Parlak veya hafif donuk krom kaplama son derece serttir. Çok düşük sürtünme katsayısına sahip olduğundan, kolaylıkla kavramaz. Bu nedenle krom kaplama çoğunlukla, iş aletlerinin, kalıpların, silindirlerin vb. aşınma dirençlerini arttırmak ve yüzeyi korozyona karşı dirençli hale getirmek için yapılır.

1. Sert krom kaplama için kullanılan banyo ile, dekoratif amaçla kullanılan banyolar temelde aynıdır. Sert krom kaplamada; kaplama kalınlığı, dekoratif kaplamadakine göre daha fazladır.
2. Sert krom kaplamada, hayati olan nokta, kromun, kaplanmış olduğu çelik parçanın üzerine çok iyi yapışmasıdır (bazen çelik haricinde başka metaller de kullanılır). Bu nedenle, esas metal ile krom kaplama arasında çok iyi atomik bağ oluşmasını temin etmek için çok özel temizleme işlemleri uygulanır. Yani; bağ kuvveti en az 10.000 psi olmalıdır (bağ kuvveti 50.000 psi’ye kadar yükselebilir).
3. İlave olarak bir diğer husus da; kaplamalar nispeten kalın olduğundan, kaplama yüzeyinin pürüzlü, kaba yapıda olmamasına dikkat edilmelidir. Pürüzlü yapı, kaplama sonrası yapılacak taşlama ve laplama işçiliğinin artmasına, dolayısı ile maliyetin artmasına = kârın azalmasına yol açar!

Özel Temizleme İşlemleri : Aşağıda, sert krom kaplama öncesi, uygulanabilecek bazı tipik temizleme işlemlerini bulabilirsiniz. Diğer işlemlerle ilgili, ayrıntılı bilgileri, bu dersin sonundaki kaynaklardan edinebilirsiniz.

Düşük Karbonlu Çelikler 120 gr/lt temizleyici içinde, anodik olarak temizleyin. Durulama sonrası kromik asit çözeltisi içinde anodik olarak dağlayın (255 gr/lt). Her ne kadar anodik dağlama işlemi için krom banyosu kullanılırsa da, sorunsuz çalışmak için ayrı bir dağlama banyosu kullanılmasında yarar vardır.

Çünkü, dağlama işleminde, krom kaplama banyosuna çok miktarda demir ve diğer kirleticiler karışır. Dağlama süresi, Tablo 6’da gösterildiği üzere kaplama kalınlığına bağlıdır. 20 A/dm² akım yoğunluğu kullanın. Krom kaplama banyosunda kullanılan sıcaklıkta işleminizi yapın. Böylece işlem görecek parçalar kaplama sıcaklığına daha erken ulaşırlar ve hatalı sıcaklık/akım yoğunluğu oranından dolayı kalitesiz kaplama elde edilmesinin önüne geçilmiş olur.

Yüksek Karbonlu Çelikler : Düşük karbonlu çelikler için söz edilen aynı yöntemi uygulayın. Akım yoğunluğu olarak 21 – 27 A/dm² kullanın. Tablo 6’da görülebileceği gibi, dağlama süresi, kaplama kalınlığına bağlı olarak 30 ile 600 saniye arasında değişmektedir

 Yüksek karbonlu çelikler, gereğinden fazla dağlama işlemine uğrarlarsa, is (kurum) oluşumu görülür. Bu durumda; parçayı çözelti içinden çıkartın iyice durulayın ve el fırçası ile oluşan isi (kurumu) iyice temizledikten sonra, ilaveten 10 sn. daha dağlama işleminin hemen ardından, kaplama banyosuna daldırın. İs (kurum) oluşumu, krom kaplama öncesi, iş parçasının sülfrik-fosforik banyo içinde, elektro parlatma yapılarak önlenebilir.

Çeliklerin yüzeylerini oksitlenmelerinin önlenmesi için, ısıl işlemi (çeliğin) amonyaklı bir ortamda yapılırsa, yüzeydeki nitrat tan dolayı, yapılan krom kaplama kaba (pürüzlü) yapıda olur. Eğer, dağlama banyolarında, sülfatlar, klorürler, fosfatlar ve florürler var ise, durulama işlemi çok daha düzgün, dikkatli ve iyi yapılmalıdır. Yukarıda bahsedilen bu anyonlar, krom kaplama için katalizör görevi görerek kromik/sülfat oranını bozar ve kalitesiz sonuç elde edilmesine yol açar. Kromik asit dağlamasından veya benzer  bir operasyondan krom kaplama banyosuna geçişte hiçbir şekilde zaman kaybetmeyin hava ile aşırı temas olursa, yüzey oksitlenir ve kaplamanın ana metal ile bağdaşması iyi olmaz. Eğer durulama işlemi gerekiyorsa, iş parçasını durulayın ve derhal kaplayın. Daha önce de belirttiğimiz gibi, kromun sürtünme katsayısı çok düşük olduğu için diğer metaller kromun üzerinden kolayca kayabilir, ve çok az bir miktar ısı açığa çıkar. Bazı uygulamalar için ise, krom kaplama yüzeyinin gözenekli olması sağlanarak, ince bir yağ tabakası birikmesine imkan tanınır

Yüzeyi gözenekli krom kaplama elde etmek için 3 temel yöntem vardır.

1. Mekanik İşlem: Krom kaplama yüzeyi kumlama ile pürüzlendirilebilir. Hafif bir yüzey honlanması ve temizlenmesinden sonra, parça krom kaplanır. Kaplanan krom hafifçe honlanır veya polisajlanır. Çok iyi bir yöntem de, nokta uçlu tırtıklandırıcı kullanarak yüzeyin tırtıklı hale getirilmesidir. Bu yöntem ile, yüzeyde çok düzgün ve ince dağılıma sahip noktacıklar üretmek mümkündür.

Tırtıkların kenarındaki çapaklar hafif bir honlama ile giderilmiş olur. Bunun ardından yüzey temizlendikten sonra yüzey krom ile kaplanır. Daha sonra kaplama honlanır ve hafifçe polisaj yapılır. Silindir yüzeyini gözenekli krom ile kaplamak isterseniz kullanabileceğiniz bir başka teknik de, silindir yüzeyinde 100 mikrondan daha derin olmayan ince helezonik yivler açmaktır. Ardından yüzey honlanır ve kaplanır. Kaplamanın ardından yapılacak hafif bir honlama işlemi ile, yüzeydeki pürüzler giderilir.

2. Kimyasal İşlem: Kimyasal metotta ise, iş parçası krom ile kaplandıktan sonra içinde bir miktar nikel klorür (veya antimon oksit) eklenmiş hidroklorik asit içinde dağlanarak, gözenekli krom kaplama yapısı elde edilir.  Dağlama işleminde aşırıya kaçmamaya dikkat edilmelidir. Alternatif olarak, seyreltilmiş sıcak sülfürik asit kullanmak da işe yarayacaktır.
3. Elektrokimyasal İşlem: Bu konuda 2 yaklaşım vardır. İlkinde; malzeme krom ile kaplanır ve 255 gr/lt kromik oksit çözeltisi içinde, ters akım kullanılarak dağlama işlemi uygulanır. Özel etkiler elde etmek için kaplama yüzeyinin önüne bir elek yerleştirerek, düzenli sıralanmış gözenekler elde edilir. Hidroklorik, sülfürik veya oksalik asit içinde uygulanacak katodik veya anodik işlem aracılığı ile gözenekli yüzey elde elde edilecektir.
4. Özel Şartlar : Sonuç olarak, özel şartlar altında yapılacak krom kaplama işlemi ile gözenekli bir yüzey elde edilebilir. Bu şartların neler olduğu bu dersin sonunda belirtilen referanslardan bulunabilir. Bu yolla, “Noktasal tip” ve “Kanallı tip” olmak üzere 2 tip gözeneklilik elde edilebilir. Sıradan krom kaplamalar, çekme gerilmeleri altındadırlar ve bu nedenle normalde çatlaklıdırlar. Bu çatlaklar çıplak gözle görülemezler. Eğer bu çekme gerilimini açığa çıkarıcı çalışma şartları uygulanırsa, kanallı tip gözenekler oluşur.

      Diğer taraftan, eğer şartlar değiştirilir ve gaz boncukları oluşturulur ise, bu şekilde de noktasal tipte gözenekler oluşur. Bu 2 tipteki gözenekleri oluşturmak için gerekli kaplama şartları aşağıda belirtilmiştir:

Bu kaplamalara, nihai işlem (finish) olarak taşlama, laplama (çok ince aşındırıcı kullanılarak sıvı çözeltiyle zımparalama – parlatma işlemi) veya honlama uygulanmalıdır. Kaplamadaki gözeneklerin içlerine giren talaş, toz vs. gibi parçacıkların temizlenmesi için, çok iyi temizleme ve durulama işlemleri uygulanmalıdır.

Hidrojen Gevrekliği : Krom kaplama işlemi sırasında katottan aşırı miktarda hidrojen gazı açığa çıkmaktadır. Açığa çıkan bu hidrojen gazı; karbürlenmiş ve yüksek dayanımlı çelikler başta olmak üzere, demir bazlı ana metalde hidrojen gevrekliği (kırılganlığı) oluşumuna yol açar. Kadmiyum kaplama konusunu işlerken bu konu hakkında bazı açıklamalar yapılmıştı. Şu nokta çok önemlidir: Hidrojen gevrekliği çeliğin felaket derecesinde hasar görmesine yol açabileceği için, hidrojen gevrekliğine müsait olan çelikler krom ile kaplanırken, bu ihtimali en aza indirecek şekilde dikkatli davranılmalıdır.

Genelde, sertliği Rockwell 40 C’den büyük olan çelikler, hidrojen gevrekliğine olan hassasiyetleri, sertliği daha düşük olanlara göre daha yüksektir. En çok rastlanan hata sebepleri; uygunsuz taşlamadan dolayı yüksek yüzey gerilimine sahip çelikler, yüzeyi çapaklı çelikler ve kaplamadan önce dağlaması ve temizlenmesi iyi yapılmamış çeliklerdir.

Bundan dolayı, eğer kritik uygulamalarda kullanılacak çelik parçalar söz konusu ise, dağlama işleminde aşırıya kaçılmadığından emin olun veya en iyisi, mümkünse dağlama ve buharla yüzey temizleme işlemlerini uygulamayın.

Ayrıca katodik temizlemenin hiçbir türü uygulanmamalıdır. Eğer, çelik iş parçası yüksek gerilime sahip ise, kaplama öncesinde gerilimini gidermek için tavlanmalıdır (ısıl işlem). Bu işlem, iş parçasının et kalınlığına gerektirdiği kadar süre kadar, 150 – 230 °C  sıcaklıkta yapılır. Diğer düşünülmesi gereken nokta da, kaplanacak iş parçasının et kalınlığıdır. Eğer kaplanacak iş parçası ince ise, yapılacak kaplamanın kalınlığı da orantılı olarak, olabildiğince ince olmalıdır (eğer ince iş parçasının üzerine orantısız bir şekilde kalın kaplama yapılırsa kaplamadaki çatlak ana metali de çatlatır ve malzemenin tamamen hasar görmesine ve işin berbat olmasına yol açar)

Rockwell 40 C’den daha sert çelik malzemeler krom ile kaplandıktan sonra, hidrojen gevrekliğinin etkisini en aza indirmek için ısıl işlem uygulanmalıdır. Hemen hemen tüm şartlar için, krom kaplı malzemenin yağ banyosu içinde 150 – 290 °C sıcaklıkta 1 – 5 saat arası ısıtılması ile, hidrojen emiliminin kötü etkisinden sakınılmış olunur.

 Bazı askeri şartnamelerde, malzemenin kaplanmadan önce çelik bilyalar ile dövülmesi işlemine (peen) tabi tutulması öngörülmektedir. Pek çok durumda, parçaların nasıl ısıl işlem görmeleri gerektiğini belirten prosedürler oldukça detaylı olup, anlaşılmaları oldukça güç olmaktadır.

Yapılacak kaplama işlerinde, azami dikkat ve ustalık gösterilirse, yapılan işte fazla ıskarta çıkmayacaktır. Fakat, bu anlatılan durumlar ile karşı karşıya geleceksiniz. Burada önemli

Krom Kaplama Banyolarında Hata Giderme

Krom Kaplama Banyolarında Hata Giderme (Devam)

Krom Kaplama Banyolarında Hata Giderme (Devam)

Krom Kaplama Banyolarında Hata Giderme (Devam)

Krom Kaplama Banyolarında Hata Giderme (Devam)

3 Değerlikli Krom Kaplama

Standart bir 6 değerlikli krom (Cr⁺⁶) kaplama banyosu içinde 3 değerlikli krom (Cr⁺³) bulunuyorsa, bu “kötü haber” olarak algılanır. Aşırı miktardaki 3 değerlikli krom, gerilim ihtiyacını etkiler ki bu da krom kaplamanın kararmasına ve yüksek akım yoğunluğuna maruz kalan noktalarda ağaçlı yapı oluşmasına yol açar. Bu nedenlerden dolayı, bir kaplamacı kaplama banyosunda 3 değerlikli kromu hiç bulundurmamak veya miktarını en az seviyede tutmak için, çalışma hayatına atıldığının hemen başlarında iken gerekli eğitimi almalıdır.

Fakat, 3 değerlikli kromdan kolayca kurtulamayız. 3 değerlikli krom kullanılarak yapılan krom kaplamanın tarihçesi, 6 değerlikli kromla yapılana oranla daha uzundur. 3 değerlikli kromun çekici tarafı; Cr⁺³ ün krom metaline indirgenmesi için gereken enerji miktarı, Cr⁺⁶nın krom metaline indirgenmesi için gerekenin yarısı kadardır. Buna ilaveten, banyonun kimyasal yapısı; bakır ve nikel kaplama banyolarınınkine çok benzerdir. Fakat şanslıyız ki bu söz edilen avantajların maddi bir değeri yoktur. İlk başlangıçta, farkına varılan nokta, 3 değerlikli krom banyosunun; Zn, Pb, Ni, Cu ve Fe gibi metalik kirleticilere son derece hassas olduğu idi. Ticari boyutta kullanılan ilk banyolarda, kaplama işlemi birkaç dakika sonra sonlandırıldı (anotta 6 değerlikli krom krom oluşurdu)

Bu banyonun olumlu tarafları ise, iş parçasının yüzeyini çok iyi kapatması ve düşük oranda krom miktarı gerektiğinden, bu günün kalite standartlarını daha iyi karşılayabilmesidir. 3 değerlikli krom kaplama banyosu için gereken işlem miktarı, 6 değerlikli banyoya göre çok daha azdır.

Bu banyolar; teknik ve çevresel şartlara uyum açısından, daha çekici olduklarından dolayı, bunların geliştirilmesi süreci devam etmektedir. Sonuç olarak, 3 değerlikli krom kaplama banyoları, 6 değerlikli banyoların yerini almaya başlamıştır. (Aklınızdan çıkarmayın ki, 3 değerlikli krom kaplama banyoları, sadece dekoratif amaçlı kaplamak için kullanılabilmektedir). Bu banyoları krom kaynağı olarak, 3 değerlikli krom tuzunu kullanmaktadırlar. Bu banyonun hazırlanmasında bileşik yaptırıcılar (complexor), tamponlar, katalizörler ve nemlendiriciler gibi çeşitli kimyasallar da gereklidir.

Tipik bir 3 değerlikli krom kaplama banyosunun reçetesi aşağıdaki gibidir:

Diğer 3 değerlikli krom kaplama banyoları, farklı formüllere ve işletme şartlarına sahiptirler. Tüm bunlar patentli ürünler olup, parayla satın alınabilirler. En iyi performans gösteren banyolarda özel araçlar (anot kutuları) kullanılırlar ki, burada amaç, 3 değerlikli krom iyonu oluşmasını engellemektir.

Bu tip banyoların kullanılması ile, mikro-gözenekli kaplama yüzeyleri elde etmek mümkündür. Kaplama hızı 6 değerlikli sisteme yakındır. 3 değerlikli krom kaplama banyosu ile elde edilen kaplamanın rengi, sıradan banyo ile elde edilene göre kararmaya daha yatkındır. Fakat, bu son özellik, 3 değerlikli krom yöntemi ile kaplanmış bir iş parçası 3 değerlikli krom kaplama banyosu ile kaplanmış bir iş parçası ile yan yana yerleştirilirse, soruna yol açmaktadır. 

Bazı Genel Tavsiyeler

 Krom kaplama oldukça yüksek akım yoğunluğu kullanılarak yapılabilmektedir. Ayrıca, verim düşük ve dağılma gücü zayıftır. Bunların tamamının toplamı, krom kaplamacılara, özellikle endüstriyel ve mühendislik kaplama işi yapanlara ciddi sorun çıkarmaktadır. Fakat, bu durum sizi yıldırmasın. Bunlar sizi geri adım atmaya değil, bilakis sizi teşvik etmeye yarayacaktır. Aşağıda, size sunulan kontrol listesi, dikkat edilmesi gereken önemli noktaları işaret etmektedir.

1-            Çözeltinin maksimum dağılma gücüne sahip olması için, istenilen nitelikte olduğundan emin olun. Bu tabi ki ilk ve en önemli noktadır. Katalizör/kromik asit oranı, en yüksek dağılıma sahip olacak şekilde olmalıdır.

2-            Askılama ve uygun (üstün nitelikli) elektriksel iletkenlik. Akımın, banyo içinde eşit dağıldığından emin olun.

3-            Primer dağılımın en iyi olması için anotlar arası mesafenin maksimum olmasını sağlayın. Bu mesafe genelde 30 santimetreden fazla değildir. Bu mesafenin ötesinde, çok az iyileşme gözlenir ki, bu da maliyet açısından akılcı olmaz 

4-            Akım kalkanları akım ayarlayıcılar akım kesiciler maskeleme boyaları çift kutuplu elektrotların kullanımı. Bir takım aparatlar kullanarak, akımın banyo içindeki dağılımını iyileştirin. Çünkü, krom banyolarındaki kutuplaşma çok azdır. Burada mühendislik ve hassas (özenli) çalışma gibi özellikler devreye girer.

5-            Her şeyi az miktardaki düşünce çok miktarda marifet ile yapmaya kalkışırsanız, imkansızı başaramazsınız. Örneğin, şekil 11’deki şekli ele alırsanız, en dip köşelerde, kaliteli bir kaplama elde etmek hemen hemen imkansızdır. İyi kaplama yapılabilmesi için tasarımcının uygun tasarımda şekli tasarlaması gereklidir

Böylece, krom kaplama konusunun sonuna geldik sizlerle, krom kaplama konusunu işlerken oldukça zaman harcadık fakat krom kaplama konusunu işlerken, genel anlamda kaplama konusunda da oldukça bilgi sahibi olduk. Konuyu bitirmeden önce, sizlerle yaşanmış bazı tecrübeleri paylaşacağım. Lütfen ayrıntılara dikkat edin.

Tecrübe 1.

Metal enjeksiyon yöntemi ile üretilen otomobil parçalarını bakır ve nikel kaplanmasının ardından krom kaplama yapılacaktır. Krom kaplama banyosunun durumu, kromik asit miktarı ve katalizör oranı açısından, iyi nitelikte idi. Banyonun sıcaklığı uygun, uygulanan akım şiddeti doğru idi ki, 2 adet katot kullanılmakta idi. Bu banyo ile, pek çok parça kaplanmakla birlikte, bazı parçaların üzerinde yanmış kaplama görüntüsü izlenmiştir.

Bu durum nasıl çözüldü: Kaplamacı, yanık kaplama görüntüsünün katot baralarının birinde olduğunu fark edene kadar, problemi çözmeye yönelik her hangi bir girişimde bulunulmamıştır. İncelemenin derinleştirilmesi sonucu görülmüştür ki, pozitif barasına bağlayan bağlantı bloğu aşırı derecede korozyona uğramıştır. Bunun anlamı, bu bölgede akım dağılımının çok kötü olduğudur. Böylece, iş parçalarının bazıları gerekenden fazla akıma maruz kaldıklarından yüzeylerinde yanma, bazıları ise, daha az akıma maruz kaldıklarından daha ince kaplama olmasına yol açmaktadır. Bu problemi çözmek ve tekrarını önlemek için, anot barası ile anot kolu, direk birleştirme kaynağı ile birleştirilmişlerdir. Bu oldukça kaba bir çözümdür. Gerçek anlamda önleyici bakım, günlük detaylı incelemenin yapılması, tüm bağlantıların temiz tutulmasıdır. 

Tecrübe 2.

Bir sabah, yapılan kaplamalarda çatlamalar ve kabuk soyulması gözlenmiştir ki, bu durum kaplamada yüksek gerilim olmasının belirtisidir. Kaplama banyosunda her şeyin yolunda olduğu gözlenmesine rağmen, durulama suyunun olması gerekenden çok daha soğuk olduğu gözlenmiştir. Açık havada bulunan bir kuyuya yapılan su bağlantısı sonucu krom kaplama öncesi yapılan durulama işlemi için kullanılan suyun sıcaklığının 23 °C olduğunun farkına varılmıştır. Bu sıcaklıktaki su kullanılarak yapılan durulamanın ardından, krom kaplama çatlama eğiliminde olacaktır. Bu problemin çözümü su hattına bir ısı eşanjörü bağlayarak su sıcaklığını 37 °C’ de tutmaktır.

Sonuç: Krom kaplamada kaplamanın sıcaklığı çok önemlidir. Belli bir akım şiddeti için belli bir sıcaklık gereklidir.

Tecrübe 3.

Bakır-nikel krom kaplama hattında, iş parçalarının üzerinde krom kaplama işlemi sonrası “beyaz noktasal bölgeler” gözlenmiştir. Krom banyosunda her şey yolunda görünmektedir. Problem bir miktar sülfürik asit, buna ilaveten biraz da potasyum iyot içeren nikel banyosunda görünmektedir. Çalışanlardan biri iyot eklenmesi yaparken, biraz aşırıya kaçmıştır (normalde, 0,3 gr/litre olması gereken miktar bunun 2 katı olarak ölçülmüştür). İyot nikel tarafından emilmiş ve durulama sonucu uzaklaştırılamamıştır. Çözüm doğru miktarda iyot kullanılarak yeni bir banyo hazırlamaktır. Bana, eski çözeltiye ne yapıldığını sormayın!