İndirmek için tıklayınız. - Galvanoteknik.org

Kaplama Banyosu Kontrolü
Yayınma (difüzyon), madde parçacıklarının (kaplamacılıkta bunlar banyo çözeltisindeki iyonlardır)
konsantrasyon farkından dolayı (serbest enerjideki farklılık) bir yerden başka bir yere hareket etmeleridir.
Elektrikle taşıma da aslında zıt elektrik yüklerinin birbirini çekmesinden kaynaklanan bir difüzyon şeklidir.
Öyleyse elektrikle kaplama işlemi aslında bir kütle nakletme işlemidir. Elektriksel göç ve konveksiyon
metal iyonlarını katoda doğru hareket ettirir. Faraday Kanunu’ nun gereği, elektriksel göç ve difüzyonla metal
iyonları tükenmiş film tabakasından veya katmandan geçen iyonlar katoda ulaşır, yükün çoğu difüzyonla taşınır.
Kaplama işlemi esasen difüzyonla tamamlanır. Daha önce de gördüğümüz üzere katoda temas eden sıvı
tabakası durgundur, bu nedenle konveksiyon burada iş görmez ve elektriksel göç de yeteri derecede hızlı
değildir. 12
Şekil 5’ te sıradan bir asitli bakır banyosunda iyonların elektriksel göç ve difüzyonla katot filminden nasıl
geçtiği kabaca ifade edilmiştir.
Yukarıda anlatılanlardan sonra, metal iyonlarının büyük çoğunluğunun katoda kaplanması işinde
elektriksel göç işleminin değil de elektriksel olmayan konveksiyon ve difüzyon işlemlerinin rol oynadığını
öğrenmek size muhtemelen şaşırtıcı gelmiştir.
LİMİT AKIM YOĞUNLUĞU
Bir kaplama banyosunun akım yoğunluğu kademe kademe artırılacak olursa, farklı uygulamalarda farklı
büyüklükte olmasına rağmen bütün uygulamalar için katottaki metal iyonları konsantrasyonunun sıfır olacağı bir
akım yoğunluğu değeri vardır. Sebebi ise, bu değer aşıldıktan sonra kaplanan (akan) her metal iyonunun katot
yüzeyine olabildiğince çabuk ulaşmasıdır. Bu noktada konsantrasyon farkı (sürücü kuvvet) en büyük değerine
ulaştığından difüzyon işlemi de verilen koşullar için maksimum hızına ulaşmıştır. Bu akım yoğunluğuna limit
akım yoğunluğu denir. Böyle adlandırılmasının sebebi şudur: Artık akım yoğunluğu artırılsa bile difüzyon işlemi
Faraday Kanunu’ nun gerektirdiği daha fazla miktarda metal iyonunu ara yüzeye ulaştıramayacak, eskisi gibi
devam edecektir. Öyleyse bunun bir sebebi olmalıdır.
Elektrik yükünü nötralize etmek için artık yakınlarda bulunan uygun durumdaki iyonlar (hidrojen iyonu vb.
gibi) taşımakta ve katoda bunlar kaplanmaktadır. 13
Bu noktada kaplama genellikle yanık, pütürlü, tozlu ve arzu edilmeyen şekilde olmaya başlar. Genellikle
denmesinin sebebi hidrojen ve metal iyonlarının (büyük miktarlarda olsa bile) dengeli biçimde kaplandığı bazı
durumlarda kaplama yüzeyi zarar görmüş gibi görünmez. Bu gibi durumlar istisna teşkil eder.
Katot difüzyon tabakasındaki limit akım yoğunluğu sadece belli çalışma koşulları için sabittir. 14
Sıradan bir asitli bakır sülfat banyosunu örnek verecek olursak, sağlıklı bir bakır kaplama elde etmek için
en fazla 2,2 A/dm² akım yoğunluğu uygulamanız gerekir. Banyodaki bakır konsantrasyonunu artırırsanız akım
yoğunluğunu 0,5–1 A/dm² daha artırabirsiniz. Eğer sıcaklığı artırırsanız belki 1–2 A/dm² daha yükseltebilirsiniz.
Öte yandan çalışma düzeneğiniz kaplama çözeltisinin katot yüzeyini geçerken çok şiddetli hareket etmesine
(yüksek türbülanslı karıştırma) elveriyor ise akım yoğunluğunu 50 hatta 100 A/dm² ye kadar yükseltebilir ve hala
sağlıklı şekilde bakır kaplama elde edebilirsiniz.
Bu örnek bizim bildiğimiz çalışma değerlerini açık bir şekilde vermiş oldu. Çünkü bir kaplamacı olarak belli
bir sürede istediğiniz kaplamayı elde etmek için (kurallara uygun geniş limitler içerisinde olmak şartıyla) katot
filmindeki çalışma koşullarını ayarlayabilirsiniz. Modern kaplamacılıkta önemli olan elde edilen kaplamanın
kalitesidir. Eğer nasıl yapılacağını biliyorsanız üretim süresini kısaltmak için tankları limit akım yoğunluğuna
kadar çalıştırabilirsiniz.
Şimdi katotta neden film tabakası oluştuğu ve bunun kaplamadaki öneminden, kaplama yapısı ve
görünümünü belirleyen film tabakasının kalınlığı ile (bileşimin) hazırlanmasından bahsedeceğiz.
KATOT FİLMİNİN (TABAKASININ) KALINLIĞI
Tahmin edebileceğiniz üzere katot filminin kalınlığını ölçmek çok zordur. 15 Neyse ki ilgilenmemiz gereken
şey gerçek kalınlık değil göreceli kalınlıktır. Yeterli kontrolü sağlamak istiyorsak film tabakasını kalınlaştıran
veya incelten etkinin ne olduğunu bilmemiz gerekir. İlk olarak bu kalınlığı tanımlayalım.
Filmin yapısı gereği kalınlık hatasız olarak tanımlanamaz (mesela bir dosya kağıdının kalınlığı yaklaşık 0,08
mm.dir diyebiliriz). Film değişik yapılarda birkaç tabakadan meydana gelmiştir. Bildiğimiz üzere tarafta metal-sıvı
Sayfa 9