Sert Krom Kaplama

 

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.

 

Çeliğin Tipi

İstenen Krom Kaplama Kalınlığı

5 mikron

25 mikron

100 – 200 mikron

Düşük karbonlu

30-60

120-240

300-600

Yüksek karbonlu

15-30

90-180

180-300

Nikel-krom

30-60

120-180

300

Yüksek hızlı

10-15

15-30

60-120

Paslanmaz

10-15

15-30

60-120

 

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. (15 Ders’teki elektro parlatma bölümüne bakınız) 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.

Gözenekli (Poröz) Krom Kaplamalar

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:

Parametreler

Noktasal Gözenek

Kanallı Gözenek

Kromik asit (gr/lt)

300

300

CrO3/H2SO4 oranı

100 – 125’e 1

115 – 125’e 1

Akım Yoğunluğu (A/dm²)

47 – 56

47 – 56

Sıcaklık (°C)

50 ± 0,5

60 ± 0,5

Kaplama kalınlığı (mikron)

100 – 150 45

250 – 500

 

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 olan nasıl tavır alacağınızdır.