Neden Alüminyum

Alüminyum; hafifliği, işlevselliği ve bulunabilirliği nedeniyle günümüzün en önemli mühendislik malzemelerinden biridir. Günlük yaşantımızın her noktasında alüminyumu görüyoruz. Yaşadığımız evde, bindiğimiz arabada, seyahat ettiğimiz tren ve uçaklarda, kullandığımız cep telefonları ve bilgisayarlar gibi elektronik cihazlarda. Gümüşi beyaz bir metal olan alüminyum, periyodik tabloda ki 13. elementtir. Dünya üzerindeki en yaygın metaldir ve dünya kütlesinin %8 ‘inden fazlasını oluşturmaktadır.

Ayrıca gezegenimizde oksijen ve silikondan sonra üçüncü en yaygın kimyasal elementtir. Diğer elementler ve özellikle oksijen ile kolayca reaksiyona girme eğilimi nedeniyle saf alüminyuma doğada rastlanmaz. Alüminyum çok çeşitli özellikler sunar. Dünyadaki en hafif metallerden biridir; demirden üç kat daha hafiftir. Ayrıca, ince oksit tabakası nedeniyle yüksek korozyon direnci sunmaktadır. Tamamen manyetik değildir ancak çok iyi elektrik iletkenliği sağlar. Hemen hemen tüm diğer metallerle alaşımlar oluşturur. Endüstride, alüminyum genellikle panel levha, profil veya dökme malzeme biçiminde kullanılır. Hafif ve mükemmel işlenebilir oluşu nedeniyle, alüminyum en yaygın kullanılan demir dışı metaldir. Nakliye endüstrisinde sac, boru ve döküm olarak kullanılır. Modern otomobillerin birçoğunda otomobil gövde parçası alüminyumdan yapılmıştır. İnşaat sektöründe alüminyum pencere, kapı, bina telleri, çatı kaplamalarında vb. alüminyum bulmak mümkündür. Alüminyum, korozyona karşı iyi direnç göstermesi nedeniyle ambalajda, diğer bir deyişle yiyecek ve içecek tenekeleri ve kutularında sıklıkla kullanılmaktadır.

Peki neden alüminyuma yüzey işlem uygulanmaktadır ?

Alüminyum hava ile temas ettiğinde korozyon direnci sağlayan bir doğal oksit tabakası oluşturur.

Bu tabakanın kalınlığı yaklaşık olarak 50 nm (0,05 μm) ‘dir ve bu istenilenden daha az korozyon direnci sağlamaktadır. Yüksek bir korozyon direnci ve dekoratif bir görünüm elde etmek için yüzey işlem uygulamaları gerekmektedir.

Alüminyum alaşımına ve nihai ürünün amaçlanan kullanımına bağlı olarak, alüminyumun yüzey işleme girmesi için birçok farklı yol vardır.

Farklı alüminyum yüzey işlem çözümleri nelerdir?

Temizleme ve Aşındırma

Herhangi bir yüzey işlem yapılmadan önce, daha önce yapılmış olan mekanik işlem adımlarından kaynaklanan herhangi bir yağ ya da gresin yanı sıra mevcut oksit tabakasının da çıkarılması gerekir.

Alüminyum amfoteriktir ve bu nedenle hem asit hem de alkali ortamda saldırıya uğrayacaktır. Bu nedenle, en etkili temizleme işlemi seçilmelidir. Nötral, orta alkali, alkali ve asit temizleyiciler mevcuttur.

Nötral temizleyiciler tipik olarak az miktarda yağ ve hafif kirlilikleri giderir.

Orta alkali temizleyiciler ise  daha kuvvetli lekeleri ve hafif oksit tabakalarını temizler ancak bu tür temizleyici kimyasallar yüzeyde hafif bir aşındırmaya  neden olabilir.

Alkali temizleyiciler, çok güçlü yağlar ve/veya kirler için diğer bir deyişle polisaj cilası kullanılmış yüzeylerde kullanılır ancak bu durumda kimyasal malzeme yüzeyinde aşındırmaya, parlaklığını almaya neden olabilir bu nedenle dikkatli kullanılmalıdır.

Asit temizleyiciler kuvvetli alkali kimyasallara göre daha az kuvvetlidir ve sadece hafif lekeleri kaldırmada etkilidirler bununla birlikte son işleme zarar verebilecek alaşım bileşenlerini temizlemede de etkilidirler.

Aşındırma, yüksek alkali kostik çözeltisinde veya yüksek asidik bir çözeltisinde yapılabilir. Doğru katkı maddeleri ile birlikte kullanıldığında, yüzeyde mat homojen bir görüntü sağlayabilir.

Buna, eloksal dünyasında “E6” aşındırma denir.

Aşındırma adımının temel amacı yüzeyde kalıp izlerini ortadan kaldırmanın yanında yüzeye daha dekoratif ve estetiksel bir görünüm kazandırmaktır.

Eloksal

Alüminyum eloksal işlemi için bilinen farklı elektrolit türleri vardır: sülfürik asit, kromik asit, fosforik asit, borik ve tartarik asit ile yapılan eloksal banyoları gibi. İnşaat ve yapı endüstrisinde ağırlıklı olarak kullanılan sülfürik asit prosesidir. Eloksal prosesi sırasında substrat alüminyum oksite dönüştürülür.

Geleneksel eloksal prosesinde esas olarak korozyondan koruma ve dekoratif yüzeylerin elde edilmesi amaçlanmaktadır.

Oksit tabakasının üçte ikisi (2/3) substrata doğru büyür sadece üçte biri (1/3) ek kalınlık oluşturur. Bu, 18 μm kalınlığında bir eloksal tabakasında 6 μm daha büyüme oluştuğu anlamına gelir.

Tabaka, gözeneklerle dolu bir petek yapısında, çok ince bir bariyer katmanından oluşur. Katmanın büyümesi malzeme  yüzeyine dik olarak gelişir.

Vickers sertliği ölçüldüğünde, Vickers elmas ucu, oksit tabakasını gözeneklere sıkıştırarak petek yapısına baskı yapar. Böylece, gerçek sertlik tespit edilemez ve bu görünür sertlik olarak adlandırılır.

Geleneksel bir eloksal tabakası, 180-300 HV ‘lik bir görünür sertliğe ulaşır.

Tespit

Nihai bir proses adımı renkli yada renksiz eloksal tabakalarının gözeneklerinin mühürlenmesidir.

Klasik yöntem, korozyon direncini arttırmak için metal tuzları veya başka katkı maddeleri içeren sıcak yada soğuk su içine parçaların daldırılmasıdır.

Bu uygulama tespit işlemi olarak bilinmektedir. Bu işlem sırasında gözeneklerde oluşan alüminyum hidroksit ile gözenekler kapatılır.

Bu işlemin renkli yüzeylerin görünümü üzerinde hiçbir etkisi yoktur.

Pasivasyon

Alüminyum yüzeyler, korozyon direncini arttırmak ve yaş yada toz boya öncesi yüzey hazırlığı sağlamak için pasivasyon uygulamasından geçirilebilir.

Pasivasyon uygulaması sayesinde yüksek korozyon direnci ve yaş yada toz boya uygulaması için mükemmel bir dönüşüm tabakası oluşturulur.

Pasivasyon kimyasalları 4 çeşittir; Cr+6, Cr+3, kromsuz (chrome free) ve organik içerikli pasivasyonlar.

Pasivasyon uygulamalarında durulama ve durulama suyunun kalitesi oldukça önemlidir. Durulama suyu yüzeydeki kimyasal reaksiyonu durdurmakta ve kimyasalı metal yüzeyinden uzaklaştırmaktadır.

Kapalı devre su sistemleri bugün hala araştırılmaktadır. Üretim sırasında su kalitesinin değiştiğini ve ölçülmesinin zor olduğunu da söylemek mümkündür. Sistemde deiyonize veya reverse osmos birimlerinin olması önerilmektedir.

Proses kademelerinden durulama tankına sızıntılar en aza indirilmelidir. Suyun temiz kalması ve su tüketiminin azaltılması için daha fazla durulama olması tercih sebebidir. Pasivasyon sırasında karşılaşılan en büyük sorunu diğer tuzlara oranla hidroksit ve florürlerin oluşturduğu söylenebilir.

Kromsuz pasivasyonda ürüne bağlı olarak silikatlar ve köpük kesici katkılar da kaplamayı etkileyebilmektedir. Kromsuz pasivasyon uygulamasında yüzey işlem kalitesi iyi bir deoksidasyon uygulamasına bağlıdır.

Deoksidasyon işleminde florürlerin etkisi önemli olduğu kadar yüzeyden de florür iyonlarının uzaklaştırması gerekmektedir.

Yüzeyden uzaklaştırılmayan florürler, kromsuz pasivasyon da doğru bir kaplama ağırlığı gösterebilir ancak alüminyum yüzeyinde gevşek ve yapışkan olmayan bir boya oluşmasına neden olabilir.

Temizleme veya aşındırma uygulama formülasyonları sodyum hidroksit ve/veya potasyum hidroksit içermektedir.

Aynı şekilde hidroksitlerin de florür gibi yüzeyden uzaklaştırması gerekmektedir. Yüzeyden uzaklaştırılmayan hidroksitler kromsuz pasivasyon ile de reaksiyona girerek daha yüksek bir kaplama ağırlığına neden olurken yüzeyde gevşek ve yapışkan olmayan bir boya oluşmasına neden olabilir.

Bir diğer sorun yaratabilecek durum, köpük oluşumu nedeniyle kullanılan köpük kesici katkının temizleme banyolarına eklenmesidir.

Çoğu zaman soruna neden olmayan köpük kesicilerin, çok miktarda farklı kullanımlarının kaplama ağırlığı oluşumunu bozduğunu göstermektedir.