Malzemelerin Yüzey İşlemi MEM4043 / bahar. ön ve son işlemler. Prof. Dr. Gökhan Orhan

Transkript

1 Malzemelerin Yüzey İşlemi MEM4043 / bahar ön ve son işlemler Prof. Dr. Gökhan Orhan istanbul üniversitesi / metalurji ve malzeme mühendisliği bölümü

2 Temizleme Yağ Giderme Yüzey Şartlama Ön İşlemler Kaplama Prosesi Yıkama Kurutma Isıl İşlem Son İşlemler

3 Mükemmel bir ön işlem zayıf bir kaplamanın hatalarını örtebilir ama mükemmel bir kaplama zayıf bir ön işlemin hatalarını örtemez.

4

5 Kaplamanın esas metale (taban/altlık) yapışabilmesi için tabanın son derece temiz olması yüzeyin herhangibi bir oksit tabakası veya film tabakası içermemesi gerekmektedir. Kirlilikler yüzeye yaptıkları bağlanma türüne göre : Fiziksel olarak bağlanmış Kimyasal olarak bağlanmış şeklinde sınıflandırılır.

6 Fiziksel Olarak Bağlanmış Kirlilikler Prensip Temizleme Yöntemi Kir, Pas, Metal tozu artıkları, Mekanik Tel fırça ile fırçalama, aşındırma, toz püskürtme Parlatma/cilalama artıkları Kimyasal Solvent ile yağ giderme, alkali Yağ, gres vb. temizleme Kimyasal Olarak Bağlanmış Kirlilikler Prensip Temizleme Yöntemi Yüksek sıcaklık oksit kalıntıları, düşük sıcaklık mat filmler, korozyon ürünleri, bozuk kaplamalar Kimyasal asit veya alkali temizleme, organik esaslı çözeltilerde temizleme Biyolojik oluşumlar Biyolojik aktiviteyi engelleyiciler

7 Mekanik İşlemle Temizleme : Metal artık ve pullarının temizlenmesinde kullanılan yöntemleri içerir. Zımparalama, fırçalama, parlatma, vibrasyonla temizleme, kumlama, buhar ve alevle temizleme Genellikle ilk işlem olarak bilinir ancak kimi zaman çeliklerde olduğu gibi asitle tufal temizleme sonrası parlatma yapılması örneğinde olduğu gibi ilk işlem sonrası uygulanabilir. Vibrasyonla çapak alma yönteminde yüzey pürüzlülüğünün giderilmesi aşındırıcı taşlar vasıtasıyla yüzeylerin mekanik taşlanması şeklinde gerçekleşir.

8 Eski kaplamaların ve yüksek sıcaklıkta oluşan oksit tabakasının giderilmesinde kumlama en etkin yoldur. Kullanılacak kum yuvarlak değil köşeli tane yapısına sahip olmalıdır. Yuvarlak tane yapısına sahip kumlar taban malzemesinde yorulma direncini düşürmektedirler.

9 Alkali temizleme : Alkali temizleme banyosu yüksek ph değerlerinde gerçekleşen bir işlemdir. Farklı banyolar mevcuttur. 180 g/l NaOH 120 g/l NaCN + 80 g/l Kompleks yapıcılar C 180 g/l NaOH 5 g/l Na 3 P 3 O 10 1 g/l yüzey g/l Na 2 SiO 3 4 g/l Na 2 CO 3 aktif madde

10 Solvent Yağ Giderme: Yağ ve gres benzeri kirliliklerin çözündürülmesinde organik solventler kullanılmaktadır. Yüzeyde hapsolmuş kir,yağ,pas gibi pislikler yüzeyden uzaklaştırılarak bir çamur veya emülsiyon haline getirilir.kullanılan solventler : alifatik solventler (aseton, eter vb) az kokulu, tutuşabilir, düşük yoğunluklu, az zehirleyici vu ucuzdur. Orta dereceli çözme kabiliyetine sahiptir. aromatik solventler (benzen, toluen) çok kokulu, kolay tutuşabilir, zehirleyici, düşük yoğunluklu ve orta maliyetlidir. Çözücülüğü yüksektir. klorlu alifatikler (triklor eten, perklor etilen,metil kloroform,metilen kloruri karbon tetra klorür) orta kokulu, kolay tutuşmayan,çok zehirleyici, yüksek yoğunluklu ve pahalı kimyasallardır. Yağ çözme kabiliyeti mükemmeldir. Basit yağ almada triklor etilen (CCl 2 =CHCl) yada perklor etilen (CCl 2 =CCl 2 ). EEski boyaların giderilmesinde ise metilen klorur (CH 2 Cl 2 ) kullanılmaktadır.

11

12 Ön İşlemler Elektrolitik Alkali Temizleme : Kaplama öncesi son alkali temizleme olarak uygulanır. Anodik Temizleme : temizlenecek malzeme anot olarak asılır : 4OH - 2H 2 O +O 2 +4e - Katodik Temizleme : temizlenecek malzeme katot olarak asılır : 4H 2 O+4e - 4OH - +2H 2 Kullanılan çözelti g/l NaOH ve Uygulama sıcaklığı : C Periyodik Ters Akım: Yaygın olarak özellikle çelik esaslı malzemelerin temizlenmesinde kullanılır. Temizleme süresince malzeme periyodik olarak anodik ve katodik olarak yüklenir. (10 s anodik/10 s katodik). Akım Yoğunluğu (A/dm 2 ) Düşük Karbonlu Çelik Alaşımlı Çelik Paslanmaz Çelik

13 Asidik Temizleme : yüzey notralizasyonu Asit Çözeltisi Konsantrasyon İşlem Şartları 1 HCl %20-85 Oda Sıcaklığı 2 H 2 SO 4 % C 3 H 2 SO 4 %% C 4 HCl + HNO 3 % %1-5 Oda Sıcaklığı 5 H 2 SO 4 + KNO 3 22 g/l g/l 70 C Düşük karbonlu çeliklerde; pas veya fazla dirençli olmayan metal pulları Ağır ve yapışkan metal pulları 2 3 Kararmış, sırlı, yanmış yağ ve ya benzeri izleri Yüksek karbonlu, ısıl işlem görmüş, ve düşük alaşımlı çelikler

14 Ultrosonik Temizleme : Temizlemek etkisini arttırmak için insan kulağının işitemeyeceği (>25 khz) frekansa sahip ses dalgalarının kullanıldığı bir yöntemdir. Temizleme çözeltisinin oluşturduğu yüksek frekanstaki vibrasyonların fiziksel, temizleme çözeltisinin de kimyasal esaslı bir temizlik yapmaktadırlar. NORMAL HAVA KABARCIĞI ULTRASONİK KAVİTASYON KABARCIĞI POZİTİF BASINÇ YÜKLÜ, NEGATİF BASINÇ YÜKLÜ ÜŞÜK ENERJİLİ KABARCIK YÜKSEK ENERJİLİ KABARCIK Uygulama sırasında ultrasonik dalgalar çözelti içerisinde yüksek ve düşük basınçlı alanlar yaratarak bir kavitasyon meydana getirir. Her kavitasyon parça yüzeyine çarparak sayısız mikro fırça etkisi oluşturur ve kiri uzaklaştırır. Yöntem özellikle kompleks yapılı parçaların yada çok küçük parçaların, birbiri içine geçmiş grift parçaların temizlenmesinde kullanılır.

15 Yüzey Şartlama / Dekapaj / Dağlama: Bir kaplam öncesi ön hazırlık işlemi olan dağlama üç nedenle yapılır: yüzeydeki organik esaslı bileşenlerin uzaklaştırılması korozyon veya oksit tabakasını yüzeyden uzaklaştırmak yüzey aktifleştirilmesi / şartlanması Dağlama, esas itibarıyla kimyasal ve elektrokimyasal olmak üzere iki farklı şekilde uygulanır. Özellikle bakır, krom, nikel gibi her türlü kaplama öncesinde kaplamanın taban malzemesine maksimum oranda yapışmasını sağlamak ve kaplama sonrası yüzeyi korozyondan maksimum oranda korumak amacıyla uygulanır. Yüzey şartlama esas itibarıyla asidik veya bazik temizleme işlemine benzer.

16 Atık Gaz Parça Kimyasallar Asidik / Bazik Temizleme Yüzey Şartlama Dağlanmış yarı ürünler Enerji Katı Atık Sıvı Atık

17 Temizleme Yağ Giderme Yüzey Şartlama Ön İşlemler Kaplama Prosesi Yıkama Kurutma Isıl İşlem Son İşlemler

18 Son İşlemler Kaplama işleminden (elektrokimyasal veya kimyasal kaplamalar) çıkan parçaların ve ön işlemden çıkan parçaların üzerinde kimyasal film tabakası mevcuttur ve bu film takası bir sonraki işlemin başarısı için veya parçanın uzun süre bozulmadan kalabilmesi ve sağlık açısınsan tehdit oluşturmaması için yıkanması üzerindeki kimyasallardan arındırılması gerekmektedir. Yıkama işleminin derecesini belirlemede yıkama kriteri (S k ) kullanılır. C o : Proses banyosundaki konsantantrasyon [g/l] C n : Son Yıkama banyosundaki konsantantrasyon [g/l] S k değerinin örneğin 1000 olması uzaklaştırılması istenen kimyasalın proses banyosunda 100 g/l, son yıkama suyunda 100 mg/l bulunması demektir.

19 Son İşlemler S k değerleri: Elektrolitik Alkali Temizleme : Dağlama : Asidik Bazik Temizleme : Ultrosonik Temizleme : Bakır Çinko Kalay Nikel Kaplamalar: Siyanürlü Kaplamalar : Yüksek Teknolojik Kaplamalar : !

20 Son İşlemler Kademe sayısı Yıkama suyu miktarı l/h Sürüklenen/Taşınan çözelti miktarı l/h

21 Son İşlemler V (Sürüklenen/taşınan Çözelti Miktarı) : Yıkama prosesinde yıkanan parçanın üzerinden taşınan çözelti miktarıdır. Prosesin başlangıcından (1.Proses Banyosu) son noktaya kadar (son yıkama suyu) yıkanan parça üzerinden taşınan çözeltidir. Bu büyüklüğün mümkün olabilecek en küçük değeri alması istenir, böylece yıkama suyu miktarı sabit kalarak yıkama kriteri (Sk) değeri artar. Yada sabit bir yıkama kriteri için yıkama suyu (Q) miktarı azalmaktadır. V değeri, parça geometrisi, parçanın yıkama banyosunda kalma süresi, banyonun hidrodinamik şartları başta olmak üzere birçok parametreye bağlı olarak değişir. Genellikle ml/m 2 değerleri arasında kabul edilir.

22 Son İşlemler

23 Son İşlemler

24 Son İşlemler