Elektrolizle Kaplama yöntemleri

Elektroliz Nedir

Bir Elektrik akımı tarafından aşılan bir elektrolitin uğradığı ayrışmaya elektroliz denir. Elektroliz bu akımın elektrolit içinde iletilmesiyle birlikte gelişir. Elektrolit çoğunlukla erimiş olarak ya da bir Tuzeriyiğinin Sulu çözeltisi halindedir. Volta pilinin bulunmasıyla (1800) ve Suyun elektrolizine uygulanmasıyla ilgili ilk deneyler XIX. yy’ın başlarında gerçekleştirilmiştir.Elektroliz sözcüğünün olayı özel olarak inceleyen Michael Faraday tarafından ortaya atıldığı sanılmaktadır.

Elektroliz ile ilgili bazı terimler:

Elektrolit:İçinde serbest iyon bulunduran ortamlara denir.

Elektrot:Elektrolit içine batırılan metallere denir.

Anot: elektroliz kabında üreticinin Pozitif kutbuna bağlı elektroda denir.

katot: Elektroliz kabında üreticinin Negatif kutbuna bağlı elektroda denir.

Elektrolizin Uygulama Alanları: Elektroliz öncelikle elektrolizle metalürjilerde metallerin hazırlanmasında (çözünmez anot) ya da arıtılmasında (çözünür anot) kullanılır. Elektroliz ayrıca galvanoplastide bir elektrolitik metal birikimiyle  döküm kalıbına biçim vermede aşınmaya karşı korumada ve bir metal çökeltisiyle metallerin kaplanmasında (sözgelimi Nikel kaplama çinko kaplama kadmiyum kaplama krom kaplama Gümüş ya da Altın kaplama) baş vurulan bir yöntemdir.

Arı (saf) Hidrojen özellikle suyun elektroliziyle elde edilir. Öbür uygulamaları arasında Gaz üretimi (klor) metal üstünde koruyucu oksitli anot tabakalarının elde edilmesi (alüminyumun alümin aracılığıyla anotlaştırılması işlemi) elektrolizle parlatma metallerin katot ya da anot olarak yağlardan arındırılması sayılabilir. Elektroliz akım şiddetlerinin özellikle de voltametrelerdeki akım miktarlarının ölçülmesine de olanak verir.

Sürekli akım yardımıyla organik dokuların ayrıştırılmasına dayanan tedavi elektrolizi cerrahide sinir uçlarının (nöronların) sertleşen urların burun deliklerindeki poliplerin yok edilmesinde sidik yolu (üretra) ya da yemek borusu daralmalarının tedavisinde vb. kullanılır.

ELEKTROLİZDEN YARARLANMA
1. Metallerin Ayrıştırılması Bunun için hangi metal ayrıştılıcaksa, o metalin bir tuzunun çözeltisi hazırlanır. Bu yöntem en çok Bakır matali için kullanılır. Çözelti içine batırılan elektrotlardan biri Arı bakır diğeri de arı olmayan bakırdır. Bakır iyonları (+) yüklü olduğundan katoda gider orada nötrleşerek arılaştırılmış olur.

2. Metalle Kaplamacılık Herhangi bir metalle kaplamak istediğimiz bir cisim elektroliz kabında katot olarak kullanılır.Hangi metalle kaplamak istiyorsak o da anot olarak seçilir.Çözelti yerine anot olarak kullanılan metalin tuzunun Sudaki çözeltisi alınırTeknikte kromajnikelaj ve Gümüşlekaplama bu metodla olur.

Bir demir çatal nikelle kaplanmak isteniyorsaçatal katotnikel ise anot olarak seçilir. Çözelti olarak nikel Tuzu çözeltisi kullanılır. Sulu çözelti içindeki nikel iyonları katoda gider ve Element halinde birikerek kaplama olayını gerçekleştirirler

-1- Suyun Elektroliz Deneyi Deneyin amacı: Suyunelektroliz yoluyla hidrojen ve oksijene ayrılması. Araç ve Gereçler 8 yuvarlak pil ve pil yatağı (veya 12 voltluk doğru akım güç kaynağı) İletken teller ve tel tutturucuları 3 beherglas (250 cm3) 3 deney tüpü 6 çelik elektrot Çamaşır Suyu sodası çözeltisi Ön bilgiler ve deney yapılışı: Temiz bir kaba 500 cm3 saf Su konur. 60 gr çamaşır sodasını (Na2 CO3 H2 O) azar azar su içine döküp karıştırarak çözünüz.

Daha sonra çözeltiye 1000cm3’e çıkıncaya kadar saf su ilave edilir. Böylece yaklaşık %5’lik çözelti hazırlanmış olur. 250 cm3 lük temiz bir beherin üçte ikisine kadar çözelti konur. İki deney tüpü alarak bunlar ağızlarına kadar ağızlarına kadar çözeltiyle doldurulur. Kesiti tüp ağzından daha geniş bir tıpayı parmağınızla bu tüpün ağzında tutarak tüp ters çevrilir ve beherdeki çözeltiye daldırılır. Daha sonra parmak çekilir ve tıpa çözeltiden alınır. Böylece tüp içine Hava girmesi önlenmiş olur. İkinci tüp için de aynı işlem yapılır.

Makinalardan bir çok ev eşyalarında kkullanılan çeşitli nesneleri kapsayan çok geniş bir alanda, metal kaplama yöntemi kulla­nılır.

Metal kaplamadan amaç, hem korozyona kar­şı eşyaları korumak, hem de onlara güzel bir görü­nüm vermektir.
Bununla birlikte, cıvata ve somun gi­bi küçük parçaların elektrolizle galvanizlenmesine, yalnızca koruma amacıyla başvurulur. Ayrıca, metal yüzeye sertlik vermek ya da yüzeyi sürtünme, elektrik, magnetik ve ışık etkilerine karşı dayanıklı kılmak için de, elektrolizle kaplama yönteminden yararlanılr.
Süsleme ya da koruma nedeniyle yapılan kapla­ma kalınlıkları, normal olarak 0,025 mm (25 mikron) dolayındadır. Buna karşılık, özel mühendislik uygu­lamaları için, bazen daha kalın bir kaplama gereke­bilir.

Elektrolizle kaplamanın ilkeleri:
Elektrolizle kap­lamada metal tabaka, elektroliz kabı (Bk. elektroliz) içinde katot görevi yapan iletken yüzeyler üs­tüne kaplanır. Kaplama maddesi olan metalin İYON’ larını içeren, uygun bir elektrolit kullanılır. Alçak ge­rilim ve doğru akım altında, metal iyonları katotta, «temel metal Kaplanacak metal levha ya da çubuk (anot), çö­zünür bir maddeden oluşuyorsa, metal, aynı anda çö­zeltiye karışır. Ama, bazı durumlarda, pratik neden­lerle, çözünmeyen anot kullanmak gerekir.
Krom kap­lama çözeltilerinde, elektriği ileten, ama değişmeden kalabilen kurşun anotlar kullanılır. Burada çözelti­den alman krom, biraz krom asit eklenmesiyle yeni­lenebilir. Çözünebilir bir anot söz konusu olduğunda, çözünen, metalin ağırlığı, geçirilen akım miktarıyla orantılıdır. Elektrokimyasai tepkimeler şöyle gösteri­lebilir.

Katotta: Metal iyonları + elektronlar —
Yapışma: Kaplamanın ana metale iyi yapışması için, iki metalin atomları arasında sıkı bir bağ olması gerekir. Bu nedenle, ana metalin yüzeyinde, ısıl işlem ya da genel üretim sırasında oluşabilecek oksit ta­bakası, yağ ya da birikintiler bulunmamalıdır. Dolayısıyle kaplanacak parçalar, kaplamadan önce, uygun biçimde hazırlanır. Oksit tabakası ya da pas söz ko­nusuysa, seyreltik hidroklorik ya da sülfürik asitle «temizlemek
Atım gücü:
Elektrolizle kaplama çözeltisinin en önemli özelliklerinden biri, anottan farklı uzaklıklar­da olan katot yüzeyleri üstünde, aynı kalınlıkta bir metal kaplama oluşturmasıdır (atım gücü).
İyi bir atım gücü, karmaşık yapılı bir parçanın iç yüzeyle­rinde de yeterli oranda bir kaplama kalınlığı sağlar. Bu, özellikle, kaplanacak parçanın korozyona karşı korunması gereken durumlarda önemlidir. Yalın me­tal iyonunun, yüksüz bir molekülle birleşmesi sonu­cu oluşan birleşik metal iyonlu çözeltilerin atım gü­cü, genellikle yalın metal tuzlarının çözeltilerinden daha iyidir.

Endüstride kullanılan kaplama çözeltileri:

Bu tür çözeltiler, ağır metaller ile bazı tuzların sudaki çö­zeltilerinden oluşur. İstenen özellikleri (sözgelimi par­laklık, sertlik, işlenebilirlik, düzgünlük, iç yüzeylerde yeterli kalınlık verici) sağlamak için bu çözeltiye çe­şitli maddeler (genellikle organik bileşikler) katılır. Elektrolizle kaplanan başlıca metal, çeliktir. An­cak, demir içermeyen metal ve alaşımlar da çeşitli türden metallerle kaplanır. Elektrokimyasai dizide alüminyumun altında yeralan metallerin çoğu, su­daki kaplama çözeltileriyle başka metallerin üstüne kaplanabilir.
Elektrokimyasal ya da elektromotor di­zi, bir metaller listesidir. Bu listedeki bir metal, lis­tenin daha altında bulunan bir metalin, yerini ala­bilir. Dizideıci başlıca metaller sırasıyla, sodyum, mag­nezyum, çinko, krom, demir, kobalt, nikel, kalay, kur­şun, (hidrojen), bakır, cıva, gümüş, platin ve altındır (hidrojenden önceki metaller, hidrojeni asitlerden açı­ğa çıkarırlar).

Endüstride, elektroliz yoluyla kaplanan metaller genellikle krom ve nikeldir. Ama, kadmiyum, kobalt, bakır, altın, iridyum, demir, kurşun, pladyum, platin, rodyum, gümüş, kalay ve çinko da kullanılabilecek metaller arasındadır.
Özel amaçlar için, iki ya da da­ha çok metal, alaşım kaplamaları biçiminde, aynı an­da bu işlemden geçirilebilir. Sözgelimi, bakır-çinko (pirinç), bakır-kalay (bronz), kurşun-kalay, kurşun-kalay-bakır, kalay-nikel ve nikel-kobalt, bu biçimde işlenebilir.

Süsleme ve koruma amacıyla yapılan kaplamalar :

Çeşitli ev eşyaları, kapı kolları, otomobil’ tamponları ve jant kapaklan gibi kaplama nesnelere süsleme ve koruma amacıyla yapılan kaplamaların, parlak ol­ması istenir.
Geçmişte bu parlak kaplama, kaplama­nın belirli aşamalarında mekanik cilalamayla gerçek­leştiriliyordu. Ancak, her işlemden önce metalin yağ­dan temizlenmesini gerekli kıldığından, mekanik ci­lalama hem çok zaman alıyor, hem de pahalı oluyor­du. Bu nedenle, ayna gibi parlak bir yüzey bırakacak biçimde metal birikintinin biçimini etkileyen ve or­ganik katkı maddeleri içeren «parlak
Elektrolizle kaplama kuruluşları:

Elektrolizle kap­lama otomatik, yarı otomatik, elle ya da fıçıda kap­lama yöntemiyle yapılabilir.
Otomatik, yarı otomatik ve elle çalıştırılan makinaların bulunduğu kuruluşlarda metaller, ya tek tek işleme sokulur ya da ayrı ayrı çözeltinin içine sarkı­tılarak, kaplama gerçekleştirilir. Fıçıda kaplama yön-temindeyse, küçük eşyalar, hiç bir bağlantıya gerek duyulmadan, toplu halde çözeltiye atılır.
Otomatik makinalardan yararlanan kuruluşlarda, kaplanacak parçalar, ön işlem, kaplama ve son işlem aşamaların­dan hiç el değmeden geçirilir. Bu fabrikalar, büyük çaplı üretim için elverişlidir. Yarı otomatik makinalarda ürün, bir banyodan ötekine elle taşınır. Elle ça­lıştırılan makinalarda ise, bütün işlemler elle denet­lenmektedir.

Kaplama, altın, radyum ve platin gibi pahalı me­tallerin elektrobirikimi için kullanılan birkaç litrelik kaplardan, büyük otomatik fabrikalarda nikel ve krom kaplama için kullanılan birkaç bin litrelik ka­zanlara! kadar değişik boyutlu teknelerde gerçekleşti­rilir. Kullanılan akım, ürünün toplam yüzey alanına bağlıdır; bu yüzden,,akım yoğunluğu (amper/birim alan) olarak belirtilir. Akım yoğunluğu, yüzeyde biri­kecek metale, banyo bileşimine ve sıcaklığa bağlı ola­rak, bazı asal metallerde olduğu gibi 0,002 A/cm3’den. belli nikel çözeltileri ve’krom banyoları için 0,5 ya da daha çok A/cm:’ye kadar değişir.
Fıçıda kaplama yöntemi, vidalar ve somunlar gi­bi küçük nesnelerin kaplanmasında kullanılır. Kapla­nacak parçalar, ya dışardan anodu bulunan delikli bir fıçıyla banyoya batırılır ya da çözeltisini de içinde ta­şıyan, içten anotlu bir fıçının içine konur. Bu sonun­cu yöntemin yararı, az miktarda çözelti kullanımı ve delikli fıçılardan düşebilecek, gerçekten küçük par­çaları işleyebilme özelliğidir.