Kaplama Çalışmalarının Değerlendirilmesi

Süperkap firması tarafından yapılan kombine kaplamalarda , polimer öncelikle yüzey hazırlama işlemine tabi tutulmuş, daha sonra da, PVD yöntemi uygulanarak krom ve nikel kaplamalar yapılmıştır. PVD ile kaplanan krom ve nikel tabakaların üzerine, elektrolitik kaplama yöntemi ile sırasıyla nikel ve krom kaplanmıştır.

Yüzey hazırlama için firma tarafından özel bir ozonlama kutusu yapılmıştır. Kaplama yapılan beş farklı polimer malzeme için öncelikle ozonizasyon sürelerinin belirlendiği belirtilmiştir. Bu sürelerin belirlenmesi sırasında her polimer farklı ozonizasyon sürelerine tabi tutularak PVD ile tek kat krom kaplama yapıldığı açıklanmıştır. Ardından, bu kaplamalara tutunma testi uygulanarak polimer ile kaplama malzemesinin tutunma performansları değerlendirilerek optimum ozonizasyon süreleri belirlendiği firma tarafından belirtilmiştir.

Firmadan alınan bilgiye göre, ozonizasyon süresi PP için 10 dakika, PS için 15 dakika , PBT ve ABS için 25 dakika olarak optimize edilmiştir. PP+MB için ise, istenilen ve beklenen ölçüde tekrarlanabilir tutunma sağlanan bir ozonizasyon süresi belirlenemediği açıklanmıştır. Ozonizasyon süresindeki bu farklılıkların nedeni, polimerlerin yapılarındaki bağların farklı olmasıdır. Yapılan çalışmalarda, ozonizasyon süresini artırmanın tutunmayı iyileştirmediği, aksine azalttığı görüldüğü de firma tarafından açıklanmıştır. Bu durumun nedeni tam olarak belirlenememiştir. Ancak, ozonizasyon sırasında polimerler fırınlanırken meydana gelen gaz çıkışlarının sebep olabileceği düşünülmüştür; fakat bunun için özel bir araştırma yapılmasının gerekmektedir.

Kombine kaplama çalışmaları Süperkap firması tarafından aşağıda açıklanan şekilde gerçekleştirilmiştir: Optimum ozonisazyon süresinin belirlenmesinden sonra, kombine kaplama prosesinde kullanılacak tabakalar belirlenmiştir. Bu amaçla, polimerin üzerine PVD prosesi ile uygulanacak ilk tabaka olarak kromun kullanılmasına karar verilmiştir. Yapılan denemelerde kromun polimer üzerine tutunmasının, nikelinkinden çok daha iyi olduğu belirlenmiştir. PVD yöntemiyle krom kaplı polimerler doğrudan elektrolitik kaplama banyolarında kaplanamamaktadır. Bunun nedeni, banyoda krom kaplanırken, krom üzerinde kısa zamanda dielektrik krom oksit tabakası oluşması ve kromun pasifize olmasıdır. Oluşan bu ara tabaka nedeniyle kaplama durmakta, banyoda daha uzun süre tutulsa dahi, krom kaplama kalınlığı artmamaktadır. Bu sebeple, krom kaplama şok şeklinde 30 - 40 saniye içinde yapılabilmektedir. Kısa zamanda kalın bir krom tabakası elde etmek için, alt tabakanın elektrik iletkenliğinin yüksek olması gerekmektedir ve PVD ile oluşturulan krom tabakasının elektrik iletkenliği elektrolitik kaplama için yeterli olmamaktadır. Bu nedenle, PVD ile krom kaplamanın üzerine nikel tabakası kaplanmıştır. PVD uygulanarak oluşturulan nikel tabakası, elektrolitik kaplama sırasında, elektrik iletkenliğinin artırılması için kullanılan elektrolitik nikel banyosunda daha kolay kaplama yapılabilmesini sağlamaktadır. Nikel tabakasının elektrolitik kaplama banyosunda kalınlaştırılmasıyla, krom kaplama için uygun ortam hazırlanmaktadır.

Firma tarafından kombine kaplama prosesinde kullanılacak tabakaların belirlenmesinin ardından, optimum kaplama kalınlıkları belirlenmiştir. İlk olarak PVD prosesinde, ~2500 Å kalınlığında krom ve ~900 Å kalınlığında nikel kaplanmıştır. Bu uygulamada, kaplamaya elektrolitik kaplama prosesinde nikel ile devam edilirken, işlemin çok yavaş geliştiği belirtilmiştir. Polimerleri nikel banyosunda daha uzun süre tutarak bu sorun aşılmaya çalışılmıştır. Fakat, bu durumda da fazla

ısınmadan dolayı bazı polimer türlerinde deformasyonlar meydana geldiği açıklanmıştır. Bunun nedeni, işlem sırasında kaplanan malzemenin sıcaklığının, oluşan reaksiyondan dolayı banyo sıcaklığının (~60 0C) üzerine çıkmasıdır. Elektrolitik kaplama sırasında, metallerde bu sorun görülmediği belirtilmiştir; çünkü, metallerin ısı iletkenlikleri yüksektir. Ancak, polimerler ısıyı geç ilettiklerinden, kaplama sırasında kendi sıcaklıkları banyo sıcaklığının üzerine çıkmakta ve deformasyonlar oluşmaktadır. İkinci uygulamada, ~2000 Å kalınlığında krom ve ~2000 Å kalınlığında nikel kaplanmıştır. Bu uygulamada da elektrolitik kaplama sırasında polimerlerde deformasyonlar meydana geldiği firma tarafından belirtilmiştir. Bu durum da, yapılan kaplamaların çatlayıp kırılmalarına neden olmuştur. Bunun üzerine üçüncü uygulama olarak, ~900 Å kalınlığında krom ve ~2500 Å kalınlığında nikel kaplanmıştır ve ardından elektrolitik kaplama işlemi gerçekleştirilerek olumlu sonuç alınmıştır.

Kaplamanın tutunması açısından polimerler karşılaştırıldığında, PS, PBT ve ABS’te problem yaşanmazken; PP ve PP+MB’te tekrarlanabilir sonuçlar alınamamıştır. Ayrıca, PP içine %10 masterbatch (polimere belirli özellikler kazandırmak amacıyla eklenen katkı) eklenerek elde edilen PP+MB malzemede, masterbatchin polimerin tutunma özelliğini iyileştirmediği saptanmıştır.

Süperkap firması tarafından yapılan arka yüz kaplama çalışmasında, şeffaf polimer malzemeler (SAN, GPPS, PC) öncelikle yüzey hazırlama işlemine tabi tutulmuş, daha sonra da PVD yöntemi uygulanarak metalik kaplama yapılmıştır.

Yüzey hazırlama için firma tarafından özel olarak hazırlanan ozonlama kutusu kullanılmıştır. Kaplama yapılan üç farklı polimer malzeme için farklı ozonizasyon süreleri belirlenmiştir. Firmadan alınan bilgiye göre, bu sürelerin belirlenmesi sırasında her polimer farklı ozonizasyon sürelerine tabi tutularak PVD ile tek kat aluminyum kaplama yapılmıştır. Ardından, bu kaplamalara tutunma testi uygulanarak polimer ile kaplama malzemesinin tutunma performansları değerlendirilerek, optimum ozonisazyon süreleri belirlenmiştir. Ozonizasyon süresi SAN için 15 dakika, GPPS için 10 dakika ve PC için 25 dakika olarak optimize edildiği bilgisi verilmiştir.

Optimum ozonisazyon süresinin belirlenmesinden sonra, arka yüz kaplama prosesinde kullanılacak tabakalar belirlenmiştir. Süperkap firması tarafından polimer malzeme üzerine öncelikle PVD yöntemi ile aluminyum kaplanmıştır. İlk uygulamada, bu kaplamanın üzerine yine PVD yöntemi ile kaplamayı koruyacak CrNi alaşım kaplaması yapılmıştır. Yapılan tutunma testleri sonucunda kaplamada

yeterli performans sağlanamadığı açıklanmıştır. Bu nedenle, ikinci uygulamada proses optimize edilerek, aluminyum ve CrNi kaplamanın aynı proses haznesinde ve tek aşamada gerçekleştirilmesine karar verildiği belirtilmiştir. Bunun nedeni, aluminyum kaplamadan sonra vakum ortamı dışına çıkan plakaların yüzeyinde toplanan safsızlıklardan etkilenmelerini önlemektir. Bu şekilde yapılan kaplamalardan olumlu sonuçlar alındığı belirtilmiştir. Ayrıca, firma tarafından üçüncü uygulama olarak, aluminyum kaplamanın üzerine koruyucu olarak organik bazlı bir boya uygulanmış ve yapılan tutunma testlerinde daha olumlu sonuçlar alınmıştır. Kaplamanın tutunması açısından polimerler karşılaştırıldığında; SAN ve GPPS’te problem yaşanmazken, PC malzemede tekrarlanabilir sonuçlar alınamamıştır. Bunun nedeninin, PC malzemenin, SAN ve GPPS malzemelere göre kimyasal olarak daha kararlı bir yapıda olmasından kaynaklandığı düşünülmektedir.