NİKEL KAPLAMA BANYOLARINDA KOMPENENTLERİN GÖREVLERİ Yazdır

KONTROL:

a) pH değeri günlük olarak kontrol edilmelidir, ve gereken ayarlamalar yapılarak banyo pH'ı istenilen değerde tutulmalıdır. pH kağıdı yerine ölçümler pH metre ile yapılması tavsiye edilmektedir.

b) Banyo içindeki tuzlar haftada bir veya iki haftada bir kimyasal yöntemlerle analiz yapılmalıdır. Fakat bu süre banyonun çalışma yoğunluğuna göre değişir.

 

NİKEL SÜLFAT:

Banyo içerisindeki nikel iyonlarının büyük bir kısmı nikel sülfat tarafından sağlanır. Geriye kalan küçük miktar ise nikel klorür tarafından karşılanır. Tavsiye edilen değerler içerisinde çalışıldığı taktirde yüksek kalitede ve yanmanın oluşmadığı bir kaplama elde edilir. Düşük konsantreli banyolarda verimli çalışabilmek için; düşük miktarlardaki nikel sülfat oranına karşı yüksek oranlarda nikel klorür bulunmalıdır.

Düşük nikel sülfat miktarının sonucunda banyo içerisindeki düşük nikel metali yüzünden katotun verimi azalacaktır. Bunun sonucunda ise istenilen kaplama kalınlıklarını elde etmek için daha uzun süreler kaplama gerekecektir.

Düşük nikel sülfat miktarının diğer sonucu olarak ise; yüksek akım bölgelerinde oluşan pittingtir (karıncalanma, noktacıklanma, ele gelmeli).

Banyonun değerleri istenilen oranlara getirldiğinde bu poblemin ortadan kalkdığı görülür. Bunun yanı sıra banyo içindeki nikel sülfat miktarının fazlalığında ise dumanlı bir kaplama görülür.

İlave olarak banyo içerisindeki nikel miktarının eksikliği yanma limitini düşürecek, fazlalığı ise katkıların (parlatıcılar) verimini düşürecektir.

Yüksek tuz konsantrelerinde çalışmaların sonucunda seviyelenme özelliğinde azalmalar görülmektedir. Çalışma tuz değerleri ortalama olarak belirlenmiştir. Kolay şekilli parçalarda, avaraj akım yoğunluklarında çalışan banyolarda düşük nikel sulfat değerlerinde çalışılabilinir. Bunun yanısıra kompleks, zor parçalarda, yüksek amper yoğunluklarında çalışılması gerektiğinde yanma problemi görüldüğünde nikel sulfat değeri arttırılmalıdır.

 

NİKEL KLÖRÜR:

Banyo içerisindeki nikel iyonlarının balansını sağlar. Nikel sülfata yardımcı olarak nikel iyonlarını tamamlar. Bunun yanısıra, nikel klörür banyonun iletkenliğini, anot çözünürlüğünü, parlatıcının harcanmasına yardımcı olacak kimyasalların çözünmelerini arttırır. Yüksek konsantrasyonlardaki çalışmalardan sünekliği (duktilite) azalttığından dolayı kaçınılmalıdır. Düşük konsantrasyonlardaki çalışma sonucunda sarma gücünde azalma görülecektir. Mümkün olabilecek en yüksek süneklikte (duktilite) çalışabilmek için nikel klörür değeri 50g/l olmalı ve parlatıcı fazlalığından kaçınılmalıdır.

İlave olarak yüksek miktarlardaki nikel klorür sonucunda kaplama ekipmanları ve kaplama banyoları üzerinede kimyasal aşınma görülür.

 

ASİT BORİK:

Asit borik banyo solüsyonunun pH tamponlayıcısıdır. En belirgin özellikleri olarak;

a) Yüksek akım bölgelerindeki pitting (karıncalanma, noktacıklanma, ele gelmeli) ve yanmayı engellemesi.

b) Kaplamanın sünek (duktil) olmasını sağlar.

c) Katodun verimli çalışmasını sağlar.

Borik asit konsantrasyonu istenilen değerlerde olduğu zaman banyonun pH değerinin artışının minimum değerlere düşürür. Diğer açıdan bakıldığında metalik hidroksitlerin kirlilik olarak oluşumu minimum değerlere düşer. Bu da büyük önem taşımaktadır. Çünkü dikkat edilmediği takdirde hidroksit bileşikleri kaplama içine dahil olacaklardır. Bunun sonucu olarak yanma veya kırılganlık (brittle) görülecektir.

Düşük konsantrasyondaki çalışmalarda yukarıda belittiğimiz problemler oluşacaktır. Yüksek borik asit konsantrasyonundaki çalışmalarda ise, eğer değerler çözünme değerlerinin üzerinde ise sonucunda depolama sırasında yüzey pürüzlülüğü görülür.

Asit boriğin çözünülürlüğü banyo içindeki diğer malzemelerin konsantrasyonlarına bağlı olduğu gibi çalışma sıcaklığına da bağlıdır. Normal koşullarda bu oranı sağlamak güçtür. Bu yüzden bazı kaplamacılar bu olayı çözümlemek için yeni yollar keşfetmişlerdir. Kaplama tankının köşesine çalışmayı engellemiyecek şekilde asılmış içinde asit borik bulunan bir anot torbası kullanılmaktadır. Böylelikle banyo içindeki konsantrasyon düştüğü zaman ilave malzemeler çözülecek ve konsantrasyon doyma noktasının altında olacaktır.

Eğer konsantrasyonun değeri yüzey pürüzlülüğü oluşturacak değerlere ulaşırsa, solüsyon içerisindeki asit borik fazlalığını almak için banyo yaklaşık olarak 39°C'ye kadar soğutulduktan sonra fitre edilmelidir. Bununla beraber solüsyon içerisindeki asit borik miktarı normal değerlerine düşene kadar herhangi bir ilave yapılmadan çalışılır.

Sonuç olarak asit borik fazlalığında çökmeler oluşacağından pitting (karıncalanma, noktacıklanma, ele gelmeli) ve yüzey pürüzlülüğü yaşanacaktır. Eksikliğinde ise katod yüzeyinde oluşan hidroksit filminden dolayı pürüzlülük görülür.

 

SICAKLIK:

Yüksek sıcaklıklarda çalışma sonucu olarak katkıların (parlatıcılar) verimli çalışması düşer ama bunun yanısıra yanma limitini arttırır. Düşük sıcaklıklarda çalışma sonucunda ise yanma limiti ve asit borik çözünmesi düşer.

pH:

Normalde tavsiye edilen pH değeri aralığı 3,8 - 4,2 dir. Eğer banyo bu değerler içerisinde ise mükemmel bir seviyelenme ve parlaklık elde edilir. Banyodaki katod verimliliği % 92 -95, anot verimliliği ise % 97- 99 dur. Üretimdeki bu faklılığın sonucu olarak, hidrojen iyonlarının banyodaki asiditenin kaynağı olduğunu düşündüğümüzde, kaplama esnasında hidrojen iyonlarının nötürlenmesinden dolayı pH daima artma eğilimindedir. Bundan dolayıdır ki banyo pH değerini istenilen aralıklarda tutabilmek için düzenli aralıklarla sülfrik asit ilavesi yapılır.

Çok yüksek pH değerlerinde çalışmanın sonucu olarak pürüzlü bir kaplama oluşur. Bunun nedeni ise metalik kirlilikler yaklaşık olarak pH değeri 4,6'nın üzerindeki değerlerde hidrosit olarak çökmelere meğillidir. Bu yüzden yüksek pH değerlerinde çalışmanın sonucu olarak kırılgan (brittle), gevrek bir kaplama elde edilir. Bu işlemden sonra yapılacak dekoratif krom kaplamada yüzeydeki organik katkıların baskınlığından (tendency) dolayı krom alma verimi düşer.

Çok düşük pH değerlerinde çalışmanın sonucunda solüsyonun çözünmüş metalik safsızlıklara karşı toleransını arttırır. Bu durumun fayda sağlayıcı bir unsur olmasına rağmen çok düşük pH değerinde çalışmanın sonucu olarak parlaklık kesilir ve seviyelenme düşer. Bundan dolayı bu durumdan kaçınılmalıdır.

Düşük banyo pH'sı iki şekilde yükseltilir;

a) Herhangi bir asit ilavesi yapılmadan kaplamanın normal değerlere ulaşana kadar kaplamanın devam ettirilmesi.

b) Nikel karbonat ilavesi ile. Nikel karbonatın çözünmesi zor olduğundan dolayı, ancak çok gerekli ise ve filtre edilerek ilavesi yapılmalıdır. Hatalı yapılan ilavelerin sonucunda son derece pürüzlü kaplama yüzeyi elde edilir.

İlave olarak çok yüksek pH değerlerinde çalışmanın sonucunda yanma, yüzey pürüzlülüğü ve düşük anot çözünürlüğü ortaya çıkar.

 

PARLATICI:

Kaplamaya parlaklık ve seviyelenme verir. Eksikliğinde orta akım yoğunluğu bölgelerinden yüksek akım yoğunluğu bölgelerine doğru perdeleme (parlaklıkta azalma) oluşturur ve bununla beraber seviyelenmeyide azaltacaktır. Yapılacak seviyelenme ilavesi sonucunda çok küçük ilerlemeler kaydedilecektir. Hiçbir şekilde 0.2 ml/l'den fazla ilaveler bir defada yapılmamalıdır. Fazlalığında ise metal dağılımı (sarma gücü) düşecektir ve kırılgan (brittle) bir kaplama oluşacaktır. Fazlalığı çalışılarak alınmalıdır. Uygun pH düşürülmesiyle bu etkileri azaltmak mümkün olabilir.

 

DÜZELTİCİ (TAŞIYICI) :

Katkı (parlatıcı) sisteminin temelini, sünekliği (ductility), ana parlaklığı oluşturmaktadır. Fazlalığının hiç bir negatif veya pozitif etkisi yoktur. Eksikliğinde yüksek akım bölgelerindeki parlaklığı düşürür. Ayrıca eksikliğinde parlatıcı ve seviyelenme katkısının dozajlamasında zorluklarla karşılaşılır.

NEMLENDİRİCİ:

Hidrojen gazı çıkışı sırasında oluşan pittingi (karıncalanma, noktacıklanma, ele gelmeli) kontrol altında tutmak için kullanılır. Saflaştırıcı (purifier) yerine kullanılacağı düşünülmemelidir. (Yani safsızlıkların kaplama üzerinde oluşturduğu etkilerin saklanması gibi.) Hiçbir şekilde deterjan özelliği göstermediği gibi banyo içerisine taşıma ile girmiş yağları emülsifiye etme özelliği yoktur.

Çok iyi şekilde ön işlemi yapılmış parçaların üzerinde oluşmuş noktacıklar ve çatlaklar nemlendirici eksikliğinde ortaya çıkar.

KATOD AKIM YOĞUNLUĞU:

Katod akım yoğunluğu, kaplama tankındaki katod bölümlerinin yüzey alanlarına zaman içinde verilen toplam akıma denir. Tavsiye edilen kompozisyolarla çok geniş akım yoğunluklarında yanma görülmeden çalışılabilir. Yüksek nikel sülfatla kurulan banyolarda yüksek çalışma akımlarında çalışılabilir. Tabi bunlarla beraber yüksek konsantrasyonlarda katkı (parlatıcılar) ilaveleri gereklidir.

ANOT AKIM YOĞUNLUĞU:

Anot akım yoğunluğunun hesaplanması ile genel anlamda katod akım yoğunluğu hesaplanması arasında bir fark yoktur. Yanlız bir fark vardır ki, o da tanka uygulanacak akım yoğunluğu banyodaki toplam anot yüzeyine bölünür.

Eğer titanyum sepet kullanılıyor ise 30 cm uzunluğundaki içi anot dolu sepet'e uygulanacak akım 25 Amperi aşmamalıdır. Bu da maximum anot akım yoğunluğunu 3.5 A/dm2 altında tutacaktır, bu değerde tavsiye edilen üst limitler içerisindedir.

Düşük anot akım yoğunluğunda (çok geniş anot yüzeyi düşük akımlar için) çalışmak özellikle problem yaratmaz. Ama toplam metal konsantrasyonu çalışma boyunca artar. Ama çok yüksek anot akım yoğunluğundan (çok düşük anot alanı) dolayı anot pasiflenmesine neden olur. Aşırı yüksek anodik akım yoğunluğunda çalışıldığında anotlardan kaplamaya olumsuz etkisi olan klorin gazı çıkışı görülebilir.

İlk olarak, parlatıcı harcamasında cüzi derecelerde artma gözükür. İkinci olarak oluşan klorin gazı anot torbasındaki plastik bağlara da zarar vererek torbanın delinmesine ve anottan kaynaklanan çamurun banyoya geçmesine sebebiyet verir, bu durum da pürüzlü kaplama ile sonuçlanır.

 

NİKEL BAYOLAININ DÖNÜŞTÜRÜLMESİ:

Nikel banyolarının dönüştürme işlemi yapılırken elektrolitin analizi ve hull-cell test leri yapılması gerekmektedir. Iyi bir sonuç eldeedebilmek için aşağıdaki sıralama takip edilmelidir. (Özel bir problem yok ise)

1. Düşük amper yoğunluğunda çalışılarak sellektif işlemi yapılır.(metalik kirlilikleri alabilmek için) ve banyo çalıştırılarak banyada bulunan parlatıcı kaplama ile harcanır.

2. 1ml/l purifier (saflaştırıcı) ilavesi yapılır. Daha sonra 1ml/l düzeltici ilavesi yapılır.

3. Test için hull-cell plakaları çekilir. Gerekli görüldüğü takdirde gerekli parlaklığı ve seviyelenmeyi elde ede bilmek için 0,5ml/l parlatıcı ilavesi yapılır.