Çinko ve Çinko Alaşımları

Çinko alçak sıcaklıkta eriyen, döküm özellikleri atmosfer korozyonuna dayanıklılığı iyi olan bir ağır metaldir. Hegzagonal kafes yapısının plastik şekil değişimine pek elverişli olmaması, yeniden kristalleşme sıcaklığının düşüklüğü nedeniyle sorun yaratmaz. Çinko alaşımları genellikle döküm işlemine uygunluk açısıdan pratik önem taşırlar.
 

Saflık dereceleri %97,5 ila 99,995 arasında değişen çinko türleri DIN 1706'da standartlaştırılmıştır. Katışkı miktarının azalması ile korozyon direnci artabilir, dayanım ise biraz düşer. Yüksek saflıktaki çinko (> % 99,99) en başta basınçla döküm alaşımlarının temel bileşeni olarak kullanılır. 

Çinko tekkristalinin elastiklik modüllü ve ısıl genleşme katsayısı doğrultuya aşırı bağımlılık gösterir. Haddeleme veya çekme dokuları içeren yarı mamuller ile iri taneli döküm parçalarda da anizotropluk belirgindir. 

Erimiş çinkonun çok kaba taneli olarak katılaşması yanında, kristal kafesinin değişik doğrultularında büzülme farklarından ötürü, döküm parçalarda büyük iç gerilmelerin meydana gelmesi mekanik özellikleri olumsuz yönde etkiler. Ancak bu özellikler sıcak haddeleme veya presleme sonucu önemli ölçüde iyileşir. Öte yandan şekil değişiminin öncelikle yüzey/hacim oranı küçük parçalarda yol açtığı ısınma nedeniyle, çinkonun saflık derecesine göre 50°... 180°C arasında değişen yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerine kolayca çıkılabilir. Dolayısıyla oda sıcaklığında yüksek şekillendirme oranlarına ulaşılması mümkün olur (örneğin pil kaplarının soğuk ekstrüzyonu). 

Çinkonun elektrokimyasal gerilim serisindeki konumu asallıktan çok uzaktır. Nemli havanın veya doğal koşullardaki suyun etkisiyle, yüzeyinde hidroksit ve karbonat karışımı koruyucu tabaka oluşur. Korozyon hızını azaltan bu olgudan yararlanmak üzere, çelik ve dökme demirler çinkoyla kaplanabilir. Ancak yumuşak sularda söz konusu reaksiyon gerçekleşemez. Böylece yalnız asit ve kuvvetli alkali çözeltilerde değil, damıtık veya yoğuşmuş su ile su buharı gibi ortamlarda da çinkonun korozyona uğrama tehlikesi vardır. Gıda 'caddeleri tüzüğü yiyecek ve içeceklerin hazırlanması ve saklanmasında çinko kapların kullanımını yasaklamıştır. Sulu çözeltilerde demire göre elektrokimyasal geriliminin daha negatif oluşu ve çözeltiye geçme davranışının uygunluğu nedeniyle çinko, çeliğin katodik korunmasında tükenen (kurban) anot işlevi de görür. 

Önerilen Makale: Paslanmaz çelik profil malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için çelik kare profil fiyatları sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.

Çinko kaplı çeliğin korozyondan korunmasında iki ayrı olay rol oynar:

Çinko yüzeyinde hidroksit ve karbonat oluşumu korozyonu engeller.

Zamanla çinko kaplamada yerel hasarlar ortaya çıksa bile, bu kez demirin katodik korunması devreye girer. 

50 µm kalınlığında çinko kaplanmış parçalar normal atmosfer koşullarında yaklaşık 20 yıl için korunmuş olurlar. Kaplamanın elektroliz veya sıcak daldırma yoluyla yapılması ömür bakımından pratik bir fark yaratmaz. Kaplamanın etkinliğini kalınlığı belirler. 

Sıcak daldırmada ana malzeme ile çinko arasındaki geçiş bölgesinde Fe-Zn alaşımları meydana gelir. Bunlardan özellikle gevrek c-fazının mümkün olduğu kadar ince olması istenir. Ara tabakaların kalınlığı banyo sıcaklığı yanında, dalma süresi ve demirce giderek zenginleşen eriyiğin bileşimine bağlıdır. Sıvı metala yaklaşık %0,1 alüminyum katılmasıyla yüzeyde katılaşan çinko ve alaşım bölgesinin kalınlığı azalır.

Yüksek sıcaklığa ısınması sakıncalı ana malzemelerde veya boyut toleranslarının dar tutulması gereken küçük parçalarda elektrolitik yönteme başvurulur. Böylece ara tabakasız ve daha üniform bir kaplama elde edilebilir.
 

Yaklaşık %4'lük alüminyum katkısı malzemeye bir ölçüde tokluk kazandırdığı gibi, çinkonun çelik döküm kalıplarını erozyona uğratma etkisini de azaltır. Katı çözelti oluşturan bakır dayanım artışı sağlar. Tanele rarası korozyonu önlemek üzere bu alaşımlarda %0,02..0,06 magnezyum bulunmalıdır; ayrıca kalay, kurşun, kadmiyum katışkıları sınırlanmış yüksek saflıkta çinko kullanılır. Korozyona karşı ek önlem olarak, döküm parçalar nikel ve krom kaplanacaksa, bunun tümüyle gözeneksiz şekilde gerçekleştirilmesi önemlidir. Aynı amaçla çoğu kez fosfat veya kromatlama da yapılır.

Çinko alaşımları basınçlı döküm alanında ağırlıkça %50 dolayında bir paya sahiptir. Özellikle karmaşık biçimli küçük parça dökümüne elverişlidirler. İşletme sıcaklıkları, dayanım ve tokluk değerleri hızla düştüğü için 100°C’ı aşmamalıdır.

Bakırlı GD-ZnAl4Cul alaşımında yaşlanma sonucu ortaya çıkan boyut artışı, sıcak iklim kuşağında 3 ay içinde %0,08'e ulaşabilir. Bu durumu önlemek üzere, parçalar son boyutlarına işlenmeden önce yapay olarak yaşlandırılır.