Yüzey işleme hizmeti

Çeşitli yaygın metal yüzey işlemleri ve bunların seçim yöntemleri

 

 

Endüstride ve günlük yaşamda yaygın olarak kullanılan bir malzeme olan metal performansının iyileştirilmesi ve korunması, malzeme bilimi alanında her zaman araştırmaların odak noktası olmuştur. Metal yüzey işleme teknolojisi, metal yüzeyin kimyasal bileşimini veya fiziksel yapısını değiştirerek metallere korozyon direnci, aşınma direnci ve estetik gibi yeni özellikler kazandırır. Aşağıda mekanik yapı tasarımında referans ve seçim için yaygın olarak kullanılan çeşitli metal yüzey işlemleri tanıtılmaktadır.

Galvanizleme

Tanım: Galvanizli metal, paslanmayı önlemek için metal yüzeyine bir çinko tabakası biriktirmek üzere galvanizleme işlemine tabi tutulan metal olarak tanımlanabilir. Genel olarak galvanizleme işlemi, metalin sıcak çinkoya daldırılarak metal yüzeyiyle kimyasal bağı olan bir çinko tabakası oluşturulması ve böylece koruyucu bir kaplama sağlanmasıdır.

 

 

Uygulama: Birçok metal galvanizlenebilir ancak en yaygın olanları çelik ve demirdir. Dökme çelik, dökme demir, dövülebilir dökme demir, sıcak haddelenmiş çelik ve soğuk haddelenmiş çelik dahil olmak üzere demirli metaller genellikle galvanizlenir. Bunun aksine, bakır veya alüminyum gibi demir içermeyen metaller, galvanizleme işlemi sonucunda galvanizli bir kaplama geliştirmez.

Galvanizleme Prosesi: Galvanizleme prosesi üç ana aşamadan oluşur: Yüzey hazırlığı, fiili galvanizleme ve son işlem. Kaplamanın işlevselliğini ve estetiğini sağlamak için yüzeyin uygun şekilde hazırlanması ve galvanizleme işleminden sonra doğru adımların izlenmesi kritik öneme sahiptir.

 

 

Nasıl çalışır: Galvanizleme işlemi sırasında çinko, metaldeki demir ile etkileşime girerek sert bir alaşım tabakası oluşturur. Bu koruyucu katman, ana metalin asitler, bazlar ve gaz ortamları dahil olmak üzere aşındırıcı maddelerden korunmasına yardımcı olur ve böylece ana metalin ömrünü uzatır. Bu koruyucu çinko tabakası aynı zamanda kurbanlık bir tabaka görevi de görür; açığa çıkarsa ana metalden daha hızlı paslanır, böylece pas ve korozyona karşı korunur. Kromatlama gibi diğer işlemler galvanizli metalin koruyucu özelliklerini geliştirebilir; bu nedenle inşaat, otomotiv ve imalat endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Galvanizleme Proses Çeşitleri

Sıcak Daldırma Galvanizleme

Sıcak daldırma galvanizleme veya sıcak daldırma galvanizleme, uygun şekilde temizlenmiş metalin erimiş çinkoya batırıldığı bir işlemdir. Çinko, metal alt tabaka ile birleşerek metalurjik bir bağ oluşturur ve koruyucu bir tabaka oluşturur. Bu yöntem hızlı ve ucuzdur ancak değişen kalınlıklarda katmanlarla sonuçlanabilir.

Ön Galvanizleme

Çelik üretiminin ilk aşamasında ön galvanizleme yapılır. Metal levha temizlenir, çinko banyosundan geçirilir ve sarılır. Bu, tek biçimli bir kaplama üretirken, diğer üretim süreçlerinden açıkta kalan alanlar da oluşturabilir.

Elektro-Galvanizleme

Elektro-Galvanizleme, çinko iyonlarının çeliğe bağlanmasını sağlamak için bir elektrolit ve elektrik akımı kullanır. Bu yöntem doğru ve tutarlı bir kaplama malzemesi katmanı üretir, ancak genellikle sıcak daldırmalı galvanizlemeden daha azdır.

Bu nedenle her galvanizleme yönteminin avantajları ve dezavantajları vardır ve projenize en uygun teknolojinin seçilmesi kritik öneme sahiptir.

Galvanizli çelik ve alüminyum seçimi

Galvanizli alüminyum ve çelik, benzersiz fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı birçok endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Galvanizli çelik, mükemmel dayanıklılığı ve korozyon direnciyle bilinir ve genellikle otomobil üretiminde, bina çatılarında ve çit yapımında kullanılır. Aynı zamanda düşük yoğunluğu ve yüksek özgül mukavemeti ile öne çıkan alüminyum, inşaat ve elektrik mühendisliğinin yanı sıra havacılık, navigasyon, demiryolu taşımacılığı gibi ulaşım alanlarında da önemli bir rol oynuyor.

Fan kanatlarının imalatında hem galvanizli çelik hem de alüminyum kullanılsa da, galvanizli alüminyum saclar daha hafif olması nedeniyle daha çok tercih edilmektedir. Ancak HVAC sistem kanalları ve fan gövdeleri için galvanizli çelik saclar, maliyet etkinliği ve işlenme kolaylığı nedeniyle tercih edilen malzemedir.

Süneklik açısından alüminyum, mükemmel sünekliğiyle kazanır ve doğal gücünü kaybetmeden çeşitli şekillerde kolayca şekillendirilebilir. Karşılaştırıldığında, galvanizli çelik belirli bir derecede sünekliğe sahip olmasına rağmen, şekillendirme ve biçimlendirme açısından performansı alüminyuma göre biraz daha düşüktür. Karmaşık şekillendirme veya tasarım gerektiren projelerde alüminyum, esnekliği nedeniyle tercih edilen malzemedir. Bu işlem teknik olarak daha karmaşık olmasına rağmen çeliğin ısıl işlemden sonra da daha serbestçe şekillendirilebileceğini belirtmekte fayda var.

 

 

Avantajları:

Çelik yüzeyindeki çinko tabakası, alt tabakadan önce korozyona uğrayan fedakar bir tabaka görevi görerek parçayı korozyondan korur.

Alt tabakaya güçlü bir şekilde bağlanır. Bu nedenle pullanma riski yoktur.

Çinko metali krom ve nikelden nispeten daha ucuzdur. Bu nedenle çinko kaplama diğer elektrokaplamaya göre daha uygun maliyetlidir.

Termal stabilite çinko kaplamanın bir diğer avantajıdır.

Substrat geometrisinin karmaşıklığı çinko biriktirme sürecini etkilemez.

Metal parçaları korumak için çinko kaplamanın kullanılması, özellikle demir içeren malzemeler için alt tabaka parçasının orijinal iletkenliğini artırır.

Dezavantajları:

Daha kalın kaplamalar (genellikle > 25 µm) çinko katmanın kırılganlaşmasına ve çatlamasına neden olabilir.

Elektroliz işlemi sırasında hidrojen gazı çeliğin içerisine girerek gevrekleşme ve arıza riskine neden olabilir.

Zamanla görsel görünüm bozulabilir.

Özellikle krom kaplama ile çinko kaplama karşılaştırıldığında, klorüre eğilimli ortamlarla sınırlıdır.

 

 

Avantajları:

Kaplamalı parça veya bileşenlere aşınma direnci, korozyon direnci, çizilme direnci, sertlik ve düşük sürtünme sağlar.

Kromun güzel, parlak ve yansıtıcı yüzeyi, performansı ve görünümü iyileştirmeye uygun hale getirir.

Kromun belirli kimyasallara, solventlere ve yağlara karşı kimyasal inertliği, altındaki bileşenleri bu dış etkenlerden koruyabilir.

Bu tür kaplama aynı zamanda küçük yüzey düzensizliklerini ve kusurlarını da düzeltebilir.

Krom kaplı yüzeyin temizlenmesi kolaydır.

Dezavantajları:

Ham krom diğer kaplanmış metallere göre daha pahalı olduğundan bu yüzey işlemi diğer yüzey işlemlerine göre daha pahalıdır.

Altı değerlikli kromun kullanımı sağlık riskleri oluşturabilir. Bu nedenle bu süreçte sıkı kontrol sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır.

Kaplama hasar gördüğünde veya soyulduktan sonra onarılması zordur.

Karmaşık şekillerde tekdüze bir krom kaplama elde etmek zor olabilir.

 

 

 

Avantajları:

Önerilen Nikel Kaplama Özellikleri Ana yüzeyi aşınmaya, aşınmaya ve korozyona dayanıklı hale getirir.

Çalışma malzemesinin elektriksel iletkenliğini artırabilir.

Akımsız nikel kaplama, iç delikler ve oluklar gibi karmaşık geometrilerde bile düzgün kaplama sağlar.

Nikel kaplama parlak ve ışıltılı bir gümüş görünümü sağlar.

Nikelin termal özellikleri nedeniyle nikel kaplı parçalar yüksek sıcaklıklara dayanabilir.

Dezavantajları:

Alkaliler, petrol, tuzlu su ve bazı yumuşak asitler gibi bazı kimyasallara karşı inertlik gösterir. Bu elektrolizle kaplanmış metalin maliyeti daha yüksektir, bu da elektrokaplama işlemini pahalı hale getirir.

Nikelin gözenekliliği, korozyon ve aşınma direncinin çinko ve krom kaplamaya göre nispeten daha düşük olmasına neden olur.

Nikel kaplı yüzeyler, cilanın uzun süre korunması için düzenli olarak temizlenmeli ve cilalanmalıdır.

 

 

Pasivasyon

Pasivasyon, metal yüzeyle kimyasal olarak reaksiyona girerek bir oksit tabakası oluşturarak metallerin korozyon direncini artıran, paslanmaya karşı dayanıklı bir yüzey işleme yöntemidir.

 

 

Uygulama kapsamı

Pasivasyon genellikle paslanmaz çelik ve alüminyum alaşımları gibi metal malzemelere uygulanabilir.

Proses özellikleri

Pasivasyon işlemi, temizleme, ıslatma, pasifleştirme maddesinin işlenmesi, nötrleştirme, temizleme ve havayla kurutma gibi adımları içerir. Pasivasyon maddesinin fiyatı nispeten düşük olduğundan pasivasyon maliyeti nispeten düşüktür ve tamamlanması gerekir. Ancak pasifleştirmeden sonra yüzeyde az miktarda metal iyonu kalabilir ve bu durumun çevreye belirli bir etkisi olacaktır.

Paslanmaz çelik pasifleştirme prensibi: Paslanmaz çelikteki krom, havadaki oksijenle reaksiyona girerek korozyon önleyici özelliklere sahip pasifleştirilmiş bir krom oksit tabakası oluştururken, alaşımdaki serbest demir korozyonu hızlandırır. Bu, serbest demiri çözer ve krom oksit tabakasını iyileştirerek metali korozyona karşı daha dayanıklı hale getirir.

 

Eloksal

Tanım: Eloksal, bir metalin yüzeyindeki oksit tabakasının boyutunu artırarak onu korozyona daha dayanıklı hale getiren elektrolitik bir işlemdir. Bu yöntem esas olarak alüminyum için kullanılır.

 

 

İşlem

·Hazırlık: Alüminyum alaşımı temizlenir ve sülfürik asit elektrolitine yerleştirilir.

·Elektrolitik işlem: Anot olarak alüminyum, katot olarak ise paslanmaz çelik, nikel veya karbon gibi elektrolit ile reaksiyona girmeyen bir malzeme kullanılır.

· Oksit oluşumu: Gerilim uygulandığında anot, alüminyum ile reaksiyona girerek bir alüminyum oksit tabakası oluşturan oksijen üretir.

Elektrolit çeşitleri ve etkileri:

·10 derecede %15–25 sülfürik asit, parça üzerinde yaklaşık 25 µm/saatlik bir oksit tabakası oluşturur.

·30 derecede oksalik asit ve sülfürik asit, saatte yaklaşık 0 mm'lik bir oksit tabakası oluşturur.

·38–42 derecede %10 kromik asit yaklaşık 15μm/saat oksit tabakası oluşturur.

Avantajları

·Dayanıklılık: Yüzey daha yoğun ve aşınmaya daha dayanıklı hale gelir.

· Estetik çekicilik: Eloksal aynı zamanda donuk bir yüzey de oluşturabilir, ancak kalıcı bir renge boyanabilir.

·Geliştirilmiş kaplama: Pürüzlü yüzeyler, dokulu yüzeye daha iyi yapıştıkları için boyama ve diğer kaplama türleri için de faydalıdır.

Eloksal kaplama özellikle aşınma direnci, korozyon direnci ve estetik gerektiren parçalar için uygundur.

Eloksal ve pasivasyon arasında seçim

1. Eğer amaç yalnızca metal yüzeyde pas veya korozyonu önlemekse ve asıl amaç maliyeti düşürmekse, pasivasyon iyi bir seçimdir. Metal yüzeyin oksitlenebilirliğini, sertliğini ve dayanıklılığını arttırmanız gerekiyorsa ve nispeten yüksek maliyeti önemsemiyorsanız, eloksal kaplamayı tercih edebilirsiniz.

2. Pasivasyon ve mikro ark oksidasyonunun lazer hasar eşiği daha yüksekken, kimyasal nikel kaplama, anodize siyah ve sert anodize yüzeylerin hasar eşiği daha düşüktür. [Literatür kaynağı: China Laser 43 Cilt 12: Yüzey işleme prosesinin alüminyum alaşımının lazer hasar kapasitesi üzerindeki etkisi]

Siyah eloksal

Üretilen alüminyum parçalar siyah eloksal işlemi ile koruyucu ve güzel bir yüzey elde edilir. Siyah mat bir yüzey sağlar ve korozyon direncini, aşınma direncini ve aşınma direncini artırır.

(Resim ekle)

Siyah eloksal, normal eloksal işlemiyle başlar ve ardından eloksallı alüminyum, oluşan alüminyum oksit tabakasının gözenekleri yoluyla pigmenti siyah boyanın içine çeker.

 

Kimyasal film

Kimyasal film veya kromat dönüşüm kaplaması, alüminyum üzerinde kullanılan başka bir pasivasyon işlemidir. Metal yüzeyin kimyasal bir çözeltiye batırılmasını ve ardından püskürtülmesini veya fırçalanmasını içerir. Bu işlem metalin boyutlarını değiştirmez ve diğer organik kaplamalar için temel olarak kullanılabilir. Kimyasal film aynı zamanda anotlanmış yüzeyleri onarmak ve sonraki anotlama için yüzeyi hazırlamak için de kullanılır. Son katman şeffaf sarı veya ten rengi olabilir, bu da işlenmiş metal üzerinde sarı bir renk tonunun oluşmasına neden olur.

 

Elektrokaplama

Elektrokaplama işlemi, asidik hidroliz yoluyla bir metalin başka bir metalin yüzeyine biriktirilmesidir. Bu işlemde kaplanacak metal katot olarak (negatif yüklü) ve gümüş gibi kurban anot (pozitif yüklü) kullanılır. Örneğin, kurban gümüş anot, çelik veya alüminyum katodu biriktirebilir. Elektrokaplama, bir parçanın korozyon direncini ve gücünü artırmaya yardımcı olan bir işlemdir.

 

 

 

Toz kaplama, alt tabakaya kuru bir tozun uygulandığı kuru bir işlemdir. Buharlaşan solventler kullanan sıvı kaplamalardan farklıdır: toz kaplama işlemi, elektrostatik püskürtmeyi ve ardından kaplamanın ısı veya UV ışığıyla kürlenmesini içerir. Kullanılabilecek tozlar termoplastik veya termoset olabilir. Ayrıca geleneksel kaplamalara göre daha sert, daha düzgün bir yüzey vererek daha etkili olmasını sağlar. Polimer tozları alüminyum ve çelik gibi metallere kolaylıkla uygulanarak yüzeye sert ve çekici bir görünüm kazandırır.

 

 

 

Teflon kaplama (PTFE) plastik kral

Teflon, Teflon püskürtme, kalınlık yaklaşık 50-100um

Uygulama örnekleri: kaplama kapları, sıcak kesme bıçakları, silindirler

Sıcaklık aralığı: uzun süreli 240-260 derece, kısa süreli 300'ün üzerinde

Süreç özellikleri:

1. Pürüzsüz yüzey. Cep telefonu armatürleri, kamera parçaları, silindirler

2. Kendinden yağlamalı, aşınma direncini artırın. Lastik halkalar, piston halkaları, rotorlar, kayar raylar, dişliler, pistonlar

3. Yapışmaz, yapıştırmayı tutun. Tutkal önleyici ürünler, şeker, film presleme silindirleri, kaplama makineleri

4. Yüksek sıcaklık dayanımı, darbe dayanımı, yalıtım, düşük sıcaklıkta kırılganlık yok, yüksek sıcaklıkta erime yok

5. Korozyon direnci, neredeyse hiç korozyon yok