Çinko ve Çinko-nikel Elektrolitik Kaplamaların Kauçuk-metal Yapışmasına Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Otomotiv endüstrisinde motor takozları, moleküler burçlar ve radyatörler gibi yüksek mukavemet ve sönümleme kabiliyetinin istendiği ürünlerde metal ve kauçuğun bir arada bulunduğu tasarımlar kullanılmaktadır. Metal ve kauçuğun yapışmasının sağlandığı vulkanizasyon işlemi öncesinde metallere genellikle geleneksel fosfat kaplamalar uygulanmaktadır. Ancak ağır koşullar altında çalışan parçalarda geleneksel fosfat kaplamalar yetersiz korozyon dayanımı sergilemektedir. Bu tür ağır çevre şartları, kauçuk-metal bileşenli ürünlerde geleneksel fosfat kaplamalara alternatif olarak elektrolitik kaplama ihtiyacını doğurmaktadır. Bu çalışmada standart ölçülerde hazırlanmış metal plakalara geleneksel çinko fosfat kaplamaya ek olarak elektrolitik alkali çinko (kromatlamalı ve kromatlamasız) ve alkali çinko-nikel (kromatlamalı ve kromatlamasız) kaplama uygulanmıştır. NR kauçuk ile metal arasına yapıştırıcı ajan olarak Chemosil-211 ve Chemosil-411 kullanılmıştır. Hazırlanan numunelere ASTM D 6862-11 standardına bağlı olarak 90º soyulma testleri uygulanmıştır. Kaplama kalınlıkları ve yüzey morfolojisi SEM analizleri ile belirlenmiştir. EDX ve XRD analizleri yapılarak, numunelerdeki elementel dağılım ve kaplamada oluşan fazların kimliği tayin edilmiştir. Ayrıca ASTM B117 standartlarına göre tuz püskürtme testine tabi tutulan numunelerin korozyon dayanımları da araştırılmıştır. Sonuç olarak, metal-kauçuk arasında en kuvvetli bağlanmanın alkali çinko-nikel kaplamalı plakalarda (221±3 N) olduğu belirlenmiştir. Tuz püslürtme testleri sonucunda geleneksel çinko fosfat kaplamalar üzerinde 12 saat sonunda kırmızı pas oluştuğu gözlemlenirken, alkali çinko-nikel kaplamalarda 1000 saatin sonunda dahi kırmızı pas görülmemiştir. Tez çalışması kapsamında ilk kez metal-kauçuk yapışmasına etkisinin incelendiği çinko-nikel kaplamaların, yüksek korozyon dayanımı ve metal ile kauçuk arasında çok daha kuvvetli yapışma sergilemesi nedeniyle, otomotiv sektöründe yaygın olarak kullanılan geleneksel fosfat kaplamalara alternatif olabileceği kanıtlanmıştır.In the automotive industry, designs that combine metal and rubber are used in products that require high strength and damping capability such as engine mounts, molecular bushings and radiators. Conventional phosphate coatings are usually applied to metals prior to the vulcanization process, in which metal and rubber bonding is achieved. However, in parts operating under severe conditions, conventional phosphate coatings exhibit insufficient corrosion resistance. Such harsh environmental conditions create the need for electrolytic coating as an alternative to traditional phosphate coatings for rubber-metal component products. In this study, in addition to the traditional zinc phosphate, electrolytic alkaline zinc (with and without chromatizing) and alkaline zinc-nickel (with and without chromatizing) coatings were applied to the metal plates prepared in standard sizes. Chemosil-211 and Chemosil-411 were used as adhesive agents between NR Rubber and metal. 90º peeling tests were applied to the prepared samples in accordance with ASTM D 6862-11 standard. Coating thickness and surface morphology were determined by SEM analysis. By EDX and XRD analyzes, the elemental distribution in the samples and the identity of the phases formed in the coating were determined. In addition, the corrosion resistance of the samples subjected to salt spray test according to ASTM B117 standards were also investigated. Consequently, it was determined that the strongest bond between metal-rubber was in alkaline zinc-nickel coated plates (221±3 N). As a result of salt spray tests, red rust was observed after 12 hours on conventional zinc phosphate coatings, while red rust was not observed even after 1000 hours on alkaline zinc-nickel coatings. Zinc-nickel coatings, whose effect on metal-rubber adhesion was examined for the first time within the scope of the thesis, proved to be an alternative to traditional phosphate coatings, which are widely used in the automotive industry, due to their high corrosion resistance and much stronger adhesion between metal and rubber.