Paslanmaz çelik parçaların yüzey tedavisi nedir?

Paslanmaz çelik, günlük hayatımızda yaygın olarak kullanılmaktadır. Piyasada bulunan birçok metal yüzey işleme yöntemi varken, paslanmaz çelik için hangileri uygundur? İlk adım, temel amacı belirlemektir: görünümü ve dokuyu iyileştirmek, korozyon direncini artırmak, fonksiyonel özellikleri (aşınma direnci ve antistatik özellikler gibi) optimize etmek veya endüstri standartlarını (gıda ve tıbbi endüstriler gibi) karşılamak mi? İşlemin amacına ve prensiplerine bağlı olarak, paslanmaz çelik için yüzey işlemleri dört ana tipe ayrılabilir: yüzey düzeltme, kimyasal dönüşüm işlemi, kaplama/kaplama işlemi ve fonksiyonel yüzey modifikasyonu.

Yüzey pürüzlülüğünü (Ra) optimize etmek için fiziksel veya mekanik yöntemlerle yüzey kusurları (çapaklar, çizikler ve oksit tabakası gibi) giderilir. Bu işlem iki ana yöne ayrılır: "mat/fırçalanmış" ve "ayna cilası" ve en temel ve yaygın olarak uygulanan yöntemdir.

Kimyasal reaksiyonlar yoluyla paslanmaz çeliğin yüzeyinde yoğun bir oksit filmi/pasivasyon filmi oluşturulur. Bu, ek bir kaplamaya gerek kalmadan ve parçanın boyutlarını değiştirmeden (film kalınlığı tipik olarak 0,1-1μm'dir) korozyon direncini artırır, bu da onu hassas parçalar için uygun hale getirir.

• Pasivasyon İşlemi (temel kimyasal işlem)

Paslanmaz çelik, yüzeydeki Cr elementini oksitlemek ve bir Cr₂O₃ pasivasyon filmi (yaklaşık 2-5nm kalınlığında) oluşturmak için bir nitrik asit çözeltisine (veya çevre dostu olan sitrik asit, kromat çözeltisi) batırılır. Bu film, ana malzemenin hava ve nemle temasını engelleyerek korozyon direncini önemli ölçüde artırır.

• Geleneksel Pasivasyon: Yaygın paslanmaz çelik kaliteleri (304, 316 gibi) için uygun olan %65-%85'lik bir nitrik asit çözeltisi kullanmak, ancak krom içeren atık suyun arıtılması gerekir.
• Çevre Dostu Pasivasyon: RoHS ve gıda sınıfı standartlarına (FDA gibi) uygun olan ve tıp ve gıda endüstrilerinde yaygın olarak kullanılan sitrik asit ve fosforik asit gibi krom içermeyen çözeltiler kullanmak.

• Renklendirme İşlemi

Pasivasyon filmi temelinde, kimyasal oksidasyon (alkali oksidasyon çözeltisi gibi) veya elektrokimyasal oksidasyon yoluyla renkli bir oksit filmi oluşturulur. Filmin rengi, kalınlığına (mavi, mor, kırmızı, yeşil vb.) bağlıdır ve hem dekoratif hem de korozyona dayanıklı özellikler sunar (film kalınlığı 5-20μm).

Paslanmaz çeliğin doğal korozyon direnci ve aşınma direnci yetersiz olduğunda, aşırı ortamların (yüksek sıcaklık, güçlü asitler ve yüksek aşınma gibi) taleplerini karşılamak için "kaplama" veya "biriktirme" yöntemleriyle fonksiyonel katmanlar eklenir.

• Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD Kaplama)

Bir vakum ortamında, metal hedef malzemeler (Ti, Cr, Zr gibi), sert filmler (TiN titanyum nitrür, CrN krom nitrür gibi) oluşturmak için buharlaşma, püskürtme veya iyonizasyon yoluyla paslanmaz çeliğin yüzeyine biriktirilir.

• Uygulamalar: Kesici takımlar (cerrahi bıçaklar, zanaat bıçakları), kalıplar, saat kasaları ve otomotiv dekoratif parçaları.

• Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD Kaplama)

Silisyum karbür (SiC) ve alüminyum nitrür (AlN) gibi seramik filmler, gaz halindeki reaktanların paslanmaz çeliğin yüzeyi ile yüksek sıcaklıklarda (800-1200℃) reaksiyonu yoluyla oluşturulur ve film kalınlığı 5-20μm'dir.

• Uygulamalar: Kimya endüstrisindeki korozyona dayanıklı bileşenler, yüksek sıcaklık fırınlarının içindeki parçalar ve yarı iletken gofret taşıyıcıları.

• Organik Kaplamalar (Püskürtme/Elektroforetik Biriktirme)

Organik reçineler (epoksi reçine, politetrafloroetilen PTFE, florokarbon boya gibi), yalıtım, hava koşullarına dayanıklı veya yapışmaz katmanlar oluşturmak için püskürtme veya elektroforetik biriktirme yoluyla yüzeye uygulanır.

• Epoksi Reçine Kaplama: İyi solvent direnci ve yalıtım özellikleri, elektrikli ekipman kasaları ve devre kartı destekleri için kullanılır.
• PTFE Kaplama (Teflon): Yapışmaz ve sıcaklığa dayanıklı (-200℃ ila 260℃), yapışmaz tavalar ve gıda kalıpları için kullanılır.
• Florokarbon Boya: UV'ye dayanıklı ve dış mekan yaşlanmasına dayanıklı (15 yıldan fazla hizmet ömrü), dış mekan paslanmaz çelik cepheler ve reklam panoları için kullanılır.

• Grafen Kompozit Nano-seramik Kaplama

Bu kaplama, iyon seviyesinde yoğunlukla sonuçlanan, sıvı faz ve buhar faz biriktirmeyi birleştiren bir nano-biriktirme işlemi kullanır. Termal iletkenliği ve ısı dağılımını önemli ölçüde iyileştirir, -120°C ile 300°C arasında uzun süreli kullanım için uygundur ve ±1 mikronluk kararlı ve kontrol edilebilir bir kalınlığa sahiptir. Düşük sıcaklıkta yoğuşmayı ve donmayı önler, antistatiktir ve korozyona dayanıklıdır.

• Uygulamalar: Dijital 3C ürünleri, mekanik ekipmanlar, veri merkezleri, biyomedikal, akıllı ev aletleri, ulaşım ve hassas cihazlar.

Özel ihtiyaçları (antibakteriyel, iletken veya hidrofobik özellikler gibi) karşılamak için, "fonksiyonel özelleştirme" elde etmek amacıyla yüzey mikro yapısı veya bileşimi fiziksel veya kimyasal yollarla değiştirilir.

• Antibakteriyel İşlem

Gümüş iyonları (Ag⁺), bakır iyonları (Cu²⁺) yüzeye biriktirilir veya yüzeye dahil edilir veya antibakteriyel reçineler (gümüş yüklü epoksi reçine gibi) uygulanır. Bu metal iyonları, bakteri hücre zarlarını bozarak E.coli ve Staphylococcus aureus'un büyümesini engeller.

• Uygulamalar: Tıbbi ekipmanlar (yatak korkulukları, infüzyon standları), kamu tesisleri (asansör düğmeleri, korkuluklar) ve çocuk yemek takımları.

• Hidrofobik/Süperhidrofobik İşlem

Yüzeyde lazer kazıma veya düşük yüzey enerjili malzemelerin (polidimetilsiloksan PDMS gibi) uygulanması yoluyla mikroskobik içbükey-dışbükey yapılar oluşturulur. Bu, 150°'den büyük bir temas açısıyla sonuçlanır ve suyun damlacıklar oluşturmasına ve yuvarlanmasına neden olarak bir "kendi kendini temizleme" etkisi elde edilir.

• Uygulamalar: Dış mekan gözetim kamerası kasaları, güneş panelleri (paslanmaz çelik çerçeveler) ve araba dikiz aynaları (paslanmaz çelik kenarlar).

• İletken/Manyetik İşlem

Paslanmaz çeliğin doğal olarak zayıf iletken/manyetik özelliklerini telafi etmek için yüzeye bakır, nikel, gümüş (iletkenlik için) veya Permalloy (manyetizma için) elektrolizle kaplanır.

• Uygulamalar: Elektronik konektörler (paslanmaz çelik ana malzeme+gümüş kaplama), elektromanyetik koruyucu kapaklar (paslanmaz çelik+nikel kaplama).