Galvanizleme - Demir Dışı Düşük Sıcaklık Metal ve Alaşımları PDF

GALVANİZLEME Arş. Gör. Dr. Fulya KAHRIMAN Demir Dışı Düşük Sıcaklık Metal ve Alaşımları 1  Galvanizleme Demir ve çelik kolay paslanır ve hidrate demir oksitten (Fe(OH)2) oluşan pas koruyucu değildir. Metalin korozyo...

GALVANİZLEME Arş. Gör. Dr. Fulya KAHRIMAN Demir Dışı Düşük Sıcaklık Metal ve Alaşımları 1  Galvanizleme Demir ve çelik kolay paslanır ve hidrate demir oksitten (Fe(OH)2) oluşan pas koruyucu değildir. Metalin korozyonu sürer ve zamanla demir veya çelik tamamen tükenir. Pası önlemenin bir yolu yüzeyi tamamen havanın veya nemin metale ulaşmasını önleyen bir yüzey kaplamadır. 2  Galvanizleme Temizlenmiş, yağı giderilmiş çelik yüzeyinin çinko tabakası ile kaplandığı kaplama çeşididir. Çelik malzemenin yüzeyi Zn kaplandığında çelik sac katot, Zn ise anot olarak davranır ve Zn kaplama tabakası korozyona uğrar. Bunun nedeni galvanik seride Zn’nun potansiyelinin çeliğe göre düşük olmasıdır. 3  Galvanizlemenin Avantajları  Düşük maliyet: Büyük partiler halinde birçok parçanın kısa zamanda daha az iş gücü ile düşük maliyetle, alternatif kaplamalara göre karşılaştırıldığında ucuz olduğu görülür.  Uzun Ömür: Deniz suyu içinde 10-15 yıl en ağır endüstriyel bölgelerde 15-20 yıl normal atmosferik şartlarda 40 yıl ömrü vardır.  Güvenilirlik: Kaplama kalınlığı tam ölçüldüğü için ömrü önceden tahmin edilebilir.  Uygulama hızı: Sıcak daldırma yöntemi ile galvanizlemede tam koruma bir kaç dakikada elde edilirken 4 kat boya işlemi için 1 haftalık zamana ihtiyaç duyulur.  Kaplama tokluğu: Çelikle yapışarak metalurjik bağ kurabilen kaplama prosesidir. Bundan dolayı taşıma, depolama, sevkiyat ve montajda mekanik hasarlara karsı dirençlidir.  Homojenlik: Kaplama malzemenin içi, dışı, köşe ve tüm yüzeyi çinko ile kaplanır.  Kalite kontrolde kolaylık: Sıcak daldırma galvaniz kaplama TS EN ISO 1461, ASTM-A-123, DIN 50976, standartlarına uygun olarak yapılıp yapılmadığının kontrolüdür. Testler dijital kaplama kalınlığı ölçme cihazı veya tahribatsız muayene ölçüm aletleriyle kolayca yapılıp standartlara uygunluğu karşılaştırılır.  Üç Yönlü Koruma: Çelik, sıcak daldırma yöntemi ile üç yönlü korunur. Birincisi çinkonun yavaş yavaş kendini feda etmesi, ikincisi mekanik hasarlarda çinko tarafından oluşturulan korozyon ürünlerinin oluşturduğu koruma, üçüncüsü hasar gören bölge büyük olduğunda çinko kaplamanın, çeliğe göre daha elektro negatif olmasından dolayı çelikten önce korozyona uğrayarak çeliği korumasıdır. 4  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1) Sıcak Daldırma (Hot Dip Galvanizing): Galvaniz, 450-460 °C derecedeki ergimiş çinkonun içine kaplama amacı ile kullanılacak maddenin daldırılarak kaplanmasıdır. Özellikle paslanmaya karşı yapılan bu işlem, her türlü hava koşulunda çalışacak metallerin ömrünün uzatılması için yapılmaktadır. Üretilen çinkonun büyük bir bölümü de bu şekilde tüketilmektedir. 5  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1) Sıcak Daldırma: Sıcak daldırma ile yapılan kaplama sonucu çinko demirle kuvvetli bağlar yaparak üçlü bir faz tabakası meydana getirir. Çelik malzemeler ile çinko arasında oluşan reaksiyon sonucu, malzemenin yüzeyinde demir-çinko alaşımı meydana gelir. Bu katmanın en üst kısmı saf çinkodan orta kısmı demir-çinko alaşımından oluşmaktadır. 6  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1) Sıcak Daldırma: 7  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1) Sıcak Daldırma: Sıcak daldırma ile galvanizleme işlemi 3 kademeden oluşur; 1. Galvanizlemeye hazırlama işlemi 2. Galvanizleme 3. Galvanizleme sonrası işlemler 1. Galvanizlemeye Hazırlama İşlemi Bu safha yağ giderme, boya giderme, çelik bilya ve kum püskürtme, ovalama ve asitle temizlemeden ibarettir. Bunların bir kısmı veya tamamı parçaların durumuna göre uygulanır. Yetersiz ve uygun olmayan yüzey hazırlanması hasarlı uygulamanın ve galvaniz kaplamada çıplak bölgeler oluşmasına sebebiyetin en çok görüldüğü hatadır. 8  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1.1. Yağdan Arındırma Haddeleme, derin çekme veya sıvama gibi plastik şekil verme yöntemlerinde sürtünmeyi azaltmak amacıyla malzeme yüzeyi yağlanır. Yüksek basınç nedeniyle yağ yüzeyden çok derinlere kadar nüfuz eder. a. Sıcak alkali çözeltiler b. Soğuk alkali çözeltiler c. Isıtma ile temizleme d. Ultrasonik temizleme e. Buharla yağ giderme Yağ alma banyosuna daldırılan malzemeler yağ çözücü içerikli banyo çözeltileri ile yüzeyindeki yağdan arındırılmakta, yüzeydeki organik kirleticiler giderilmektedir. Bu amaçla yüzey temizleme işlemleri yapılır. 1.2.Boya Temizleme a. Sıcak alkali çözeltiler b. Yakma c. Kumlama 9  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1.3.Kumlama Parçanın aşındırıcı demir ya da çelik kumu ile işlenmesi tavlama tufalı, kaynak artığı, kum ve diğer yüzey kirlerini giderir. Kumlama sarf Malzemeleri olarak , paslanmaz çelik bilya, cam kürecik, alüminyum oksit bilya, çelik grid, bazalt, silis, kuvarz gibi aşındırıcılar kullanılmaktadır. Silis: Oldukça ince çeşitleri olan silis kumu genellikle ince saclarda hafif şiddetle kumlama yapılacağı zaman kullanılır. Bazalt: Tozuması az denilebilecek bu kum genellikle kapalı ortamlarda kumun geri dönüşümlü olarak kullanılabileceği yerlerde kullanılır. Grit: Tozuması en az ve kumlama gücü en iyi olan kum çeşididir. Aslında kum değil demir artığıdır. 10  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1.4. Asitle Temizleme Yapışmış olan hadde pulları, tavlama oksitleri, pas ve kir zerreleri asit banyosunda giderilir. Fakat oksit tabakası durmaktadır. Dekapajın amacı malzeme yüzeyindeki pası temizleyerek kimyasal bakımdan temiz bir yüzey elde etmektir. Normal olarak ısıtılmamış HCl asit kullanılır. Levha boru gibi yarı mamul ürünlerin ve bazen de normal fabrikasyon malzemelerin temizlenmesinde H2SO4 kullanılır. 11  Galvaniz Kaplama Yöntemleri Asitle temizlemenin amacı, malzeme üzerindeki hava ile temastan dolayı oluşan oksitli tabakayı gidermektir. Seyreltik hidroklorik asit (HCl), çelik yüzeyden demir tozlarını ve demir oksiti (pas) kaldırır. Çelik üzerindeki pas ve oksit tabakalarının kimyasal yollardan giderilerek alttaki temiz yüzeylerin ortaya çıkmasını sağlar. Asit ile yüzey temizleme süresi malzemenin pas derecesine ve asit banyosunun konsantrasyonuna bağlı olarak değişiklik gösterir. Ürün yüzeyinde pas olmasa bile yüzeyin galvaniz için aktifleşmesi için asit banyolarında tutulması şarttır. 12  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1.5. Yıkama Asitle temizlemeden sonra mutlaka yıkama yapılır. Yıkama akan suda yapılmalıdır. Aksi halde demir tuzları tankta hızlı birikirler. İki yıkama tankı tercih edilir. Su ikinciden birinciye akmalıdır. Asit banyosundan sonra uygulanacak bu işlemin amacı asitten çıkarılan malzemenin üzerinde kalan demir klorürü bir sonraki banyoya taşınmasını engellemektir. 13  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1.6. İnhibitör (Koruyucu) Kullanma Asitle temizlemenin gayesi esas malzemeyi aşındırmadan üstteki pullu artık vs.yi temizlemedir. Fazla asit malzemesi yüzeyi kabalaştırıcı ve başarısız galvanize yol açar. Bu yüzden asitte mutlaka koruyucu kullanılmalıdır. Bu sayede hem düzgün yüzey ve düzgün galvaniz kaplama elde edilir hem de çinko israfı önlenmiş olur. 14  Galvaniz Kaplama Yöntemleri Flakslama Çinko ve çeliğin reaksiyona girebilmeleri ve bir alaşım tabakası oluşturabilmeleri için yani çinkonun çelik üzerinde iyi yapışmasını sağlamak için flakslamaya ihtiyaç vardır. Flaks daldırma sırasında çinkonun parça yüzeyini ıslatmasını sağlar. Islanma olmayan noktalara (özellikle önceki kademelerde yağı iyi giderilmemiş) çinko yapışmaz. Çinko kaplama bu yüzden kolay soyulur. Flaks çinko klorür-amonyum klorür karışımından oluşur. 15  Galvaniz Kaplama Yöntemleri Flakslama Flakslamanın diğer bir yararıda, banyoya galvanizlenecek parça daldırmadan önce bir süre banyo üzerinde tutularak kurutulur. Amaç sıcak çinko sıçramalarına engel olmaktır. Bu bekletme sırasında temizlenmiş korozif ortamın etkilerine tamamen açılmış çelik yüzeyinde hemen bir oksit filmi oluşur. Önceki kademeler bu durumda boşuna uygulanmış olur. Yeniden yüzey temizliğine dönülmek zorunda kalınır. Dekapaj ve galvanizasyon kademeleri arasına sokulan flakslama kademesiyle asitle temizlenmiş yüzeyde ince ve koruyucu bir tuz tabakası oluşur. Böylece oksitlenmeye engel olunur. 16  Galvaniz Kaplama Yöntemleri Kurutma Flaks banyosundan ıslak çıkan parçalar kurutma fırınında kurutma işlemine tabi tutulur. Flux banyosundan sonra malzemeye uygulanan kurutma işlemi özellikle sıçramaları önlemek ve bunun sonucu oluşan çinko kaybını engellemek için yapılır. Genellikle kurutma fırınının ısıtılmasında galvaniz banyosunun atık gazının ısısından faydalanılır. 17  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 2. Çinko Kaplama Hazırlık işlemleri tamamlanmış çelik ve döküm parçalar 450˚C'de ergitilmiş sıvı çinko havuzuna daldırılarak çinko kaplanır. Çelik ile çinkonun metalurjik olarak bağlanması, çelik çinko ocak sıcaklığına eriştiğinde gerçekleşir. 18  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 3. Soğutma Galvaniz kaplanmış ürünler atmosfer koşullarında havada ya da suya daldırma yöntemleri ile soğuması sağlanır. 19  Galvaniz Kaplama Yöntemleri Su verme Galvanizleme işlemi tamamlanıp malzeme çinko banyosundan çıkarıldıktan hemen sonra hızla ortam sıcaklığına inerek yüzeydeki çinko yabakası katılaştırılır. Katılaşma ya da soğutma hızı kaplama yüzeyine etki eder. Suda, havada veya yağda soğutma; farklı soğutma hızı gösteren soğutma yöntemleridir. Parça soğuk suda soğutulursa, soğutma çok çabuk olur ve parça yüzeyi pürüzlü bir görünüş alır. Yüzey düzgünlüğünün önemli olduğu malzemelerin galvanizasyonun da suda soğutma uygulanmamalıdır. Havada soğutma daha düzgün yüzey sağlamasına rağmen, tozlu ortamda uygulanması iyi sonuç vermez. 20  Galvaniz Kaplama Yöntemleri İstifleme ve Depolama Şekillendirilmiş parçalar, levhalar, köşebentler vb. parçalar galvanizlemeden hemen sonra istiflenirler. Burada parçaların yakın teması nedeniyle soğuma yavaş olursa kaplamanın lekelenmesi (bozulması) tehlikesi vardır. Yapılacak iş çok büyük istifler yapmamak veya parçalar arasında boşluklar bırakmaktır. Depolamada en önemli konu ıslak koşullardan kaçınmaktır. 21  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1) Sıcak Daldırma: 22  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1) Sıcak Daldırma: Sıcak daldırılmış bir çinko kaplama, demir veya çelik yüzeyini bir boya veya plastik tabakadan daha iyi korur. Demir ve çelik temizlenince erimiş çinkoya daldırılır, kaplama erimiş çinko ve demir arasında reaksiyonla oluşur ve temel metale alaşım yaparak tam kaplama sağlanır. Dolayısıyla bir galvaniz kaplama, fiziksel tahribata boya kaplamadan daha dayanıklıdır ve boyanın giremeyeceği yerler bile tamamen kaplanır. 23  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 1) Sıcak Daldırma: Çeliğe göre daha elektronegatif olan çinko ile kaplamada, katot durumda olan çelik zarar görmez öyle ki çinko koruyucu tabakası üzerinde herhangi bir delik ya da kazınma olsa dahi ana metali korozyona karşı bir süre daha koruyabilirler. Oysa boyama, kalay, nikel kaplama ise mekanik koruma yöntemleridir ve ana metal ortam ilişkisini keserek metali korozyondan korurlar. Bu kaplamalarda en küçük bir delik ana metalde korozyona açılan bir kapı gibidir. 24  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 2) Elektrolitik Kaplama (Elektrogalvaniz): Kaplama yapılacak metalin uygun koşullarda elektrolitle dolu bir kazanın içine, Anot ve katot elektrotları daldırılarak Anot elektrotuna çinko, katoduna ise kaplanacak malzeme takılır. Yüksek akım ve düşük gerilim üretici ile elektrik tatbik edilerek Anot’tan elektron kopararak Katot’a malzemenin yüzeyine yapışması sağlanır. Bu yöntemde saf çinko kullanılır. Bu işlemin sonunda kaplamanın kalıcı olması için pasivasyon yapılarak kaplama işlemi bitirilir. Bu yöntemin standartı TS 149’dur. Kaplama kalınlığı 8-12 µm’dir. 25  Galvaniz Kaplama Yöntemleri 2) Elektrolitik Kaplama: Bu yöntem 1-Asidik elektrolitlerle, 2-Alkalik (siyanür içeren) elektrolitlerle, 3-Siyanür içermeyen alkalik elektrolitlerle, olmak üzere üç şekilde tatbik edilmektedir. 26 Galvanizlemenin Uygulamaları Ülkemizde galvanizlemenin uygulama alanları. 27  Kaplama Ömrü Çinko kaplı çeliğin içinde bulunduğu dış ortamdaki sülfat vb. diğer çevresel faktörler korozyon hızını önemli ölçüde etkilemektedir. Çinko kaplamanın değişik ortamlarda muhtemel ömürleri 28  Kaplamada Oluşan Fazlar I. Alaşım içermeyen bir galvaniz banyosunda 450 °C sıcaklıkta önce zeta fazı oluşmaktadır. Zeta fazı (FeZn13) ağırlıkça yaklaşık %5-6 Fe içeriğine sahiptir. Bu faz 530 ± 10 °C sıcaklıkta sıvı çinko ve delta fazı arasında gerçekleşen peritektik reaksiyon sonucu oluşur. II. Daha sonra delta fazı oluşur. Delta fazı (FeZn10) ağırlıkça % 7-11,5 oranında Fe içerir ve hegzagonal birim kafes yapısına sahiptir. Delta fazı 665 °C sıcaklıkta sıvı çinko ve gamma fazı arasında gerçekleşen peritektik reaksiyon sonucu oluşur. III. Delta fazından sonra gamma fazı çekirdeklenir. Gamma fazı (FeZn21) kübik yüzey merkezli kafes yapısındadır. Bu faz 450 °C sıcaklıkta ağırlıkça % 17-19,5 Fe içeriğine sahiptir. 550 ± 10 °C sıcaklıkta delta fazı ve gamma fazı arasında gerçekleşen peritektoid reaksiyon sonucu oluşur. Gamma1 fazı delta tabakası ve gamma tabakası arasında sürekli bir tabaka olarak görülür. Uzun periyotlu düşük sıcaklıklarda da gamma fazı oluşabilir. 29  Kaplamada Oluşan Fazlar Galvanizleme sonucu oluşan alaşım tabakalarının özellikleri ve bileşimleri 30 Fazların Kaplamaya Etkisi 31  Galvanizli Çeliklerde Korozyon Uygunsuz koşullarda depolanır ve taşınırsa daha müşteriye ulaşmadan ıslak depolama lekesi (veya beyaz pas lekesi) denen bir tür korozyonun hücumuna uğrar. Yüzeyinde beyaz pas oluşmuş bir baraka Galvaniz yüzeyinde yoğun beyaz pas sonrası kırmızı pas oluşumları 32 Galvanizli Çeliklerde Korozyon Beyaz pas örnekleri 33  Kaynakça https://slideplayer.biz.tr/slide/3318629/ https://docplayer.biz.tr/1904412-Galvaniz-endustrisinin-isci-sagligi-uzerine-etkilerinin-arastirilmasi-hazirlayan-suleyman-polat.html https://www.slideshare.net/BunyaminHalac/scak-daldrma-galvaniz-sunumu-102017 https://www.drgalvaniz.com/tarihgalvaniz.html 34