Elektrolitik Parlak Gümüş Kaplama Banyolarının Geliştirilmesi

Abstract

2015 yılı itibarıyla 14 milyar dolarlık bir küresel pazara sahip olması beklenen elektrolitik kaplama prosesi ülkemiz ekonomisi içinde de önemli bir paya sahiptir. Dekoratif olarak, korozyondan korunma amaçlı, elektriksel uygulamalar ya da mühendislik uygulamaları için kullanılan elektrolitik kaplama; metallerin kullanım ömürlerini arttırmakta ve fiyat/performans açısından da efektif kullanılmalarını sağlamaktadır. Bu nedenle dünya çapında pek çok üniversite ve enstitü bu elektrokimyasal prosesin bilinmeyenlerinin araştırılması ve bilinenlerinin de geliştirilmesi hususunda çalışmaktadır. Bu tez çalışmasında da Türkiye’de üretimi gerçekleştirilemeyen ve halen ithal edilen, kaplama tesislerince kaplama banyolarında “parlatıcılar” olarak kullanılan; organik ya da inorganik katkıları ihtiva eden çözeltilerin kimyasal kompozisyonu belirlenmiştir Kaplama banyolarına çok düşük konsantrasyonlarda ilave edilen söz konusu katkılar, banyonun tüm özelliklerini değiştirmekte olup, kaplama kalitesi için büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmayla Türkiye’de; dünyada 1800’lü yılların başlarından itibaren uygulanan ve en çok kullanılan soy metal kaplama proseslerinden biri olan, elektrolitik gümüş kaplama prosesi için kaplama banyoları geliştirilmiştir Bu çalışma; ayna benzeri parlak elektrolitik gümüş kaplama elde edilmesine yönelik olarak; KAg(CN)2, KCN ve KOH içeren yüksek siyanürlü gümüş kaplama banyolarında parlatıcı, düzleyici ve yüzey ıslatıcı olarak kullanılan bazı organik ve inorganik katkı maddelerinin (EDTA, tiyoüre, Se ve Sb bileşikleri gibi), değişik konsantrasyonlarda ve çalışma koşullarında, kaplama özelliklerine etkisinin incelenmesini ve karakterize edilmesini kapsamaktadır. Çalışmanın ilk aşamasında; katkılar (potasyum antimon tartarat, potasyum seleno siyanat, etilen glikol, metan sülfonik asit, 2-mercaptobenzothiazole, EDTA, tiyodiglikol ethoksilat, sukroz, potasyum sitrat, propargil alkol, sodyum alil sülfonat, tiyoüre, jelatin, boncuk tutkalı); öncelikle tek tek literatür ışığında belirlenen birkaç farklı konsantrasyonda Hull Hücresinde denenmiş ve iyi çalışan katkıların optimum konsantrasyonları belirlenmiştir. Sonrasında iyi çalıştığı düşünülen katkılar, belirlenen optimum konsantrasyonlarında çoklu kombinasyonlar halinde denenerek, katkıların kaplama üzerindeki sinerjik etkileri araştırılmıştır. Üçüncü aşamada, optimum katkı konsantrasyonları ve parlak kaplama veren akım yoğunluğu aralıkları belirlenen banyolarla elektrolitik gümüş kaplama yapılmıştır. Çalışmanın son aşaması kaplamaların karakterizasyonu aşamasıdır. Bu süreçte parlak gümüş kaplamaların renkleri spektrofotometre ile, morfoloji ve yapıları FE-SEM ve XRD analizi ile, yüzey pürüzlülükleri optik profilometre ile, reflektansları reflektans spektrofotometresi ile karakterize edilmiştir.

Electroplating world market, which is anticipated to will have reached approximately 14 billion $ by the year 2015, is also having an important place in our country’s economy. Electroplating is used as decorative purposes, corrosion protection, engineering applications and electrical applications, and it increases the life of metals and provides their effective use in terms of price/performance. Therefore today, many universities and institutes are investigating the unknowns and trying to develop the knowns of this electrochemical process around the world. Bright electroplating baths contain some organic and inorganic additives known as brighteners and these additives are still being exported from foreign countries in Turkey. In this thesis, these additives and these additive’s optimum compositions were determined. The additives, which completely alter the properties of baths in a good way in terms of quality of the deposits, added to electroplating baths in a very small amount. In this study, the electroplating baths were developed for silver electroplating process that has used all over the world since the early 1800s and one of the most used process of noble metals electroplating process. In this study for obtaining mirror like bright silver plating; the additive effects of some organic and inorganic chemicals, which are used as levelling and brightening agents, in different concentrations have been investigated in high cyanide silver electroplating baths that are consist of KAg(CN)2, KCN and KOH. In the first stage of this study, primarily Hull cell tests carried out by using additives that are potassium antimony tartrate, potassium selenocyanate, ethylene glycol, methane sulphonic acid, 2-mercaptobenzothiazole, EDTA, thiodiglycol ethoxylate, sucrose, potassium citrate, propargyl alcohol, sodium allyl sulphonate, thiourea, gelatin and animal glue, one by one in a few different concentrations. In this way the optimum concentrations of additives that work well are determined. In the second stage, by using these additives in optimum concentrations and in multiple combinations, the synergistic effects on coating quality of this available additives have been investigated. In the third stage, bright silver mirrors are electroplated from the electroplating baths that are consisted additives in optimum concentrations and which are determined their bright silver current density scale. The third stage of the study is characterizing of bright silver electrodeposits. In this process; colors of bright silver electrodeposits were characterized by spectrophotometer, morphological and structural properties of silver electrodeposits were characterized by SEM, XRD analyses. Optical profilometer and reflectance spectrophotometer were used for roughness and reflectance measurements.