Şimdiye kadar bahsettiğimiz elektrik akımından ve amper olarak büyüklüğünden bahsettik. Kaplamada önemli olan DESİMETREKARE BAŞINA (veya footkare başına) ÇEKİLEN AMPER büyüklüğüdür (A/dm²). Amperin yüzey alanına bölünmesi AKIM YOĞUNLUĞU olarak bilinir.
Kaplamada yüzey alanı ile hesaplama yaparız. Eğer farklı iki malzemenin çektiği akımları karşılaştırmak istersek, eğer iki malzemenin yüzey alanları eşit değil ise bu malzeme 20 Amper’ de diğeri 10 Amper’ de kaplanmıştır gibi bir karşılaştırma yapmamız çok doğru olmaz. Eğer iki malzeme de aynı sürede kaplanmışsa muhtemelen 20 Amper’ de kaplanan malzemeye 10 Amper’ de kaplanan malzemedekinin 2 katı metal kaplanmıştır. (Muhtemelen diyoruz çünkü az sonra göreceğimiz üzere çeşitli büyüklüklere bağlı olarak değişebilir). Aslında ilk Faraday Kanunu’ na göre eğer kaplama süresi sabitse kaplanan metalin toplam ağırlığının sadece akan akıma bağlı olduğunu söylemek mümkündür.
Bu durumda A parçasına kaplanan metalin toplam ağırlığı B parçasına kaplanandan 2 kat fazladır diyebilir misiniz? HAYIR! Sadece A ve B parçalarının alanları (ve şekilleri) birbirinin tamamen aynısı ise bunu söyleyebilirsiniz. Eğer A parçasını yüzey alanı 2 dm² ve B parçasının yüzey alanı 1 dm² ise, bu şu anlama gelir : A parçasını kaplamak için uygulanan akım yoğunluğu (20 A) / (2 dm²) = 10 A/dm², B parçasını kaplamak için uygulanan akım yoğunluğu (10 A) / (1 dm²) = 10 A/dm² dir. YANİ HER İKİ PARÇA DA BİRİM ALANLARINA AYNI MİKTARDA AKIM UYGULANARAK KAPLANMIŞTIR VE BU NEDENLE, DİĞER BÜTÜN DEĞİŞKENLER DE EŞİT İSE PARÇALARIN KAPLAMA KALINLIKLARI EŞİT OLACAKTIR (Şekil 8).
Eğer A parçasının yüzey alanı 4 dm² olsa idi AKIM YOĞUNLUĞU (20 A) / (4 dm²) = 5 A/dm² olacak ve B parçasına uygulanan 10 A/dm² olduğundan A’ dan iki kat kalın kaplanmış olacaktı (Şekil 8).
Bundan dolayı birim alana saniyede uygulanan elektrik miktarını veren AKIM YOĞUNLUĞU, kaplamada kullanılan akımın büyüklüğünü tanımlamak için en uygun yoldur :
Elektrometal Kaplamanın Temel Prensipleri, Bölüm 2 Sayfa 14
AKIM YOĞUNLUĞU 9 = TOPLAM AMPER / TOPLAM ALAN
(4) C = I / A
Akımı yalnız bırakırsak
TOPLAM AKIM = AKIM YOĞUNLUĞU x TOPLAM ALAN
(5) I = C x A
DÖNÜŞTÜRME ÇARPANLARI : 1 A/ft² = 0,1076 A/dm²
1 A/dm² = 9,29 A/ft²
ÖRNEK 4 : Toplam alanı 50 cm² olan bir çelik diske 1 A akımda bakır kaplanıyor. Kullanılan akım yoğunluğu nedir?
Çözüm : 1 dm² = 100 cm² ve 1 cm² = 0,01 dm² olduğundan, 50 cm² = 0,5 dm² dir. Toplam akım 1 A ise akım yoğunluğu 1 A / 0,5 dm² = 2 A/dm² dir.
ÖRNEK 5 : Yukarıdaki örnekte akım yoğunluğu A / ft² olarak nedir?
Çözüm : 1 A/dm² = 9,29 A/ft² ise 2 A/dm² = 18,58 A/ft² dir.
ÖRNEK 6 : 117 cm² yüzey alanına sahip dökme demirden bir parça 2 A/dm² akım yoğunluğunda nikel banyosunda kaplanıyor. Toplam akımın büyüklüğü nedir?
Çözüm : 100 cm² = 1 dm² ise 117 cm² = 1,17 dm² dir. I = C x A = (2 A/dm²) x (1,17 dm²) = 3,34 A (Toplam akımın büyüklüğü)
PROBLEM 2 : 6x6 cm. boyutlarında 10 adet metal levha bakır banyosuna asılıyor ve her iki yüzü de bakır kaplanıyor. Ampermetrede okunan toplam akım 5,5 Amper’ dir. A/dm² ve A/ft² olarak akım yoğunluğunu bulunuz?
Kaplamacılıkta kullanılan toplam akımın bilinmesi o kadar önemli değildir fakat, akım yoğunluğunun bilinmesi katotta gerçekleşen kaplamanın miktarını ve özelliğini etkilediğinden dolayı çok önemlidir. AKIM YOĞUNLUĞUNA BAKARAK DEĞİŞİK ÖZELLİKTE VE BOYUTLARDAKİ CİSİMLERİ KAPLARKEN ARALARINDA BİR KARŞILAŞTIRMA YAPABİLİRİZ. Gerçek kaplama deneyleri ve testleri göstermiştir ki, iyi bir kaplama sonucu elde etmek için belli kaplama banyolarında belli akım yoğunlukları kullanılmalıdır. ÖNERİLEN AKIM YOĞUNLUĞUNUN ÜZERİNE ÇIKILDIKÇA KAPLANAN KAPLAMA YANMAYA, TOZLU VE GEVREK BİR HAL ALMAYA BAŞLAR. Ders 6 – 10’ da ayrı ayrı ele alacağımız çeşitli kaplama banyolarını öğrenirken kullanılan akım yoğunluğu değerlerini de göreceğiz. Şimdi bir ön bilgi olması amacıyla asitli bakır için normal ve olağan şartlar altında kullanılacak akım yoğunluğu üzerinde düşünelim.
Sıradan bir asitli bakır sülfat banyosu için akım yoğunluğu sahası 0,5 – 2,2 A/dm² (5 – 20 A/ft²) dir. BU ARALIK KATOTTAKİ AKIM YOĞUNLUĞU DEĞERİ İÇİNDİR. 2,2 A/dm²’ nin üzerine çıkılırsa kaplama koyu kahverengi ve tozlu hale gelir ki bu da “yanık kaplama” olarak adlandırılır. Daha düşük akım yoğunluklarında çalışmak size pek bir şey kazandırmaz çünkü, ticari açıdan bakıldığında işinizi yapabileceğiniz en kısa sürede bitirmek istersiniz. Düşük akım yoğunluğunda çalışırken belirli kalınlıkta bir kaplama elde etmek için malın kaplama tankında kalma süresi uzayacağından, belli bir sürede bitirdiğiniz kaplama işi de azalacaktır. Bu sizin üretim kapasitenizi düşürür. ÖYLEYSE KAPLAMA TANKINDAKİ İŞİ EN KISA SÜREDE BİTİRMEK İÇİN, UYGULAYABİLECEĞİNİZ LİMİTLER DAHİLİNDEKİ EN YÜKSEK AKIM YOĞUNLUĞUNDA ÇALIŞMAK SİZİN YARARINIZADIR.
Eğer güvenle uygulayabileceğiniz maksimum akım yoğunluğunun 2,2 A/dm² olduğunu biliyorsanız bu değere mümkün olan en yakın akım yoğunluğunda çalışmalısınız.
Uygulamada alan hesabı nadiren tam doğru olarak yapılabilir, mümkün olan en yakın hesaplama yapılmaya çalışılmalıdır. 10 Yine de gerçek değere yaklaşık bir alan hesabı yapılması sizin için çoğu durumda yeterli olacaktır. Tablo 5’ te bazı basit şekiller ve alanlarının hesaplanması için formüller verilmiştir. Daha karmaşık yapıdaki cisimlerin alanlarını hesaplarken ise bir veya birkaç basit şekili kullanarak toplam alanı hesaplamak size yaklaşık bir fikir verir. Bunun için izleyen örneği veriyoruz.
Elektrometal Kaplamanın Temel Prensipleri, Bölüm 2 Sayfa 15
Elektrometal Kaplamanın Temel Prensipleri, Bölüm 2 Sayfa 16
ÖRNEK 7 : Tablo 5’ te gösterilen şekiller temel şekillerdir ve çoğu alan bunlara yakın şekillidir. Şekil 9’ da gösterilen şekil ve ebatlardaki parçayı asitli bakır banyosunda kaplıyorsunuz. Kaplama talimatında iyi bir kaplama için 2,5 A/dm² yi geçmemeniz belirtilmiş. ŞİMDİ NE YAPACAKSINIZ?
Kaplanacak malzeme genellikle aynı şekillidir, bu durumda da öyle olduğunu farzedelim, bir parçayı inceleyip yaklaşık alanını bulalım.
Deneyim sahibi iseniz parçaya bakarak alanını yaklaşık olarak söyleyebilirsiniz, deneyiminiz arttıkça tahmininizin doğruluk oranı da artacaktır. Fazla deneyimli değilseniz veya bu örnekteki gibi özel şekilli bir parça kaplayacaksanız alanını aşağıdaki gibi hesaplamalısınız :
Daire ucun alanı : 0,79.D² = 0,79 x (10 cm)² = 0,79 x 100 cm² = 79 cm²
Elektrometal Kaplamanın Temel Prensipleri, Bölüm 2 Sayfa 17
Silindirin alanı : 3,14.D.L = 3,14 x 10 cm x 20 cm = 628 cm²
Yarım küre şeklindeki ucun alanı : ½ x 3,1D² = (1/2) x (3,1) x (100 cm²) = 155 cm²
TOPLAM ALAN = 79 cm² + 628 cm² + 155 cm² = 862 cm²
1 cm² = 0,01 dm² olduğundan 862 cm² = 8,62 dm² ve pratikte parçanın alanını 9 dm² olarak alabilirsiniz.
Eğer kaplama tankınız bu parçalardan 20 tane alabiliyorsa, bu bir defada kaplayacağınız yüzeyin 9 x 20 = 180 dm² olduğu anlamına gelir. İzin verilen akım yoğunluğu 2,5 A/dm² olduğundan, normal şartlarda bu kaplama işi için kaplama tankında 2,5 x 180 = 450 A’ e kadar akım kullanabilirsiniz.
PROBLEM 3 : Şekil 10’ daki cismin yüzey alanını hesaplayın?
Ne kadar karmaşık görünürse görünsün diğer alanlar da aynı şekilde basit şekillerin alanlarının toplamı olarak hesaplanabilir.
Kaplama deneyiminiz arttıkça kaplanacak parçaya bakarak yaklaşık olarak alanını ve uygulanacak doğru akımı tahmin edebildiğinizi göreceksiniz. Sadece çok hassas kaplama istenen işlerde (TEKNİK KAPLAMA İŞLERİNDE) kaplanacak malzemenin alanını mümkün olduğunca hassas hesaplamanız gerekir. Dolapta yapılan imalat işlerinde yaklaşık alanı göz kararı belirlemek yeterli olur. Bazı özel dolap kaplama işlerinde de Nomogram adlı özel bir hesap cetveli veya bilgisayar 11 yardımıyla alanı hassasiyetle hesaplamamız gerekir.