Krom kaplama - Chrome plating
Krom kaplama (daha az yaygın olarak krom kaplama ), metal bir nesne üzerine ince bir krom tabakasını elektrokaplama tekniğidir . Kromaj ürün denir krom . Kromlu katman dekoratif olabilir, korozyon direnci sağlayabilir , temizleme prosedürlerini kolaylaştırabilir veya yüzey sertliğini artırabilir. Bazen, estetik amaçlar için daha ucuz bir krom taklitçisi kullanılabilir.
İşlem
Bir bileşenin krom kaplaması tipik olarak şu aşamaları içerir:
- Ağır kirleri gidermek için yağdan arındırma
- Tüm kalıntı kir izlerini ve yüzey kirliliklerini gidermek için manuel temizleme
- Alt tabakaya bağlı olarak çeşitli ön işlemler
- Çözelti sıcaklığına ısınmasına izin verilen krom kaplama kazanına yerleştirme
- İstenilen kalınlığa ulaşmak için gerekli süre boyunca kaplama akımı uygulaması
Kaplama yapılan alt tabakanın tipine bağlı olarak bu işlemin birçok varyasyonu vardır. Farklı yüzeyler hidroklorik , hidroflorik ve sülfürik asitler gibi farklı aşındırma solüsyonlarına ihtiyaç duyar . Ferrik klorür , nimonik alaşımların dağlanması için de popülerdir . Bazen bileşen, elektrik yüklüyken krom kaplama kazanına girer. Bazen bileşen, kurşun/kalay veya platinize titanyumdan yapılmış uygun bir anot içerir. Saatte yaklaşık 1 mil (25 um) hızla tipik bir sert krom tekne plakaları.
Dekoratif krom kaplama için bileşenlerin hazırlanmasında çeşitli bitirme ve cilalama işlemleri kullanılmaktadır. Krom kaplama kimyasalları çok zehirlidir. Kimyasalların bertarafı çoğu ülkede düzenlenmektedir.
Krom kaplama sürecini yöneten bazı yaygın endüstri spesifikasyonları AMS 2460, AMS 2406 ve MIL-STD-1501'dir.
altı değerli krom
Hex-krom , Cr 6+ ve krom (VI) kaplamaolarak da bilinen altı değerli krom kaplama ,ana bileşen olarak krom trioksit (kromik anhidrit olarak da bilinir ) kullanır. Altı değerli krom kaplama çözeltisi, bakır alaşımlarının parlak daldırma, kromik asit anotlama ve kromat dönüşüm kaplama ile birlikte dekoratif ve sert kaplama için kullanılır.
Tipik bir altı değerli krom kaplama işlemi: (1) aktivasyon banyosu, (2) krom banyosu, (3) durulama ve (4) durulamadır. Aktivasyon banyosu tipik olarak içinden ters akım geçen bir kromik asit tankıdır. Bu, iş parçası yüzeyini aşındırır ve herhangi bir ölçeği kaldırır . Bazı durumlarda aktivasyon adımı krom banyosunda yapılır. Krom banyosu, oranı ağırlıkça 75:1 ila 250:1 arasında büyük ölçüde değişen bir krom trioksit (CrO 3 ) ve sülfürik asit ( sülfat , SO 4 ) karışımıdır. Bu, son derece asidik bir banyo (pH 0) ile sonuçlanır. Banyodaki sıcaklık ve akım yoğunluğu , parlaklığı ve nihai kapsamı etkiler. Dekoratif kaplama için sıcaklık 35 ila 45 °C (100 ila 110 °F) arasındadır, ancak sert kaplama için sıcaklık 50 ila 65 °C (120 ila 150 °F) arasındadır. Sıcaklık aynı zamanda akım yoğunluğuna da bağlıdır çünkü daha yüksek bir akım yoğunluğu daha yüksek bir sıcaklık gerektirir. Son olarak, sıcaklığı sabit tutmak ve düzgün bir çökelme elde etmek için tüm banyo çalkalanır.
Dezavantajları
Altı değerlikli krom kaplamanın işlevsel bir dezavantajı, düşük katot verimliliğidir, bu da kötü fırlatma gücüyle sonuçlanır . Bu, kenarlarda daha fazla ve iç köşelerde ve deliklerde daha az olan, düzgün olmayan bir kaplama bıraktığı anlamına gelir. Bu sorunun üstesinden gelmek için, parça üzerine aşırı kaplanabilir ve boyuta göre taşlanabilir veya plakalanması zor alanların çevresinde yardımcı anotlar kullanılabilir.
Sağlık açısından bakıldığında, altı değerlikli krom, kromun en zehirli şeklidir. ABD'de, Çevre Koruma Ajansı bunu yoğun bir şekilde düzenlemektedir. EPA, altı değerlikli kromu tehlikeli bir hava kirleticisi olarak listeler , çünkü bu bir insan kanserojendir , Temiz Su Yasası uyarınca "öncelikli kirletici" ve Kaynak Koruma ve Geri Kazanım Yasası uyarınca "tehlikeli bir bileşen"dir . Düşük katodik etkinliği ve yüksek çözelti viskozitesi nedeniyle banyodan zehirli bir su ve altı değerlikli krom buharı salınır. Bu emisyonları kontrol etmek için ıslak yıkayıcılar kullanılır. Islak yıkayıcılardan gelen deşarj , atık suda kalamadığı için çözeltiden kromu çökeltmek için arıtılır .
35 din/cm'den daha düşük bir banyo yüzey geriliminin muhafaza edilmesi, banyonun bir ıslatıcı madde ile muamele edilmesi ve yüzey gerilimi üzerindeki etkinin teyit edilmesi için sık bir döngü gerektirir. Geleneksel olarak, yüzey gerilimi bir dikme ölçer ile ölçülür . Bununla birlikte, bu yöntem sıkıcıdır ve hatalardan muzdariptir (22 din/cm'ye kadar hatalar bildirilmiştir) ve kullanıcının deneyimine ve yeteneklerine bağlıdır.
Altı değerli krom banyolarından kaynaklanan ek toksik atıklar , kurşun anotlar kullanıldığı için banyoda oluşan kurşun kromatları içerir . Baryum ayrıca, baryum sülfat (BaSO 4 ) oluşumuna yol açan sülfat konsantrasyonunu kontrol etmek için kullanılır .
üç değerlikli krom
Tri-krom , Cr 3+ ve krom (III) kaplama olarak da bilinen üç değerlikli krom kaplama , ana bileşen olarak krom sülfat veya krom klorür kullanır . Üç değerlikli krom kaplama, belirli uygulamalarda ve kalınlıklarda (örneğin dekoratif kaplama) altı değerli kroma bir alternatiftir.
Üç değerlikli bir krom kaplama işlemi, banyo kimyası ve anot bileşimi dışında, altı değerlikli krom kaplama işlemine benzer. Üç ana tip üç değerli krom banyosu konfigürasyonu vardır:
- Grafit veya kompozit anotlar ve ayrıca üç değerlikli kromun anotlara oksidasyonunu önlemek için katkı maddeleri kullanan klorür veya sülfat bazlı bir elektrolit banyosu .
- Üç değerlikli kromun anotlarda oksitlenmesini önleyen sülfürik asitle (korumalı anotlar olarak bilinir) dolu kutularla çevrili kurşun anotları kullanan sülfat bazlı bir banyo .
- Oksidasyonu önleyen bir elektrot potansiyelini koruyan, çözünmeyen katalitik anotlar kullanan sülfat bazlı bir banyo .
Üç değerlikli krom kaplama işlemi, iş parçalarını altı değerlikli kromla karşılaştırıldığında benzer bir sıcaklık, hız ve sertlikte kaplayabilir. Kaplama kalınlığı 0,005 ila 0,05 mil (0,13 ila 1,27 μm) arasında değişir.
Avantajlar ve dezavantajlar
Üç değerlikli kromun fonksiyonel avantajları, daha yüksek katot verimliliği ve daha iyi fırlatma gücüdür. Daha iyi fırlatma gücü, daha iyi üretim oranları anlamına gelir. Gereken daha düşük akım yoğunlukları nedeniyle daha az enerji gerekir. İşlem, akım kesintilerine dayanabileceğinden altı değerlikli kromdan daha sağlamdır.
Sağlık açısından bakıldığında, üç değerlikli krom, özünde altı değerlikli kromdan daha az toksiktir. Düşük toksisite nedeniyle katı bir şekilde düzenlenmemiştir, bu da genel masrafları azaltır . Diğer sağlık avantajları arasında daha az krom hava emisyonuna yol açan daha yüksek katot verimliliği; daha düşük konsantrasyon seviyeleri, daha az krom atığı ve ayrışmayan anotlarla sonuçlanır.
İşlem ilk tanıtıldığında dezavantajlardan biri, dekoratif müşterilerin renk farklılıklarını onaylamamasıydı. Şirketler artık rengi ayarlamak için katkı maddeleri kullanıyor. Sert kaplama uygulamalarında, daha kalın kaplamaların korozyon direnci, altı değerlikli kromda olduğu kadar iyi değildir. Kimyasalların maliyeti daha yüksektir, ancak bu genellikle daha yüksek üretim oranları ve daha düşük genel gider maliyetleri ile dengelenir. Genel olarak proses, özellikle metalik safsızlıklar açısından altı değerlikli krom kaplamadan daha yakından kontrol edilmelidir. Bu, fıçı kaplama gibi kontrol edilmesi zor olan işlemlerin üç değerlikli bir krom banyosu kullanarak çok daha zor olduğu anlamına gelir.
Türler
Dekoratif
Dekoratif krom , estetik açıdan hoş ve dayanıklı olacak şekilde tasarlanmıştır. Kalınlıklar 0,002 ila 0,02 mm (2 ila 20 μm) arasında değişir, ancak genellikle 0,005 ila 0,01 mm (5,0 ila 10,0 μm) arasındadır. Krom kaplama genellikle parlaknikel kaplamaüzerine uygulanır. Tipik temel malzemeler arasındaçelik,alüminyum,plastik,bakıralaşımları ve çinko alaşımları bulunur. Dekoratif krom kaplama ayrıca korozyona karşı çok dayanıklıdır ve genellikle araba parçaları, aletler ve mutfak gereçlerinde kullanılır.
Zor
Sert krom olarak da bilinirendüstriyel krom ,krom gonaveyamühendislik kromu , sürtünmeyi azaltmak, genel olarak aşınma toleransı ve aşınma direnci yoluyla dayanıklılığı artırmak, parçalarınkopmasınıveya sıkışmasınıen aza indirmek, kimyasal eylemsizliği daha geniş bir dizi koşulu (oksidasyon direnci gibi) içerecek şekilde genişletmek ve aşınmış parçalar için dolgu malzemesi için kullanılır orijinal boyutlarını geri yüklemek için. 65 ile 69HRC(aynı zamanda ana metalin sertliğine de bağlıdır)arasında ölçüm yapmak çok zordur. Sert krom, 0,02 ila 0,04 mm (20 ila 40 μm) arasında değişen kurtarma dışı uygulamalarda standart kalınlıklarla dekoratif kromdan daha kalın olma eğilimindedir, ancak aşırı aşınma direnci gereksinimleri için, bu gibi durumlarda 0,1 mm ( 100 μm) veya daha kalın, optimum sonuçlar sağlar. Ne yazık ki, bu tür kalınlıklar, ekstra kalınlığın kaplanması ve ardından gereksinimleri karşılamak veya "kromlu" parçanın genel estetiğini geliştirmek için taşlama ve alıştırma ile üstesinden gelinen işlemin sınırlamalarını vurgulamaktadır. Kaplama kalınlığının arttırılması, sert kromun tesviye etkisi olmadığı için yüzey kusurlarını ve pürüzlülüğü orantılı şiddette artırır. Elektrik alan geometrilerine göre ideal şekilde şekillendirilmemiş parçalar (küreler ve yumurta şeklindeki nesneler hariç, kaplama için gönderilen hemen hemen her parça), düzgün olmayan birikmeyi telafi etmek için daha da kalın kaplama gerektirir ve parça öğütülürken bunun çoğu boşa harcanır. istenilen boyutlara geri dönülür.
Modern "mühendislik kaplamaları", yalnızca işçilik maliyetleri nedeniyle genellikle sert kromu fiyatlandıran bu tür dezavantajlardan muzdarip değildir. Sert krom değiştirme teknolojileri, aşınma direnci, korozyon direnci ve maliyet açısından sert kromdan daha iyi performans gösterir. Rockwell sertliği 80, bu tür malzemeler için olağanüstü değildir. Sprey biriktirme kullanarak, genellikle daha fazla cilalama veya işleme gerektirmeyen tek tip kalınlık, modern mühendislik kaplamalarının standart bir özelliğidir. Bu kaplamalar genellikle , patentlerle veya ticari sırlarla korunan tescilli düzenlemeler olarak polimerlerin , metallerin ve seramik tozlarının veya liflerinin kompozitleridir ve bu nedenle genellikle marka adlarıyla bilinirler.
Sert krom kaplama, uygulamaya bağlı olarak farklı kalite gereksinimlerine tabidir; örneğin, hidrolik piston çubukları üzerindeki kaplama, bir tuz püskürtme testi ile korozyon direnci açısından test edilir .
Otomotiv kullanımı
Arabalara yapıştırılan çoğu parlak dekoratif ürüne "krom" denir; bu, bir arabanın açık havada maruz kaldığı sıcaklık değişikliklerine ve hava koşullarına dayanmak için birkaç kaplama işleminden geçen çelik anlamına gelir (bu terim daha sonra benzer görünümlü herhangi bir şeyi kapsayacak şekilde geçse de). gündelik terminolojide gümüş plastik süs parçaları dahil parlak dekoratif otomobil parçaları). Üçlü kaplama, krom kaplama uygulanmadan önce çeliğin önce bakır , ardından nikel ile kaplanmasını içeren en pahalı ve dayanıklı işlemdir .
1920'lerde krom uygulamasından önce nikel elektrokaplama kullanıldı. ABD'nin İkinci Dünya Savaşı'na girmesinden önceki kısa üretim döneminde , hükümet kromdan tasarruf etmek için kaplamayı yasakladı ve otomobil üreticileri dekoratif parçaları tamamlayıcı bir renge boyadı. Kore Savaşı'nın son yıllarında ABD, birkaç daha ucuz işlem (çinko ile kaplama ve ardından parlak plastik ile kaplama gibi) lehine kromu yasaklamayı düşündü.
2007 yılında, krom kaplamada kullanılan altı değerlikli krom da dahil olmak üzere, Avrupa'da otomotiv endüstrisinde kullanım için birçok toksik maddeyi yasaklayan Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması Direktifi (RoHS) yayınlanmıştır. Ancak krom kaplama metaldir ve durulandıktan sonra altı değerlikli krom içermez, dolayısıyla krom kaplama yasak değildir.
silah kullanımı
Krom astar, namluyu veya silah odasını korozyondan korur ve bu parçaların temizlenmesini de kolaylaştırır, ancak bu, bir namlu veya odayı kaplamanın ana amacı değildir. Namlular ve hazneler gibi yüksek gerilimli kol parçalarının aşınma direncini ve hizmet ömrünü artırmak için makineli tüfeklerde krom astar kullanıldı ve namlu aşınmadan ve değiştirilmesi gerekmeden önce daha fazla mermi atılmasına izin verdi. Bölmenin ucu, serbest delik ve kurşun (namlunun haznenin hemen önündeki yivsiz kısmı) ve ayrıca tüfeklerdeki ilk birkaç santimetre veya birkaç inç tüfek çok yüksek sıcaklıklara maruz kalır - enerji içeriği olarak tüfek itici gazları 3500 kJ/kg'ı ve 380 MPa'yı (55.114 psi) aşabilen basınçları aşabilir. İtici gazlar, bir kesme torçundan çıkan aleve benzer şekilde hareket eder, gazlar metali kırmızı-sıcak duruma ısıtır ve hız metali koparır. Yavaş ateş koşullarında, etkilenen alanlar atışlar arasında yeterince soğuyabilir. Sürekli hızlı yangın veya otomatik/döngüsel yangında, ısının dağılması için zaman yoktur. Sıcak itici gazların uyguladığı ısı ve basınç etkileri ve merminin sürtünmesi, haznenin, serbest deliğin, kurşunun ve yivin ucundaki metali yıkayarak hızla hasara neden olabilir. Sert krom kaplama hazneyi, serbest deliği, kurşunu ve yivleri aşınmaya dayanıklı ince bir krom kaplama ile korur. Bu, tam otomatik veya sürekli hızlı atış modlarında uzun süre ateşlenen silahlarda namlu ömrünü önemli ölçüde uzatır. Krom kaplama, varillerin elde edilebilecek maksimum doğruluğu üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Bazı silah üreticileri , yüksek gerilimli kol parçalarının aşınma direncini ve hizmet ömrünü daha da artırmak için sert krom astara alternatif olarak Stellite astar alaşımını kullanır .
Ayrıca bakınız
Referanslar
daha fazla okuma
- SAE AMS 2406
- SAE AMS 2438
- SAE AMS 2460 - Kaplama, Krom