ENDÜSTRİYEL VE SANAYİ BOYALARI

Endüstriyel ve Sanayi Boyaları/Yüzey Hazırlama / Metal Yüzey Hazırlığı

Boya sisteminden beklenilen yüksek direnç,uzun ömür, mükemmel görünüş özelliklerini
öteki yüzey temizleme yöntemlerinden daha etkin bir biçimde karşılamak üzere geliştirilen
boya öncesi yüzey temizleme ve hazırlama işlemi fosfatlama işlemidir. Boyanacak metal
yüzey, genel olarak 9 aşamalı bir fosfatlama işlemine tabi tutulur. Fosfatlama, boya öncesi
yüzey hazırlamada kullanılan bir sistemdir. Fosfatlama demir, çe1ik, galvaniz çeIik ya da
aluminyum gibi metal yüzeylere aşağıdaki özellikleri vermek amacıyla kullanılır.
a) Metal yüzeyinin temizlenmesi ve yüzeyin boyaya hazırlanması
b) Korozyon direncinin artırılması
c) Boyanın daha iyi yapışmasını sağlamak
d) Soğuk şekillendirmede sürtünmeyi azaltmak,
e) Metal metale çaIışmaIarda aşınmayı önlemek gibi amaçIar için uygulanan bir
kaplama yöntemidir.
Fosfatlama, demir, çe1ik, galvaniz çelik ya da alüminyum gibi metal yüzeylerde korozyonu
önlemek, yüzeyi boyaya hazırlamak, metal metale çalışmalarda aşınmayı önlemek gibi
amaçlar için uygulanan bir kaplama yöntemidir.
Bu yöntem temelde fosforik asit asıllı kimyasal maddenin kapIanacak yüzeyIe temas etmesi
sonucunda çözülemez kristaller halinde koruyucu bir yüzey tabakası oluşturma şeklinde
bir kimyasal reaksiyondurFosfatlama işlemi temel olarak çözünmeyen metal fosfat bileşiklerinin
metal yüzeye kimyasal bağlarla bağlanarak bir tabaka oluşturmasıdır. Bu yöntem
temelde fosforik asit asıllı kimyasal maddenin kaplanacak yüzeyle temas etmesi sonucunda
çözülemez kristaller halinde koruyucu bir yüzey tabakası oluşturma şeklinde bir kimyasal
reaksiyondur.
Bu kimyasal olayın oluştuğu fosfatlama çözeltileri genellikle demir, çinko yada mangan fosfatların
seyreltik fosforik asitteki çözeltileridir. Böyle bir çözeltiye demir daldırıldığında fosforik
asit tepkimeye gireceğinden demir yüzeydeki derişimi azalır. Bu azalma sonucu demir
yüzeydeki asit derişimi, metal fosfat bileşiklerinin çözündüğü sınır derişimin altına düştüğünde
metal fosfatları kristaller halinde demir yüzeye çöker.

Bu süreç bütün yüzeyin kaplanmasına kadar sürer ve fosfat tabakası belirli bir kalınlığa
ulaşınca asitin demirle tepkimesi, dolayısıyla fosfat oluşumu durur.
Basitçe özetlediğimiz ancak gerçekte katalizler, katkı maddeleri v.s. ile oldukça karmaşık
tepkimelerin yer aldığı fosfatlama olayında asit ve metal fosfat derişimi, sıcaklık, süre, ortam
pH’ gibi değerlerin çok yakından kontrolu gerekir.
Bu süreç sonunda elde edilen fosfat tabakasının kalınlığı genellikle mgr/m2 olarak ifade
edilir. 1100 mgr/m2 yaklaşık 1 mikrondur.

Fosfat kaplamalar, kalınlığa göre üç gruba ayrılır:
Hafif kaplamalar: 320-4300 mgr/m2 arasında olan fosfat kaplamaları boya için en uygun
kaplama grubudur. Çinko fosfat bu amaçla en yaygın kullanılan tiptir.
Orta kaplamalar: 4300-7500 mgr/m2 arasında olan fosfat kaplamalar çok yüksek korozyon
direncinin istendiği durumlarda boya öncesinde uygulanır.
Ancak bu grup kaplama üzerinde boyanın parlaklık ve elastikiyet özellikleri kontrol edilmelidir.
Fosfat kalınlığı 7500 mgr/m2’yi geçtiğinde boya altında bulunan ve oldukça kalın olan
fosfat tabakası darbe ve bükmeler sonucu demir yüzeyden tabaka tabaka ayrılabilir.
Bu grup fosfat kaplamalar daha çok mineral yağ, wax, gres gibi boya dışındaki koruyucu
malzemelerin kullanıldığı zaman yada kalın boya katlarının istenmediği işlenecek çelik parçalarda
uygulanır.
Ağır kaplamalar: 7500-22000 mgr/m2 arasında olan fosfat kaplamalar yeterli korozyon direncine
sahiptir ve başka bir kaplamaya (boya veya benzeri) gerek yoktur.
Bu tür kaplamalar daha çok soğuk çekme, şekil verme, metal-metal sürtünmesinde aşınmayı
azaltma gibi durumlarda uygulanır.

Tipik bir fosfatlama işlemi 9 aşamalı işlemler dizisidir. Ancak bu uygulamanın yer, yatırım
maliyeti, işçilik gibi nedenlerle ekonomik olmadığı durumlar için özelliklerden belirli ölçüde
fedakarlık yaparak daha kolay uygulanabilen fosfatlama yöntemleri de kullanılabilir.

1. Ön Temizleme: Sac üzerindeki paslı bölgelerin zımpara ile yada solventle koruyucu
macun artıklarından temizlenmesi. Hafif paslı bölgelerin ise laktik asitli
pas alıcılarla temizliğidir.

2. Yağ Alma: 70 – 90°C de daldırma ve püskürtme yöntemiyle değişik kimyasallarla
yağ alınması.

3. Durulama Su ile çalkalama işlemidir.

4. Aktivasyon: Fosfat kristal büyüklüğünün ve dağılımının gerekli düzeyde tutulması
için kullanılan banyodur.

5. Fosfatlama: Kristal yapıdaki fosfatlamada metal yüzeyi gerekli miktarda çinko
fosfat, fosforik asit ve hızlandırıcı içeren 70-80°C bir çözeltiye daldırıldığında
fosfat kristalleri ile kaplanır. (Bu işlemde sıcaklık, konsantrasyon, hızlandırıcı ve
geçiş süresi tabaka oluşumu ve özelliklerini etkiler).
6. Durulama: Su ile çalkalama işlemidir.

7. Pasivasyon: Korozyon direncini artırmak için kromik asit solusyonu

8. Yıkama: Demineralize su ile yıkamadır.

9. Kurutma.

Fosfat kaplamanın en önemli özellikleri: kristal yapının homojen ve büyüklüğü, fosfat ağırlığı
ve korozyon direncidir.
Fosfatlama yöntemi daldırma, püskürtme yöntemi yada her ikisini içeren bir uygulama
ile yapılabilir. Genellikle hangi yöntemin seçileceği parçanın şekline, boyutuna, istenilen
kaplama ağırlığına ve maliyet açısından yapılan iş hacmine göre saptanır.
Küçük parçalarda püskürtmeyle kaplama yönteminden çok daldırma yönteminin seçilmesi
daha ekonomiktir. Sıcaklık kayıplarının az olması ve karmaşık şekilli parçalarda
yüzeylere yayılabilmesi açısından da avantajlıdır.
Ancak daldırma yaparken kaplanacak malzemelerin birbirine değmemesi gerekmektedir.
Zira sonuçta fosfatın bu noktalara temas etmemesine neden olacaktır. Bunun için
boş1uk1ar bırakılarak yada döndürme uygulanarak ön1em1er alınabilir. Büyük parçalarda
örneğin, otomobil gövdesi gibi, püskürtme yöntemi uygulanır.

Fosfatlamada; kaplama ağırlığı, en önemli özelliktir. İstenilen kaplama derinliğinin elde
edilmesinde aşağıdaki konular etkendir.

1. Fosfatlama öncesinde seçilen temizleme yöntemi

2. Titanyum veya diğer kimyasal bileşikleri içeren aktif durulamanın kullanımı

3. Solüsyonu uygulama yöntemi

4. Seçilen sıcaklık

5. Seçilen fosfat solüsyonunun içeriği

Seçilen yönteme göre, uygulama alanında geniş bir yer tutan fosfatlama çeşit1erinden biri
demir fosfatlamadır. Kaplanan parça1ara demir fosfatlama iş1eminden sonra, yüzeyde kalan
aktif kimyasalların ortadan kaldırılması amacı ile durulama iş1emi uygulanır. Yoksa yüzeyde
kalan kimyasal maddeler kaplanan parça1arda korozyona neden olacak ve de boyama
iş1emi sırasında kabarcıklar oluşacaktır.
Bu durulama işleminde dikkat edilecek önem1i bir nokta, durulama kesinlikle sıcak suda
yapılmaması gerekmektedir. Sıcaklık aralığı 21° ila 49°C arasında olabilir. Ancak, bu aralığın
düşük sıcaklıkları seçilmelidir. Durulama işleminin sıcak yapılması bazı olumsuzlukları
getirebilir. Bunlar;

-Kaba bir yüzey oluşumu
-Beyazımsı bir görünüm
-Korozyona az dayanım gibi istenmeyen durumlara neden olacaktır.
-Eğer kullanılan durulama suyu yüksek miktarda mineraller içeriyorsa deionize su kullanılmalıdır

Fosfat Tabakasının Boya Sistemine Katkıları:
1. Yüzey her türlü yağ, kir ve pastan temizlenmiş ve passive edilmiştir.

2. Yüzeyin temiz olması ve fosfat tabakasının tutunacak dişler sağlaması boya sisteminin yapışmasını
önemli derecede artırmıştır.

3. Fosfat tabakası boya filminde çeşitli nedenlerle olabilecek küçük çizilme ve bozulmalar
sonucu bu zayıf noktadan başlayan ve boya film altında ilerleyen paslanmayı büyük ölçüde
yavaşlatır.

4. Fosfat tabakasının sağladığı bu katkılar boya sisteminin direnç özelliklerini ve ömrünü büyük
ölçüde artırır.