Vorbehandlung

Vorbehandlung

Yüzey işlem tüm toz ve yaş boya kaplamalarının verimliliğini arttırmak için kullanılır. Doğru yapılan yüzey işlem sonucunda korozyon direnci ve boyanın yapışma kabiliyeti artar. Kaplamadaki korozyon ve blisterlenme gibi problemler ön hazırlığın yanlış uygulanmasından kaynaklanır. Yüzey işlem genellikle son kaplamadan daha fazla önem taşır.

Uygulanan boya sistemi ne kadar iyi olursa olsun yüzeydeki yabancı maddeler (yağ, pas, gres, oksit tabakası vs.) tamamen temizlenerek boya ile yüzey arasında tam bir temas sağlanmadıkça boyadan uzun süreli bir koruyuculuk beklenmemelidir. Çünkü uygulanacak boya ile yüzey arasında kalacak olan yabancı maddeler boyadan beklenen yapışma, sertlik, parlaklık, direnç gibi ana özellikleri olumsuz yönde etkileyecektir.
Yüzey İşlemin Avantajları Nelerdir?
•    Yüzey her türlü yağ, pas ve kirden temizlenmiştir.
•    Yapılan kaplama sayesinde yüzeyde pürüzlülük oluşmuş, yüzey alanı arttırılmış ve boyanın iyi bir şekilde yapışması için gereken şartlar sağlanmıştır.
•    Boya filminde çeşitli nedenlerle oluşabilecek küçük çizilme ve bozulmalar sonucu bu zayıf noktadan başlayan, boya altında devam edebilecek paslanma büyük ölçüde yavaşlayacaktır.
•    Metal daha rahat şekillenmeye uygun hale gelmiştir.
•    Vaks ve pas önleyici yağlarla korozyon direnci artmıştır.
•    Hareketli parçalar için koruma direnci ve kaydırıcılık artmıştır.
•    Metal ile kaplama arasında ısısal genleşmeden dolayı oluşan ani değişiklikler minimuma inmiştir.


Yağ Alma Neden Uygulanmalıdır?
Yağ alma işlemi yüzey işlem prosesinin ilk ve en önemli safhasıdır. Metal üzerinde hava ile reaksiyonu kesmesi için kullanılan mineral yağlar bulunur. Bu yağların görevi havadaki oksijenle teması kesip metalin paslanmasını engellemektir. Aynı yağlar, fosfatlama ve kromatlama işleminin yapılmasını imkansız hale getirir. Bu yüzden malzeme yağ, kir ve pastan arındırılmış bir hale getirilmelidir.

Yağ alma işlemi 50- 90 ºC sıcaklıkta, 5-10 dakikalık sürede silme, daldırma ve sprey olarak uygulanabilir. Kullanılacak malzemeler alkali, asidik veya nötr olabilir. Uygulanacak sistem, metalin ve işletmenin şartlarına göre değişiklik gösterir.

Sıcaklık, zaman, konsantrasyon ve sistem, yağ alma işleminde dikkat edilmesi gereken parametrelerdir. Sıcaklık temizleme kalitesini logaritmik olarak etkilediği için konsantrasyonla beraber en önemli parametredir. Sıcaklık veya konsantrasyon düşükse işlem süresi uzatılarak telafi edilebilir. Suyun sertliği de yağ alma işlemini olumsuz yönde etkiler. Genelde yumuşak sular tercih edilmelidir. Banyonun ömrü giren yağ miktarı ve kirlilikle doğru orantılıdır. Ne kadar yağlı parça girerse banyo ömrü o kadar kısa olacaktır. Banyo kuruluş miktarının yarısı kadar ekleme yapıldıktan sonra ekleme yapmak ekonomik olmayıp döküp yeniden kurmak daha anlamlıdır.

Bir parçanın üzerinde yağ kalıp kalmadığı en kolay durulama banyosunda anlaşılır. Durulanmış parçanın üzerinde su tanecikleri belirgin olarak kalıyorsa metalin yağı tamamen alınmamış demektir.

Fosfatlama Nedir?
En çok kullanılan ön işlem "fosfatlama" olarak bilinir. Fosfat kaplama, bir metal ile bir kimyasal çözeltinin reaksiyonu sonucunda oluşur. Fosfat, boyanacak yüzeydeki demir, çinko ve mangan kristallerinin oluşturduğu tabaka şeklindeki formdur.

Demir fosfat, çinko fosfat ve mangan fosfat olarak üç şekilde uygulanabilir. Genel olarak boya altı uygulandığı gibi koruyucu yağlar öncesinde kullanılabilir. Demir, çelik ve bazı durumlarda da alüminyum ve çinko yüzeyleri kaplamak içinde kullanılabilir. Daldırma ve sprey kullanımı yaygındır. Sıcaklık, konsantrasyon, zaman, pH ve toplam-serbest asit dikkat edilmesi gereken noktalardır. Fosfatlama işlemi 35-98ºC sıcaklıkta 5-10 dakika ve %3-20 konsantrasyonlarda yapılabilmesinin nedeni fosfat türü ve proses şeklidir. Genelde bir metal fosforik asitle reaksiyona girerse, fosfat kaplanacağı anlamı çıkartılabilir.

Fosfat kaplama reaksiyonu metal yüzeyin fosforik asit ile eritilmesi sonucu, asit-baz reaksiyonu olarak kabul edilir. Bu erime gerçekleşirken pH artışı gözlenir. Metalik fosfat metal üzerinde çözünmez bir hal alır ve metalik renkli bir yapı oluşturur.

Demir Fosfat ve Uygulamaları
En eski fosfatlama metodudur. Uygulaması, kurulumu ve kontrolleri en kolay olan fosfatlama türüdür. Korozyona çok fazla maruz kalmayan ( sandalye ve aydınlatma armatürleri vb.) malzemeler için kullanılır. Korozyon direnci diğer fosfat türlerine göre daha düşük fakat daha ekonomiktir. Metal üzerinde ağırlıklı mavi olmak üzere sarıdan kızıla kadar renkler oluşabilir. Yaklaşık olarak metal yüzeye 0,2-1,0 gr/m² kaplama yapar. Toplam asit, pH, sıcaklık ve işlem süresi kontrol edilmesi gereken parametrelerdir.

Demir fosfat 3 farklı şekilde; elle silme, daldırma ve püskürtme olarak uygulanabilir:


Elle Silme Demir Fosfat

Bildiğimiz bulaşık yıkama mantığıyla çalışır. 1/10 oranında çözelti hazırlanıp sünger veya fırçayla kullanılır. Aynı anda metalin hem yağı alınıp hem de fosfatlama yapılmış olur. Sıcaklığın etkisi pozitif olacaktır. İşlem yapıldıktan sonra hava veya bezle kurutmak gerekir. En ekonomik ve basit yöntemdir. Su tutabilecek veya çok büyük parçalar için uygundur.

Daldırma Demir Fosfat

Sıcaklık, konsantrasyon ve sürenin etkili olduğu klasik bir yöntemdir. İlk aşama yağ alma banyosudur. Yağı alınmış olan malzeme ikinci aşamada durulamaya girer. Çift durulama taşınım olmaması açısından daha uygundur. İlk banyonun pH ı 14, demir fosfat banyosunun pH ı 4-5 olduğu için minimum taşınma prosesin (çamurlaşma, pH yükselmesi ve maliyet) uygun şartlarda çalışması için gereklidir. Üçüncü aşama demir fosfattır. Parçalar demir fosfat banyosunda 45-55 ºC de 5-10 dakika kalır ve fosfatlanmış olur. Ardından pasivasyon banyosunda 30-45 saniye kaldıktan sonra maksimum 130º C kurutmadan sonra boyaya girecek hale gelir. Metal parçaların fosfatlandıktan sonra aynı gün içerisinde boyanması önerilir. Demir fosfat ince bir kaplama olduğu için havanın şartlarına göre 24 - 48 saat arasında pas yapma riski vardır. Korozyon direncinin en yüksek olduğu nokta boya altındadır.

Sprey Demir Fosfat

Sıcaklık, konsantrasyon, basınç ve sürenin etkili olduğu en yeni seçenektir. İlk yatırım maliyeti yüksek olmasına rağmen kalite ve daha az kimyasal tüketimi ile maliyetini kısa sürede karşılayabilir. Alkali yağ alma banyosu sonrası kullanılabildiği gibi içersine nötr yağ alma kimyasalları girilerek uygulanabilir. Sıcaklık 45-55 ºC, basınç 1,5-1,8 bar ve sürenin minimum 1,5 dakika olduğu bir ortamda kaliteli bir fosfat tabakası oluşturmak mümkündür. Alkali temizleme yöntemi kullanılmayacaksa demir fosfat banyosunun içerisine yağ alma efekti olan kimyasallar girilerek ikisi bir arada kullanılabilir. Banyo seçenekleri ve temizleme yöntemleri işletme şartlarına göre değişim gösterir. Fosfatlanan parçalar pasivasyon ve maksimum 130ºC kurutmadan sonra boyanacak hale gelir.

Çinko Fosfat ve Uygulamaları
Genellikle uzun süreli korozyon direnci gerektiren koşullarda kullanılır. Otomotiv ve yan sanayilerinin hemen hemen tamamının kullandığı kaplama türüdür. Dış ortam ve tuzlu hava koşulları içinde uygundur. Kaplama kalitesi demir fosfatla kıyaslandığında daha yüksektir. Boya altı olarak kullanıldığında metal üzerinde 2-5 gr/m² arası bir kaplama oluşturur. Çinko fosfat diğer uygulamalara göre daha fazla işlem aşaması gerektirir. Uygulanması, kurulması ve kontrol edilmesi daha zor ve daha maliyetlidir. Daldırma ve sprey olarak uygulanabilir. Boya altı uygulamalarında tri-katyon, di-katyon ve mono-katyon olarak kullanılır.

Nikel, mangan ve organik bileşik gibi eklentiler kaplama formunu hızlandırmak, kristal şekillerini geliştirmek ve performanslarını arttırmak için fosfat banyolarına eklenir. Fosfat kristallerini küçültmek için çinko fosfat banyosu öncesi aktivasyon da kullanılabilir.

Çinko fosfat amorf yapıda çökme sonucu oluşan bir kaplamadır. Gri-siyah renklerde oluşur.

Reaksiyonu hızlandırmak için hızlandırıcı ve pH düzenleyiciler de eklenebilir. Dikkat edilmesi gereken parametreler sıcaklık, zaman, konsantrasyon, pH ve toplam ve serbest asit değerleridir. Ayrıca hızlandırıcı kullanılıyorsa toner noktasını da kontrol etmek gerekir.

Kaplama kalınlığı 7-15 gr/m² olan çinko fosfatlar soğuk şekillendirmede, yağlama için taşıyıcı tabaka olarak kullanılır. Boru çekme, tel çekme ve soğuk presle şekil vermede kullanılır. Fosfatlanan metal koruyucu yağ ve sabunlarla sonraki işleme hazır hale getirilir. Kalın çinko fosfatta kaplama kalınlığı 10-40 gr/m² dir. Koruyucu yağa daldırılarak korozyona karşı direnç sağlanır.

Çinko fosfat banyoları genelde çamur üreten banyolardır. Belli aralıklarda banyonun altında biriken çamur temizlenmeli ve tekrardan kurulmalıdır veya dekantasyon sistemiyle desteklenmelidir. Banyo zemini konik olursa çamur birikmesi eklenen malzemeyi çok etkilemeyecektir.

Daldırma Çinko Fosfat 

En az üç işlem banyosu gerektirir. Buna ek olarak asit ve aktivasyon banyoları da kurulursa durulama banyolarıyla birlikte 7-10 banyo sayısına kadar ulaşır. Malzemenin üzerinde pas varsa kesinlikle asit banyosu kullanılmalıdır. Asit banyosunda tufal ve pastan arınmış metalin temiz halde fosfatlanması kaliteyi olumlu yönde etkileyecektir. Burada dikkat edilmesi gereken durulama banyosunun sık sık değiştirilmesidir. Taşınım miktarı fazla olursa çinko fosfat banyosunun dengesi olumsuz yönde etkilenecektir. Çinko fosfat ince kristalli ise aktivasyon gerektirmeyebilir. Aksi halde, aktivasyon banyosundan geçirilmesi gerekir. Aktivasyon banyoları hava karıştırmalı olacak şekilde düzenlenip banyonun homojen bir yapıda olması sağlanır. Bu şekilde hazırlanmış banyodan geçen metal parçaların yüzeyindeki kaplama homojen ve ince kristalli olur. Reaksiyon süresi kısalır. Çinko fosfat banyosunda 5-10 dakika arasında kalan malzeme pasivasyon banyosunda 30-45 saniye işlem görür ve kurutmaya alınır. Çinko fosfat banyosu özelliklerine göre tek komponent olabileceği gibi pH düzenleyici ve hızlandırıcıları ile birlikte üç komponent halinde de olabilir. Tel ve boru çekme operasyonlarında sabun banyosuna giren parçalar çekime hazır hale gelir.

Sprey Çinko Fosfat

Genel olarak daldırma banyolara benzer özellikler gösterir. Ayrıldığı noktalar konsantrasyon, süre ve basınç faktörleridir. İşlem süresi ve konsantrasyon daha azdır. Yaklaşık 1,5 - 1,8 bar basınçta işlem yapılır. Demir fosfat gibi banyonun içerisine yağ alma efekti girilmediği için genelde alkali yağ alma banyosundan geçirilerek metalin temizliği yapılır. Aktivasyon banyosundan geçen malzeme çinko fosfat banyosunda minimum 1,5 dakikada kalır. Ardından pasivasyon ve kurutma işlemleriyle sonlanır. Özellikle çinko fosfat banyosunun tabanı konik olması fosfat çamurundan kaynaklanacak problemleri en aza indirecektir.

Pasivasyon Neden Kullanılır?
Pasivasyon fosfat banyolarının son aşamasında uygulanır. Kromlu veya kromsuz olarak iki çeşittir. %0,1-0,3 arasındaki konsantrasyonlarda oda sıcaklığında kullanılır. Fosfatlama banyosundan çıkan fosfat filmi yüzeyde homojen bir yapıda değildir. Pasivasyon fosfatı homojen bir hale getirerek boya altında kalabilecek hava miktarını en aza indirecektir. Fosfat altındaki tabakaya ulaşan kromik asit ekstra bir korozyon direnci sağlar. Ayrıca sudan gelen anyon ve katyonlar havanın nemi ile birleştiğinde tuz oluşturur. Boya geçirgen bir tabaka olduğu için havanın nemi ile bu tuzlar çözünerek boyada yırtılma ve kabarma meydana getirecektir. Pasivasyon sudan gelen anyon ve katyonları temizleyerek bu oluşumu engeller. Fosfatlanmış metaller pasivasyon banyosunda fazla beklerse zarar görebilir. Sebebi kromik asidin fosfat kristallerini aşındırmasıdır.


Mangan Fosfat ve Uygulamaları
Mangan fosfat metal yüzeyinde bir tabaka görevi yapar. Yağ emme ve bu yağı uzun süre bünyelerinde tutma özelliklerinden dolayı dişli, piston ve silah sanayinde kullanımı yaygındır. Yağlı ortamlarda çalışan, hareketli makine parçalarının kaymalarını kolaylaştırır. Metaller arasındaki sürtünmeyi azaltır. Çinko fosfata göre daha fazla basınca ve sıcaklığa dayanıklı bir yapısı vardır.

Diğer proseslerde olduğu gibi ancak yağı alınmış parçalar üzerine uygulanabilir. Aktivasyon banyosu gerekir. Sıcaklık, süre, konsantrasyon, serbest ve toplam asit değerleri dikkat edilmesi gereken parametrelerdir. 70-98ºC sıcaklık, %15-20 konsantrasyon ve 5-20 dakikalık daldırma süresi uygulama için gereken aralıklardır. Gri-siyah renkte ve 4-40 gr/m² kaplama kalınlığı oluşur. Boya altı olarak kullanılmaz.

 

Alüminyum Kromat ve Uygulamaları
Demir ve çelik malzemeler üzerine uygulanan fosfat işleminin benzeri alüminyum için kromatlama olarak adlandırılır. Sarı, yeşil ve şeffaf renkte kromat kaplamak mümkündür. Sarı kromat Cr+6, yeşil ve şeffaf kromat Cr+3 olarak kaplama yapar. Kaplama kalınlığı süre ve türe göre 0,4 – 1,5 gr/m² arasında olabilir. Kurutma sıcaklıkları sarı için 65 Cº, yeşil ve şeffaf kromat için 85 Cº yi geçmemelidir.

Dikkat gerektiren diğer nokta, metal malzemenin üzerinde yağ kalmaması ve uygun şekilde aşındırılmış olmasıdır. Sıcak yağ alma kullanılırsa aşındırmak için seyreltik kostik banyosu ve ardından nötralize etmek için nitrik asit banyosu kullanılabilir. Asidik yağ alma kullanılacaksa aynı banyoda aşındırma işlemi de yapılmış olur. Yağı alınmış ve aşındırılmış alüminyum malzemeye hem kromat hem de boyanın yapışması daha iyi olacaktır.