Elektrolitik Metal Kaplamalar ve Süreç Aşamaları

Elektrolitik metal kaplama, metal yüzeylerin özelliklerini iyileştirmek amacıyla uygulanan en yaygın yüzey işlem tekniklerinden biridir. Bu teknik, özellikle korozyon direnci kazandırmak, aşınmaya karşı koruma sağlamak ve estetik, dekoratif görünüm elde etmek için tercih edilmektedir. Günümüzde otomotiv, elektronik, havacılık, beyaz eşya, medikal cihazlar, takı ve aksesuar üretimi gibi birçok sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Elektrolitik kaplama işlemi, uygulamada iki ana kategoriye ayrılmaktadır:

Elektrokimyasal (elektrolitik) kaplama
Akımsız (kimyasal) kaplama

Her iki yöntemin amacı, altlık metal yüzeyine farklı bir metal tabakası kaplayarak istenilen özellikleri kazandırmaktır. Ancak aralarındaki temel fark, elektrolitik kaplamada elektrik akımı kullanılması, akımsız kaplamada ise kimyasal reaksiyonlarla kaplamanın gerçekleşmesidir. Prosesin genel akış şeması benzer adımlar içermekle birlikte kullanılan kimyasallar, ekipmanlar ve kontrol parametreleri farklılık gösterebilir.

Elektrolitik Kaplama Süreci Genel Akış Şeması

Elektrolitik veya kimyasal yöntemlerle yapılan metal kaplamalarda süreç şu adımlarla ilerler:

Yüzey Temizleme (Yağ Alma ve Kir Giderme)
Durulama (Su ile yıkama)
Oksit ve Pas Giderme (Aktivasyon)
Elektrolitik Parlatma (Opsiyonel)
Kaplama İşlemi
Son Durulama ve Kurutma

Kaplanacak parçanın geometrisine, malzemesine ve kullanılacak kaplama tipine göre bu adımlarda bazı varyasyonlar olabilir. Ancak temel yapı bu şekildedir.

Yüzey Temizleme (Yağ Alma ve Kir Giderme)

Kaplama öncesinde en önemli aşamalardan biri yüzey hazırlamadır. Parçanın yüzeyinde bulunan yağ, gres, cila, parmak izi, sabun artığı gibi kirletici maddeler, kaplamanın kalitesini ve aderansını doğrudan etkiler. Bu nedenle yüzey temizliği çok dikkatli ve uygun kimyasallarla yapılmalıdır.

Bu işlem genellikle alkali çözeltiler kullanılarak gerçekleştirilir. Yaygın olarak kullanılan maddeler arasında:

Sodyum karbonat
Sodyum hidroksit
Tri sodyum fosfat

yer almaktadır. Bu maddeler belirli oranlarda sıcak su (yaklaşık 60–70°C) içerisinde çözündürülerek bir temizlik banyosu hazırlanır. Parçalar bu banyo içerisinde ortalama 10–15 dakika bekletilir. Sonrasında sıcak ve temiz suyla iyice durulanır ve kurutulur.

Bu aşamanın amacı, yüzeyde kaplama öncesi hiçbir yabancı madde kalmamasını sağlamaktır.

Oksit ve Pas Giderme (Aktivasyon)

Yüzey temizleme işlemi, sadece organik ve yağ bazlı kirlerin giderilmesini sağlar. Ancak metal yüzeylerinde oluşan oksit tabakası ve pas, kimyasal olarak farklıdır ve özel işlemlerle giderilmelidir. Bu işlem, genellikle asidik banyolar yardımıyla yapılır. Pasifleşmiş metallerin yüzeylerinin aktif hale getirilmesi için sülfürik, hidroklorik veya nitrik asit çözeltileri kullanılır.

Bu işlem sayesinde yüzey kaplama için kimyasal olarak uygun, yani aktif hale getirilmiş olur.

Elektrolitik Parlatma (Anodik Parlatma)

Bu işlem, kaplama öncesinde yüzeyin pürüzsüzleştirilmesi, parlaklık kazandırılması ve son kat kaplamanın estetik ve teknik performansının artırılması amacıyla uygulanır. Aynı zamanda mikro düzeydeki yüzey hatalarının giderilmesini sağlar.

Elektrolitik parlatma, metalin anot (+) olarak bağlandığı bir elektroliz işlemidir. Uygulamada metal parçalar, özel olarak formüle edilmiş asidik çözeltiler içerisine daldırılır ve doğru akım verilerek işlem başlatılır. Bu esnada yüzeydeki mikroskobik çıkıntılar daha hızlı çözünerek yüzeyin daha düz hale gelmesi sağlanır.

Her metal için özel elektrolitik parlatma banyoları geliştirilmiştir. Örneğin paslanmaz çelik, alüminyum ve bakır için farklı kimyasal karışımlar ve akım yoğunlukları gereklidir.

Parlatma işlemi, yüzeyde varsa kalan oksitleri de giderme işlevi görebilir. Ancak bu, işlem süresi, akım yoğunluğu ve çözeltinin bileşimine göre dikkatle kontrol edilmelidir.

Kaplama İşlemi

Kaplama aşaması, tüm yüzey hazırlık işlemlerinin ardından gerçekleştirilir. Bu işlemde, kaplama yapılacak metal parça, elektrolit çözeltisi içindeki katot (-) olarak bağlanır. Anot kısmı ise kullanılacak kaplama metaline göre değişiklik gösterir:

Çözünmeyen Anotlar: Kurşun veya kurşun alaşımları (bazı özel kaplamalarda kullanılır).
Çözünen Anotlar: Kaplanacak metalin saf hâli ya da alaşımı. Örneğin nikel kaplamada nikel külçeleri.

Kaplama işlemi esnasında doğru akım yardımıyla metal iyonları çözelti içerisinden ayrılarak katoda, yani parçanın yüzeyine yönlendirilir ve burada birikerek metalik kaplama oluştururlar.

Kaplama Tipine Göre Banyo Türleri

Kaplama metaline göre kullanılan banyo türleri ve kimyasal içerikleri oldukça farklıdır. Bunlar arasında en yaygınları:

Nikel Kaplama Banyoları

Mat ve yarı mat nikel kaplamalar
Parlak nikel kaplamalar (organik katkı içeriklidir)
Siyah nikel kaplamalar
Sülfamatlı nikel banyoları (düşük gerilimli ve iyi yapışan kaplamalar için)
Floroboratlı banyolar (yüksek hızlı kaplamalar için)

Bakır Kaplama Banyoları

Sülfatlı bakır banyoları: Yüzey düzeltmede yaygındır.
Siyanürlü bakır banyoları: Yüksek yapışma gücü sağlar.
Klorürlü bakır banyoları: Uygulama kolaylığı sağlar, genellikle ara katmanda kullanılır.

Çinko Kaplama Banyoları

Asidik çinko banyoları
Alkali çinko banyoları (siyanürlü ve siyanürsüz seçenekler)

Krom Kaplama Banyoları

Sert krom kaplama: Aşınma direnci sağlar, kalın tabakalar için.
Dekoratif krom kaplama: İnce tabaka, estetik görünüm için.

Son Durulama ve Kurutma

Kaplama işlemi tamamlandıktan sonra parça, banyodan çıkarılır ve temiz suyla yıkanır. Kimyasal kalıntıların giderilmesi ve yüzeyde oksitlenmenin önlenmesi için bu adım oldukça önemlidir. Bazı durumlarda, kaplama sonrası pasivasyon veya koruyucu yağ uygulamaları da yapılabilir.

Elektrolitik kaplama işlemleri, hem teknik hem de görsel anlamda metal ürünlerin kalitesini artıran önemli bir yüzey işlem yöntemidir. Yüzey hazırlığı, kimyasal seçimler, elektriksel parametreler ve işlem süresi gibi birçok faktör, nihai kaplama kalitesini doğrudan etkiler. Bu nedenle kaplama prosesinin her aşamasında dikkatli ve kontrollü bir uygulama gereklidir.

Kaplamanın amacı ister koruyuculuk, ister dekoratif ya da fonksiyonel amaçlar olsun, başarılı bir kaplama için yüzeyin hazırlanmasından başlayarak tüm süreçlerin titizlikle yürütülmesi şarttır.