ALAŞIM KAPLAMANIN TEMELLERİ:

kaplanabilir metal iyonları içeren bir elektrolitten direkt elektrik akımı geçirilirse elektrik enerjisinin bir kısmı kimyasal enerjiye dönüşür ve metal, işlemin bir parçası olarak katotta kaplanır.

Kaplanabilir iki metalin iyonları elektrolitte mevcut ise ve içinden akım geçiyorsa ne olur?

Metallerin alaşım kaplamalarına dair karmaşık ve ilerlemiş teorilerin olmakla birlikte, biz alaşım kaplamayı tek metal kaplama konusunu ele aldığımız zamanki bakış açısından ele alacağız. Bu bakış açısı enerji ve iştir.

Elektrik enerjisi birkaç metalin iyonlarını içeren bir çözeltiden geçiyorsa, bu metalik forma indirgenecek en kolay metal ilk önce kaplanacak olandır.

Bu, ‘enerji her zaman en kolay yolu takip eder’ temel ilkesine bağlıdır.

metalin elektromotor serisindeki yeri ne kadar düşük (aşağıda) olursa, diğer her şey eşitken metalik bir forma indirgemek o kadar kolay olur. Düşük metaller dediğimiz ise yüksek metal serilerinden daha ASİL olanlardır. Daha ASİL metallerin çözünmesi ya da iyonik şekle dönmesi zordur ancak, iyonik şekle döndükleri zaman metalik şekle geri sokmak da kolaydır. Elektromotor serilerdeki diğer daha az ASİL metallerin çözünmesi ya da iyonik şekle dönmesi daha kolaydır ancak indirgemek ya da metalik şekle geri sokmak daha zordur. Seride belirtildiği gibi metal potansiyeli, söz konusu metalin indirgenmesinin kolaylık ya da zorluğunun bir ölçütüdür.

Elektrik enerjisi her zaman en kolay yolu takip edeceğinden, alaşım kaplama işi elektrolitte mevcut bulunan metallerin enerjiye, eşit kolaylıkta bir yol sunmalarından ibarettir. Bu başarıyla yapıldığı taktirde elektrik enerji geçişi, iki ya da daha fazla metal iyonlarının katı metal ve gerçek alaşım oluşturmak için eşzamanlı  olarak indirgenmesine yol açacaktır. Bakırın potansiyelinin –0,34, çinkonun potansiyelinin +0,76 volt olduğunu gösteriyor. Buna göre, bakır çinkodan çok daha asal olup, serbest bakır ve çinko iyonları içeren bir çözeltiye elektrik enerjisi verilirse bakırın kendi kendine kaplanacağını bekleyebiliriz.

Bu basit olgunun doğruluğunu, bakır sülfat 1 normal ve çinko sülfat 1 normal olacak şekilde bir çözelti hazırlayarak görebilirsiniz. Kurşun anot ve bakır katot kullanarak 0,54 A/dm² lik akım yoğunluğunda olacak şekilde elektrik enerjisi verin. Kaplama bakır olacaktır.

Burada karşılaşılan sorun, serilerde metalleri nasıl yakınlaştırabileceğimizdir. Bir metal indirgemenin kolaylığı, metalin çözeltideki iyonlaşma miktarı ile son derece ilgilidir. Çünkü tüm metal tuzları suda çözündüğünde iyonlaşırken, bazıları diğerlerinden daha çok iyonlaşırlar.

Böylece bakır sülfat suda çözündüğünde, iyonlaşma işlemi

CuSO₄ D Cu⁺⁺ +  SO⁼₄

şeklinde olur ve tepkimenin %100 tamamlanması gerekli değildir. Reaksiyon soldan sağa olduğu gibi sağdan sola da gidebilir ve bakır sülfatın belli bir yüzdesinin ayrılmadığı ya da iyonlaşmadığı, bunun dışındaki miktarının iyonlaştığı bir denge noktasına ulaşır. Elektrolitte oldukça fazla miktarda bakır iyonu varsa, bunlar indirgenmek üzere katotta mevcut bulunacak ve çinko iyonları mecazi anlamda ‘sokakta bırakılmış’ olacaktır. Yeterli bakır iyonu oldukça elektrik enerjisi çinko iyonlarından çok bakır iyonlarını tercih edecektir. Farz edin ki bir yolunu bularak mevcut tüm bakır iyonlarını indirgedik — bu durumda enerji çinko iyonlarıyla da temas haline geçer!

Bunu yapmanın en kolay yolu daha az bakır sülfat eriterek, daha az bakır iyonu bulunmasını sağlamaktır. Böylece sadece 0,0001 Normal bakır sülfat içeren bir çözelti hazırladıysak ve 1 Normal çinko sülfat bulunması durumunu muhafaza ettiysek bakır iyonlarına nazaran daha fazla çinko iyonu mevcut olur; enerji, sayısal fazlalığı nedeniyle az da olsa çinko iyonlarıyla da temas halinde olmak zorundadır. Basit bir örnek vermek gerekirse, biri bakır diğeri de çinko olan iki çubuk düşünelim. Her ikisi de 30 cm uzunluğunda ve yüzey alanları 10 dm² olsun. Bunları şekildeki gibi bir elektrik devresinde bağlıyoruz. Bakırın elektriksel direnci çinkonunkinin kabaca 1/4’ü kadar olduğundan, enerjinin çoğu (80%’i) bakır çubuktan geçecektir. Çinko çubuktan daha fazla elektrik geçmesini istiyorsak bakır çubuğun kesiti çinkonun kesitinin 1/4’ü olana kadar inceltebiliriz ve bu şekilde aynı akımın her iki çubuktan da geçmesini sağlarız. Bakır çubuğu yeterince inceltirsek çinko çubuktaki akımın istenilen yüzdeliğini de ayarlayabiliriz.

Değişmeli olarak akım istediğimiz yönde dağıtılıncaya kadar, çinko çubuğun çapını istediğimiz miktarda yükselte-biliriz. Bunlar istenilen enerji dağılımını elde etmek için kullanılabilecek hilelerdir.

Çinkonun bakırla birlikte kaplanmasında, bakır sülfat konsantrasyonunun indirgenme hilelerinden yararlanabiliriz böylece çok az bakır iyonları olup, çok pratik olmamakla beraber işe yarar. Pratik olmamasının nedeni, herhangi ölçülebilir akım ilettiğiniz anda katot çevresinde mevcut bulunan birkaç bakır iyonlarının çinko ile kaplanması ve çözeltiyi bakır iyonlarından tamamıyla yoksun olarak katodun çevresinde bırakmasıdır. Bu oluştuğu vakit, sadece çinko kaplanır ve hiçbir alaşım kaplama oluşmaz! Bu durum aşağıdaki diagramdan da anlaşılabilir.

Bundan dolayı bakır sülfat konsantrasyonunu azaltmak bir işe yaramayacak ve başka bir yol bulmak zorunda kalacağız. Suda çözündüğünde neredeyse hiçbir serbest bakır iyonunun çözeltide bulunamayacağı karmaşık bir formda iyonlaşan bakır bileşikleri vardır. Bu tür bir bileşiğe bir örnek, Na₂Cu(CN)₃ formüllü sodyum bakır siyanürdür.

Suda çözündüğünde aşağıda gösterildiği şekilde serbest sodyum iyonları ve karmaşık bakır siyanür iyonu oluşturmak için iyonlaşır.

Na₂ Cu(CN)₃ D 2Na⁺ + Cu(CN)₃⁼

Karmaşık bakır siyanür iyonu, aşağıda gösterildiği gibi birkaç serbest bakır iyonu oluşturmak için ikinci bir iyonlaşmaya uğrar.

Cu(CN)₃⁼ D Cu⁺ + 3(CN)^–

Çözeltide mevcut bakır iyonlarının miktarı o kadar azdır ki çözelti sıradan bir bakır tuzu çözeltisi gibi davranmaz. Bunu daha önce yaptığınız demir çivi deneyi ile görmüştünüz.Eğer elektromotor kuvveti, sodyum bakır siyanür çözeltisi içinde duran bakır bir çubuk kullanarak ölçülürse, bakır potansiyelinin –0,34 volt değil +1 volt olduğu görülecektir! Diğer bir deyişle potansiyel, basit bir çinko tuz çözeltisindeki çinkodan daha az asal olana kadar serideki bakırı yükseltmek için değiştirilmiştir!

Basit bir çinko tuz çözeltideki bakır siyanür iyonu ile karşılaştırılamayacağından çinko, sodyum çinko siyanür Na₂Zn(CN)₄ olarak bu yeni çözeltiye eklenebilir. Çinkonun iyonlaşması bakır için belirtilene benzer bir yol ile gerçekleşir.

Na₂ Zn (CN)₄  D  2Na⁺ + Zn(CN)₄⁼  D  Zn⁺⁺ + 4(CN)^–

Sonuç olarak çinko iyonu da daha az asil yapılmıştır ancak çinkonun değişimi, yeni çözeltideki potansiyeli +0,76 volttan +1,2 volta değiştiği için bakırdakinden daha azdır.

Esasında, karmaşık bir bileşik kullanarak yaptığımız iş, çözeltide bulunan bakır iyonları sayısını çok küçük bir miktara düşürmektir. Elbette buna evet diyeceksiniz, ancak bakır sülfat konsantrasyonunu indirgeyerek aynı şeyi daha önce yapmıştık ve kullanışlı bir yol değildi.

Ancak buradaki durumda şöyle bir fark vardır: Karmaşık siyanür bileşiğinde çok az bakır iyonu mevcut olmakla birlikte, bakır siyanür iyonları daha fazla bakır iyonuna ihtiyaç duyulduğunda bunu sağlayacaktır. Seyreltilmiş bakır sülfat çözeltisinde, katodun yakınlarındaki mevcut olan az miktardaki bakır iyonu kaplandıktan sonra artık daha fazla kaplayamazsınız. Bakır siyanür çözeltisinde ise, birkaç bakır iyonu katot üzerinde kaplandığı anda bakır siyanür iyonları, daha fazla bakır iyonları oluşturmak üzere anında ayrışır. [Cu(CN)₃ D Cu⁺  3(CN)^– reaksiyonu sağ tarafa doğru işler.] Katodun yakınlarında her zaman  bakır siyanür iyonları mevcut olduğu için, ihtiyacınız olduğu anda daha fazla serbest bakır iyonu uygun durumda bulunabilecektir!

O zaman bu başarılı bir hiledir ve pirinç alaşımı kaplamayı mümkün kılar. Ancak hatırlamamız gereken genel kural şudur; hile vasıtası ile çinko indirgemeyi bakır indirgeme gibi kolaylaştırdık, böylece enerji geçişlerini eşit derecede kolaylaştırmış olduk. İstenilen alaşım kaplamayı gerçekleştirmede kullanılabilecek diğer hile türleri de vardır ancak genellikle temel kurallar aynı kalır: ENERJİ YOLLARINI EŞİTLERSENİZ, BÖYLECE ALAŞIM KAPLAMA YAPABİLİRSİNİZ. Diğer bir deyişle: ALAŞIM KAPLAMAYI TEK BİR METALİN KAPLANMASINDAN DAHA KOLAY HALE GETİRİRSENİZ ALAŞIM KAPLAYABİLİRSİNİZ.

Alaşım kaplamaya bakmanın diğer bir yolu da kutuplaşma (polarizasyon) eğrileridir. Peki polarizasyon eğrisi nedir? Çok basit. Polarizasyon eğrisi; metalik bir elektrotun, potansiyeli bilinen standart bir elektrot kullanılarak (örneğin hidrojen elektrot) akım yoğunluğuna karşı ölçülen elektriksel potansiyelini simgeleyen bir eğridir. Kulağa karmaşık geliyor ancak oldukça basittir. Bir diyagram işimizi kolaylaştıracaktır. Şekilde bakır kaplanırken, bakır elektrotun elektrik potansiyeli diyelim ki bakır siyanür çözeltisinde ölçülüyor.

Kaplama banyosuna bir gerilim (voltaj) uygulandığında banyoda oluşacak toplam gerilim, katottaki gerilim düşümü artı çözeltiden geçerken oluşan gerilim düşümü artı anottaki gerilim düşümü artı ilk üç madde ile karşılaştırıldığında genellikle pek de önemli olmayan, metalik bağlantılar içinden geçerken oluşan gerilim düşümüne eşittir.

Katottaki voltaj (gerilim) düşüşü ile söylemek istediğimiz katot potansiyelidir. Peki bunu nasıl ölçeceksiniz? Bu ölçümü, potansiyeli bilinen ve belli şartlarda iken sabit olan bir elektrot ile karşılaştırarak yapabilirsiniz. Bu sizin standardınız olacaktır.

Basitleştirilmiş diyagramda bakır katot diyelim ki bakır siyanürlü bir çözeltide bakır kaplanıyor. Bu bakır tabakaya hidrojen elektrot tuttururuz (ya da kalomel elektrot). Yapmamız gereken şey bakır levhayı ve hidrojen elektrotu, minyatür serbest bir pil oluşturmak için gerçek kaplama işlemi devam ederken gösterildiği gibi bağlamaktır. Bu minyatür pil tarafından üretilen ve potansiyometre ile ölçülen tüm gerilim diyelim ki 0,35 volt olsun. Bilinen şartlar altında hidrojen elektrot 0,01 volt potansiyel (yarı hücre potansiyeli) üretir, o zaman verilen işlem şartları altında katottaki voltaj düşümünün 0,35 – 0,01 = 0,34 volt olduğunu biliyoruz. İşte bu şekilde hesaplanır.

Katodun belli bir alanı olduğundan ve bir ampermetreden toplam akımı ölçebileceğimizden, ölçme esnasındaki akım yoğunluğunu artık biliyoruz. Pekala, bu akım yoğunluğu ve katot potansiyeli bize polarizasyon eğrileri üzerindeki bir tek ucun yerini verir. Siyanür çözeltisinde kaplanmış bakır gibi bir metalin basitleştirilmiş polarizasyon eğrisi Şekil 4’teki gibi  görünür, eğrinin üzerindeki her bir değer yukarıda tanımladığımız yöntem ile elde edilmiştir.

ALAŞIM KAPLAMANIN TEMELLERİ

Şekil 5A’da kaplanan A metalinin B metalinin ağırlığına oranı, A/B = K_a.i_a / K_b.i_b dir. Burada K metalin Faraday sabitidir. Burada hiç hidrojen kaplanmadığı varsayılmıştır.

Şimdi aynı grafiğe C metali üzerine kaplanan diğer bir B metali için polarizasyon eğrisini çizelim. B metalinin polarizasyon eğrisi ikinci eğri ile gösterildiği gibidir. Bu B metalinin A metali ile birlikte kaplanmasını umabilir miyiz? Cevap, sizin de gördüğünüz gibi hayır olacaktır. Çünkü makul bir katot potansiyeli, B metali ile akım akışı oluşturmayacaktır. Bu da temel olarak daha önce verilen enerji kuramıdır: Kaplaması en kolay olan bu metal kaplanacaktır. 

Polarizasyon eğrileri birçok değişkene bağlı olduğu için iki eğriyi Şekil 5’te gösterildiği gibi birbirine daha yakınlaştırmak mümkündür. Bunun nasıl yapılacağı daha önce anlatılmıştır. Bilinen katot potansiyeli e₁‘ in A metalinde belli bir akım yoğunluğu ve B metalinde belli bir akım yoğunluğu oluşturduğunu görebilirsiniz. Artık enerji yolları özdeş olup, A ve B metalleri C metali üzerine birlikte kaplanacak ve alaşım oluşturacaktır. Tabi ki kaplanan A metali miktarı A metalinin Faraday sabitine ve i_a akım yoğunluğuna bağlıdır. Kaplanan B metali miktarı da aynı şekilde B metalinin Faraday sabitine ve i_b akım yoğunluğuna bağlıdır. Kaplanan A ve B metallerinin ağırlıklarının birbirine oranı K_ai_a/K_bi_b olacaktır.

Burada ele aldığımız oldukça basit bir durum idi. Polarizasyon eğrileri daha karmaşıktır ve sıcaklık, bileşim vb. pek çok değişkenden etkilenirler. Aslında birbirlerine d bağlıdırlar ve biri diğeri üzerinde etki sahibi olabilir! Bu yüzden ikinci şekilde gösterilen durumda her iki eğri çapraz geçişlidir. Çapraz geçiş ucunda B’ye kaplanan A metalinin miktarı yalnızca gram eşitlik ağırlığı oranında olacaktır.

Her iki metalin de o anda yaklaşık olarak eşit Faraday’ a sabiti olduğunu varsaydığımız da potansiyel düşürülürse daha fazla b metali kaplanacaktır, diğer taraftan potansiyel çapraz geçiş ucu üzerine arttırılırsa daha fazla A metali kaplanacaktır. Kısaca bu, karmaşık bir konu olan alaşım kaplamanın basitleştirilmiş bir hikayesidir. Daha teorik detaylar istiyorsanız dersin son kısmında bulabileceğiniz referanslara bakınız. Şimdi işin uygulama kısmına geri dönelim!

Alaşım kaplamak için gerekli şartları sağladıktan sonra, kaplanan bu alaşımın bileşimini nasıl kontrol edebiliriz? Alaşım kaplandıktan sonra bileşimi kontrol edilemeyeceği için alaşım kaplamanın pratik değeri az olduğundan bu konu önemlidir.

 Genel olarak alaşım kaplamanın bileşimini kontrol eden BEŞ etmen vardır. Bunlar: AKIM YOĞUNLUĞU, SICAKLIK, KARIŞTIRMA, KİMYASAL BİLEŞİM VE KONSANTRASYON. Bu beş etmen aşağıdaki şekilde işlev görmektedir:

AKIM YOĞUNLUĞU: Akım yoğunluğundaki bir artış genellikle daha az asal olan metalin kaplamadaki miktarını arttıracaktır. Bu yüzden örneğin pirinçte, akım yoğunluğunu yükseltmek kaplamadaki çinko yoğunluğunu yükseltecektir. Bunu şu şekilde açıklayabiliriz: Daha asal bir metali kaplamak kolay olduğundan, az asal metallerin çok daha önünde kaplanmaya eğilimlidir. Akım yoğunluğunu yükseltmek daha asal metallerin katot çevresinden daha hızlı tükenmesine yol açar. Bu bölgede daha az asal olan metal konsantrasyonu yükselir ve dolayısıyla daha çok miktarda az asal metal kaplanır. Umarım kulağa kafa karıştırıcı gelmiyordur! Esas olarak akım yoğunluğunu arttırarak asal metal kıtlığı üretmiş oluruz, bu yüzden daha az miktarda asal metal kaplanır. Buna karşılık, AKIM YOĞUNLUĞUNU DÜŞÜRMEK ASAL METAL MİKTARINI ARTIRIR. Üçüncü sayfadaki şekil 2’ye bakınız.

SICAKLIK: Sıcaklık, alaşımın bileşimini şu şekilde kontrol eder:

Alaşım banyolarının sıcaklığını arttırmak kaplamadaki asal metalin miktarını arttırır. Bunun nedeni sıcaklıktaki bir artışın genellikle asal metalin iyonlaşma oranını daha az asal olan metallere göre daha hızlı arttırmasıdır. Daha fazla sayıda asal metal iyonu mevcut ise daha hızlı kaplanacaktır. Bu yüzden bakır kaplamada sıcaklığı yükseltmek kaplamadaki bakır miktarını artırır.

KARIŞTIRMA: Bir alaşım banyosunda karıştırma miktarını arttırmak genellikle kaplamada ki daha asal olan metalin miktarını arttırır. Bunun sebebi, daha fazla sayıda asal metal iyonunun katot ile temas etmesi ve bunları kaplaması kolay olduğu için daha fazla metalin kaplanmasıdır.

KİMYASAL BİLEŞİM: Kimyasal bileşim (kompozisyon) alaşım kaplama bileşimini çok açık şekilde kontrol eder, çünkü çeşitli kimyasal bileşikler kullanarak katottaki temel metal iyonlarının iyonlaşması veya üretimi artırılabilir ya da azaltılabilir. Bu kategori dâhilinde pH ya da banyonun göreceli olarak asidik veya bazik olması bulunur. Burada hiçbir genelleme yapılamaz ancak, genellikle bu katkı kimyasalları ya da katot tabakasında daha yüksek bir polarizasyon üretme eğiliminde olan durumlar, kaplamadaki asal metal miktarının azalmasına yol açar.

KİMYASAL KONSANTRASYON: Burada yine hiçbir genelleme yapılamaz ancak çözeltideki bir metalin daha yüksek konsantrasyonda (derişimde) bulunması kaplamanın yapısında daha fazla miktarda bulunması ile sonuçlanacaktır. Ancak kontrol altında olan iyonlaşma oranı olduğundan bu her zaman doğru olmayabilir. Kolay iyonlaşmayan bir metal tuzunun çok yüksek konsantrasyonu, çok kolay iyonlaşan küçük miktarda bir metal tuzu kadar etkili olmayacaktır.

ALAŞIM KAPLAMA OLARAK PİRİNCİN KULLANIM ALANLARI: Pirinç muhtemelen en sık kaplanan alaşım metaldir. Dekoratif kaplamada ve metal ile kauçuk arasında daha sıkı bir bağ kurmak için çelik üstüne kaplandığı kauçuk endüstrisinde son derece yaygın bir kullanımı vardır.

ALAŞIM KAPLAMADA VERİM: Alaşım kaplamada verimliliği belirlemek karışık bir meseledir ancak kolaylaştırılabilir. Bunu yapmanın en kolay yolu, çinko %100 verimlilikte ve bakır da 100% verimlilikte kaplanırken çinko ile bakırın aynı anda kaplanma verimliliğinin %100 olduğunu kabul etmektir. Bu, akımın çinko ve bakır arasında kaplanan metallerin ağırlığına göre dağıtıldığını varsaymaya eşdeğerdir. Demek istediğimizi örneklemek için  2 amper-saatlik elektrik enerjisi geçişinden sonra katotta 3 gramlık pirinç kaplama elde edildiğini farz edelim. Bu kaplama analiz edilirse ağırlıkça %80 bakır ve %20 çinkodan oluştuğu görülür. %100 verimlilikte, bir bakırlı iyon çözeltisinden her amper saat geçişinde 2,37 gram bakır kaplanacağından ve 100% verimlilikte, 1 amper saat geçince 1,22 gram çinko çökeceğinden; 1 gramda 80-20 pirinç kaplaması elde etmek için;

amper-saat +  = 0,502 amper-saat, 80-20 pirinç için elde ettiğimiz sonuçtur. Böylece 3 gramın 3 x 0,502 veya 1,506 amper saat gerektirdiğini buluruz. 3 gramı sağlamak gerçekte 2 amper-saat gerektirdiğinden, verim sadece yani %75’tir.

ÇALIŞMA KOŞULLARI;

SICAKLIK: Oda sıcaklığından 37,7°C dereceye kadar. Daha düzgün ve temiz pirinç rengi elde etmek için daha yüksek sıcaklık tavsiye edilir.

AKIM YOĞUNLUĞU: 0,54 A/dm². Tank gerilimi: 2-3 volt. Anot katot oranı :2/1.

ANOTLAR: 75-25 pirinç anotlar kullanınız. Katot verimi anot veriminden genellikle daha küçük olduğu için, pirinç anotlarla beraber örneğin demir benzeri çözülemeyen anotlar kullanmak gerekebilir. Çözeltinin pH’ı 12 ve/veya altına düşerse ve klorür mevcutsa sıradan demir anotları saldırıya uğrayacaktır.

TANK: Elektrometalkaplama pirincinde tank materyali için sıradan demir ya da çelik kullanılabileceği gibi kauçuk, teflon ya da polietilen astarlı çelik, tank için en iyi kullanımdır çünkü bu şekilde zararlı demir tuzları önlenmiş olur. Tüm plastik polietilen tankları kullanılabilir.

pH: Bu banyo için tavsiye edilen ph aralığı kolorimetrik 11,5-12’dir. Banyo pH’ını yükseltmek genellikle kaplamadaki çinko yüzdelik oranının yükselmesine yol açar. Bu en çok, çinkonun hem siyanürlü bileşik hem de zinkat bileşiği olarak banyo içinde mevcut olması durumunda meydana gelir. pH’ı yükseltmek, çinkonun az iyonize zinkattan daha çok iyonize siyanür formuna doğru geçmesine neden olur ve bu durum daha hızlı iyon kaplaması yapılabilmesine imkan sağlar.

PİRİNÇ BANYOSUNUN ÇALIŞMASI

Kauçuk yapıştırma için pirinç kaplama dışında süsleyici ve dekoratif pirinç kaplama kesin bir oranda bakır ve çinko bileşimi gerektirmez. Asıl elde edilmek istenilen pirinç rengidir ve bu önemli bir ölçüttür. Elektrometal kaplama ile üretilmiş bir pirinç aynı bileşenli dökme pirinçten farklı bir renge bürünecektir. Örneğin kaplama ile elde edilebilecek dökme pirinç rengine (% 65 bakır) en yakın üretimin %80 bakır bileşeni olacaktır! Bunun nedeni tam olarak bilinememektedir ancak dökme pirince nazaran kaplanmış pirincin kristal yapısındaki farkla ilgili olduğu söylenebilir. Öyleyse katı bir pirinç rengine uyumda bileşimden çok görünüş önemlidir. Aşağıda kaplamanın rengini etkileyen kontrol etmenleri tanımlanmıştır. İstenilen sarı ile sarı-yeşil arası renk, bileşiminde %70-80 bakır içeren kaplamalarla elde edilir.

AKIM YOĞUNLUĞU: Akım yoğunluğunu yükseltmek çinko içeriğini yükseltir, pirinci daha soluklaştırır. Akım yoğunluğunu düşürmenin ters bir etkisi vardır. Daha pembe renkli olma eğilimli düzensiz şekilli kaplama parçalarında bu etki görülebilir.

Bu, yüksek bakır kaplama oranını ortaya çıkaran alanlardaki düşük akım yoğunluğundan dolayı oluşur.

SICAKLIK: Sıcaklığı yükseltmek pirincin rengini pembeleştirecektir çünkü bakırın daha hızlı oranda çökmesine olanak verir. Sıcaklık düşürüldüğünde tam tersi geçerlidir.

KARIŞTIRMA:  Bakırın daha hızlı oranda çökmesine olanak verdiği için karıştırma, kaplamanın rengini pembeleştirecektir

pH: pH arttıkça daha çok çinko çökecektir ve pH azaldıkça daha az çinko bakırla birlikte çökecektir.

AMONYAK İÇERİĞİ: Bir pirinç çözeltisinin amonyak içeriği oldukça önemli bir rol oynar. Banyonu amonyak içeriğini artırmak, pirinç kaplamasındaki çinko miktarını arttırma eğilimindedir pirinci hafifletir)çünkü siyanürden bile daha düşük iyonlaşma oranı olan bakırla birlikte karmaşık bir form oluşturur. Böylece bakır daha az asallaştırılmış olur ve daha fazla çinko çöker. Amonyağın, düzenli renk ve bileşim kaplamalarının elde edilebileceği aralıkları genişletme gibi bir ek özelliği vardır. Bu bir şekilde katot verimliliğini düzeltir.

METAL ORANI: Metal oranlarındaki geniş çeşitliliklerle pirinç kaplamaları elde edildiğinden, çözeltideki metal oranı örneğin bakırın çinkoya oranı çok önemli değildir ancak bakır konsantrasyonunu yükseltmek genellikle kaplamaya daha fazla bakır koyma eğilimindedir.

Not: Henüz hazırlanmış pirinç banyosu, en iyi kaplamayı elde etmek için bekletilmelidir. Bu, yeni banyoyu A.C ile elektrolize ederek yapılabilir. Tanktaki her çözelti galonu için 10 dakikalığına 6-10 volt kullanınız. Bir diğer yöntem, benzer bileşimli eski bir pirinç çözeltisinin 5% hacmini eklemelidir. Bazı belirli bileşenler iyi sonuç veren çözeltiler için gerekli olan banyo elektrolizi tarafından üretilir.

SERBEST SİYANÜR: Serbest siyanürü arttırmak kaplamadaki çinko oranını arttırır, azaltmak ise bakır oranını arttırır.

Pirinç banyosu çalıştırmada henüz tanımlanmış olan çeşitliliklerin etkilerini bilmeniz önemlidir. Daha da önemlisi, düzen ve sabit sonuçlar istiyorsanız bir kerede birden fazla değişken değiştirmemek için koşullarınızı kontrol etmelisiniz. Bu kural kolay görünebilir ancak gerçekten uyulması gereken bir kuraldır! Bunu bir örnekle basitleştirelim:

Kaplamanın renginin yol gösterdiği bir pirinç banyosu çalıştırdığınızı varsayın. Akımı kontrol etmenizin bir yolu yok ancak tankın içinde bir voltölçer ve ayarlanabilir bir reostat var. Oda sıcaklığında çalışma tavsiye ediliyor ve sıcaklık günden güne aynı. Voltmetre 2 voltu gösteriyorken banyo iyi bir kaplama rengi veriyor. Bir kısım işlemden sonra kaplama kırmızılaşıyor ve çinkonuzun alçaldığını görüp biraz çinko siyanür eklemeye karar veriyorsunuz. Banyoda çinko siyanürü eritip 2 voltta ve 1o’da kaplıyorsunuz ve kaplamanın öncekinden de kırmızı bir renge dönüştüğünü görüyorsunuz! Bu, pirinç kaplamaya yeni başlamış olanların sık sık yaptığı bir hatadır, şaşırtıcıdır ki bu hatayı uzman kaplamacılar ve kimyagerler de yapar! Bu ‘ hatalar’ çoğumuzun başını ağrıtır ve ağrıtmaya devam edecektir. Bu yüzden bunu bir örnek olarak gözler önüne sermeyi uygun buldum.

Soru şu: ÇİNKO SİYANÜR BANYODA ÇÖZÜNDÜĞÜNDE KAPLAMA NEDEN DAHA KIRMIZI BİR RENGE DÖNDÜ? Görünüşte sadece bir tane değişken değiştirilmişti-çözeltideki çinko metal miktarını çoğalttınız-

Neden daha fazla bakır kaplandı?.. Çinko siyanür banyoda çözündüğünde, çözeltideki bağlı olmayan ya da serbest siyanürün bir kısmı, çinko siyanür çözünemez olduğu için uzaklaştırıldı. Çözünebilen çift bileşim oluşturmasına olanak sağlayan, aşağıdaki gibi sodyum çinko siyanür sadece aşırı siyanür mevcutken çözünecektir:

‘serbest’ 2NaCN + Zn(CN)₂ =Na₂Zn(CN)₄  ‘hapsedilmiş’

 siyanür                                 siyanür

Bu, bir kısım serbest siyanürü banyodan çıkardınız demektir daha az serbest siyanür ile önceki sayfada belirtildiği gibi daha fazla bakır kaplanacaktır. Dahası, daha az serbest siyanür ile elektrik rezistansı artacaktır. Bu yüzden tank voltajı ile öncekinden daha düşük akım yoğunluğunda kaplama yapıyorsunuz!

DÖKME DEMİR ÜSTÜNE PİRİNÇ KAPLAMA: Bazı dökme demir türleri üzerine çinko kaplama yapmak zor olduğu gibi, pirinç kaplama yapmak da zordur. Dökme demir üzerinde pirinç kaplama elde edemiyorsanız, pirinç kaplamaya geçmeden önce kadmiyum ya da kalay flaşı uygulayın. İstenilirse bakır flaş da kullanılabilir ancak bakır-çinko oranı için kaplama analizi yapmak gerekirse bu tür bir flaş doğru analiz sonucu elde etmenizi engelleyecektir.