Galvaniz kaplamanın 2 çeşidi vardır birisi sıcak daldırma galvaniz digeri ise soguk galvaniz yani elektrolitik galvaniz kaplamadır.
Daldırma galvaniz erimiş saf cinko ile kaplandıgından en uzun ömürlüsüdür. Ve 80-90 mikron arası kalınlıkda kaplama sağlar. Soğuk galvanizleme ise elektrolitik dalgalar ile metal üzerinde çok ince bir tabaka oluşturur.
Daldırma galvaniz görsellik açısından eletrolitik kaplamaya göre daha mat bir renkde olur. Fakat sıcak daldırma galvanizin bir çok avantacı vardır bunlardan birisi ise kendi kendini onaran tek kaplama olmasıdır.
Deniz suyu ve nemli ortamda en uzun süre dayanıklılık ile daldırma galvaniz tercih edilmektedir. Maliyet acısından eletrolitik galvaniz kaplamaya oranla daha pahalı olabilir.
Çelik tel malzemenin sıvı çinko banyosuna daldırılarak yüzeyinin çinko tabakasıyla kaplanması işlemine “Sıcak Daldırma Galvaniz Kaplama” işlemi denir.
Çelik tel malzemelerin çinko ile kaplanmasının temel nedeni, malzemenin korozyona (paslanma) karşı korunmasıdır.
Malzeme yüzeyine kaplanan çinko çelik teli bulunduğu ortamın etkilerinden koruyarak uzun süre paslanmadan kullanılabilmesine imkân tanır.
Malzemenin kullanım ömrü yüzeydeki çinko kaplama miktarına ve malzemenin kullanıldığı ortama bağlı olarak değişir. Çinko kaplama miktarı arttıkça malzemenin kullanım ömrü artar.
Sıcak Daldırma Galvaniz Kaplamanın Kısa Tarihçesi
1741 yılında Fransız kimyacı Melouin sıvı çinko içerisine demir parçalarını batırarak kaplama denemelerine başlamıştır.
1787 yılında İngiliz Profesör Watson Bishop, demir malzemelerin temizlendikten sonra amonyak çözeltisine batırılıp sıvı çinko içerisine daldırılması yöntemini anlatan yazılar kaleme almıştır.
1854 yılında ise, Boucher ve Muller isimli Fransız bilim adamları günümüzde uygulanan çelik tel galvanizleme işlemini bulmuşlardır.
1860 yılında sürekli tavlama, temizleme ve galvaniz kaplama işlemini İngiliz George Bedson geliştirmiştir.
1890 yılında galvanizli çelik telin ped ile sıyrılması yöntemi bulunmuştur.
Demir Çinko Alaşım Tabakaları
Çelik tel, galvanizleme sıcaklığındaki (450-490 ºC) sıvı çinkoya daldırıldığında, çelik tel ile sıvı çinko arasında reaksiyon başlar ve aşağıda şematik olarak verilen alaşım tabakaları oluşur. Bu tabakalar sırasıyla dıştan içe doğru aşağıdaki şekildedir.
1. Eta ( ) tabakası. %100 çinkodan oluşur.
2. Zeta ( ) tabakası. Yaklaşık %94 çinko ve %6 demir içerir.
3. Delta ( ) tabakası. Yaklaşık %90 çinko ve %10 demir içerir.
4. Gama ( ) tabakası. Yaklaşık %75 çinko ve %25 demir içerir.
5. Çelik tel.
Çelik tel yüzeyinde oluşan alaşım tabakalarının sertliği demir ve çinkoya göre daha yüksektir. Bu durum galvanizli tellerin aşınmaya karşı daha dayanıklı olmasını sağlar. Alaşım tabakasının oluşma hızı 1 µ/sn’dir ve dalma süresi uzadıkça kalınlık artar. Alaşım tabakasının kalınlığı toplam kaplama kalınlığının yaklaşık %50’si kadar olmalıdır. Alaşım tabakasının sert ve kırılgan bir yapıda olması nedeniyle, tabaka kalınlığının fazla olması durumunda kaplamada kırılma ve dökülme yaşanabilir.
Çinko kaplı çelik telin içinde bulunduğu dış ortamdaki sülfat ve diğer çevresel faktörler, korozyon hızını önemli ölçüde etkilemektedir. Aşağıdaki tabloda, çinko kaplamaların değişik ortamlardaki muhtemel ömürleri verilmektedir.
Bazı ortamlarda çinko kaplamanın çözünme hızları aşağıdaki gibidir.
- Kırsal ortamlarda 1-2 mikron/yıl (7-15 gr/m²)
- Çok yağış alan ancak endüstriyel olmayan ortamlarda 2-3 mikron/yıl (15-22 gr/m²)
- Tropikal ortamlarda 5-8 mikron/yıl (36-57 gr/m²)
- Endüstriyel bölgelere yakın yerlerde 3-5 mikron/yıl (22-36 gr/m²)
- Endüstriyel bölgelerde 5–8 mikron/yıl (36-57 gr/m²)
- Deniz kenarlarında (denize 100–500 m uzaklık) 5-8 mikron/yıl (36-57 gr/m²)
- Denize temas eden yerlerde 8–15 mikron/yıl (57-107 gr/m²)
Galvaniz kaplamalar en iyi dayanımı pH 6-10 olan ortamlarda göstermektedir. Eğer galvaniz kaplı tel, asidik veya aşırı bazik sıvılarla temas ederse galvaniz kaplamanın koruyuculuğu zarar görecektir.
Galvanizli telin yağmur suyuyla veya ortamdan yoğuşan nemle ıslanması korozyona dayanım ömrünü 2 kat azaltır.
Galvaniz kaplı teller elektrokimyasal olarak pasif olan malzemelerle temas ettirilirse (paslanmaz çelik, bakır, pirinç vb.) çok hızlı bir şekilde korozyona uğrar.
Deniz suyuyla temas çinko kaplama yüzeyindeki koruyucu tabakayı parçaladığı için galvanizli tel yüzeyinde çok hızlı bir şekilde korozyona neden olur.
Yukarıda sayılan olumsuzluklara rağmen çelik tel malzemeleri açık ortamda korozyondan korumak için kullanılan en yaygın ve en güvenilir yöntem çinko kaplama işlemidir.
Çinko kaplama, çelik tel malzemeler için 3 yönlü bir koruma sağlayarak ömürlerini önemli ölçüde artırır. İlk olarak, çinko kaplanan yüzeyde tüm yüzeyi kaplayan bir oksit tabakası oluşur ve bu tabaka çelik tel ile dış ortam arasında bariyer görevi görerek malzemeyi korozyona karşı korur.
İkinci olarak, çinkonun çeliğe göre daha aktif bir malzeme olması nedeniyle galvaniz kaplı malzemelerin dış ortamla temasında çinko kendini harcayarak çelik tel malzemenin korunmasını sağlar. Aşağıdaki resimlerde de görüldüğü üzere çinko kaplı malzemelerde metalin açığa çıkması durumunda çinko kendini tüketerek çeliğin korozyona uğramasına engel olur.
Boyanan malzemelerde, eğer metal açığa çıkarsa, açılan kısımda oksitlenme başlar ve boyanın altına ilerleyerek boya tabakasını döker. Bu durumda boyanın koruyuculuğu kalmaz.
Kendisinden daha pasif bir metal ile kaplanan çelik tellerde ise, kaplamanın her hangi bir nedenle açılması durumunda bu kez çelik kendisini korozyona uğratarak pasif malzemeyi korur. Bu durumda çelik korozyona uğrar, kaplama malzemesi ise korunmuş olur.
| Çinko ile Kaplama | Boyama | Pasif Metal ile Kaplama |
Malzemelerin aktif ve pasif olarak nitelendirilmeleri galvanik serideki konumlarına göre yapılmaktadır. Galvanik seride daha düşük enerjiye sahip malzemeler aktif, daha yüksek enerjiye sahip malzemeler pasif olarak nitelendirilir. Aşağıdaki galvanik seride bazı metallerin enerjileri verilmiştir. Tablodan da görüleceği üzere çinko, demire göre daha düşük enerjiye sahip olması nedeniyle daha aktif bir metaldir.
| Metal/Alaşım |
Potansiyel (Volt)* |
||
| Magnezyum |
-1,55 |
Daha |
|
| Çinko |
-1,10 |
||
| Alüminyum |
-0,86 |
||
| Kadmiyum |
-0,77 |
||
| Dökme Demir |
-0,68 |
||
| Karbon Çeliği |
-0,68 |
||
| Paslanmaz Çelik |
-0,61 |
Az |
|
| Kurşun |
-0,57 |
||
| Lehim |
-0,52 |
||
| Kalay |
-0,49 |
||
| Bakır |
-0,43 |
||
| Alüminyum Bronzu |
-0,41 |
||
*Tüm değerler bakır sülfat referans elektroduna göredir.
(Zinc Handbook, Porter 1991)
Son olarak ise, çinkonun çözünmesiyle oluşan çinko hidroksidin, çelik telin yüzeyini kaplayarak korozyona dayanıklı bir tabaka oluşturmakta ve bu durum malzemenin korunmasında önemli bir avantaj sağlamaktadır.
ELEKTRO GALVANİZ NEDİR ?
Demir ve çeliğin paslanmaya karşı korunmasında en akılcı ve kesin çözüm, malzemenin elektro yöntemi ile galvaniz kaplanmasıdır.
Demir ve çelik malzemeler bulundukları atmosferik ortamdan etkilenerek zaman içinde fiziksel, kimyasal, elektriksel ve diğer özelliklerini kaybederek korozyona uğrarlar. Bu değişikliğe, “metalin paslanması” da denmektir. Paslanma sadece görüntü bozukluğu olmayıp aynı zamanda metali aşındıran bir kimyasal reaksiyondur. Ayrıca pas, kaynaklandığı metalden takriben 30 kat büyük bir hacim oluşturduğundan, paslananan metalin çevresindeki elemanları da patlatmaya eğilimlidir. Metali, paslanmayı oluşturan dış etkenlerden uzak tutabilmek amacı ilen metal yüzeylere koruyucu yöntemler uygulanır. Bu koruyucu yöntemlerden bazıları boya, plastik, nikel, krom, bakır ve çinko kaplamadır. Ancak; bütün bu kaplama yöntemleri arasında çinko kaplama en güvenli ve uzun ömürlü olanıdır. Çinko kaplama (galvaniz) yöntemi ile muamelenin diğer yöntemlere nazaran avantajları şöyle sayılabilir:
Kalın ve nüfusiyeti yüksek ve homojen bir yüzey filmi oluşturur, diğer yöntemlerle ulaşılamayan kritik noktalar (iç hacimler, keskin köşeler, kesim yerleri, delik yüzeyleri, boşluklar) vs. korunmuş olur.
Diğer yöntemler, ufak zedelenmelere karşı çok hassastır ve genelde korozyon bu zedelenmelerde baş gösterir. Oysa galvaniz kaplama çiziklere karşı dirençlidir ve hatta kendi kendini onarma özelliğine sahiptir. Buna “self healing effect” ve “katodik koruma” denir. Aynı nedenlerle, elektro galvanizle kaplanmış yüzeyler, darbelere karşı da görece korunmalıdır.
Kaplanan malzeme ile çinko metalürjik bir bağ oluşturur ve malzeme yüzeyinde meydana gelen alaşım tabakaları dış etkilere karşı dayanıklı bir kaplama sağlar.
Galvaniz, yüzey kaplama yöntemleri arasında en uzun ömürlü olanıdır ve hiçbir bakım gerektirmez.
Belli bir estetik cazibesi vardır. İlk başları parlak ve iki boyutlu kristalin bir görünüşe sahip olan kaplama yüzeyi, zamanla matlaşarak homojen mat gri renkte bir yüzeye dönüşür.
Ekonomik bir yöntemdir.
Ancak, elektro galvanizin dezavantajları da vardır:
elektro galvaniz yöntemi ile kaplanmış metallerin onarılması ve tamiri mümkün değildir, parçanın tadilat/ onarımdan sonra bir tüm olarak tekrar galvanizlenmesi gerekir.
Parçaların teker teker galvanizlenmesi gerekir, yani montajdan sonra galvaniz, sağlıklı bir yöntem değildir, parçaların galvanizlenmesi için önce sökülmeleri, işlemden sonra da takılmaları gerekir.
Küçük açıklıkları olan tanklar gibi bazı geometriler elektro galvanize müsait değildir, imalatçının, yapının imalat sonrası elektro galvaniz yöntemiyle korunacağını bilmesi gerekir.
elektro galvaniz teşkilatı pahalı ve yaygın olmayan bir teşkilattır, yöntemin lojistiği sorun yaratabilir.
Teknelerde, çapalar, zincirler ve bazı tanklar elektro galvaniz ile kaplanır. Özellikle klasik teknelerde, çarmık ayakları, kurtağızları, bumba ve kapela fitingleri ve diğer bir dizi aksam elektro galvaniz ile korunurlar.
TS-914 STANDARTLARINA GÖRE OLMASI GEREKEN KAPLAMA AĞIRLIKLARI
MALZEME SINIFI MALZEME KALINLIĞI (mm) ORTALAMA KAPLAMA
AĞIRLIĞI (gr/m2) KAPLAMA KALINLIĞI (mikron)
SANTRİFÜJ YAPILAMAYAN ÇELİK PARÇALAR 5 mm ve üzeri 610 85
2 mm’den kalın – 5 mm’den ince 460 65
1 mm’den kalın 2 mm’den ince 335 47
Değişik atmosferik ortamlarda galvanizli malzeme üzerindeki kaplamada oluşan yıllık ortalama kalınlık kaybı, uzun süren araştırmalar ve testler sonucunda aşağıdaki cetvelde verildiği şekilde tespit edilmiştir.
ORTAM KALINLIK KAYIP MİKTARI (gr/m2)
Şehir dışı 7-15
Şehir içi 20-40
Deniz kenarı 20-50
Endüstriyel ortam 40-80
ELEKTRO GALVANİZ NERELERDE KULLANILIR
elektro galvaniz kaplaması köprü baraj ve binaların çelik yapılarında, oto korkuluk, ray dikme ve takozlarında, yüksek gerilim hatları, topraklama şerit ve levhalarında, trafo ve yağ kazanlarında, kablo kanalı ve ızgaralarında, elektrik ve reklam direklerinde, soğutucu gruplarında, boru ve sargı serpantinde, boyler, hidrofor, eşanjör, kum filtresi, su yumuşatma cihazlarında, kazanlarda, su depoları, arıtma boru ve üniteleri platform ve yağ merdivenleri, hava alanları yer hizmetlerinde kullanılan bagaj taşıma arabaları ve konveyörleri, tershaneler, gemiler, zincirlerde, et ve et mamüllerini taşıma ile istifleme aparatlarında, tel ve tel ürünlerinde, saç, profil, köşebent, havuz, fan, baca, lama, inşaat demiri ve borularda, çivi, vida, civata, somun ve fiting malzemelerine kadar birçok ürünlerin korunmasında kullanılmaktadır.
Hidrofor Kazanları
Trafo Radyatörü
Boyler Kazanları
Soğutucu gruplar (Evaparatör)
Kollektör Boru
elektro yöntemi ile galvanizleme = daima iyi alışveriş.
Boyamadan daha ekonomik.
25 yıldan uzun dönemde yapılan harcamalar değerlendirildiğinde elektro yöntemi ile galvanizlemenin diğer koruma işlemlerinden ne kadar avantajlı olduğu görülmektedir.
Karada, normal atmosfer koşullarında
Denizde, normal atmosfer koşullarında
Karada, kirli hava ortamında
Denizde, kirli hava ortamında
ELEKTRO GALVANİZ YAPILACAK ÇELİĞİN SEÇİMİ
Malzeme hasara uğrayabilir, ama sıcak galvanizlemenin sağladığı koruma zarar görmez. Metalürjik bağ kuran tek kaplama prosesi olan galvaniz yapısında,saf çinko tabakası darbelere karşı tampon görevi görürken,çelikten daha sert olan alaşım tabakaları kaplamanın tokluğunu sağlar.
Kaplama hasara uğradığında,çinko ile demirin elektrokimyasal özellikleri,kaplamanın zedelendiği noktanın korozyonun başlangıç noktası olmasına izin vermez.Diğer kaplamalarda küçük kaplanmış alanlarda korozyon hemen başlarken,elektro yöntemi ile galvanizlemede çinko kendini feda ederek çeliği korur.
Çinko kaplamanın kalınlığı hem fabrika,hem de montaj sahasında basit manyetik veya elektromanyetik aygıtlarla ölçülebilir.
Galvanizli yeni bir ürün tasarlanırken,galvanizi yapacak firma ile tasarım başında iletişime geçmek zaman ve maliyetten kazanç sağlayacaktır.
Çelik ürünün galvaniz operasyonu sırasında 450-500°C deki ergimiş çinko banyosuna tamamen daldırılması gerektiği unutulmamalıdır.Ergimiş çinkonun ürünün iç ve dış tüm yüzeyleri ile temas edip kolayca süzülmesini sağlayacak bir tasarım, kaplama kalitesini arttıracağı gibi maliyeti de düşürecektir.
Farklı amaçlar için, ürün üzerine açılmış olan delikler ergimiş çinkonun kolayca süzülmesini ve kapalı hacimler içeren ürünlerde, sıkışmış havanın çıkışını sağlayabilir. Bu delikler galvaniz operasyonunun gereklerine cevap vermiyor ise yeni deliklerin eklenmesi gerekir.
Korozyona karşı iyi bir korumanın sağlanabilmesi için ergimiş çinko, ürünün tüm yüzeylerine temas etmelidir. Boru, kutu profil, kazan gibi içi boş veya içine bölmeler bulunan ürünlerde iç yüzeylerin de galvanizli olması, kullanım sırasında içerde başlayacağı için görülmeyecek korozyon tehlikesini engelleyecektir.
ÜRÜNÜN GALVANİZE UYGUN OLMASINI SAĞLAYACAK BAZI GENEL KURALLAR
1. Ürünün içinde sıkışacak hava çıkışını ve çinkonun girişini ve çıkışını sağlayacak delikler mümkün olduğunca büyük olmalıdır. Aşağıdaki tablo açılması gereken minimum delik çaplarını göstermektedir.
2. Ürün galvaniz için askıya alındığında hava çıkışını sağlayacak delik (en üst noktada) ile ergimiş,çinkonun süzülmesini sağlayacak delik (en alt noktada) birbirlerine diyagonalde zıt şekilde açılmalıdır.
3. İçi boş yapılar (boru, kutu, profil, vs.) kapalı hacimler oluşturacak şekilde birbirlerine birleştirildiğinde (korkuluk, merdiven, platform vs. imalatındaki gibi) tüm kapalı hacimlerin içine ergimiş çinkonun girmesini ve içerdeki havanın çıkışını sağlayacak, yine diagonalde zıt şekilde en üst ve en altta deliklere ihtiyaç vardır.
4. Ürün üzerinde ergimiş çinkonun akşını engelleyecek tüm destek, diyafram bağlantı parçalarının köşelerinde delik bulunmalıdır.
5. Civatalı bağlantıların galvaniz işlemi tamamlandıktan sonra yapılması gerekir.
Kapalı hacimler bulunduran ürünler,hava çıkışını sağlayacak delikler açılmadan çinko banyosuna daldırıldığında, kapalı bölgede kalan nem 450-500 °C de yaklaşık 200 bar basınca neden olacak ve bu ürünün patlayarak parçalanmasıyla sonuçlanacaktır. Bu durum aynı zamanda galvaniz atölyesinde çalışan operatörler içinde son derece tehlikelidir. Destek amaçlı kaynatılan profillerin – eğer mümkünse – ergimiş çinko akışı yönünde boşluk bırakılarak kaynatılması gerekmektedir. İçi boş yapılarda, dikey konumdaki kaynaklı parçaların içinde sıkışan havanın atılabilmesi ve çinkonun süzülebilmesi için alt ve üst çapraz konumlarda deliklerin açılması gerekir. Bütün içi boş kaynaklı yapılarda hem güvenlik açısından hem de çinko birikmesinin engellenebilmesi açısından deliklerin mümkün olduğunca dikişlere yakın yerlerden açılması gerekir. Birbirleri ile temas eden yüzeylere şekilde gösterildiği gibi delik açılması gerekir. Eğer delik açmak pratik değilse kaynağın kesikli olarak yayılması gerekir. Bu önlemler galvaniz cağındaki patlamanın ve malzemenin deformasyonunu engellemesi açısından gereklidir. Kaynaklı parçaların, yüzeyler arasında, hava sıkışmasına neden olmayacak şekilde çizimde gösterildiği gibi kaynatılması gerekir. Civatalı bağlantılar galvanizden sonra yapılmalıdır.
ZİNCİR ELEKTRO GALVANİZ RESİMLER
