3
H 3PO4
ZnO2
Na 3PO4 .12 H 2O
25 gr/lt
100 gr/lt
90-95°C
15-20 V
2-3 Amp./dm3
2. Kalay ve alaşımları için:
Fosforik asit(D=1,6)
Sodyumhidrofosfat
Banyo sıcaklığı
Kullanılan gerilim cinsi(doğru akım)
Akım yoğunluğu
•
OKSİT-FOSFATLAMA BANYOSU:
Fosforik asit(D=1,6)
Kalsiyumnitrat
Mangandioksit
Banyo sıcaklığı
H 3PO4
Ca(NO 3)2
MnO
3-10 gr/lt
80-100 gr/lt
10-15 gr/lt
100°C
FOSFATLAMADA REAKSİYON:
Sıcak,inceltilmiş Fosforik asit çözeltisinin Demir üzerindeki reaksiyonu :
Fe+ 2 H 3PO4 = Fe(H 2PO4) +H2 ↑
Burada primer Demirfosfat teşekkül eder. Aynı ölçüde çözeltide; Demirfosfat ve Fosforik asit
teşekkül eder.
Çinko ve Mangan da da aynı reaksiyon görülür:
3
Zn(H 2PO4) = ZnHPO4 + H 3PO4
3 Zn(H 2PO4)2 = Zn 3(PO4)2 + 4 H 3PO4 reaksiyonu görülür.
FOSFATLAMADA İŞ SIRASI:
Malzeme
İş sırası
Karbonlu Demir1- 1/10 luk inceltilmiş Sülfirik asitte 40° C da (veya 1/10 luk inceltilmiş,
Çelik ham ve yükoda sıcaklığında tuz asidinde) 10 dakika ile 2 saat dağlayınız, akar
sek; Krom-Nikel,
suda yıkayıp kurulayınız.
Kromfolfram,
2- 40 ile 200 lük zımpara tozlu keçe ile keçe yapınız.
Kromvanadyumlu
3-Trikloretilenle organik yağını alınız.Soğuk akar suda yıkayıp, sıcak
Çelik alaşımlarında:
suya daldırınız.
4- Fosfatlama banyosuna daldırınız. (5 ile 10 dakika )
5- Tekrar akar suda yıkayınız, sıcak suya daldırınız ve 90 ile 95° C da
(100 litre de; 20 ile 30 gr. Sodyumkromat veya Potasyumkromat) lı
çözeltiye daldırınız.
6- Hemen yıkayınız ve sıcak hava veya 120°C lı fırında kurutunuz.
7- Hemen kurutulmuş yüzeye (rutubetsiz ve asidi olmayan yağa
daldırınız.Veya püskürtünüz veya laklayınız.
DEMİR VE ÇELİĞE RENK VERME:
GENEL AÇIKLAMA:
Demir ve çelik üzerine:Kimyasal ve elektroliz yolla renkleme mümkündür.Bu yolla, renk
tabakasına göre; uzun ve kısa vadeli korozyona da engel olmak mümkündür.
Ancak parça üzerinde olabilecek:Çatlak, çizgi ve delikler, maalesef bu çalışmanın dışında
kalmakta ve parçanın en kısa zamanda oksitlenmesine sebep olmaktadır.Bazen bu
renklendirmelerde elde edilen kalınlık çok ince bir tabaka oluşturduğundan; üzerlerine, lak
sürülmesi gerekmektedir.
Bu örtü bazen bir yağ tabakası ile de sağlanabilmektedir.
DEMİR VE ÇELİĞİN :OKSİTLENMEYE KARŞI RENKLENDİRİLMESİNDE İŞ
SIRASI:
Malzeme
İş sırası
Karbonlu:Demir ve çeliğin, 1- İnceltilmiş:
ham demir ve işlenmiş
1/10 luk sülfürik asitte 40°C da veya inceltilmiş; 1/10 luk
çeliğin.
tuz asidinde oda sıcaklığında, 10 dakika ile 2 saat arasında
(Malzemeye bağlı) oksit tabakasını sökünüz.Akar suda
yıkayın ve kurulayınız.
2- Mat renklendirme için:
Taşlamada veya çelik telli fırça ile (0.5 ile 0.25mm) lik
fırça yapınız.Veya fiber fırça ile veya 180 lik zımpara tozlu
keçe ve makine yağı ile ön polisaj yapınız.
4
Yarı mat renklendirme için:
Taşlama ve (0.10 luk çelik telli) fırça ile parlatınız.
Parlak renkleme için:
Ön polisaj:
40 ile 200 lük keçe ile yapınız.Sonra kazıma pastası ile
parlatma pastası ile yüksek parlatmayı yapınız.Organik
yağını; trikloretilen ile alınız.Akar suda yıkayınız
Dikkat:
Alkali ve kaynama noktasında olan eriyik içine daldırılacak
parçada, su ve rutubet asla olmamalıdır.PATLAMA OLUR.
3- Metalik parlaklığı elde edilen parçanın oksit ve yağı
giderildikten sonra:Sulu alkali çözeltiye veya kaynama
noktasındaki alkaliye, 2-15 dakika daldırınız.
4- Tekrar soğuk suda yıkayınız, akar suda yıkayınız ve
renklendirme banyosuna daldırınız.(Veya asınız) Ta ki
renklenmeyi istediğiniz tonda sağlayana kadar.
5- Hemen arkasından yıkayınız, sıcak hava veya kurutma
fırınında (120 ºC) kurutunuz.
6- Makine yağı veya parafinle yağlayınız.
DEMİR VE ÇELİK İÇİN:SİYAH RENKLEME VEREN ALKALİ ÇÖZELTİ:
Demir ve çeliğe, elle siyah renk veren alkali oksitlenme banyosu; sodyumhidroksit,
sodyumnitrat, sodyumnitrit ve sodyumfosfatın karışımından meydana gelmiştir.Bu hususta
çeşitli patentlerde elektrolit terkipleri vardır.Örneğin, bikromatlı, permanganatlı, klorlu v.s.
Biz bu hususta tecrübesi yapılmış ve iyi neticesi alınmış bir banyo örneği verelim:
Örnek elektrolit:
Sodyumhidrofosfat
Sodyumnitrit
Sodyumhidroksit
Su
Na 2HPO4 .12 H 2O
NaNO2
NaOH
H 2O
Çalışma sıcaklığı:
Renkleme zamanı:
Banyonun bomesi (Oda sıcaklığında)
Banyonun bomesi (140° C)
DEMİR VE
GİDERİLMESİ:
ÇELİĞİN
80gr/lt
135gr/lt
585gr/lt
670gr/lt
133-145°C
5-14 dakika
49° C
44° Be
RENKLENDİRİLMESİNDE
Olabilecek hatalar
Renk, koyu siyah değildir ve kifayetsizdir.
Renklendirme uzun zaman devam ediyor
fakat renklendirme kifayetsiz.
Renkleme tutmuyor.
HATA,
NEDENİ
Nedeni ve giderilmesi
Renklendirme zamanı azdır.Zamanı uzatın.
Banyo
sıcaklığı
düşüktür.Banyo
konsantrasyonu kaynamaktan azalmıştır.
1- Çalışma sıcaklığı düşüktür ve banyo
konsantrasyonu azdır.Banyo
konsantrasyonunu düzeltin ve çalışma
VE
5
Renk, kırmızı kahverengi veya oksitleme,
dağlama köpüklü ve çok kuvvetli.
Renkleme, az ve renkleme noktasına
gelmiyor.
Renklemede, beyazlık veya kahverenklilik
gözüküyor.
sıcaklığını yükseltin.
2- Parçanızı:Önceden, 1/10 luk Sülfrik asitte
veya tuz asidinde ön dağlamayı iyi yapıp ve
iyice yıkayınız.
Oksitleme banyosu çok konsantre, çalışma
sıcaklığı yüksek.Banyoyu inceltiniz ve
banyo yoğunluğunu ölçünüz.
Renklemeyi, başlangıçtaki hava kabarcıkları
önlüyor.Parçayı hareket ettiriniz.
Yıkama kifayetsiz, parçayı tekrar baştan
işleme tabi tutunuz.
DEMİR VE ÇELİK İÇİN MAVİ VE SİYAH ALKALİ
RENKLENDİRME
Demir-Çeliğin kimyasal renklendirmesinde çok kullanılan bir metottur.
Örneğin:Çelikten mamul; zincir, vida, çivi, düğme, olta iğnesi v.s. 200 ile 300-350° C.
arasında:Sodyumnitrat ve Sodyumnitrit veya Sodyumnitrat ve Sodyumhidroksit, mavi ve
kahverengi için kullanılır.Çalışma sıcaklığının yükseltilmesi ile de siyah renk elde edilir.
Örneğin:350-600° C. da renk sağlandıktan sonra da makine yağı ile yağlanması tavsiye olunur.
DEMİR VE ÇELİK
Sodyumnitrit
Sodyumnitrat
İÇİN BANYO ÖRNEĞİ:
NaNO2
NaNO3
Mavi renk için çalışma sıcaklığı:
Parlak siyah için çalışma sıcaklığı:
Oksitleme zamanı:
200 gr /lt .
800 gr /lt .
320 ile 340° C
360 ile 390° C
1/2-3 dakika
Bu tuzları; sırası ile bir çelik kapta kaynama noktasına kadar ısıtabiliriz.Ancak, elektrolitten;
kaynama noktasına yakın gaz çıkacaktır ve üzerinde kuvvetli köpük olacaktır.Bunlar ince çelik
telli bir süzgeçle üstten alınmalıdır.
NOT:Renklenmeden sonra ilk önce sıcak su ile yıkama yapınız.
BAKIR-PİRİNÇ VE GÜMÜŞ İÇİN:KAHVERENGİ-MAVİ SİYAH RENK ELDE
ETME
Parçaların, normal polisaj ve yağ alımlarından sonra:Almanların, “Schwefelleber” dedikleri bir
potasyum tuzunun karışımı olan: (K2S2O3 ve K2SO4) ten müteşekkil bir çözeltide, normal oda
sıcaklığında, renkleme yapılabilir.Bu oksitleme anında; 0.10` luk
pirinç tel fırça ile
renklendirme anında fırçalamak arzu edilen rengi elde etme bakımından iyi netice verir.
BAKIR-PİRİNÇ VE GÜMÜŞTE RENKLEMEDE İŞ SIRASI:
Malzeme
İş sırası
Bakır-Pirinç için.
1-Parlak dağlama yapınız.(Oda sıcaklığında ve 2-3
saniye) Dağlama çözeltisi:0.5 litre nitrik asit (HNO3), 0.5
6
litre sülfürik asit (H2SO4), 10 gr tuz (NaCl), 5 gr.
Parlaklık kurumu.
Dikkat:Dağlama anında tehlikeli, kahverengi duman
çıkar.Bu ciğerler için çok tehlikelidir.Onun için uygun
sistemlerde dağlama yapılmalıdır.Ve soğuk akar suda
2-Yarı mat renkleme için:Ön polisajı yapınız, parlak pasta
kullanarak, son parlatma polisajını yapınız.
3-Organik yağını alınız ve yıkayınız.
4-Renklendirme banyosuna daldırıp hareketli bir şekilde
renklendirmeyi sağlayınız
5-Soğuk suda yıkayınız, sıcak suya daldırıp kurulayınız.
6-Kuruladıktan sonra ince bir tabaka laklama tavsiye
olunur. [1]
ÇELİKLERE RENK VERME UYGULAMALARI:
•
Siyah renk.
-1- Sert çelik aletlerinin karartılmasında yağ ve mumlar kullanılır.Yalnız bu yöntemle
karartma işlemi, çelik sertliğini kısmen kaybettirdiğinden, sadece ağaç v.s. gibi yumuşak
malzemeyi işlemede kullanılan aletlere uygulanır.
Aletler önce parlatılır ve su verildikten sonra tekrar parlatılırlar.Sıcak bir ızgara veya sac
levha üzerine dizilerek istenen tavlama rengine (sarı menekşe veya mavi) kadar ısıtılırlar; erimiş
fakat sıcak olmayan balmumu içersine batırılırlar; yüzeylere yapışan mum, parça ısıtılmadan
yakılır.
Çelik rengi, istenen siyahlığı alıncaya kadar bu işleme devam edilir.Suya sokularak çelik
soğutulur.Bundan sonra tekrar tavlama sıcaklığına kadar ısıtılır, iç yağına atılır ve çıkarılarak
kendi halinde soğutulur.Böylece gayet cazip siyah bir renk elde edilmiş olur.
-2- Paslanmayı önleyici siyah renkli kaplama.-Bu renk aşağıda verilen karışımla temin
edilmektedir.
Bizmut klorür
Civa klorür
Bakır klorür
Klor asidi
Alkol
Su
1k
2k
1k
6k
5k
Karışımı 64 k yapacak miktarda
Bu maddelerle hazırlanan sıvıya bir sünger batırılarak, bütün yağ, kir ve parmak izleri
temizlenmiş olan metal yüzeylerine sürülür.Eğer parçalar ufak ise banyoya daldırılırlar.Böylece
elde edilen tabaka uzun ömürlü olur ve paslanmaya karşı metali uzun süre korur.
•
Mavi renk.
-1- İçi su dolu kap üzerine kızıl dereceye kadar ısıtılmış bir demir çubuk yatırılır.Üzerine
çelik parçalar sıralanır.Çelik parçaların mavileştirilecek yüzeyleri önceden ince zımpara taşı veya
pomza taşı tozu ile iyice oğulmuş olmalıdır.Parçalar demir lama üzerine yatırılırken parlatılmış
olmalı ve mavileştirilecek yüzleri yukarı gelmelidir.Parçalar lamanın sıcaklığı ile mavileşmeye
başlar; istenen mavilik elde edilir edilmez parçalar bir çubukla suya düşürülürler.
7
-2- Tabanca ve tüfek namlularına mavi renk vermek.
(a) 4 ila 5 k. suda, 2 k. kristal halde demir klorür, 2 k. antimuan klorür ve 1 k. gallik (mazı
asidi) asidi eritilir.Bu eriyik bir süngerle metal yüzeyine sürülür, açık havada kendi kendine
kurumaya bırakılır.Bu işlem 2-3 defa tekrarlanır.Sonra metal yüzeyi su ile yıkanarak
kurutulur.Rengin koyulaştırılması için beziryağı ile ovulur.Gerekirse işlem tekrarlanır.
(b) Namlular, önce zımpara bezi ile iyice ovularak parlatılır.Asla pislik, yağ ve parmak izi
bırakılmaz.Alevsiz bir fırına sokularak mütecanis bir şekilde ısıtılmaya başlanır.İstenen mavi
renk elde edilir edilmez dışarı alınarak havada soğutulur.
•
Kahverengi.
Bakır sülfat
Potasyum nitrat
Distile su
30 gr
30 gr
1 lt
Bu karışım, bir fırça ile metal yüzeyine sürülür ve saatlerce beklenerek kurutulur ve tekrar
sürülür.Bu uygulama 4 defa tekrarlanır.Son katta kuruduktan sonra metal yüzeyi ovularak
parlatılır.
•
Beyazlatma.
Bazen renk verilirken, beğenilmeyen sonuçlar elde edilir.Bazen de su verilirken metal
yüzeyi hoşa gitmeyen renklerle bezenebilir.Bu durumda metal klor asidi banyosuna sokularak
beyazlatılır.Sülfürik asitle iyi netice alınmaz.Asit banyosundan çıkarılan metal su ile iyice
yıkandıktan sonra birkaç dakika süre ile alkole batırılır.[2]
DEMİR VE ÇELİĞİN HARİCİNDEKİ ELEMENTLERİN RENKLENDİRİLMESİ:
•
BAKIR-PİRİNÇ VE GÜMÜŞ İÇİN:
Çözelti örneği:
Potasyumpolisülfid (Schwefelleber) (K2S 2O3 ve K2 SO4 )
Renklendirme zamanı:
Çalışma sıcaklığı:
10gr/lt
1-4 saniye
18-20 °C
Bakır için:1-2 saniye parçayı hareketli olarak daldırın ve (0.06 ile 0.08 mm) pirinç tel fırça
ile fırçalayınız.Arzu ettiğiniz rengi sağlayana kadar devam ediniz.
Pirinç için:Çözeltiye, 3-4 saniye daldırınız, arzu edilen rengi sağlayana kadar devam
ediniz, suda yıkayınız, asitli tespit dağlama eriyiğine sokunuz:
Eriyik:
Bakırsülfat
CuSO4
100 gr
Sülfürik asit
H 2 SO4
10 m/lt
Bu çözeltide çalışmayı, 2-3 saniye devam ediniz.Duruma göre tekrarlayabilirsiniz.Yıkayıp
pomza tozu ile kurulayınız.
8
Gümüş için:Parçanızı, 5-6 saniye daldırınız, siyah rengi elde edene kadar devam
ediniz.Suda yıkayıp, pomza tozu ile kurulayınız.
•
PİRİNÇ İÇİN SİYAH RENKLEME:
Bakırkarbonat
Sodyumhidrokarbonat
Amonyak (0.900)
Su
Renklendirme zamanı:
Çalışma sıcaklığı:
•
350 gr
90 gr
550 gr
NiSO4.7H2 O
ZnSO4 7H 2O
(NH4)2SO4
KCNS
55 gr/lt
10 gr/lt
20 gr/lt
30 gr/lt
1-3 dakika
30-40 °C
KADMİYUM İÇİN: SİYAH RENK
Bakırnitrat
Sodyumklorat
Renklendirme zamanı:
Çalışma sıcaklığı:
•
CuCO3
Cr2 O3
ÇİNKO İÇİN: SİYAH RENK
Nikelsülfat
Çinkosülfat
Amonyumsülfat
Potasyumrodanit
Renklendirme zamanı:
Çalışma sıcaklığı:
•
NaClO3
40 gr/lt
NiSO4(NH 4 )2 SO4 6H2O 80 gr/lt
1-3 dakika
Kaynama noktasında.
PİRİNÇ-BAKIR İÇİN:MAVİ-YEŞİL (PATİNE)
Bakırkarbonat
Kromoksit
Amonyak(0.910)
•
200 gr
70 gr
630 gr
100 gr
30 ile 60 saniye
30 ile 40°C
PİRİNÇ İÇİN:YEŞİL-KAHVERENGİ
Sodyumklorat
Nikelamonyumsülfat
Renklendirme zamanı:
Çalışma sıcaklığı:
•
CuCO3
NaHCO3
Cu(NO3) .3H2 O
NaClO3
30 gr/lt
53 gr/lt
5-10 dakika
18-20 °C
ALUMİNYUM İÇİN:SİYAH RENK
Amonyummolibdat
Nikelklorür
Potasyumklorür
Tuz asidi (d=1.19)
Renklendirme zamanı:
3(NH4). 7MoO3 .4H2O
NiCl2 .6H2O
KCl
50gr/lt
50 gr/lt
50 gr/lt
4 cm3/lt
3-5 dakika
9
Çalışma sıcaklığı:
95-100°C
METAL RENKLENDİRİLMESİ VE OKSİTLENMESİ İÇİN ÖZEL REÇETELER:
KİMYASAL METAL RENKLENDİRME:
•
DEMİR İÇİN:SİYAH RENK
Sodyumtisülfat
Kurşunasetat
Şaraptaşı
veya
Potasyumdemirsiyanür
Demir3klorür
•
Na2S2O3.5H2O
Pb(CH3COO)2.3H2O
KHC4H4O6
240 ile280 gr/lt
25gr/lt
30 gr/lt
K4[Fe(CN)6].3H2O
FeCl3. 6H2O
5 gr/lt
5 gr/lt
BAKIR İÇİN: KAHVERENGİ
5-10 gr/lt
Potasyumpolisülfid(Schwefelleber) (K 2S 2O3+K 2SO4)
Banyo sıcaklığı:
20-80 gr/lt
Veya
Sodyumsülfür
Na2S
30 gr/lt } 50 cm3 saf suda pişirin ve 1 lt suda inceltin
Kükürt çiçeği
S
4 gr/lt }50 cm3 saf suda pişirin ve 1 lt su inceltin
Veya
Şilips tuzu
Na 2SbS4 .9H2O
40-50 gr/lt
Çalışma sıcaklığı:
20-30°C
•
BAKIR İÇİN: SİYAH RENK
50 gr/lt
10 gr/lt
Veya
5-15 gr/lt
20-120 gr/lt
Veya
25 gr/lt
25 gr/lt
12 gr/lt
7 gr/lt
•
NaOH
K2S2O3
Banyo sıcaklığı:100°C
Potasyumpermanganat
Bakırsülfat
KMnO4
CuSO4
Banyo sıcaklığı: 95°C
Bakırsülfat kır.
Nikelsülfat kır.
Potasyumklorat
Potasyumpermanganat
CuSO4.5H2O
NiSO4. 7H2O
KClO3
KMnO4
Banyo sıcaklığı:95°C
BAKIR İÇİN: KAHVERENGİ
103 gr/lt
30 gr/lt
1000 gr/lt
•
Sodyumhidroksit
Potasyumpersülfat
Arsenik
Demirsülfat
Tuz asidi
FeSO4
HCl
BAKIR İÇİN: YEŞİL RENK
60 gr/lt
60 gr/lt
Amonyumklorür
Bakırasetat
NH4Cl
Cu(CH3COO)2.H2O
10
•
PİRİNÇ İÇİN: SİYAH RENK
40-200 gr/lt
160-1600 cm3/lt
•
Bakırsülfat
Potasyumklorat
CuSO4.5H2O
KClO3
ÇİNKO İÇİN: KAHVERENGİ VE KAHVERENGİ-SİYAH
80 gr/lt
45 gr/lt
8 gr/lt
65 cm3/lt
•
CuCO3
NH3
ÇİNKO İÇİN: SİYAH RENK (DAĞLAMA)
67-200 gr/lt
20-33 gr/lt
•
Bakırkarbonat
Amonyak
Arsenik
Bakırsülfat
Amonyumklorür
Tuz asidi
CuSO4
NH4Cl
HCl
ÇİNKO İÇİN: MAVİ-SİYAH RENK
60 gr/lt
60 gr/lt
Veya
40 gr/lt
20 gr/lt
Nikelamonyumsülfat
Amonyumklorür
Ni(NH4)2.(SO4).6H2O
NH4Cll
Nikelsülfat kır.
Amonyumsülfat
NiSO4.7H2O
(NH4)2SO4
20 gr/lt
5 gr/lt
12 gr/lt
Çinkosülfat kır.
Kurşunasetat
Sodyumtisülfat
ZnSO4.7H2O
Pb(CH 3COO).3H2O
Na 2S 2O3.5H2O
SAF ALUMİNYUMUN ELOKSAL VE RENKLENDİRİLMESİNDE İŞ SIRASI
Malzeme
Saf Al:% 99.99
Zengin Al:% 99.5
Alaşım Al:Al-Mg 0.5
İş sırası
1-Anotlama ile parlatma yapınız.Kimyasal parlatma
sülfirik asit, kromik asit kullanın(Örneğin: 1100 gr/lt
H 2SO4+20 gr/lt CrO3).Çalışma akım yoğunluğu:40 ile
60Amp/dm , Çalışma gerilimi:12 ve 16 V, Çalışma
zamanı:30 ile150 sn
2-Soğuk ve akar suda yıkayınız.
3-Doğru akım sülfirik asitli banyoda, elektrikle
oksitleyiniz.(Elektrolit:280 gr/lt H 2SO4).Çalışma
sıcaklığı 17 ile 18°C ,Akım yoğunluğu:1.5 Amp/dm2
ve Çalışma zamanı:10 ile 15 dakika.Ve suda
yıkayınız.
4-80 ile 90°C sıcaklığında, sulu demir3oksalat 30 gr/lt
[(NH4)Fe(C 2O4)3.3H2], saf su içindeki çözeltiye; arzu
edilen rengi elde edene kadar:
a)Gümüşi ton için:1 ile 2 saniye
b)Altın rengi için: 5 ile 10 saniye, bekletiniz.Soğuk ve
11
akar suda yıkayınız.Renk çözeltisi, pH=5 olmalıdır.
pH, 5 den küçük olursa renk örtülü çıkmaktadır.
5-Parçayı asetatlı, 80 ile 90° C sıcaklıktaki çözeltide, 10
ile 20 dakika tutunuz.
6-Soğuk ve sıcak suda yıkayıp, kurutma sobasında
kurutunuz.
ÖRNEK BANYOLAR:
•
Kimyasal yolla oksitleme elektrolidi:
Soda
50 gr/lt
Sodyumkromat
15 gr/lt
Sucamı (wasserglass)
0,1 gr/lt
•
Aluminyum ve magnezyum için elektrikli oksitleme banyosu:
1-Doğru akım sülfürik asit banyosu:
Sülfürik asit
230gr/lt
2-Sert eloksal banyosu:
Sülfürik asit
166gr/lt
3-Doğru akım oksalik banyosu:
Oksalit asit
50gr/lt
4-Oksalit asit
5-Kromik asitli banyo:
Kromik asit
30 gr/lt
50-100 gr/lt
Banyo sıcaklığı:10-22° C
Çalışma zamanı:10-60 dakika
Banyo sıcaklığı:0-8° C
Çalışma zamanı:30-240 dakika
Banyo sıcaklığı:18-60° C
Çalışma zamanı:10-240 dakika
Banyo sıcaklığı:50° C
Çalışma zamanı:30-60 dakika
Banyo sıcaklığı:40°C
Çalışma zamanı:30-60 dakika [1]
ALÜMİNYUM PROFİLLERİN YÜZEY İŞLEMİ
Giriş
Alüminyum profiller (ekstrüzyon ürünleri), çeşitli alaşımlarda, genellikle ekstrüzyon yöntemi ile
üretilen, ölçü ve şekil itibarı ile çeşitli kesitlerde olan uzun ürünlerdir. Kesit şekli, kare veya
dikdörtgen gibi basit bir geometriden, karmaşık şekilli içi boş profillere kadar sayısız alternatifte
olabilir. Kesit şekli ve ölçülerindeki bu çok çeşitlik sayesindedir ki, alüminyum ekstrüzyon
ürünleri, çok çeşitli uygulamalar için dizayn edilebilirler. Üstelik, uygulanabilen çok çeşitli
"yüzey işlemleri" sayesinde, kullanım alanları daha da genişler. Yüzey işlemler, ürünün estetik
görünümünü iyileştirmek ve/veya korozyon ve aşınmaya karşı direncini arttırmak için yapılır.
Ayrıca, alüminyum profilin, ısı emme veya yansıtma ile elektriksel özellikleri de yüzey işlemleri
ile değiştirilebilir. Yüzey işlemler, boyama, elektrolizle kaplama, yapıştırma gibi sonraki bir
başka proses için hazırlık amacı ile de yapılabilir.
12
Birçok yüzey işlem prosesi öncesinde, yüzeyi hazırlamak amacıyle, "yüzey önişlemleri (yüzey
hazırlama)" uygulanır. "Yüzey önişlemleri" ile, yüzeyin dekoratif görünümü değiştirilebileceği
gibi, esas yüzey işlemle oluşturulacak tabakanın iyi tutunması için yüzeyin tutunma kabiliyeti
geliştirilebilir.
Alüminyum profillere uygulanan en önemli yüzey işlemlerden birisi olan "eloksal" (anodik
oksidasyon) öncesi yüzeyin hazırlanması büyük önem taşır. Bu yazıda, "eloksal önişlemleri"nden
söz edilecektir.
Eloksal Önişlemleri (Yüzey Hazırlama)
Dekoratif Görünüm İçin Önişlemler:
Yüzeyin dekoratif görünümünü değiştirmeye yönelik olan işlemler, mekanik veya kimyasal
olabilirler. Yüzeyde oluşturulan mat, parlak, metalik, veya tekstürlü görünüm; üzerine uygulanan
eloksal,veya saydam lak tabakaları ile örtülerek korunur.
Mekanik Önişlemler:
Mekanik işlemler arasında polisaj (parlatma), satinaj, çapak alma, veya kumlama gibi işlemler
sayılabilir.
Çapak alma ve kumlama gibi işlemler daha ziyade küçük parçalar için uygulanır. Bunlar,
doğrama aksesuarları, kapı/pencere kolları, deniz tekneleri için aksesuarlar ve çeşitli kullanımlar
için döküm parçalar gibi ürünlerdir.
Polisaj ve satinaj işlemleri ise, profillere uygulanır. Polisaj işleminde özel tekstilden (bez)
yapılan fırçalar, satinaj işleminde ise paslanmaz çelik tellerden yapılan fırçalar kullanılır.
Profiller, kullanılan makinaya göre tek tek veya birkaçı bir arada olacak şekilde işlemden
geçirilir. Polisaj işleminde, gene makina tipine bağlı olarak katı veya sıvı bir "cila" kullanılır.
Polisaj işlemi sonunda "parlak" bir yüzey elde edilir. Satinaj işlemi sonucunda ise, özellikle
ekstrüzyon çizgilerini kamufle etme amacına yönelik, kullanılan fırça tellerinin kalınlığına bağlı
olarak, hafif çizgiler oluşturulur.
Gerek küçük parça, gerekse de profillere uygulanan bir başka işlem de "zımparalama"dır.
Zımparalama ile, özel zımpara şeritleri kullanılarak, zımpranın grain (tane) büyüklüğüne bağlı
olarak, yüzeyde sade veya çeşitli tekstür görüntüleri oluşturulur. Zımpara ile alüminyum temas
yüzeyinde sıvı veya katı bir yağlayıcı gerekir.
Tüm mekanik işlemlerin sonucunda, yüzeyden kaldırılan metal tabakası ve kullanılan cila/yağlar
nedeniyle, yüzeyde bir miktar kalıntı kalabilir. Bu işlem sonrası kalıntılar, "yağalma"
banyolarındaki kimyasalarla temizlenebilir.
Kimyasal Önişlemler:
Kimyasal önişlemler, sonuçta istenen yüzey kalitesine (görünümüne) göre seçilir. Sonuçta mat
yüzey elde etmek için sodyum-hidroksit içeren eriyiklerde dağlama (kostikleme) yapılırken,
parlak yüzey eldesi için de asit içeren eriyiklerle kimyasal daldırma veya elekrokimyasal
13
parlatma metodları kullanilır. Parlatma için kullanılan eriyiklerde, fosforik, sülfürik, nitrik,
kromik asitlerin tamamı veya birkaçı bulunabilir.
Kimyasal önişlemler, birkaç etaptan oluşur. Matlaştırmaya yönelik kostikleme veya parlatma
işlemlerinden önce, yüzeye aşındırıcı tesirde bulunmayan bir temizleyici (yağalma) işlem
uygulanır. Kostikleme veya parlatma işlemini ise, yüzeyde oluşacak reaksiyon kalıntılarını
temizlemeye yönelik bir asitle temizleme işlemi takip eder. Asitle temizleme (desmut)
eriyiklerinde nitrik asit ve florürler bulunabilir.
Yağalma:
Genellikle, yağalma eriyikleri, su-esaslı eriyikler olup, karbonat, fosfat, ıslatıcı ajan ve bazen de
bir kompleks yapıcı içeren bazik eriyiklerdir. Alternatif olarak, sülfürik veya fosforik asit ve bazı
ilave kimysallar içeren asidik bir eriyik de olabilir. Su esaslı yağalma banyoları 70 ila 90 ° C
arasında çalışırlar. Oda sıcaklığında çalışan, bazı hidrokarbon eriticiler içeren organik esaslı
yağalıcılar, özellikle mekanik yöntemle parlatılmış yüzeylerdeki polisaj cilasını temizlemekte
yetersiz kalırlar. Ayrıca, atıksu içinde bulunacak hidrokarbonlar nedeniyle de tercih edilmezler.
Buharla yağalma (vapour degreasing), özellikle küçük parçaların yüzeyinde kalabilecek polisaj
cilasının temizliği için kullanılabilir. Bununla beraber, çevre sorunları nedeniyle (çevreye zararlı
uçucu hidrokarbonlar içerdiklerinden) yerlerini su-esaslı eriyiklere bırakmaktadırlar.
Mimari uygulamalarda en yaygın kullanılan alüminyum alaşımı olan 6060/6063/AlMgSi0,5
malzemelerin yağalma işleminde dikkat edilecek husus, yağalma sırasında yüzeyin
dağlanmamasıdır (matlaşmamasıdır). Bunun için, alkali etkisi olmayan bir yağalma eriyiği veya
asit esaslı bir yağalma eriyiği kullanılmalıdir. Yüzeyi aşındırabilecek kadar kuvvetli bir alkali
derecesine sahip olan yağalma banyolarında, yüzeyde bulunan alüminyum oksit-magnezyum
oksit tabakasının düzensiz çözünmesi nedeniyle, yüzeyde göz hoş gelmeyen lekeler (white-etch
bloom) oluşabilir.
Matlaştırma:
Alüminyum yüzeyinin matlaştırılması için genelde sud-kostik içeren eriyikler kullanılır ve bu
işleme "kostikleme" denir. Kostik banyosu, 60° C civarında çalışır. Reaksiyon sonucunda, yüzey
alanının her metrekaresinden 80-120 gr alüminyum çözünerek eriyiğe geçer. Eriyiğe geçen
alüminyum denge konsantrasyonunu aştığında, banyo dibine çökelir. Kostik banyolarında,
alüminyum konsantrasyonu önemlidir ve kontrol edilmelidir. Eriyik içindeki serbest sodyum
hidroksitin alüminyuma oranı, banyo dibinde çökelti oluşmaması yönünden büyük önem taşır.
Yüzeyde, "galvaniz" etkisinin görünmemesi için, matlaştırma banyosunun çinko konsantrasyonu
da gözaltında tutulmalıdır.
Kostik Rejenerasyonu:
Kostik banyosunda eriyen alüminyumu eriyikten dışarı alan (temizleyen) ve böylece eriyik
içindeki sud-kostiği geri kazanan (rejenerasyon) proses ve ekipmanlar mevcuttur. Geri kazanma
işlemi, Bayer Prosesi esasına dayanır. Rejenerasyon işleminde, kostik eriyiği; kostik banyosu ile
kristalizatör arasında kapalı devre dolaşır. Kristalizatör, bir çeşit depo olup, eriyik içindeki
alüminyumun, alumina-tri-hidrat olarak çöktürüldüğü yerdir. Bu çökelti içindeki su giderilerek,
%90 oranında katı atık elde edilebilir.
14
Kostiğin bu şekilde geri kazanımı ile elde edilen faydalar şunlardır: 1) Matlaştırma işleminde
kullanılan sud-kostik tasarrufu, 2) Atıksu arıtım giderlerinden tasarruf, 3)Ticari değeri olan bir
katı atık.
Bununla beraber, geri kazanılmış kostik ile yapılan matlaştırma işleminde elde edilen matlık
derecesi, normal banyolara göre daha azdır. Ayrıca, homojen matlık elde edilmesinde de
problem oluşabilir.
Parlatma (Polisaj):
Parlak yüzeyli alüminyum, Avrupa'da, sadece dekorasyon için tercih edilir. Bununla beraber,
yarı-parlak yüzeyli levhalar bazı otomobil firmalarının garaj binalarının kaplanmasında
kullanılmaktadır. Türkiye ve Ortadoğu ülkelerinde ise, mimari amaçla kullanılan alüminyum
profiller, daha çok "parlak" görünümde tercih edilmektedir. Parlatma iki metodla yapılabilir:
"Kimyasal parlatma", veya "Elektro-kimyasal parlatma". Kimyasal parlatmada en parlak yüzey
alüminyumun önce mekanik polisaj işleminden geçirilmesi, sonra da 100° C civarında çalışan ve
fosforik, sülfürik, nitrik asit içeren eriyiklere (banyo), daldırılması ile elde edilir. Yarı-parlak
kimyasal parlatma banyoları ise, 80-95° C sıcaklıkta çalışır ve sülfürik-nitrik asit karışımından
oluşur.
Elektro-kimyasal parlatma ise, adından da anlaşılacağı gibi, kimyasal parlatma banyosuna
elektrik akımı (DC, doğru akım) verilerek yapılır. Bu banyolar; fosforik, kromik, sülfürik ve
nitrik asitlerin karışımlarından hazırlanır. Çalışma sıcaklıkları 75-85° C arasında olup, uygulanan
akım yoğunluğu 20 A/dm² 'ye ulaşabilir. Elektrokimyasal parlatma prosesi, alüminyum
kalitesinde daha seçici olduğundan, kimyasal parlatma sektörde daha çok tercih edilir.
Avrupa'da, 6060/6063/AlMgSi0,5 alaşımından parlak yüzeyli ekstrüzyon ürünleri, en fazla duş
kabinlerinin üretimi ve halı profilleri gibi uygulama alanları bulur. Bununla beraber, ekstrüzyon
sektöründe en parlak yüzey eldesi için 6463 alaşımı tercih edilmelidir.
Parlatma banyolarının akışkanlıkları düşüktür. Bu nedenle, banyodan çıkan alüminyum üzerine
yapışıp taşınmaları nedeniyle sarfiyatı yüksektir. Özellikle kuzey Amerika'da, oto trim
malzemeleri üreten firmalarda, fosforik asidi geri kazanmak amacıyle "rejenerasyon" üniteleri
kullanılmaktadır.
Temizleme (Desmut):
Kostikle yapılan matlaştırma veya kimyasal parlatma işlemleri sonucunda, alüminyum
yüzeyinde bir çamur tabakası (reaksiyon ürünü) oluşur. Bunun temizlenmesi için, asidik bir
banyo kullanılır. Bu amaçla en yaygın kullanılan banyo, oda sıcaklığında çalışan ve hacimsel
olarak %30-50 konsantrasyonda nitrik asit içeren banyodur.
6063 alaşımının kostikle matlaştırılmasından sonraki yüzey temizliği için, sülfürik asit içeren
atık eloksal eriyiği de kullanılabilir. Bu eriyiğe, düşük konsantrasyonda bir oksitleyici asit veya
bileşik ilave edilmesi, alüminyum yüzeyinde korozyon oluşmaması için tavsiye edilir.
.
15
ELOKSAL (ANODİK OKSİDASYON)
Eloksal, alüminyum yüzey işlem dilimize Almanca'dan girmiş bir terimdir. Uluslararası
terminolojide "Anodik Oksidasyon" veya "Anodizasyon" olarak tanımlanır. Eloksal, alüminyum
için çok özel bir yüzey kaplamadır; elektrokimyasal bir proses ile yapılır. Kullanılan elektrolit,
genelde asidik bir çözeltidir. Kaplanacak alüminyum elektroliz işleminin "anot"udur. Belirli ve
kontrol edilen bir akım (genellikle doğru akım DA) yoğunluğu, kaplanacak alüminyum (iş
parçası) ile uygun bir katot arasında, yine belirli bir süre için geçirilir. Bu süre, oluşacak eloksal
tabakasının özellik ve kalınlığına göre belirlenir. Proses sırasında ısı ortaya çıkar ve elektrolitin
sıcaklığını sabit tutmak için bu ısının işlem ortamından alınması (elektrolitin soğutulması)
gerekir.
Eloksal işlemi, yetmiş yıldan beri gerek dekoratif, gerekse endüstriyel uygulamalar için
kullanılmaktadır.
Mimari uygulamalar için eloksal tabakasının "renk"lendirilmesi amacı ile birçok çalışmalar
yapılmış ve prosesler geliştirilmiştir. Bu proseslerin çoğu, eloksal tabakasının gözenekli (poröz)
yapısının, renk verici pigmentleri barındırması esasına dayanmaktadır.
1.Eloksal Tabakasının Yapısı:
Eloksal tabakası, alüminyuma entegre bir tabaka olarak oluşur ve metal/oksit arakesitinde oluşan
bölümüne özel olarak "baraj tabakası" (barrier layer) adı verilir. Eloksal tabakasının gözenekli
yapısı, bu baraj tabakasının üstünde büyür. Şekil 1'de eloksal tabakasının şematik üç boyutlu
kesiti görülmektedir.
Genel olarak, gözenek çapı, hücre boyutları ve baraj tabakası; uygulanan voltajla doğru
orantılıdır. Uygulanan her volt için gözenek çapı ve baraj tabakası 10 Angström, hücre boyutu
ise 30 Angström büyür.
Eloksal tabakasının kalınlığı, amper-dakika miktarına bağlı olarak artar ve 1 ila 100 mikron
arasında değişen kalınlıklar elde edilebilir. Tabaka kalınlığı; kullanılan elektrolit, sıcaklık, ve
uygulanan akıma göre değişir. Eğer eloksal prosesi oluşan tabakayı eritmeyen bir çözeltide
(örneğin Borik asit) yapılıyorsa, tabaka gözeneksiz bir yapı gösterir, ayrıca kalınlığı da
uygulanan voltaja bağlı olur. Bu tip eloksala "baraj eloksalı" adı verilir (Barrier Layer Film).
2.Eloksal Tabakasının Genel Özellikleri:
Eloksal tabakasının alüminyuma tutunması, alüminyum ile bütünleşerek oluşmasından dolayı
mükemmel sonuç verir. Eloksal tabakası çok sert (Al2O3=Korundum) ve böylece aşınmaya karşı
çok dayanıklı olduğundan, alüminyuma üstün özellikler kazandırır. Tespit işlemi tamamlanmış
bir eloksal tabakası çeşitli asit ve diğer kimyasallara karşı dayanıklı olduğundan, birçok ortamda
alüminyumu korozyona karşı korur. Eloksal tabakasının şeffaf yapısı, alüminyumun metalik
görünümünü ortaya çıkarır, ve bu özellik sayesinde alüminyum yüzeyine parlak veya mat
görünüm verecek çeşitli mekanik veya kimyasal işlemler uygulanabilir.
Eloksal tabakası, elektrik yalıtkanıdır. Elektrik geçirgenliği için, tabaka kalınlığının her mikronu
için 40V gerekir. Bununla birlikte, gerçek değer, alüminyum alaşımına bağlıdır, Al-Si5%
alaşımında, eloksal tabakasının geçirgen olması için 25V yeterli olur.
16
Eloksal tabakası, alkali kimyasallardan olumsuz etkilenir. Bu nedenle, alkali ortamda, eloksallı
yüzey üzerine korunma için özel bant veya kendiliğinden soyulabilen lake kaplama ile koruyucu
film uygulanır. Bu durum, özellikle, mimari uygulamalarda önem kazanır. İnşaat sahasında,
eloksallı alüminyumun kireç, harç veya çimento ile temas etmemesi için gerekli önlem
alınmalıdır. İnşaat bittikten sonra, eloksallı alüminyum üzerindeki koruyucu film çıkarılır.
3.Eloksal İşlemleri:
Alüminyum üzerine, istenilen özelliklere göre, çeşitli elektrolitler kullanılarak, çeşitli eloksal
(anodik oksidasyon) tabakaları oluşturulur.
Endüstride kullanılan çeşitli eloksal elektrolitleri ile elde edilen tabakaların özellikleri Tablo-1'de
gösterilmiştir.
Çeşitli Eloksal İşlemleri
Elektrolit Asidi
Konsantr.
g/l
Sıcaklık,C
Akım
Y.
A/dm²
Voltaj,
V
Tabaka
mikron
Kalınlığı
Sülfürik
150/200
18/20
1,0/2,0
12/22
5/30
Sülfürik
180/400
-5/+5
1,5/3,0
15/70
25/125
Sülfürik/Okzalik
160/180
5/10
10/20
1,2/2,0
12/25
5/35
Kromik
30/100
25/55
0,1/1,0
30/70
2/8
Sulfosali- silik
60/70
18/25
2,0/3,0
35/75
15/35
Fosforik
120/250
20/30
1,0/2,0
30/120
1/30
Borik
40/50
70/100
1,0
50/5000
0,5'e kadar
Tartarik
20/40
70/80
2,0
120/150
0,16'ya kadar
3.1.Mimari Ve Parlak Eloksal:
Mimari ve dekoratif eloksal işleminde sülfürik asit elektroliti kullanılır. Tipik bir eloksal
banyosunda, 160/170 g/l H2SO4 bulunur ve 18/20 C arasında 1,5 A/dm2 doğru akım uygulanır.
Banyonun konsantrasyonuna, sıcaklığına ve alüminyum bileşimine bağlı olarak voltaj 17-19V
arasında değişir. Tabak oluşma hızı, dakikada 0,5 mikrondur. Mimari uygulamalarda, istenen
eloksal tabakası kalınlığı, bina dışında 20-25 mikron, bina içinde 10-15 mikrondur.
Eloksal tabakası oluşurken, elektrolite alüminyum geçer. Tipik olarak, alüminyumun elektrolitte
erime hızı 0,6g/mikron/m2'dir. Eloksal banyosunda bulunan alüminyum miktarı 5-15g/l arasında
bulunmalıdır. Daha yüksek konsantrasyonlarda eloksal işlemi için gerekli voltaj yükselerek
17
enerji sarfiyatının artmasına ve banyonun ısınmasına neden olur. Daha düşük değerlerde de
elektrolitin iletkenlik değeri azalır. Yüksek Al(+3) değeri, parlak eloksal eldesini de zorlaştırır.
Eloksal banyosundaki Al(+3) miktarının kontrolü, banyodan dışarı elektrolit alınarak temiz
elektrolit verilmesi ile yapılabilirse de, bu işlem iyi sonuç vermez. Daha hassas kontrol için, iyon
değiştirici ozmoz metodu ile çalışan asit temizleme üniteleri kullanılır.
Parlak eloksal ise daha yüksek konsantrasyon ve sıcaklıklarda yapılır. Akım yoğunluğu ise daha
düşük seçilir. Tipik bir parlak eloksal, 175-185 g/l H2SO4, 22-25 C, 1,0 A/dm2, 15V şartlarında
yapılır. Bu sayede daha şeffaf tabaka elde edilir. Bununla beraber, parlak eloksal için
alüminyumun kimyasal bileşiminin çok önemli olduğu unutulmamalıdır. Alüminyum içinde
bulunan empüriteler, belli limitlerin altında bulunmalıdır. Özellikle, AlMgSi0,5 (AA6063)
alaşımında, Fe oranı %0,18'in altında bulunmalıdır. (Tercihen Fe:%0,10-0,15). Eloksal kalınlığı
arttıkça, parlak görünüm azalır. Tabaka kalınlığı, kullanma yerine göre seçilmelidir. Bir otomobil
farı 3 mikron, otomobil yan çıtaları 7-10 mikron eloksal kaplanır.
3.2.Sert Eloksal:
Sert eloksal işlemleri, endüstriyel uygulamalar için yapılır. Çeşitli mühendislik uygulamaları için
alüminyum üzerinde son derece sert, sürtünmeye dayanıklı bir tabaka istendiğinde, 5-10 g/l
H2SO4, 30-80V doğru akım, ve 0 C sıcaklıktaki şartlarda eloksal yapılır. Sert eloksal tabakaları,
25-150 mikron kalınlıkta olabilir.
3.3.Integral Renklendirme Eloksalı:
Integral renklendirme, eloksal ile renklendirme işleminin aynı banyoda aynı anda yapılmasıdır.
1960-70'lerde özellikle Amerika'da yaygın olarak kullanılan ve yüksek enerji sarfı ile çalışan bu
metod, yerini daha ekonomik ve verimli "iki-etaplı renklendirme" metodua bırakmıştır. Integral
eloksal banyosunda, sülfürik asit ile sülfosalisilik asit gibi organik asitlerin karışımının
oluşturduğu bir elektrolit, 20 C sıcaklık, 40-70 V doğru akım, 1,5-3,0 A/dm2 akım yoğunluğu
kullanılır. Oluşan eloksal tabakası, "sert eloksal" ile kıyaslanabilecek kadar serttir.
3.4.Kromik Asit Eloksalı:
Kromik asit eloksalı, daha çok uçak sanayinde kullanım yeri bulmuştur. Bu eloksal tabakası ince
olmasına rağmen (5-10 mikron), korozyona karşı çok dayanıklıdır. Alüminyum komponentlerin
perçin ile birleştirildiği yapılarda kromik asit araya girse bile korozyon problemi görülmez.
Ayrıca, kromik asit eloksalı, alüminyum yüzeyinde bulunabilecek çatlak ve hataları
gösterdiğinden, uçak imali gibi önemli bir konuda bir bakıma kalite kontrol prosesi görevi görür.
Kromik asit eloksalının bir diğer uygulaması da, AA6063 (AlMgSi0,5) alüminyum alaşımından
yapılan yün örgü şişlerinin kaplanmasıdır. (Bengough Stuart metodu). Bu proseste, 40 C'de,
%3'lük Kromik Asit elektroliti, 0-50V arasında değişken voltaj, 0,3-0,8 A/dm2, 50 dk süre ile
uygulanır ve 4-8 mikron kalınlığında eloksal tabakası elde edilir.
Daha yüksek konsantrasyon (%10), daha yüksek sıcaklık (50 C) ve 40 V sabit akım şartlarında
daha kalın ve opak tabaka elde edilir.
18
3.5.Fosforik Asit Eloksalı:
Fosforik asitle yapılan eloksal işleminde, 150 g/l fosforik asit (H3PO4), 20-25 ° C, 1,0-1,5
A/dm2 akım yoğunluğu kullanılır. Bunun için eloksal banyo şartlarına bağlı olarak, 30-70V
gerilimde doğru akım gerekir.
Fosforik asitle elde edilen eloksal tabakası, boyama ve "adhezif bonding" işlemleri için bir yüzey
hazırlama görevi gördüğü gibi ayrıca filtrasyon membranlarının üretiminde kullanılır.
3.6.Bariyer Tabaka Eloksalı:
Borik asit ve tartarik asit ile hazırlanan elektrolitlerle yapılan eloksal tabakası gözeneksiz bir
yapıya sahip olduğundan, bunlara "bariyer elektroliti" adı verilir. Bu tip eloksal yüksek sıcaklıkta
(70-100 ° C) yapılır. Eloksal tabakasının kalınlığı uygulanan voltaja bağlıdır (14-15
Angstrom/V). Tipik olarak, 80 ° C'de, %3'lük tartarik asit elektrolitinde 5 dk.süre ile 120V doğru
akım uygulandığında, 1600 Angstrom kalınlığında bir anodik oksidasyon filmi oluşur.
Bariyer eloksalı, elektronik kapasitor ve aluminyum trafo bobinleri gibi elektrik yalıtkanlığı
istenen uygulamalarda kullanışır.
4.Renkli Eloksal Yapılması (Eloksal Tabakasının Renklendirilmesi)
Eloksal tabakasının renklendirilebilme özelliği, alüminyum ürünlerin yaygınlaşmasını
sağlamıştır. İlk önce, sülfürik asitle yapılan eloksal tabakalarının gözenekli (poröz) yapısına,
organik veya inorganik boyalar ile uygulanmıştır (Daldırma boyama). Bu boyaların UV
(morötesi) ışınlara dayanımı sınırlı olduğundan, özellikle mimari uygulamalarda renkli eloksallı
alüminyum ürünlerin güneş ışınlarına dayanıklı olması için; integral eloksal (renklendirme), ikietaplı elektrolitik renklendirme gibi prosesler geliştirilmiştir.
Integral eloksal, güneşe dayanıklı uzun ömürlü, gri ve siyah renkler renkler elde edilmiştir.
Ancak, eloksal işletme şartlarının hassas kontrolü, yüksek enerji sarfı gibi maliyeti yükseltici
faktörler nedeniyle, yerini "iki-etaplı" renklendirme işlemlerine bırakmıştır.
Iki-etaplı elektrolitik renklendirmenin esası, eloksal tabakasının gözeneklerine metal iyonlarının
pigment görevi görecek şekilde emdirilmesidir. Bu sayede, açık bonzdan koyu bronz ve siyah
renge kadar geniş bir yelpazede çeşitli renkler elde edilir. Iki etaplı renklendirme, Japonya'da
Dr.Asada tarafından keşfedilmiş ve Alcan tarafından patenti satın alınarak nikel, kobalt ve bakır
esaslı "Anolok" renklendirme geliştirilerek lisansiyer üreticilere sunulmuştur. Daha sonra, kalay
esaslı elektrolitlerin geliştirilmesi ile "iki-etaplı" renklendirme, tüm dünyada yaygınlaşmıştır.
Daldırma boyama ile elektrolitik renklendirmenin birlikte kullanılması ile, daha çeşitli renkler
elde edilmesi mümkün olmakla birlikte, prosesin hassas kontrolü renk uyumunu
zorlaştırmaktadır.
Elektrolitik renklendirmenin günümüzdeki son aşaması "interferans renklendirme" adı; verilen
ve mavi-gri renklerin de kapsandığı çeşitli renklerin elde edildiği prosestir. Bu yöntemde de,
renk uyumu için eloksal ve renklendirme parametrelerinin çok hassas kontrolü gerekmektedir.
19
5.Renklendirme Mekanizmaları
Alüminyum sektöründe endüstriyel uygulama alanı bulan eloksal renklendirme metodları şu
şekildedir:
5.1.Daldırma Boyama
Özel eloksal boyalarının sulu çözeltilerine daldırılan eloksallı alüminyumun eloksal tabakasının
gözenekleri içine organik/inorganik boya pigmentlerinin absorbsiyonu ile sağlanır. Inorganik
boyalarda, boya çözeltisi ile eloksal tabakası arasında kimyasal bir reaksiyon da görülebilir
(örneğin, sarı renk için kullanılan ferric ammonium oxalate).
Daldırma boyama öncesi ve sonrasında eloksal tabakasının kesit şeması Şekil-2'de görüldüğü
gibidir. Pigmentler, eloksal tabakası gözeneklerinin üstten 2-6 mikron derinliğe kadar absorbe
edilir. Eloksal tabakasının yansıttığı ışığın %90'ından fazlası, metal/oksit aratabakasından
yansıtılır, absorbe edilen boya pigmentleri beyaz ışık içindeki dalga boylarının tutarken, kendi
renkleriyle ilgili olan ışık dalga boyunu yansıtırlar.
5.2.Integral Eloksal Renklendirmesi:
Bu metotta, alüminyum alaşımındaki bazı intermetalik pariküller, eloksal gözeneklerinin
duvarları içinde veya metal/oksit arayüzeyinde çökelirler. Bu çökelmiş partiküller, eloksal
tabakasının yoğunluğu ve kalınlığına bağlı olarak ışığı dağıtırlar. Bronz renk eldesinde, uzun
dalga boyları eloksal tabakası tarafından yansıtılırken, siyah renk eldesinde beyaz ışığın tüm
dalga boyları dağıtılır veya absorbe edilir. (Bkz.Şekil-3)
5.3.Elekrolitik (İki-Etaplı) Renklendirme:
Bu metotta, renk eldesi, integral renklendirmeye benzer, ancak, ışığın dağıtılması, eloksal
tabakası gözeneklerinin dibine yerleşen pigmentler tarafından sağlanır. Bakır, Nikel, Kobalt veya
Kalay iyonlarından oluşan pigmentler, eloksal tabakası gözeneklerinin dibine yerleşmiş
durumdadır (Bkz. Şekil-3)
Eloksal gözeneklerinin dibinde çökelmiş pigmentlerin kalınlığı arttıkça, daha koyu renkler elde
edilir. 7 mikron'dan daha kalın pigment çökeltisinde siyah renk elde edilir.
Bakır tuzları ile yapılan renklendirmenin güneş ışığı karşısında dayanıksız olması (renk solması),
Nikel tuzları kullanan elektrolitlerin de proses paramatrelerinin zor kontrol edilmesi nedeniyle bu
metotlar günümüzde tercih edilmemektedir. Öte yandan, Kobalt ve Kalay tuzları kullanan
elektrolitler, gerek kullanım kolaylığı, gerekse uzun ömürlü renkleri nedeniyle en çok kullanılan
metotlardır.
5.4.Interferans Renklendirme:
Bu metot, eloksallı alüminyum renklendirilmesinde geliştirilen en yeni metot olmasına rağmen,
ilave ekipman yatırımı gerektirmesi ve proses parametrelerinin kontrolunun zor olmasi,
parametrelerdeki sapmalarin renk farklılığına yol açması nedeniyle henüz yaygın bir kullanım
alanı bulamamıştır.
20
Bu renklendirme metodo iki veya üç etaplı olabilmektedir. Renk eldesi, yansıtılan ve dağıtılan
ışıktan ziyade, çeşitli dalga boylarının interferansı (girişim) ile temin edilir. Nikel veya Kalay
esaslı elektrolit ile pigment özel olarak hazırlanmış eloksal tabakasının gözenekleri dibine
çökeltilir. Bu metotta, eloksal tabakasının yapısı, diğer metotlardakinden farklıdır. Eloksal işlemi
sırasında özel elektrik ekipmanı kullanılarak veya eloksaldan sonra fosforik asit elektroliti içeren
ikinci bir eloksal banyosunda, "modifikasyon" adı verilen bir işlemle, konvansiyonel eloksal
gözeneklerinin yapısı değişime uğratılarak, gözenekler metal/oksit arayüzeyinde genişletilir.
Şekil-4' te görüldüğü gibi, Kalay veya Nikel iyonlarından oluşan pigment, genişletilmiş eloksal
gözeneklerinin dibine çökelir ve pigment yüzeyi ile metal/oksir arayüzeyinden yansıtılan ışığın
interferans etkisi ile eloksal renklendirilmesi sağlanır.
6.Eloksal Tabakası'nın Tespit İşlemi:
Eloksal tabakasının ve gerekiyorsa renklendirilmesinin ardından, gözeneklerin kapatılması amacı
ile "tespit" işlemi yapılır. Böylece, eloksal tabakasının kimyasal ve fiziksel etkilere dayanıklı
olması, renkli ise pigmentlerin dışarı kusmaması ve gözenekler içine empüritelerin girmemesi
sağlanır.
Tespit işlemi iki metotla yapılabilir:
6.1. Sıcak (Hidrotermal) Tespit:
Sıcak tespit, kaynama derecesindeki deiyonize su ile yapılır. Suyun pH değeri 5,5-6,5 arasında
bulunmalı (asetik asit/amonyak kullanılarak ayarlanır) ve eloksal kalınlığının her mikronu için 2
dakika beklenmelidir. Bazı katkı maddeleri ile bu süre mikron başına 1 dakikaya kadar
indirilebilir. Bu katkı maddeleri genellikle Nikel esaslı bileşiklerdir, bununla birlikte daha
çevreci zararsız maddeler de geliştirilmektedir.
Tespit işleminin mekanizması, Şekil-5'de görülmektedir. İyi bir tespit sonrasında, eloksal
tabakasının yüzeyinde beyaz bir toz tabakası oluşur. Bu tabakanın silinerek temizlenmesi
zahmetli bir işlem olduğundan, tespit banyosuna ilave edilecek bazı katkı maddeleri ile
önlenmesi tercih edilmektedir. Ancak, tespit kalitesinin bozulmaması için, bu katkı maddelerinin
miktarı ve ilave zamanı son derece dikkatle takip edilmelidir.
Daha ender kullanılan bir sıcak tespit yöntemi de "su buharı" kullanmaktır.
6.2.Soğuk (Emprenye) Tespit:
Bu metotta, deiyonize su ile birlikte nikel sülfat veya nikel florür esaslı kimyasal bileşiklerin
oluşturduğu bir çözelti kullanılır. İşlem sıcaklığı 20-30 ° C, süresi mikron başına bir dakikadır.
Ancak, yapılan testler ve tecrübeler sonucunda, soğuk tespitin, sıcak tespit kadar iyi sonuç
vermediğinin anlaşılması üzerine, soğuk tespitten sonra, 60-70 ° C sıcaklıkta bulunan su
banyosunda tutulması ile daha iyi sonuçlar elde edildiği anlaşılmıştır. Soğuk tespitte, banyonun
kontrolu, özellikle natürel (beyaz) eloksalda renklenme oluşmaması açısından (yeşil), önem taşır.
Eloksal tespit işleminin sıcak veya soğuk işlemlerden hangisi ile yapılacağı, enerji ve kimyasal
madde maliyetlerinin kıyaslanması, kalite faktörü ve tesisin günlük çalışma saati göz önünde
tutularak belirlenmelidir.
21
7. Eloksal notasyonları
Avrupa ülkelerinde eloksallı alüminyumun dekoratif görünümü tarif etmek için kullanılan
eloksal kısa gösterilişleri (notasyon) şunlardır:
Notasyon
Tarifi
E0, E1, E2, E3, Bakınız DIN 17611
E4, E5, E6
QUALANOD
(EURAS)'a
göre
C0
Naturel eloksal rengi (beyaz /renksiz)
C31
Çok açık bronz (very light bronze)
C32
Açık bronz (light bronze)
C33
Bronz (medium bronze)
C34
Koyu bronz (dark bronze)
C 35
Siyah (black)
Eski
Alman
notasyonları:
EV1
Naturel renkli (renksiz, beyaz)
EV2
Alman gümüşü (German silver)
EV3
Sarı (altın) (Gold)
EV6
Siyah (Black)
8. Mimari Eloksal İşlem Sırası
Yukarıda söz edilen işlemlerin genel bir özeti olarak, alüminyum profil üzerine mimari eloksal
kaplama yapan örnek bir tesisteki işlem sırası şu şekildedir:
Yağalma - Yıkama - Kostik - Yıkama - Nötralizasyon (Nitrik asit) - Yıkama - Yıkama - Eloksal
(1) - Eloksal (2) - Eloksal (3) - Eloksal (4) - Yıkama - Yıkama - Yıkama - Elektrolitik
Renklendirme - Yıkama - Boyama (daldırma renklendirme) - Yıkama - Yıkama - Tespit (1) Tespit (2) - Tespit (3) - Tespit (4) - Yıkama - Kurutma.
Eloksal ve tespit banyolarının boyutları ve sayısı, tesisin üretim kapasitesine göre planlanır.
22
ELOKSAL (ANODİK OKSİDASYON)
tabakasının ve renklendirilmesinin kesit şemaları
Şekil 1: Eloksal tabakasının yapısı
Şekil 2: Eloksal tabaksının natürel (renksiz) ve renklendirilmiş (daldırma boya)
durumlarının kesit şeması. (a): Naturel, (b): Daldırma boyama ile renklendirilmiş
Şekil 3: Eloksal tabaksının Integral ve 2-Etaplı Elektrolitik Renklendirilmesinde kesit şemaları:
(a): Integral , (b): 2-etaplı elektrolitik renklendirme
23
Şekil 4: Interferans ve 2-Etaplı elektrolitik renklendirme yöntemleriyle
renklendirilmiş eloksal tabakasının kesit şemalarının kıyaslanması.
(a): Integral, (b): 2-Etaplı elektrolitik renklendirme
Şekil 5: Eloksal tabakasının tespit (sealing) işlemi öncesi ve sonrası
24
1.
2.
3.
Kaynaklar:
Galvano teknik, YONAR, İ. Kenan(Teknik öğretmen), Syf.356-369, MEB,1979 İst.
İmalat Ansiklopedisi, Yük. Müh. ERBİL, Hidayet, Syf. 354-355
www.aluminyumsanayi.com