ilk hafta onur

7/29/2019 Ilk Hafta Onur

1/9

1

Termal Sprey Teknolojisi

Giri

Termal sprey kaplama teknolojisi: mevcut kaplama teknolojileri arasnda en yaygn

endstriyel kullanm alan bulmu ve ok sayda farkl yntemin oluturulduu bir kaplamateknolojisi ailesinin genel addr. Termal sprey kaplama teknolojisinde ana dnce, metal ve

alam yzeylerinde ince ve koruyucu deeri yksek anmaya dayankl bir kaplama tabakas

meydana getirmektir. Bylece kaplanm malzeme ayn anda metallerin tokluk ve

ekillendirilebilme ile seramiklerin anma, korozyon ve yksek scaklk dayanm gibi stn

zelliklerine bir arada sahip olmaktadr.

Termal sprey teknolojisinin tarihesi incelendiinde, akla ilk olarak 20. yy n balarnda

yaayan svireli bilim adam Dr. M. Schoop sv kurunu oyuncak topa pskrttnde

kurunun btn yzeye yapp tutunduunu grdkten sonra, s kayna olarak oksijen ve

asetilenin; erimi malzemeyi pskrtmek iinse basnl havann kullanld bir tabanca

dizayn etmi ve bylece termal sprey teknolojisinin temellerini atmtr. Bu proses daha sonra

Amerika da R. Axline, G. Lufkin ve H. Ingham tarafndan gelitirilmi ve 1993 ylnda

Metco Inc. kurulmasyla; hzl bir gelime ve endstriye uygulanma srecine girmitir.

Termal Sprey Yntemleri

Termal sprey, pskrtmeyle kaplama teknolojisinin genel ad olup; bu balk altnda birok

kaplama yntemi gelitirilmitir. Bu yntemlerin balcalar: alev sprey, plazma sprey, yksek

hzl oksit-yakt (HVOF) ve detonasyon tabancasdr.

Termal sprey yntemlerini snflandrrken kullanlabilecek dier bir parametre ise kaplama

ilemi srasnda meydana gelen scaklk ve kaplama malzemesine verilen kinetik enerjidir.

Kaplama malzemesine verilen kinetik enerji deeri, geleneksel alev sprey ynteminde elde

edilir. Plazma sprey yntemlerinde yksek scaklklar elde edilirken; detonasyon tabancas ve

HVOF gibi ergitme scakl yksek olan seramik ve benzeri malzemelerin kaplanmas

mmkn olmaktadr. ok yksek kaplama malzemesi hzlar ise, karbr tr ar

malzemelerin kaplanmasna imkan vermektedir.


2/9

2

Elektrik ark sprey ynteminde kaplama malzemesi olarak metal ya da alam telleri kullanlr.

Dier yntemlerde metal, seramik, kompozit, ve hatta plastik esasl toz malzemeler

kaplanabilir. Kaplama malzemelerinin ergitilmesinde ark, plazma ya da oksit-yakt benzeri s

kaynaklarndan yararlanlr. Kaplama endstrisinde kullanlan balca oksi-yaktlar: oksi-asetilen, oksi-propilen ve oksi-propandr. En yksek proses scaklklarna plazma sprey

ynteminde ulalrken; tel yada toz eklindeki btn malzemelerin farkl termal sprey

yntemleriyle kaplanmas mmkndr. Kaplamalarn endstriyel uygulamalarnda

performans belirleyen en nemli parametrelerden birisi olan porozite zellii incelendiinde

ise; porozite deerlerinin sprey yntemine bal olarak hacimce %0,1-20 gibi geni bir

aralkta deitii grlmektedir.

Kaplama TeknolojisiKaplamalarn retilmesi

Termal sprey teknolojisiyle kaplamalarn retilmesi temel olarak kaplama ncesi yaplan

ilemler, kaplama eldesi ve kaplama sonras yzey biti ilemleri olarak grupta

toplanabilir.

Btn termal sprey yntemlerinde kaplama ilemi ncesinde kaplama tabakas ile kaplanacak

altlk malzemesi arasnda kuvvetli bir ba oluumu iin bir n yzey hazrlama

gerekletirilir. Kaplamann altlk malzemesine kuvvetli bir ekilde balanabilmesi iin

kaplanacak yzeydeki oksit ve nem tabakalar ile organik ve inorganik kirliliklerin bertaraf

edilmesi ve yzeyin belirli bir deere kadar przlendirilmesi zorunludur. Yzey hazrlamada

mekanik ileme, kimyasal temizleme, ve abrasif temizleme yntemlerinden bir yada birka

kullanlr. zellikle merdane ve aft gibi dairesel ekilli makine paralarnn yzeylerinin oluk

eklinde przlendirilmesinde mekanik ileme kullanlr. retimleri ya da kullanmlar

sonucu yzeylerinde ya, gres ve benzeri organik kirlilikler paralarn kaplama ilemi ncesi,

eitli kimyasallar kullanlarak gerekletirilen kimyasal temizleme ileminden geirilmesi

zorunludur. zerlerinde mevcut olan kirliliklerden temizlenmi altlk yzeylerine, kaplama

ncesi son olarak almina ve silisyum karbr tipi andrclar pskrtlmesiyle yzey

przlendirme ilemi gerekletirilir. Przlendirilmi yzey, zerine pskrtlen ergimi

haldeki kaplama malzemesinin katlamas esnasnda karlkl kilitlenme mekanizmasyla

kuvvetli bir balanma salar.


3/9

3

Yzeyleri kaplama ilemine hazr hale getirilmi altlk malzemelerine gerekli hallerde

maskeleme ilemi uygulanr. Baz durumlarda maskeleme ilemi, andrc partikllerle

yzey przlendirme ileminden nce de yaplabilir. eitli trde bant ve boyalarn

kullanld maskeleme ileminde ama, parann kaplanmas istenmeyen ksmlarn kaplamaileminin etkilerinden korumaktr.

Termal sprey yntemleriyle kaplama ilemi ncesi, genellikle altlk malzemesine bir n stma

ilemi uygulanlr. Istma ilemi: altlk malzeme yzeyinden nemin uzaklatrlmas,

yzeydeki balama koullarnn iyiletirilmesi ve altlk malzeme-kaplama arasnda olabilecek

sl genleme farkllklarnn etkilerinin azaltlmasna imkan salar.

Kaplanm malzeme, endstrideki uygulama alanna bal olarak gerekli durumlarda nihai bir

yzey biti ilemine maruz braklr. Termal sprey yntemiyle retilmi kaplamalarnyzeyleri przl olduundan; talama, lepleme ve benzeri mekanik ilemlerle kaplama

yzeyleri istene yzey przllk deerlerine getirilir. Termal sprey kaplamalara yzey biti

ilemelerinin uygulanabilmesi ve bylece geni bir aralkta deien yzey przllk

deerlerinin elde edilebilmesi, termal sprey kaplamalarn endstride yaygn olarak

kullanlmasna olanak salar.

Kaplama Malzemeleri

Termal sprey teknolojisinde tek ve ounlukla toz eklinde elde edilebilen her trl metal,

seramik ve karbr esasl malzemeden kaplama yapmak mmkndr. Toz halindeki

malzemelerin i para yzeylerine kaplanabilmesi iin kullanlan ynteme bal olarak belirli

tane boyut aralklarnda ve akkan olmas yeterlidir. Ticari olarak kullanlan baz

malzemeler:

- Metal ve alamlar: Fe, Ni, Paslanmaz elik, Mo, Cu ve alamlar- Sert yzey alamlar: NiCrBSiW, CoCrWC, FeCrC, CoMoCrSi- Kendinden balanmal alamlar: Ni ve Co esasl alamlar- Oksit seramikler: Al2O3, Al2O3-TiO2, Cr2O3, ZrO2- Sermetler: Al2O3-NiAl- Karbrler: WC-Co, WC-CoCr, Cr3C2-NiCr

Kaplama Yaps

Termal sprey teknolojisinde kaplamalarn oluum prosesi, sprey tabakalarnn zelliklerini

etkileyen birka kademeden meydana gelir. Termal sprey yntemlerinde eitli s kaynaklar

kullanlarak elde edilen sl ve kinetik enerji, kaplama malzemesinin ksmen yada tamamen

ergitmesini ve altlk malzemesine doru hareketini mmkn klar.


4/9

4

Kaplama malzemesinin sprey tabancasna yada ucuna besleme biimi ile zellikle toz

malzemesinin ekli ve ortalama tane boyutu, partikl hareketini dorudan etkiler. Sprey alevi

ile ergimi kaplama malzemesi ve ortam atmosferi arasndaki etkileim nemlidir. Ergimi

partikllerin kaplanacak malzeme yzeyine arpt anda mevcut olan mekanik, kimyasal vetermal artlar: elde edilecek kaplamann yapsn ve zelliklerini byk lde belirler.

Mikroyap

Termal sprey teknolojisi ile retilen kaplamalarn iyaps homojen deildir ve farkl fiziksel

ve kimyasal zelliklere sahiptir. Kaplama malzemeleri, kaplama esnasnda faz dnmne

urayabilmektedir. Termal spreyle retilmi kaplamalarn mikroyapsal incelemesi: proses

hakknda bilgiler ihtiva eder. Mikroyap incelemeleri sonucu: proses, retim parametreleri ve

kaplama operatrnn tecrbesi bulanabilir. Termal spreyle retilmi mikroyaplar; kullanlan

pskrtme yntemine, kullanlan kaplama malzemesinin toz veya tel olmasna gre farkllk

gsterir. Alev spreyle pskrtlm tabakalar, prosesin enerji durumuna bal olarak, toz

partikllerin tam ergimemi, baloncuksu bir mikroyap gsterirken; plazma spreyle retilen

kaplamalar, tam bir lamelli yap gsterir. HVOF ile retilen mikroyaplar ise ok youndur.

Ba Mukavemeti(Yapma Mukavemeti)

Kaplamalarn ba/yapma mukavemeti: kaplama parametrelerine, kaplanmas istenen

malzeme zelliine, altln cinsine ve altlk yzeyinin durumuna bal olarak deiir. Termal

sprey kaplamalarn ana malzeme zerine yapmas, kumlanm yzeylerde mekanik olarak,

Vander-Waals kuvvetleri ve noktasal blgelerde grlen snrl bir difzyon ile gerekleir.

Kaplamalarn yapma/ba mukavemeti; muhtelif faktrlerden etkilenir;

- Kaplama prosesinin tr- Kullanlan tozun tane boyutu ve boyut dalm aral- Yzeyin przll ve altlk malzemesinin sertlii- Altlk malzemesinin temizlii, scakl ve slatabilme zellii- Kaplama tabakasnn oksit ierii ve porozite miktar- Kaplama kalnl ve buna bal olarak oluan i gerilmeler

Kaplama kalnl, ba mukavemetine etki eden nemli bir parametredir. Genele olarak bir

kaplama tabakasnn yapma mukavemeti, artan kalnlkla azalr. Kalnln kullanlan

kaplama prosesi ve uygulama yerine gre optimize edilmesi esastr.


5/9

5

Porozite

Porozite termal sprey gibi pskrtme yoluyla retilen kaplamalarn karakteristik zelliidir ve

tabaka ierisindeki boluklar ifade etmektedir. Poroziteler yaplarna gre 3 ana snfa ayrlr;

kapal porozite, ak porozite ve boyuna porozite. Kapal porozite kaplama tabakas ierisindehapis olmu boluklar ifade etmektedir., ak porozitede ise boluun d ortam ile balants

sz konusudur. Boyuna porozite de ise durum farkldr. Boyuna porozitede, kaplama altlk

malzemesi ile d atmosfer arasnda bir kpr oluturur ve altlk malzemesinin zararl

atmosfer etmenleri olan nem ve oksijen ile etkileime girmesini salar.

Kaplamalarn porozitesi;

- Kullanlan kaplama nitesinin cinsi ve gcne- Kaplama malzemesinin trne ve tane boyutuna- Sprey parametrelerine- Tabanca parametrelerine- Sistemin optimizasyonuna ve kaplamay yapan operatrn tecrbesine baldr

Porozite, kaplama malzemesini yzeye dzensiz bir ekilde birikmesi sonucuoluur. Ayrca

yzeye biriken kaplama malzemelerinin farkl ergime derecelerine ve hzlarna sahip olmas,

sprey mesafesinin gereinden fazla olmas da kaplamada porozite oluumunu tevik

etmektedir. Porozite, sprey mesafesinin azalmas ve sistemin artan ergitme gc ile azalma

gsterir. Porozite, kaplamalarn sertlik, anma direnci ve ba mukavemetini azaltr ve

kullanm ortamna bal olarak da i parasnn servis mrn ksaltabilir.

Sertlik

Termal sprey kaplamalarn sertlik lmnde, niversal bir karakter gstermesinde dolay

statik sertlik lme yntemleri zellikle de geni bir aralkta sertlik lmeye imkan salayan

Vickers sertlik lme metodu kullanlr.

Kaplamalarn sertlii: pskrtlen malzemeye, sprey ekipmanna ve proses parametrelerine

baldr. Genele olarak kaplama malzemelerinin pskrtme hz ne kadar yksekse,

kaplamalarn sertlii ve younluu o kadar fazladr. Kaplama prosesi asndan kaplamalarn

sertlii, kaplanan malzemelerin partikl scaklna ve kullanlan plazma ve atomizasyon

gazlarn cinsine, debisine baldr


6/9

6

Termal sprey teknolojisiyle retilmi kaplamalarn sertlii, ilk olarak kullanlan kaplama

tozlarnn cinsine baldr. Kaplama malzemesinin karbr, oksit esasl seramik vr metal

olmasna bal olarak sertlik deimektedir. kincil olarak kaplama retim prosesine ve

tabakann porozitesine baldr. Tabaka bnyesinde bulunan oksitler genellikle kaplamannsertliini arttrrken; ba mukavemetini drr. Kaplama tabakalarnn sertlii, tabakann

heterojen yaps ve uygulanan sertlik lme yntemine gre farkllk gsterir. Kaplamalarn

sertlik lmnde, Vickers, Knoop, Brinell ve Rocwell metodlar kullanlr.

Anma Direnci

Termal sprey teknolojilerindeki ana ama; pahal olmayan altlk malzeme yzeyine, koruyucu

deeri yksek, ince bir tabaka meydana getirmektir. Proses, bir enerji kayna ierisinde

ergimi olan malzemenin kaplanacak yzeye ok hzl bir ekilde pskrtlmesiyle

uygulanmaktadr. Yzey teknolojilerinin gelitirilmesindeki ilk ama, i paras yzeylerinin

anma direncinin arttrlmasdr. Ayrca anma ile balantl olarak yzeylerin srtnme

davrann duruma gre arttrmak veya azaltmaktr.

Kaplama uygulamalarnda anma davran birden fazla faktre baldr. Bu faktrler;

- Kaplama- alma ortam(yk, hz, titreim, hareket, mesafe)- evre ortam(scaklk, nem, asitlik-bazlk durumu, yabanc madde)

Kaplamalarn artan sertlii, anma miktarnn azalmasna ve srtnme katsaysnn

dmesine neden olabilir. Termal sprey kaplamalarda mevcut olan porozite ve mikro

atlaklarn varl anma direncini drmektedir. Porozite, baz teknolojik uygulamalarda

zellikle arzu edilir, uygun yalayclar bnyedeki porlarn ierisine girerek iyi bir

yalayclk zellii gsterir, tabakann anma ve srtnme davran zerine olumlu etki

yapar. Kaplamalarn artan sl iletkenlik zellii, alma ortamnda aa kan scakln yol

at mikro atlak oluumunu engellediinden; anma dayanmn gelitirir.

Termal Sprey Kaplamalarn Endstriyel Uygulamalar

Termal sprey kaplama teknolojisi: yakn gemiine ramen, neredeyse tm endstriyel sahada

uygulama alan bulmutur. Anma, srtnme ve korozyon gibi rutin uygulardan, uak ve

uzay sanayine kadar, termal spreyle retilen kaplamalar anahtar zm olmutur


7/9

7

Gnmzde popler uygulamalar, biomedikal alannda iken; artk evimizde farknda

olmadan kullandmz tavalar, tler, ocaklarda kullanlan likitgaz tpleri ve baklar termal

sprey teknolojisiyle kaplanmaktadr. Teknolojinin genel uygulama sahalar; kat, tekstil,

cam, kimya, otomobil, tbbi uygulamalar, demir elik, uak ve uzay sanayi eklindesnflandrlabilir. Kaplama uygulamalar, i parasnn tamirat gibi uygulamalar dnda,

parann servis mrnn uzatlmas amacyla kullanm ncesinde de kaplanmaya

balanmtr.

Kat ve Matbaa Endstrisi

Kat endstrisinde sellozik kat hammaddesinin kurutulmasnda kullanlan kurutucu

silindirleri retim srecinde anmaya maruz kalmaktadr. Bu silindirlerin anma direncinin

arttrlmasnda ark sprey prosesi ile Mo ve plazma sprey prosesiyle de Mo ieren Ni esasl

kaplamalar kullanlmaktadr. Ayrca parlatc ve dzeltici kat silindirleri, anmaya kar

WC-NiCr veya WC-Co ile HVOF prosesi kullanlarak kaplanmaktadr. Normalde bu

silindirlerin mr 6 ay iken, HVOF ile kaplanan paralarn servis mr 24 aya kadar

ulamaktadr. Matbaa ve bask sektrnde kullanlan bask silindirleri ilk zamanlar termal

sprey tekniklerinden elektrik ark sprey yardmyla bakr kaplanmtr. Kat sektrnde

ambalaj bask ilemlerinde kullanlan Anilox merdaneleri, bask ileminde kullanlan ve

kuvvetli kimyasal zellikler gsteren mrekkep ve boyalarla temas etmektedir. elik esasl

bask silindirlerinin sz konusu kimyasallara kar korunmas amacyla, bu silindirlerin yzeyi

plazma sprey yntemi kullanlarak C2O3kaplanmaktadr.

Otomotiv Endstrisi

Otomotiv endstrisinde termal sprey uygulamalar iki grup altnda toplanabilir: birincisi

anmaya maruz kalan paralarn kaplanmas, ikincisi ise termal etkiye ynelik sl bariyer

kaplama uygulamasdr. Anma ve srtnmeye maruz kalan krank milleri, pistonlar ve piston

segmanlar, valfler, senkronizasyon ringleri, yakt enjeksiyon nozlleri ve sensrler plazma

spreyle kaplanmaktadr.

Uzay ve Havaclk Endstrisi

Uzay ve havaclk sektrndeki kaplamalar: anmaya ynelik, kaydrma ve srtnmeye

ynelik, bariyer amal ve scak gaz korozyonuna ynelik olarak uygulanmaktadr.


8/9

8

Tp ve Biomedikal Uygulamalar

Termal sprey kaplama teknolojisi ailesinden plazma sprey, ortopedik amal implant-

protezlerin kaplanmasnda byk neme ulamtr. En yaygn rnek diz balarnda kullanlan

hidrosi apatit olarak tanmlanan malzemelerdir.Demir elik Endstrisi

Demir elik sektrnde termal sprey kaplama uygulamalar; hammadde hazrlama aamasnda

ve retim aamasnda olmak zere iki grupta toplanabilir. Hammadde hazrlama aamasnda

kullanlan termal sprey kaplamalar, genellikle anmaya maruz paralarn(krclar, makaralar

ve zgaralar) kaplanmasna yneliktir. retim aamasnda gerekletirilen kaplamalar ise;

yksek frn besleme konileri, tyerler, merdaneler, oksijen fleme lanslar ve kaydrc

silindirlerin anma, korozyon ve oksidasyonuna ynelik olarak gerekletirilmektedir.

Sektrde kullanlacak kaplamalarn, yksek ba mukavemeti gstermesi ve dk porozite

ieriine sahip olmas, uygulamalardaki metal dalmas probleminin zm asndan

nemlidir.

Termal Sprey Teknolojisindeki Son Gelimeler

Termal sprey teknolojisindeki son gelimeler 3 grup altnda toplanabilir. Bunlar,

a) Prosese ve proses kontrolne ynelik gelimeler, kaplama verimi ve retim hznarttrmay hedefleyen almalardan meydana gelmektedir. Bunlar,

- Kaplama nitelerinin gcnn arttrlmas,- Daha yksek termal enerji ve kinetik enerjiyle kaplama yaplmas,- Srekli proses kontrol ve annda parametrelerin dzeltilmesi ve- Kaplama tabancas dizaynndaki deiikliklerb) Kaplama uygulamalarnda kullanlan sarf malzemelerine ynelik almalar- Tozlarn ekonomik retilme almalar- Yksek kaplama verimini salayacak toz besleme ugulamalar- Ekonomik retim yntemlerinin gelitirilmesi ve- Nano byklkteki toz retim almalar


9/9

9

c) Uygulama sahalarna ynelik gelimelerGelime alanlar olarak biyo-medikal uygulamalar ve otomotiv endstrisinde(fren, disk

kaplamalar, motor bloklarndaki silindir ilerinin kaplanmas) ynelik almalar rnek

olarak verilebilir.

Yeni teknoloji araylarnda: zellikler souk sprey ile metal kaplama uygulamalar, tozlarn

bir zelti iinde kaplama tabancasna beslendii(SSPP) plazma sprey niteleri,

konvansiyonel kaplama proseslerinden anod ve katodun kaldrld DC plazma sprey, lazerle

kombine edilmi termal sprey teknikleri n plana karmaktadr.

ilk hafta onur

Documents