ALKALİ SİYANÜRSÜZ ÇİNKO KAPLAMA BANYOLARI

Sıcaklık Kontrolü: Alkali siyanürsüz çinko kaplama sisteminde sıcaklık kontrolü, tüm siyanürlü çinko kaplama sistemlerinden daha önemlidir. Genellikle optimum çalışma sıcaklığı, çeşitli parlatıcı sistemleri için 290 C mertebelerinde olup çalışma sıcaklığı 21 – 350 C ye kadar değişebilir. Çalışma sıcaklığının düşük olması durumunda alkali siyanürsüz çinko kaplama banyoları, hiç kaplama yapmamakta veya çok ince süt beyazı bir tabaka kaplama yapmaktadır. 

Çalışma sıcaklığının artması parlak kaplama akım aralığını daraltmakta, düşük amper bölgelerinde matlığa neden olmakta ve parlatıcı harcamasını aşırı derecede arttırmaktadır. Siyanürlü çinko banyolarının çalışma sıcaklığı limitleri, siyanürsüz çinko kaplama banyolarına oldukça benzemektedir. Dolayısı ile siyanürsüz çinko banyolarını siyanürlü çinko banyolarına dönüştürülmesi oldukça kolaydır.

Çalışma Voltaj: Gerek askı gerek tambur uygulamalarında, standart siyanürlü çinko kaplamalarında da kullanılabilir. Normal kaplama voltajı 3 volt iken kaplama voltaj aralığı anot katod ilişkisine, parça şekline, sıcaklığa banyo tambur ise tambur delik çapına bağlı olarak 2 ile 20 volt arasında değişmektedir.

Katodik Akım Yoğunluğu: Kompleks oluşturmayan siyanürsüz çinko kaplama banyolarında uygulanabilecek maksimum katodik akım yoğunluğu, siyanürlü çinko kaplama banyolarının kine çok yakındır.akım yoğunluğu 0,1 amp./dm2 den başlayarak 20 amp./dm2 ye kadar değişmektedir. Bu çok geniş akım yoğunluğu aralığı, kaplama üzerine ortalama olarak askı uygulamalarda 2 ile 4 amp./dm2 arasında akım uygulamaya izin vermektedir ki bu durum da, siyanürsüz çinko kaplama banyolarını yüksek üretim için daha pratik hale getirmektedir.

Anotlar: Siyanürsüz çinko kaplama banyolarında çelik anot sepetleri içinde standart top formunda veya  ingot formunda çinko anot kullanılır. Sabit çinko analiz değerlerini sağlayabilmek için tesis kurulduktan sonra 2 ile 3 hafta boyunca anot yüzeyi çok iyi takip edilmelidir. Banyo içinde mümkün olduğu kadar geniş çelik anot yüzeyinden kaçınılmalıdır ve çinko anot yüzeyi olabildiğince yüksek tutulmalıdır. Çalışma olmadığı zamanlarda çinko anotlar kesinlikle banyo içersinde bulundurulmamalıdır.

Filtrasyon: Siyanürsüz çinko kaplama banyolarının filtre edilmesi vazgeçilmez bir şart değildir. Fakat pürüzlülük problemi bu banyolarda siyanürlü çinko kaplama banyolarına nazaran daha fazla çıkmaktadır. Bunun nedeni ise parlatıcının daha az dozajlanması durumunda ortaya çıkan ve özellikle yüksek amper bölgelerinde, hızlı kaplama sonucu metalik yapının amorf yapıya dönmesi veya anot polarizasyonu sonucu oluşan çamurun banyoyu kirletmesidir. Filtrasyon ayrıca metalik kirliliklerin sistemden alınması için uygulanan çinko tozu yönteminden sonra şiddetle tavsiye edilir.

Parlak Kaplama Aralığı: Parlak kaplama aralığı siyanürsüz çinko kaplama sisteminde tamamen kullanılan parlatıcı grubunun bir fonksiyonudur. Hiç katkısız siyanürsüz çinko kaplama banyosundan tüm akım yoğunluklarında tozlaşmış, siyah amorf yapıda çinko kaplama elde edilmektedir ki bu kaplamanın da ticari olarak da hiçbir geçerliliği yoktur. Alkali siyanürsüz çinko kaplama sistemlerinde katkı elemanlarının tavsiye edilen limitler içinde tutulması ve düzenli ilave edilmesi oldukça önemlidir. Bir kaplamacının siyanürlü sistemlerde olduğu gibi az parlatıcı ilavesi ile daha az parlak yüzey elde etme lüksü, alkali siyanürsüz çinko kaplama sistemlerinde yoktur. 

Zira siyanürsüz ve düşük siyanürlü sistemler de az parlatıcı miktarı orta ve yüksek amper bölgelerinde yanma limitinin aşılmasına, parlaklık ve yanma limitinin birbiri ile doğru orantıda olmalarından dolayı neden olmaktadır.

Katodik Akım Verimi: Siyanürsüz çinko kaplama sistemlerinde, elektrolitin metal içeriği katodik akım verimini oldukça kritik bir şekilde etkilemektedir. Çinko metali içeriği 4 gr/lt mertebelerinde iken, standart siyanürlü çinko kaplama sistemlerinden çok daha düşük kaplama veriminde çalışan siyanürsüz çinko kaplama sistemleri 9 gr/lt mertebelerindeki çinko metali içeriğinde ise standart siyanürlü çinko kaplama sistemlerinden daha yüksek katodik akım verimine çıkabilmektedir. Dolayısı ile bir kaplamacı banyo değerini 9 gr/lt mertebelerinde çinko metali içeriğinde tutabilirse, kaplama hızı olarak siyanürlü çinko kaplama banyolarından biraz daha yüksek kaplama hızına ulaşabilmektedir. 

Asitli Çinko Kaplama: 1970’ li yıllardan bu yana çinko klorürlü kaplama sistemlerinin gelişmesi, çinko kaplama teknolojisi için oldukça önemli bir adım olmuştur. Asitli çinko kaplama sistemleri çoğu gelişmiş ülkeler de toplam çinko kaplama sistemleri içersinde % 40 – 50 oranına kadar kullanım alanı bulmuştur ve dünya da kullanımı hızla artmaktadır. Aşağıda asitli çinko banyoları formülasyonları ve çalışma limitleri verilmektedir. Parlak asitli çinko banyolarının diğer çinko kaplama banyolarına nazaran ilgi çekici özellikleri verilmiştir.

• Atık su işlemi daha azdır. pH 8,5 den 9 a kadar nötralizasyon ve eğer gerekirse çinko metalinin çöktürülmesi
• Asitli çinko kaplama sistemleri % 98 – 99 verimle çalışmaktadır. Buna mukabil siyanürlü ve siyanürsüz alkali çinko kaplama sistemleri özellikle katodik akım yoğunluğu yükseldikçe çok daha düşük bir verimle çalışmaktadır.
• Karbon nütrürlenmiş demir, sökme demir ve dövülebilen demir parçaların alkali siyanürlü ve siyanürsüz sistemlerle çinko kaplanması çok daha zor veya imkansızken asitli çinko kaplama sisteminde mümkündür.
• Asitli çinko kaplama sistemleri, siyanürlü veya siyanürsüz alkali çinko kaplama sistemlerine nazaran daha yüksek iletkenliktedir ki bu durum enerji tasarrufuna olanak sağlamaktadır. 
• Ayrıca diğer çinko kaplama sistemleri ile kıyaslandığında, katodik akım verimi en yüksek olan asidik çinko kaplama sistemleri, hidrojen kırılganlığını minimuma indirgemektedir.

Kaplama Kalınlığının Kontrolü: İstenilen kaplama kalınlığına ulaşabilmek için birçok değişkenin kombinasyonu dikkate alınmalıdır. Konvansiyonel kaplamalar esnasında her değişken değişebilmekte ve kalınlıkta değişmelere neden olabilmektedir. Her değişkenin sabit tutulması, normal endüstriyel çalışma şartları altında neredeyse imkansızdır.

Asitli Çinko Kaplama Sistemlerinin Dezavantajı: Asitli çinko kaplama sistemleri diğer alkali siyanürlü ve siyanürsüz kaplaya nazaran avantajlarının olduğu gibi dezavantajları da mevcut olup aşağıda bazı dezavantajları belirtilmiştir.

• Asit klorürlü çinko kaplama sistemlerinde elektrolit koroziftir ve elektrolit ile temas eden tüm yüzeyler aside dirençli olmalıdır veya aside dirençli malzemeler ile kaplanmalıdır. 
• Asit klorürlü çinko kaplama sistemlerinde elektrolitin çok korozif olduğu belirtilmiştir. Bu nedenden dolayı kompleks şekilli veya elektrolit taşıma özelliği olabilecek parçaların bu sistemle kaplanması oldukça risklidir. Zira parça içersinde hapis olan elektrolitin kusması sonucu, kaplama parçası kaplama işleminin üzerinden aylar geçmesine rağmen zarar görebilmektedir. Bu sorun potasiyel bir sorun olarak dikkate alınmıştır. 
• Asidik çinko klorürlü çinko kaplama banyoları temelde amonyum klorürlü ve potasyu klorürlü banyolar olmak üzere iki grup içinde incelenebilir. Amnyumlu banyolar ilk bulunan banyolardır ve potasyumlu banyolara nazaran daha yüksek akım yoğunluğunda çalışmak mümkündür. İki sistem de parlatıcı gruplarının çözünebilmesi için nispeten yüksek oranda % 4 ile % 6’ ya kadar ıslatıcı ajanlarından içermektedir. Özellikle amonyum bazlı sistemlerde bu ıslatıcı ajanlardan amonyum, kuvvetli kompleks yapma etkisinden dolayı daha fazla kullanmak gereklidir. Bu durumda amonyum banyolarının kullanım açısından daha pratik olmasına sebebiyet vermektedir. Fakat amonyumun yüksek kompeksan etkisi, atık su içersinde bulunan diğer metallerle kompleks yaparak kendini göstermektedir ve amonyum bazlı sistemlerin atık su işleminde klorinasyon gibi zor bir işlemi zorunlu kılmaktadır. Potasyum klorürlü sistemlerin geliştirilmesinde en etkili etken ise budur.

Tüm asidik çinko kaplama sistemlerinde kullanılan parlatıcı grupları teknik açıdan farklı özelliklere sahip olabilmektedir. Fakat bir parlatıcı grubundan diğerine dönüştürülme esnasında  kesinlikle hull cell hücresi testi yapılmalıdır. En son olarak asidik klorürlü çinko kaplama sistemleri içinde potasyum klorürden daha ekonomik olmasından dolayı sodyum klorür bazlı sistemler sanayinin kullanımına açılmıştır. Çoğu uygulamalarda amonyum ve potasyumlu karışık tuz kullanımı yaygınlaşmıştır. Sodyum klorürlü sistemler sanayi tarafından yanma limitinin çok düşük olmasından dolayı tambur uygulamalarda kullanılmaktadır. Parlatıcı teknolojisinin gelişmesiyle amonyum içeren sistemler gitgide kullanımdan kaldırılmakta ve sadece potasyum içeren sistemler kullanımı yaygınlaşmaktadır. Ayrıca ploborat ve sülfat bazlı çinko kaplama sistemleri de geliştirilmiştir. Fakat bu sistemler fabrika parçalarının kaplanmasında kullanılmamaktadır. Bu tarz banyolar saç veya boru kaplama hatları için uygundur. 

Asidik Klorürlü Çinko Kaplama Banyolarının Operasyon Parametreleri 

pH Kontrolü: Asit klorürlü çinko kaplama banyolarında pH kontrolü günlük olarak yapılmaktadır. pH kağıdı yanında elektrometrik metotlar bu kontrollerde kullanılabilmektedir. Kaplama banyosunun pH aralığı hidroklorik asitle düşürülmeli veya amonyum hidroksit ve potasyum hidroksit ile yükseltilmedir.

Anotlar:  Asit klorürlü çinko kaplama banyolarında kullanılan anotlar % 99,99 safiyette özel yüksek kalite çinko anot olmalıdır. Avrupa ve Amerika’ da ki çoğu tesis top şeklinde veya geniş çaplı çinko çubuk şeklinde anotları titan sepet içersinde kullanmaktadır. Fakat uygulanan voltajın 8 V geçtiği durumlarda titan sepet kullanımı riskli olur. Zira titanyum metali anodik olarak çözünmeye başlar. Bir diğer hususta titan sepet kullanımı esnasında sepetlerin içersinde su seviyesine kadar anot dolu olmalıdır. Külçe çinko anotlar delindikten sonra titan askılar kullanılarak banyoya asılabilmektedir. Fakat titan askının suya temas eden yüzeyi koruyucu bir kaplama ile kaplanmalıdır. Anot torbalarını kullanımı bir zorunluluk olmayıp, özellikle askı banyolarında pürüzlülüğü minimuma indirmek için tercihen kullanılabilir. Anot torbaları poli propilen, dinel veya naylon olabilir. Fakat anot torbası kullanılmadan önce muhakkak % 5 lik hidroklorik asit ve 0,1 lik taşıyıcı ilave eden suda 24 saat bekletilmelidir. 

Kimyasal Kompazisyon: Çinko, toplam klorür, pH ve borik asit değerleri, banyonun aktif çalıştığı zamanlar sık ve periyodik olarak kontrol edilmeli ve yukarıdaki tabloya uygun olarak yüksek safiyette kimyasallar kullanılarak ayarlanmalıdır. Çinko metali içeriği yüksek olduğunda düşük amper bölgesinde kötü kaplama yapar ve düşük olduğunda yüksek amper bölgelerinde yanma olaylarıyla karşılaşılır. Klor miktarının yüksek olması banyo içersindeki parlatıcı gruplarının ayrışmasına, düşük olması ise elektrolitin iletkenliğinin azalmasına sebep olmaktadır. 

Yüksek pH değerinde banyo çökeltiler oluşturur ve anot yüzeyi pasifleşirken, pH değeri düştüğünde kaplama kalitesi de oldukça düşmektedir. Borik asit miktarı yetersiz ise kaplama akım yoğunluğu aralığı daralmaktadır. Parlatıcı grubu malzemeler ise banyoya sık ve periyodik olarak ilave edilmelidir. Bu kimyasallar özel kimyasallar olduğundan, kullanım esnasında satıcının talimatlarına uyulması gerekmektedir.

Katodik Akım Verimi: Asit klorürlü çinko kaplama banyolarının en büyük avantajı çok yüksek katodik akım verimidir. Çalışılabilir akım yoğunluklarında bu kaplama banyolarının akım verimlilikleri yaklaşık olarak % 95 – 98 oranında değişmektedir. Bu banyolar dışında hiçbir çinko kaplama sisteminde katodik akım verimi bu denli yüksek değildir. Bu denli yüksek akım verimi dolayısıyla siyanürlü çinko kaplama banyolarına oranla % 15 – 50 arasında fazla prodüktiviteye sebep vermektedir. Özellikle dolap kaplamada siyanürlü çinko kaplama ile aynı kaplama kalınlığı elde etmek için kaplanacak parça miktarını iki katına çıkarmak veya kaplama süresini yarı yarıya azaltmak mümkündür.

Demir Kirliliği: Demir kirliliği asit klorürlü çinko kaplama banyolarında sıkça rastlanan bir problemdir. Bunun nedeni ise boru tipinde parçaların kaplanması esnasında iç kısımlardan çözünme, banyo içersine düşen parçalardan çözünme veya kirli yıkama sulardan taşınma dır. Demir kirliliği askı kaplamalar da yüksek akım bölgelerinde koyu renkli kaplama ile tambur kaplamada koyu renkli spotlar halinde kendini belli eder. 

Çok yüksek demir kirliliği durumunda, kaplama solüsyonunun rengi kahve rengine döner. Asitli çinko kaplama banyolarında demir kirliliğini almak için ferrous halinde bulunan demiri, çözünürlüğü çok düşük olan ferik halinde hidrokside dönüştürmek gerekir. Bunu sağlamak için günlük periyotlarla banyoya hidrojen peroksit ilavesi yapılmalıdır. Yaklaşık olarak her 100 litre asitli çinko banyosu için 10 ml hidrojen peroksit ilave yapılmalıdır. Bu ilaveler de hidrojen peroksit 4 ile 5 kat su ile karıştırılmalı ve banyonun yüzeyine serpiştirilmelidir. Arkasından çökelti oluşturan demir hidroksit çamuru banyodan 10 mikron filtre kartuşu yardımı ile ortamdan uzaklaştırılmalıdır.