ÖZET
Sıcak daldırma ile temelde karşılaşılan ve istenmeyen sorunlardan birisi de yüzey pürüzlülüğüdür. Sıcak daldırma galvaniz, çeliğin paslanmaya (korozyona) karşı uzun süreli korunması için en etkili ve yaygın kullanılan yöntemdir. Galvanizlemenin ana hedefi olan paslanmaya dayanıklılık, uzun yıllar bilimsel olarak üzerinde uğraşılmış ve geliştirilmiştir. Galvanizlenen parçanın paslanmaya karşı korunması, kaplama kalınlığı ve çevre şartlarına sıkı sıkıya bağlıdır. Ancak farklı uygulama alanlarında ki gelişmeler ile, paslanmaya karşı dayanıklılık yanında, yüzeyin pürüzsüz ve iyi görünümlü olması daha da önemli olmaya başlamıştır. Galvanizlenmiş yüzeyde oluşan pürüzlülük sorunu, genellikle uygulanan kaplama işlemleri, kaplanan malzemenin kimyası ve yüzey şartları gibi nedenlere bağlı olarak oluşmaktadir. Bu yazıda, galavanizde yüzey pürüzlülüğü nedenleri kullanım amaçlarına göre ele alınacaktır.
I- GİRİŞ
Çinko kaplama, malzemeyi paslanmaya (korozyona) karşı koruma yanında, ona güzel bir görünüm de verir. Son zamanlarda çinko kaplama ile daha dekoratif bir yapı oluşturmaya ilgi artmıştır. Bu tür kaplamalarda yüzey görünümü daha çok önem kazandığı için, pürüzlülüğün azaltılması özellikle önem kazanmaktadır. Örneğin, trafiğin olduğu bölgelerde parlak kaplama, ayna etkisinden dolayı istenmez. Daha çok, uzun ömürlü, korozyona dayanım özellikleri aranır. Aynı şekilde çatı kaplamasında tercih edilen, daha dayanıklı, uzun ömürlü ve mat bir görünümdür. Dekoratif amaçlı kaplamada işe, parlak ve çiçekli görünümler tercih edilir.
Kaplama görünümü; Çeliğin kimyasal yapısına, malzemenin kaplanmadan önce ki yüzey pürüzlülük durumuna, kaplama işlemi niteliğine göre etkilenir (1).
II- KAPLAMA GÖRÜNÜMÜ
Galvanizin temel amacı, çeliği dış etkenlere, paslanmaya(korozyona) karşı korumaktır. Ancak günümüzde, kullanım yerleri ve amaçları görsel olarak da çeşitlenmektedir. Galvanizde yüzey pürüzlülüğü, dekoratif amaçlı olduğunda, koruma amaçlı olana göre daha fazla sorun olur. Galvaniz kaplamasında ki parlak ve çiçekli görünümlü, mat fakat çiçeksiz görünümlü gibi çeşitli yüzey görünüm örnekleri, Şekil-1a, b, c, d ile verilmektedir.
Kaplamanın yüzey görünümünü oluşturan temel bileşenleri; Çeliğin kimyasal yapısı, kaplanacak malzemenin yüzey pürüzlülüğü durumu, kaplama işleminin niteliğidir.
Çeliğin Kimyasal Yapısı:
Çeliğin Kimyasal Yapısı, kaplama görünümü ve kaplamada ki çinko miktarını etkiler. Bu etkileşim, ‘çinko çelik etkileşimi’, ‘yüzeyde ki çinkonun süzülmesi’ olarak özetlenebilir ( 2).
Çinko Çelik Etkileşimi;
1- Genellikle, Silis, fosfor yanında, C > %0,2, Mn >%1,3 olunca, Zn – Fe tabaka kalınlığını artırıcı etki etmektedir (3). Kaplama sonrası reaksiyon devam ederek yüzey mat görünüm almaktadır.
2- Çinko kazanına ilave edilen az ölçüde ki, Al, Pb, Ge,V, Ti, Ni, Bi, Cu, Cd,Sn kaplama kalınlığını azaltıcı etki etmekte, çinko akıskanlığını artırmaktadır (4). Soğutmaya bağlı olarak yüzeyde katılasan saf çinko çiçekli ve parlak gorünüm almaktadır.
Yüzeyde ki Çinkonun Süzülmesi;
Erimiş çinko içinden, malzeme çıkarılırken yüzeydeki çinkonun süzülmesi büyük ölçüde, çinko akışkanlığına bağlıdır. Çinkonun akışkanlığı, sıcaklık ve çinkoya ilave edilen az ölçüde Al, Pb, Ge, V, Ti, Ni, Bi, Cu, Cd, Sn elementleri ile artmaktadır. Kaplanmış malzemenin çinko kazanından çıkarılma hızı da yüzeyde katılaşan saf çinko kalınlığını etkilemektedir.
Kaplanacak Malzemenin Yüzey Pürüzlüğü Durumu:
Malzeme yüzey pürüzlülüğü ve yüzey hataları kaplama görünümüne etki etmektedir. Oluşan pürüzlülük, kaplama kalınlığı, kaplama yapısı ve görünümünü etkilemekte, malzeme yüzeyindeki girinti ve çıkıntılar kaplama sonrası daha da belirgin hale gelmektedir. Malzemenin yüzey pürüzlülüğü ne kadar az ve yüzey ne kadar düzgün olursa kaplama görünümü güzel ve parlak olur. Pürüzlülük arttıkça kaplama kalınlığı artar, başlangıçta gözle görülemiyen pürüzlülük dahi, kaplama sonrası görünür hale gelir.
Yüzey durumunun etkisini incelemek için yapılan bir çalışmada (5), aynı kompozisyonlu malzemenin birisinin yüzeyi 80 numaralı ve diğeri 240 numaralı zımpara ile düzeltilmiş. Parçalar galvanizlendikten sonra, yüzeyi 80 numara zimpara ile düzeltilenin görünümü girinti ve çıkıntılı diğer 240 numaralı zımpara ile düzeltilen ise düzgün, parlak ve çiçekli görünüm almıştır. Bu çalışmada ki yüzey görünüm farklılıkları Şekil-2’ de kıyaslamalı olarak verilmiştir.
Kaplama İşleminin Niteliği:
Kaplanmış malzemenin yüzey görünümünü, malzemenin kompozisyonu dışında etkiliyen başka faktörler de vardır.
1- Malzemenin asit içinde yüzey temizliği yapılırken bazı malzemelerin hücre sınırlarına hidrojen gazi girer. Bu gazlar malzeme çinko kaplanması için erimiş çinko içine girince ısı etkisiyle dışarı çıkar. Bu esnada basınç oluşturarak yüzeyde sivilce gibi kabarıklıklar oluşturur. Bunun yanında yüzeyi temizleme süresi fazla olursa yüzeyin bazı yerleri fazla aşınır ve bu girintiler kaplama sonrası belirgin hale gelir.
2- Çinko kaplama kazanında oluşan Fe2Zn7 (dibe çökebilen dros parçacıkları) ve Fe2Al5 (yüzen dros) parçacıkları kaplanacak parça çinkoya dalarken yüzeye yapışırlar ve kaplama neticesinde sivilceler şeklinde kabartılar oluştururlar ve yüzey görünümünü negative etkilerler(6). Özellikle kaplama sonrası boyanacak malzemelerde görünüm çok önemlidir
III- DEKORATİF AMAÇLI KAPLAMADA YÜZEY GÖRÜNÜMÜ:
Bu kaplama türü daha ziyade çiçekli görünüm ile nitelenmektedir. Bu tür kaplama yüzeylerine iki örnek Şekil-2 (a, b)’ de verilmiştir. Bu ise, kaplama yüzeyinde ki çinko kristalleri ve bu kristallerin içinde ki alaşım elementlerinin dağılımı ile ilgilidir. Çiçekli görünümlü kaplama elde etmek için ana adımlar;
1- Çinkoya , Sb, Bi, Pb elementler ilave edilir. Bu elementler, yüzey gerilimini düşürür.Yüzey gerilimi düşük erimiş çinko katılaşırken iri hücreler oluşur.
2- Oluşan hücre ebadları, soğutma hızı ve malzeme yüzey pürüzlülüğünden etkilenir.
Malzemenin yüzey pürüzlülüğü, kaplama kalınlığı ve kaplamanın yapısını etkilemektedir. Pürüzlü yüzeylerde ki kaplama kalınlığı, pürüzlülüğü az olan malzemelere göre daha kalın olur. Genelinde kaplama oncesinin yüzeyinde ki pürüzlülük, kaplama sonrası aynı şekilde görünür halde olur. Çinko kaplama malzemenin üretimi ile ilgili yüzey hatalarını gizlemez.
ISO/FDIS 14713-2:2009 kaplama durumunu, çeliğin kompozisyonuna göre iki gruba ayırır.
Kaplama Grubu 1: Kaplama ince yapılı parlak,
Kaplama Grubu 2: Kaplama iri yapılı mat.
SONUÇ: Kullanım yerine göre sorun olarak kabul edilen yüzey pürüzlülüğü, bir başka kullanımda kabul edilebilmekte, kullanılabilir olmaktadır. Kaplanmış yüzeyde oluşan pürüzlülük sorunu, kaplanmış malzemenin kullanım yerine göre önem ve ağırlık kazanmaktadır. Kaplamada, kaplanan malzemenin yüzey görünümünü bozucu faktörlerin kontrol altına alınarak kullanim amacına gore daha iyi görünümlü kaplama elde edilebilebilmektedir.
REFERANSLAR
1- “ASM Handbook. Surface Engineering”, vol 5, ASM Internatinal, 1994.
2- “Contemporary use of Ni and Bi in hot-dip galvanizing. – Surface and Coatings Technology”, Fratesi, R., Ruffini, N., Malavolta, M., Bellezze,T. 2002, 157, 34–39.
3- “Hot dip galvanizing: A guide to process selection and galvanizing practice.”, Hornsby, M. J., London: Intermediate Technology Publications, 1995.
4- “Effect of the withdrawal speed on the thickness of the zinc layer in hot dip pure zinc coatings.” Jalel Ben nasr, Ali Snoussi, Chedly Bradai, Foued Halouani. – Materials Letters, 2008, 62, 2150–2152.
5- “Methods for Evaluating the Appearance of Hot Dip Galvanized Coatings”, S.Sepper, P.Peetsalu, M.Saarna, Agronomy Research Biosystem Engineering Special Issue 1, 229-236, 2011.
6- “Galvaniz Kazanlarinda Yüzen Dros Partikülleri Ve Kaplamaya Etkileri”, Yildirim K., Galvaniz Dunyasi, 2012, 2, 16-17.