Paslanmaz Çeliklerin Elektropolisaj Yöntemiyle Parlatılması

09 Aralık 2016

Vedat Gündoğdu
Genel Müdür
Vedarko Metal Yüzey İşlem Teknolojileri San. Tic. Ltd. Şti.

Metallere uygulanan çok sayıda farklı yüzey işlem prosesi bulunmaktadır. Bu proseslerden biri olan elektropolisaj, paslanmaz çelik için önemli olan işlemlerdendir. Elektropolisaj (elektro parlatma) metalin yüzeyinden uygun çözelti ve elektrik akımı kullanılarak elektroliz yöntemi ile iyonların uzaklaştırıldığı bir işlemdir. Burada amaç, mikropürüzlüğü en aza indirmek, kir ve mamül atıklarının parça yüzeyinde tutunmasını zorlaştırmak ve yüzeyin temizlenebilirliğini iyileştirmektir. Elektropolisaj ile parlatma yapıldığı gibi aynı zamanda çapak alma, kaynak ve punta izi temizleme ve pasivasyon işlemi de yapılmış olmaktadır. Bu proses ile parça yüzeyi bozulmaz ve aynı zamanda metalürjik açıdan temiz bir yüzey meydana gelmektedir. Paslanmaz çeliğin korozyon direnci öngörüldüğü gibi yüzde yüz sağlanmaktadır. Bu nedenle elektropolisaj, korozyon direnci ve temizlenebilirlik şartlarının özellikle yüksek olduğu endüstrilerde vazgeçilmez bir proses haline gelmiştir. Elektropolisaj mekanik, termal ve kimyasal şok içermediğinden her boyuttaki küçük ve kırılgan parçalara ayrıca farklı geometrik şekle sahip parçalara da rahatlıkla uygulanabilmektedir. Elektropolisaj mekanik bir işlem olmadığından parçalar mekanik ve termal gerilmeye, darbelere veya sürtünmeye maruz kalmazlar. Bu nedenle yüksek derecede hassasiyet gerektiren parçalarda güvenli bir biçimde kullanılabilir. Paslanmaz çeliklerde, alaşımın bileşenlerinin uzaklaştırılma hızlarındaki farklılıklar önemli bir etki meydana getirmektedir. Demir ve nikel atomları, krom atomlarına kıyasla kristal yapıdan daha kolay uzaklaştırılabilmektedir. Elektropolisaj parça yüzeyinde daha ziyade korozyona neden olan nikel ve demiri uzaklaştırıp yüzeyde kromca zengin (krom oksit) bir pasif tabaka bırakır. Parça yüzeyindeki bu krom tabakası hem görsel olarak göze hoş gelmektedir, hem parçanın korozyon direncini arttırmaktadır.




Proses Basamakları

Elektropolisaj prosesi üç basamaktan oluşmaktadır.

A – Metal Yüzeyinin Hazırlanması1- Yağ Alma 2- Durulama 3- Pikling (asidik temizleme) 4- Durulama B – Elektropolisaj 5- Elektropolisaj 6- Durulama 7- Nötürleme 8- Durulama C- Sonlandırma 9- Pasivasyon 10- Durulama 11- Sıcak Durulama 12- Kurutma Metal yüzeyinin elektropolisaj işlemine hazırlanması iki aşamada gerçekleşir. İlk aşamada alkali veya solvent ile parça yüzeyindeki yağ, atölye kiri, gres, parmak izleri ve benzer filmler giderilir. Çünkü metal yüzey işlem proseslerinde en önemli aşama yağ alma işlemidir. Elektropolisaj esnasında parça yüzeyinde bulunan kirler ilk aşamada giderilmezse yüzey kalitesi düşer. Şimdi elektropolisaj için gerekli diğer işlemleri ve dikkat edilmesi gereken noktaları detaylı olarak inceleyelim.

1. Genel Vedox 12EP Elektropolisaj, paslanmaz çelik elektropolisajı için kullanılan yüksek performanslı banyodur. Kullanılacak tekneler 95 derece santigrat sıcaklığa kadar dayanabilecek plastik, 316L paslanmaz çelik veya kurşun kaplamalı sactan yapılabilir. Tekne bağlantıları takviyeli olmalıdır. Enerji kaynağı olarak, en az 15 voltluk, variaklı, doğru akım redresörleri kullanılmalıdır.

2. Tatbik Alanı Elektropolisaj çözeltisi, ostenitik ve ferritik krom-nikel ve kromnikel- molibden alaşımları ve % 13-17 kromlu ferritik krom alaşımları için elektropolisaj ve elektroaşındırma banyoları olarak kullanılabildiği gibi, ostenitik ve ferritik dökümler için de kullanılabilir. Karbon çelikleri ve düşük alaşımlı çelikler daha ziyade elektro-aşındırma için uygundur. Parça yüzeyleri elektropolisaj öncesi ne kadar ince işlenmiş ise, sonuç o kadar mükemmel olur. Derin çizgiler, malzeme defoları veya ağır darbe izleri, elektropolisaj işlemi ile giderilemez. Bu durumlarda, önce mekanik polisaj yapılması gerekir. Polisaj işleminin neticesi, malzemenin homojen olmasına bağlıdır.

3. Güvenlik Önlemleri Elektropolisaj çözeltisi, çeşitli asitler ve ilave maddelerini içerir. Bu yüzden, kuvvetli asitlerle çalışırken alınması gereken tedbirler uygulanmalıdır. Gerekli eldiven, önlük vs. kullanılmalıdır. Bütün yıkama suları asidiktir ve nötralize edilmeleri gerekir. Ayrıca metal iyonlarını içerir, fakat 6 değerli krom yoktur. Yerel otoritelerin, atık su konularındaki talimatlarına uymak gerekir.

4. Askılama / Katodlar Parçaların askılanması çeşitli şekillerde yapılabilir. Çoğu zaman, parçaları, izole edilmiş bakır askılar üzerine monte etmek yeterlidir. Ayrıca, anodik akım altında erimediği için, titanyum askılar da kullanılır. Kontak uçları, teller vs. bakır, pirinç veya titanyumdan yapılabilir. Elektropolisaj işlemi sırasında eriyeceği için, bakır ve pirinç kontaklar değiştirilebilecek şekilde tasarlanmalıdırlar. Parçalar çok sıkı şekilde askılanmalı ve aralarındaki mesafe en az 100 mm olmalıdır. Katod olarak krom-nikel-molibden alaşımı levhalar kullanılabilir. Örneğin din normuna göre 4571 numaralı alaşım uygundur. Katod yüzeyi, toplam parça yüzeyinin 1.5 katı kadar olmalıdır. Katod ve parça arasındaki mesafe en az 100 mm kadar olmalıdır. Çukur ve delikli parçalar için yardımcı katodlar kullanmak gerekir. Bunlar da bakır olabilir. Elektrik kontakları yeterli kesitte olmalıdır.

5. Ön işlemler: (Vedox 12P Paslanmaz Çelik Pickling) Elektropolisaj olacak parçalar kuru ve yağ, kir, pastan arındırılmış olmalıdır. Bu yüzden yağ alma ve pas giderme işlemlerinden geçirilmelidirler.

6. Polisaj ve Aşındırma Parçanın geometrik şekline ve istenen görüntüye göre parçalar mekanik polisaja tabii tutulup daha sonra elektropolisaj işlemi uygulanabilir. Mekanik parlatma yapılmadan da elektropolisaj uygulanabilir. 6.1 Akım Ayarlaması: Banyo sürekli şekilde uygulanacak 20-30 VA’ye dayanabilir. Yani banyo litresi başına 1.5-3 amper geçilmemelidir. Bu değer ancak kısa süreler için aşılabilir. Aksi takdirde aşırı ısınma sorunları yaşanır. Genel olarak, elektropolisaj ve elektroaşındırma işlemi 10-40 amper/ desimetrekare akım yoğunluğu altında yapılır. Malzeme için ideal akım yoğunluğu ancak deneme ile bulunabilir. Aşağıdaki değerler örnek olarak verilmiştir: • Krom-nikel çelikleri: 10-20 a/desimetrekare. • Krom alaşımları ve düşük alaşım çelikler: 10-30 a/desimetrekare. • Karbon çeliği: 20-40 a/desimetrekare. Yukarıdaki akım yoğunluklarında polisaj süresi 3-12 dakika kadardır. Malzeme aşındırma hızı malzemeye ve banyonun durumuna bağlıdır ve yaklaşık 7-15 mikron / 100 amper * dakika / desimetrekare olmaktadır. Gaz çıkışı ve çukur yerlerde gaz tutunması nedeniyle olabilecek sorunları gidermek için parçaların banyo içinde hareketi ve banyo sıvısının tazyikli hava ile karıştırılması gereklidir. Parçalar banyoya girerken ve çıkarken, redresör mutlaka kapatılmalıdır.

7. Polisaj Sonrası İşlemler:7.1 Yıkama Banyodan çıkan parçalar üzerindeki çözelti mümkün olduğunca çabuk bir şekilde giderilmelidir. Bunu sağlamak için yıkama banyosu içindeki parçalar askının hareketi ile yıkanır ve taşmalı su ve sprey yıkama ile iyice temizlenebilir. Yıkamanın etkisini arttırmak için, su banyosunun dibinden tazyikli hava verilerek suyun karıştırılması da ilave edilebilir. Ürün Tanıtımı Endüstriyel Boya, Toz Boya, Yüzey İşlem Kimyasalları, Boya Uygulama ve Kaplama Teknolojileri 63 7.2 Asidik Yıkama: Yıkanan parçalar, %5-10 (ağırlıkça) sülfirik asit içeren banyoda 1 dakika kadar bekletilir ve ardından hemen çok iyi şekilde yıkanır. Bu işlemle, banyodaki metal miktarı arttığı zaman, parça üzerinde oluşabilecek lekeler giderilmiş olur. Bu banyoyu hazırlamak için önce su ve sonra asit doldurulmalıdır. Bu işlem kesinlikle aksi sırayla (önce asit, sonra su) yapılmamalıdır.7.3 Pasivasyon: (Vedox 12NP Paslanmaz Çelik Pasivasyon) Elektropolisaj işleminden sonra parça yüzeyindeki tüm kimyasallardan arındırılıp, yüzeyde paslanmaya neden olabilecek kalıntıları uzaklaştırmak ve elektropolisaj filminin dayanıklılığını arttırmak için asidik karakterdeki değişik kimyasalların olduğu ortamda 0,5 – 2,0 saat bekletildikten sonra çok temiz yıkanarak uygulanır. 7.4 Nötürleme: (Vedox 12N Paslanmaz Çelik Nötürleme) Çukurlar, delikler ve kıvrımlar içeren parçaların yıkanması kolay değildir, üzerlerinde kalan asitli çözeltinin zamanla paslanmaya sebep olmaması için, nötürlenmesinde fayda vardır. Nötürleme sonrası parçalar yine çok etkili şekilde yıkanmalıdır. 7.5 Kurutma: Çok iyi yıkanmış parçalar şu şekillerde kurutulabilirler: 7.5.1: Sıcak, yumuşak suya daldırma ve sonra kendi halinde kurumaya bırakma. Kireç lekeleri daha sonra silinerek giderilecektir. 7.5.2: Yumuşak su ile yıkadıktan sonra fırında kurutma. Demineralize su kullanarak kireç lekelerinin oluşması önlenebilir. 7.5.3: Santrifuj cihazında kurutma. 7.5.4:Tazyikli kuru veya sıcak hava üfleyerek kurutma. 7.5.5: Su ile yer değiştiren kimyasallarda kurutma. 7.5.6: Trikloretilen kurutma cihazında kurutma.

8) Kimyasal Tüketimi / Banyonun İdamesi: 1.000 amper * saatte yaklaşık 5 kg kimyasal tüketilir. Banyodaki metal miktarı %5’in üzerine çıktığında banyonun 1/8’i yeni çözelti ile değiştirilir. İşlem sırasında taşınma ile eksilen banyo hacmi yeni çözelti ilavesiyle tamamlanacaktır. Operasyon, taşınma ile eksilen kimyasal ve işlemle eksilen kimyasal orantılı olacak şekilde yapılacaktır. Katodlar, çalışma gününün sonunda çıkarılacak ve su ile yıkanacaktır. Üzerlerinde metal çamuru olması durumunda katodlar, su içinde birkaç saat bekletileceklerdir. Banyo dibindeki metal çamuru birkaç santimetre yüksekliğe ulaştığında, banyo boşaltılıp, teknenin dibi temizlenecektir. Banyo suyu nem kapıcı karakterde olduğu için, uzun süreler çalışılmaması durumunda, banyonun hava ile temasını kesecek şekilde üzerinin örtülmesi gerekir. Aksi halde banyo, havanın neminden dolayı sulanır ve yoğunluk kaybeder.

9) Sıcaklık: Elektropolisaj işlemi malzeme serisine bağlı olarak 30 santigrat derece ile 90 santigrat derece arasında uygulanır. Banyo sıcaklığını sabit tutabilmek için, elektronik kumandalı soğutma ve ısıtma tertibatı şarttır. Banyo içinde homojen ısı dağılımını sağlamak için, tazyikli hava hareketi gereklidir. 10. Yoğunluk Banyo yoğunluğu her gün bomemetre ile ölçülmelidir ve ilgili diagramlar izlenmelidir. Yoğunluk çok yüksek ise, çok yavaş ve dikkatli şekilde su ilave ederek ayarlanmalıdır. Yoğunluk çok düşük ise, banyoda çok su var demektir ve elektropolisaj kalitesi düşer. Atık sular için yerel otoritelerin tavsiyeleri göz önünde bulundurulmalıdır.