Kuartz kristalinin çok güzel görünümü vardır. Eğer bir kuartz kristali görmüşseniz muhtemelen neden mükemmel derecede muntazam bir geometrik şekle sahip olduğunu kendi kendinize sormuşsunuzdur. Dış görünüşünün bu kadar düzenli olmasının sebebinin atom yapısındaki düzenlemeden kaynaklandığını düşünmüşseniz haklısınız.
Kristallerin dışarıdan bir müdahale olmadan kendi kendilerine oluşmasına izin verilirse atomları birbirine üç boyutlu uzayda çok düzgün bir yapıda bağlanacağından mükemmel bir geometrik yapı meydana gelir. Atomların bu şekilde dizilmelerinin iki sebebi vardır. İlki, doğadaki düzenlemeler en düşük serbest enerjili ve en kararlı hale ulaşacak şekilde yapılır (enerjinin 4. niteliği). İkincisi de doğada asla yer israf edilmez. Yer kaybına mümkün olduğunca sebebiyet verilmez. Buradaki düzenleme insan eliyle yapılan düzenlemeye benzemez. Bizim yaptığımız düzenleme kusursuz değildir. Taş blokların üst üste dizilerek yapıldığı piramitler bile aslında daha mükemmel şekilde yapılabilir. Yani belli koşullarda en düşük serbest enerjili hali sağlayacak bir dizilişe ulaşmak atomların veya kristallerin düzenlenmesinde esas noktayı teşkil eder.
Tabiattaki metaller de kristal halindedir. Metal atomları aralarında bağ yaparken düzenli bir şekilde sıralanırlar. Genellikle çoğu metalin atomsal yapısı KÜTLE MERKEZLİ KÜBİK veya YÜZEY MERKEZLİ KÜBİK olmak üzere iki türlüdür (Şekil 36).
Kütle Merkezli Kübik (KMK) dizilişe DEMİR ve KROM’ u örnek verebiliriz. Ortadaki bir krom atomunun etrafında bir kübün köşelerine yerleşmiş şekilde krom atomları bulunur. Bu diziliş uzayda üç boyutlu olarak sürüp gider. Yüzey Merkezli Kübik (YMK) dizilişe ise, kübün yan yüzeylerinin tam ortasında ve köşelerinde bulunacak şekilde dizilmiş BAKIR, ALTIN, GÜMÜŞ ve NİKEL atomları örnek verilebilir (Şekil 36). Daha nadir Elektrometal Kaplamanın Temel Prensipleri, Bölüm 2 Sayfa 37 rastlanmakla beraber ÇİNKO ve KADMİYUM gibi bazı metallerde Hekzagonal (Altıgen) Sıkı Diziliş görülebilir. Bu dizilişte kübün üst ve alt kısımlarında merkezdeki bir atomun etrafında 6 atom yerleşmiştir ve aralarında da 3 atom bulunmaktadır. Bu yapıya hekzagonal prizma denir.
Bu üç dizilişten herbiri de (temel birim veya yapı birimi)20 uzayı araklık bırakmadan doldurur. Doğada bu üç dizilişin kullanılma sebebi de budur. Şekilde gösterilen noktalı çizgiler atomların üç boyutlu uzayda bulundukları yeri daha kolay anlamanız için çizilmiştir ve KAFES olarak adlandırılır. Eğer metaller gerçekten kristal yapıdalarsa neden kuartz kristali gibi onlar da muntazam bir geometrik diziliş göstermezler. Eğer metal kristalinin kendi başına oluşup birbirine eklenmesine izin verilirse göstereceklerdir. Ne yazık ki çok özel teknikler kullanılmadan bu yapılamaz. Genelde çoğu metal kristali Şekil 37’ de gösterildiği gibi başlangıçta çekirdeklerin etrafında oluşmaya başlar, kristalleşme büyüdükçe bunlar birbirleriyle kesişirler. Kristal sınırları (tanecik sınırları) düzenli veya geometrik olarak birbirinin devamı olacak şekilde değil çarpık vaziyette karşılaşırlar. Mikroskop altında kristalin tanecikli yapısında bu sınırlar görülür. Tanecik sınırlarındaki ince bir atom tabakası haricinde kristal yapısı kusursuzdur.
Metal kristali (taneciği) ortalama tanecik çapına göre ölçülür. Birim hacimdeki (veya alandaki) tanecik sayısı fazla ise tanecik boyutu küçük, az ise tanecik boyutu büyüktür denir. Uygulamada kapladığınız metalin tanecik boyutu çok önemlidir çünkü kaplamanın çoğu özelliğini etkiler. Hangi fiziksel özellikler tanecik boyutuna göre değişir? SERTLİK, PÜRÜZLÜLÜK, PARLAKLIK, ÇEKİLİRLİK, KUVVET, GERİLME ve KOROZYON (AŞINMA). Dekoratif kaplama için en önemli özellik kuşkusuz parlaklıktır. Endüstriyel veya mühendisliğe yönelik kaplamada ise diğer altısı daha önemlidir. Metali oluşturan kristal tanecikleri BÜYÜK olursa genellikle metal DAHA YUMUŞAK ve KOLAY ÇEKİLİR. Ayrıca DONUK ve PÜRÜZLÜ görünüşlüdür. Eğer tanecikler daha ince olursa metal DAHA SERT, GENELLİKLE DAHA KIRILGAN, PÜRÜZSÜZ ve PARLAK olacaktır. Daha önce bahsetmediğimiz bir diğer önemli özellik daha vardır: GÖZENEKLİLİK (PORÖZİTE). Endüstriyel kaplamada önemlidir. DAHA İNCE KRİSTAL YAPILI KAPLAMALAR, KABA YAPILILARA GÖRE DAHA AZ GÖZENEKLİ OLACAKTIR. Elektrokaplama işlemi esnasında kristal oluşumu iki adımdan meydana gelir:
1. Temel metalin üzerinde kristal çekirdekleri oluşur.
2. Bu çekirdekler gelişir ve büyür. Bir kaplamacı olarak bu işlem sürecini kontrol edebilirsiniz. Kristal çekirdeğinin oluşumu sırasında, bunların büyümesinin ve birbirleriyle çakışmasının istenmediği, yani üstün bir kristal yüzeyi elde etmekle sınırlanmış olduğunuz şartlarda çalışmanız gerekebilir. Bundan başka, eğer çekirdeklerin gelişmesinin istendiği (2. adım) şartlarda çalışıyorsanız kristal çekirdeği yapısı daha büyük olacaktır çünkü bu durumda az sayıda çekirdekten başlayıp bunlar yüzeyleri birbirleriyle temas edene kadar iyice genişleyeceklerdir.
Elektrikle kaplamada metallerin çekirdek boyutunu nasıl kontrol edebileceğinizin yöntemlerini tartışmadan önce kristallerin nasıl büyüdüğünden biraz bahsedelim. Belli bir çevrede kristallerin gelişme şekline HABİT denir. Belli şartlarda oluşan kristalin habiti çalışma şartları değiştiğinde artık aynı olmayacaktır. Şekil 38’ de bazı kristal büyüme habitleri gösterilmiştir. Kristalin böyle değişik yönlere doğru büyümesinin nedeni, farklı çevresel şartlarda farklı yönlere doğru büyümeye zorlanmasıdır.
Elektrometal Kaplamanın Temel Prensipleri, Bölüm 2 Sayfa 38
Elektrokaplamada genelde büyüme habiti SÜTUN şeklindedir. Yani yanlara doğru büyüme hızı dikey büyüme hızından daha düşüktür. Bu tip kristal oluşumu ALAN YÖNLENDİRMELİ BÜYÜME (elektrik alanının yönünde büyüme) olarak adlandırılır. Bazen LEVHA tipi kristal gelişimi gözlenir (genelde banyoya kimyasal etmenler eklenerek elde edilir). Buna TABAN YÖNELMELİ BÜYÜME denir. Bazen de İĞNE YAPILI kristaller görülür fakat genellikle YANIK, KUSURLU ve DALLANMIŞ kaplamalardır (iğne şekilli büyüme ağaç gibi dallanır). Doğal olarak daha değişik şekiller olabilir fakat yukarıdakiler size genel bir fikir verir.