Krom vs Nikel vs Çinko Kaplama: Farklılıklar Açıklandı

Endüstriyel tasarımda elektrokaplama işlemi sıklıkla kullanılır. Öncelikle elektrokaplamanın ne olduğunu anlayalım. Elektrokaplama, elektroliz prensibi kullanılarak bazı metallerin yüzeyine ince bir tabaka halinde diğer metallerin veya alaşımların kaplanması işlemidir.

Bu işlem, metal oksidasyonunu (paslanma gibi) önlemek için metal veya diğer malzemelerin yüzeyine metal bir film eklemek için elektroliz kullanır, bu da aşınma direncini, iletkenliği, ışık yansımasını, korozyon direncini (bakır sülfat vb. gibi), estetiği ve diğer işlevleri geliştirir.

Elektrokaplama işleminin şematik diyagramı

Elektrokaplama bakır, altın, gümüş, krom, nikel ve çinko kaplama gibi belirli işlemlere ayrılır. Endüstriyel tasarım alanında, özellikle galvanizleme, nikel kaplama ve krom kaplama en yaygın kullanılanlardır. Bu üç yöntem arasında bazı farklılıklar olmalı, değil mi?

01 Çinko kaplama

Tanım:

Çinko elektrokaplama veya elektrogalvanizasyon olarak da bilinen çinko kaplama, başta çelik veya demir olmak üzere metal alt tabakaların yüzeyine ince bir çinko tabakası biriktiren bir yüzey işleme sürecidir. Bu elektrokimyasal işlem, alt tabakanın korozyon direncini artırır, estetik görünümünü iyileştirir ve oksidasyona karşı kurbanlık bir bariyer sağlar.

Özellikler:

• Uygun maliyetli korozyon koruma yöntemi
• Parlak gümüşi beyaz bir yüzey ile düzgün, yapışkan bir kaplama üretir
• İyi elektrik iletkenliği sunar
• Kurban koruma sağlar, ana metali korumak için tercihen korozyona uğrar
• Kaplama kalınlığı tipik olarak 5 ila 25 mikron arasında değişir
• Ek korozyon direnci için kromat dönüşüm kaplamaları ile daha da geliştirilebilir

Uygulamalar:

• Bağlantı elemanları: vidalar, somunlar, cıvatalar ve pullar
• Elektrik bileşenleri: devre kesiciler, konektörler ve terminaller
• Otomotiv parçaları: fren bileşenleri, yakıt sistemi parçaları ve şasi donanımı
• İnşaat malzemeleri: çiviler, braketler ve bağlantı parçaları
• Endüstriyel ekipman: konveyör bileşenleri, raflar ve takımlar
• Tüketim malları: mobilya donanımı, cihaz parçaları ve sıhhi tesisat armatürleri

Çinko kaplama, demir içeren metalleri orta derecede agresif ortamlarda korozyondan korumadaki performans dengesi, maliyet etkinliği ve çok yönlülüğü nedeniyle çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Beyaz çinko

Renk çinko

02 Nikel kaplama

Tanım:

Nikel kaplama, elektrokimyasal veya kimyasal indirgeme yöntemleriyle metalik veya belirli metalik olmayan alt tabakalar üzerine bir nikel tabakası biriktirmeyi içeren sofistike bir yüzey işleme sürecidir. Elektrolitik olarak yapıldığında elektrokaplama olarak da bilinen bu teknik, dayanıklı ve estetik açıdan hoş bir yüzey oluşturur.

Özellikler:

1. Estetik çekicilik: Bileşenlerin görsel görünümünü iyileştiren parlak, ayna benzeri bir yüzey oluşturur.
2. Korozyon direnci: Oksidasyon ve kimyasal saldırılara karşı mükemmel koruma sağlar.
3. Aşınma direnci: Yüzey sertliğini ve dayanıklılığını artırarak parçaların ömrünü uzatır.
4. Çok yönlülük: Çelik, bakır alaşımları ve belirli plastikler dahil olmak üzere çeşitli temel malzemelere uygulanabilir.
5. Özelleştirilebilir kalınlık: Kaplama kalınlığı, özel gereksinimleri karşılamak için hassas bir şekilde kontrol edilebilir.
6. Renk seçenekleri: Öncelikle gümüşi beyaz bir yüzey verir, ancak soluk sarıdan pembe altına kadar çeşitli tonlar elde etmek için değiştirilebilir.
7. İletkenlik: Kaplanan yüzeyin elektrik iletkenliğini artırır.

Dikkat edilmesi gerekenler:

1. Maliyet: İşlemin ve kullanılan malzemelerin karmaşıklığı nedeniyle genellikle daha basit finisaj yöntemlerinden daha yüksektir.
2. Süreç karmaşıklığı: Kaliteli sonuçlar elde etmek için banyo kimyası, akım yoğunluğu ve diğer parametrelerin dikkatli bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir.
3. Çevresel kaygılar: Uygun atık yönetimi ve geri dönüşüm prosedürleri çevresel etkiyi azaltmak için gereklidir.

Uygulamalar:

1. Elektronik: Konektörler, PCB bileşenleri ve EMI koruması.
2. Otomotiv: Motor parçaları, yakıt sistemleri ve dekoratif süslemeler.
3. Havacılık ve Uzay: Rulmanlar, türbin kanatları ve hidrolik bileşenler.
4. Tüketim malları: Banyo armatürleri, mutfak gereçleri ve mücevherat.
5. Endüstriyel ekipmanlar: Vanalar, pompalar ve kimyasal işleme ekipmanları.
6. Enerji sektörü: Güneş paneli bileşenleri ve yakıt hücresi elektrotları.
7. Madeni paralar: Dolaşım sikkeleri ve hatıra parçaları.

Nikel kaplama, işlevsel ve estetik özelliklerinin benzersiz kombinasyonundan yararlanarak, birçok sektörde çok çeşitli ürünlerin performansını ve görünümünü geliştirmede önemli bir rol oynamaya devam etmektedir.

03 Krom kaplama

Tanım:

Krom, mükemmel korozyon direnci ve yüksek erime noktası ile bilinen, mavimsi bir renk tonuna sahip, sert, parlak, çelik grisi bir metaldir.

Krom kaplama veya krom elektrokaplama olarak da bilinen krom kaplama, yüzey özelliklerini geliştirmek için tipik olarak metal veya belirli plastikler olmak üzere bir alt tabaka malzemesi üzerine ince bir krom tabakası biriktiren elektrokimyasal bir işlemdir.

Özellikler: Krom kaplama iki ana tipe ayrılır:

1. Dekoratif krom kaplama: Bu işlem nikel astar üzerine ince bir krom tabakası (tipik olarak 0,3-0,8 μm) uygular. Şunları sağlar:

• Parlak, ayna benzeri yüzey
• Geliştirilmiş korozyon direnci
• Geliştirilmiş çizilme ve aşınma direnci
• Üstün estetik çekicilik

1. Sert krom kaplama: Bu işlevsel kaplama, doğrudan ana malzemenin üzerine daha kalın bir krom tabakası (tipik olarak 20-200 μm) uygular. Şunları sunar:

• Önemli ölçüde artırılmış yüzey sertliği (1000 Vickers'a kadar)
• Olağanüstü aşınma direnci
• Azaltılmış sürtünme katsayısı
• Geliştirilmiş korozyon koruması
• Geliştirilmiş ısı direnci

Uygulamalar:

• Dekoratif krom kaplama: Otomotiv kaplamaları, banyo armatürleri, cihaz aksanları, tüketici elektroniği muhafazaları
• Sert krom kaplama: Hidrolik çubuklar ve silindirler, endüstriyel silindirler, uçak iniş takımı bileşenleri, kesici takımlar, kalıplar ve kalıplar

Krom kaplama, estetik çekicilik ve işlevsel faydaların benzersiz kombinasyonu nedeniyle çeşitli endüstrilerde yaygın bir kullanıma sahiptir. Bununla birlikte, altı değerlikli kromla ilgili çevresel kaygılar, üç değerlikli krom kaplama ve fiziksel buhar biriktirme (PVD) kaplamaları gibi alternatif süreçlerin geliştirilmesine yol açmış ve bunlar belirli uygulamalarda ilgi görmeye başlamıştır.

Çinko Kaplama vs Nikel Kaplama vs Krom Kaplama

Krom kaplama öncelikle yüzey sertliğini artırmak, estetik çekiciliği geliştirmek ve korozyon direnci sağlamak için kullanılır. Krom kaplama çoğu alkaliye, sülfitlere, nitrik asitlere ve organik asitlere karşı direnç göstererek mükemmel kimyasal kararlılık sergiler. Ancak hidroklorik asit ve sıcak sülfürik asitte çözünebilir. Kromun üstün renk tutma ve yansıtma özellikleri, uzun süreli uygulamalar için gümüş ve nikele tercih edilmesini sağlar. İşlem tipik olarak krom iyonlarının alt tabaka yüzeyinde metalik kroma indirgendiği elektrodepozisyonu içerir.

Nikel kaplama aşınma direnci, korozyon koruması ve estetik iyileştirmenin bir kombinasyonunu sunar. Genellikle elektrokaplama veya akımsız (kimyasal) biriktirme yöntemleriyle ince katmanlar halinde (tipik olarak 5-50 μm) uygulanır. Nikelin çok yönlülüğü, onu çeşitli endüstrilerde hem dekoratif hem de işlevsel uygulamalar için uygun hale getirir.

Genellikle galvanizleme olarak adlandırılan çinko kaplama, öncelikle korozyona karşı koruma ve görünümü iyileştirmeye odaklanır. Çinkonun ana metali korumak için tercihen korozyona uğradığı kurban niteliği, pas önleme konusunda oldukça etkili olmasını sağlar. Bununla birlikte, asitlerle olan reaktivitesi onu belirli ortamlarda krom veya nikele göre korozyona daha az dayanıklı hale getirir. Çinko kaplama üçü arasında en uygun maliyetli seçenektir.

Maliyet hiyerarşisi açısından krom kaplama en pahalısıdır, ardından nikel ve sonra çinko gelir. Kaplama yöntemi de maliyeti etkiler: daha iyi kaplama ve homojenlik sunan asılı kaplama, büyük miktarlardaki küçük parçalar için daha ekonomik olan varil kaplamadan daha pahalıdır.

Hızlı görsel tanımlama için:

• Krom kaplama: Parlak, mavimsi beyaz kaplama
• Nikel kaplama: Gümüşi-beyaz, kromdan biraz daha sıcak ton
• Çinko kaplama: Donuk, grimsi-beyaz kaplama (genellikle hafif mavi tonlu)

Genişletilmiş Bilgi:

Elektrokaplama endüstrisi, özellikle atık sulardaki ağır metal kirliliği konusunda önemli çevresel zorluklarla karşı karşıyadır. Sonuç olarak, birçok hükümet elektrokaplama operasyonlarının genişlemesine yönelik sıkı kontroller uygulamakta ve sektörde küçülme ve konsolidasyon yönünde bir eğilim görülmektedir.

Çin'de başlıca elektrokaplama işlemleri çinko (toplam üretimin 50%'si), bakır, nikel ve kromdur (her biri kalan üretimin yaklaşık 30%'sini oluşturmaktadır). Bu dağılım hem pazar talebini hem de çevresel hususları yansıtmaktadır.

Özel uygulamalar için:

• Korozyon önleme: Çinko veya kadmiyum kaplama (not: kadmiyum kullanımı toksisite nedeniyle kısıtlanmıştır)
• Aşınma direnci: Nikel veya krom kaplama
• Korozyon direncine sahip dekoratif kaplama: Nikel-krom sistemi
• Elektriksel iletkenlik: Bakır veya gümüş kaplama

Kaplama türünün seçiminde temel malzeme, çevresel maruziyet, işlevsel gereksinimler, maliyet kısıtlamaları ve mevzuata uygunluk gibi faktörler dikkate alınmalıdır.