Malzemelerin Yüzey İşlemi MEM4043 / 2016-2017 bahar ön ve son işlemler Prof. Dr. Gökhan Orhan istanbul üniversitesi / metalurji ve malzeme mühendisliği bölümü Temizleme Yağ Giderme Yüzey Şartlama Ön İşlemler Kaplama Prosesi Yıkama Kurutma Isıl İşlem Son İşlemler MMEM4043-Ön ve Son işlemler Ön İşlemler Mükemmel bir ön işlem zayıf bir kaplamanın hatalarını örtebilir ama mükemmel bir kaplama zayıf bir ön işlemin hatalarını örtemez…. MMEM4043-Ön ve Son işlemler Ön İşlemler MMEM4043-Ön ve Son işlemler Ön İşlemler 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. MMEM4043-Ön ve Son işlemler Ön İşlemler Fiziksel Olarak Bağlanmış Kirlilikler Kir, Pas, Metal tozu artıkları, Parlatma/cilalama artıkları Yağ, gres vb. Kimyasal Olarak Bağlanmış Kirlilikler Yüksek sıcaklık oksit kalıntıları, düşük sıcaklık mat filmler, korozyon ürünleri, bozuk kaplamalar Biyolojik oluşumlar MMEM4043-Ön ve Son işlemler Prensip Temizleme Yöntemi Tel fırça ile fırçalama, aşındırma, toz püskürtme Kimyasal Solvent ile yağ giderme, alkali temizleme Mekanik Prensip Temizleme Yöntemi asit veya alkali temizleme, organik esaslı çözeltilerde Kimyasal temizleme Biyolojik aktiviteyi engelleyiciler Ön İşlemler 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. MMEM4043-Ön ve Son işlemler Ön İşlemler 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. MMEM4043-Ön ve Son işlemler Ön İşlemler 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 180 g/L NaOH 40 g/L Na2SiO3 + 5 g/L Na3P3O10 4 g/L Na2CO3 MMEM4043-Ön ve Son işlemler + + 40-45 °C 1 g/L yüzey aktif madde Ön İşlemler 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 (CCl2=CHCl) yada perklor etilen (CCl2=CCl2). EEski boyaların giderilmesinde ise metilen klorur (CH2Cl2) kullanılmaktadır. MMEM4043-Ön ve Son işlemler Ön İşlemler MMEM4043-Ön ve Son işlemler Ön İşlemler Elektrolitik Alkali Temizleme : Kaplama öncesi son alkali temizleme olarak uygulanır. Anodik Temizleme : temizlenecek malzeme anot olarak asılır : Katodik Temizleme : temizlenecek malzeme katot olarak asılır : 4OH- 4H2O+4e- 2H2O +O2+4e- 4OH- +2H2 Kullanılan çözelti 50-100 g/L NaOH ve Uygulama sıcaklığı : 60-90 °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). Düşük Karbonlu Çelik Alaşımlı Çelik Paslanmaz Çelik 5-10 3-5 5-8 Akım Yoğunluğu (A/dm2) MMEM4043-Ön ve Son işlemler Ön İşlemler Asidik Temizleme : yüzey notralizasyonu… Asit Çözeltisi Konsantrasyon İşlem Şartları 1 HCl %20-85 Oda Sıcaklığı 2 H2SO4 %5-15 50-80°C 3 H2SO4 %%4-16 50-65°C 4 HCl + HNO3 %20-85+ %1-5 Oda Sıcaklığı 5 H2SO4 + KNO3 22 g/L + 22.5 g/L 70°C Düşük karbonlu çeliklerde; pas veya fazla dirençli olmayan metal pulları Ağır ve yapışkan metal pulları 2 1 3 Kararmış, sırlı, yanmış yağ ve ya benzeri izleri 4 Yüksek karbonlu, ısıl işlem görmüş, ve düşük alaşımlı çelikler MMEM4043-Ön ve Son işlemler 5 Ön İşlemler 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 DÜŞÜK ENERJİLİ KABARCIK YÜKSEK ENERJİLİ KABARCIK MMEM4043-Ön ve Son işlemler 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. Ön İşlemler 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. MMEM4043-Ön ve Son işlemler Ön İşlemler Atık Gaz Parça Kimyasallar Asidik / Bazik Temizleme Yüzey Şartlama Enerji Katı Atık MMEM4043-Ön ve Son işlemler Sıvı Atık Dağlanmış yarı ürünler Temizleme Yağ Giderme Yüzey Şartlama Ön İşlemler Kaplama Prosesi Yıkama Kurutma Isıl İşlem Son İşlemler MMEM4043-Ön ve Son işlemler 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 (Sk) kullanılır. C o : Proses banyosundaki konsantantrasyon [g/L] Cn : Son Yıkama banyosundaki konsantantrasyon [g/L] Sk değerinin örneğin 1000 olması uzaklaştırılması istenen kimyasalın proses banyosunda 100 g/L, son yıkama suyunda 100 mg/L bulunması demektir. MMEM4043-Ön ve Son işlemler Son İşlemler Sk değerleri: Elektrolitik Alkali Temizleme : 500-1000 Dağlama :500-3000 Asidik –Bazik Temizleme : 100-1000 Ultrosonik Temizleme : 500-700 Bakır Çinko Kalay Nikel Kaplamalar: 1000-5000 Siyanürlü Kaplamalar : 10.000 Yüksek Teknolojik Kaplamalar : 100.000! MMEM4043-Ön ve Son işlemler Son İşlemler Kademe sayısı Yıkama suyu miktarı l/h Sürüklenen/Taşınan çözelti miktarı l/h MMEM4043-Ön ve Son işlemler 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 100-200 ml/m2 değerleri arasında kabul edilir. MMEM4043-Ön ve Son işlemler Son İşlemler MMEM4043-Ön ve Son işlemler Son İşlemler MMEM4043-Ön ve Son işlemler Son İşlemler MMEM4043-Ön ve Son işlemler