BÖLÜM I YÜZEY TEKNİKLERİ

Transkript

1 BÖLÜM I YÜZEY TEKNİKLERİ

2 Yüzey Teknikleri Hakkında Genel Bilgiler Gelişen teknoloji ile beraber birçok endüstri alanında kullanılabilecek malzemelerden istenen ve beklenen özellikler de her geçen gün artmaktadır. Mevcut malzeme özelliklerinin istenen şartlara göre modifiye edilme gerekliliği de bu nedenlerle ortaya çıkmıştır. Birçok teknik alanda kullanılan malzemelerin yüzey özelliklerinin çevresel etkilere karşı korunabilmesi için yüzey işlemleri ve/veya yüzey kaplamaları tatbik edilmektedir. Ayrıca birçok sahada kullanılan elemanlardan optimum çalışmayı elde etmek ve bunu artırma için yüzey işlemleri ve/veya kaplamaları tatbik edilir. Amaç: Aşınmaya, korozyona, ısıl etkilere ve benzeri dış etkilere karşı malzemeyi korumaktır.

3 Tablo 1. Yüzey tekniklerinin genel sınıflandırılması.

4 Tablo 1. Yüzey tekniklerinin genel sınıflandırılması.(devamı)

5 Yüzey Kaplamaları Yüzey tekniklerinin önemli bir grubu olan yüzey kaplamaları kullanılan malzeme cinsine göre belli başlı 2 sınıfa ayrılır. Bunlar aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir: 1) Metalik kaplamalar 2) Metalik olmayan kaplamalar A- Anorganik kaplamalar B- Organik kaplamalar Tablo 1 de görüldüğü gibi yüzey kaplamaları uygulanan yöntemler açısından birçok gruba ayrılmaktadır. Yüzey kaplamaları, kullanılan kaplama malzemesinin fiziksel durumuna göre de sınıflandırılabilir. Şekil 1 kaplama malzemesinin fiziksel durumuna göre sınıflandırılmasını göstermektedir. Şekil 2 de ise yüzey kaplama tekniklerinin değişik yönleriyle karşılaştırılması gösterilmektedir.

6 Şekil 1. Yüzey kaplama tekniklerinin kullanılan kaplama malzemesinin fiziksel durumuna göre sınıflandırılması.

7 Şekil 2. Yüzey kaplama tekniklerinin karşılaştırılması.

8 Şekil 2. Yüzey kaplama tekniklerinin karşılaştırılması. (Devamı)

9 Metalik Kaplamalar Metal ve alaşımlarının yüzeylerini başta korozyon olmak üzere diğer dış etkenlerden korumak üzere yapılan metal kaplamaları elektrokimyasal davranışları bakımından Soy kaplamalar ve Aktif kaplamalar olmak üzere iki sınıfa ayırmak mümkündür. Soy kaplamalar galvanik diziye göre, kaplanacak metallerden daha soy olan metalleri kapsar. Mesala çeliğe göre Ag, Cu, Sn, Pb, Ni, ve Cr pasif tutumları nedeniyle soy kaplamalardır. Soy kaplamaların koruma yeteneği metal ile ortam arasında etkili bir engel oluşturmasına bağlıdır. Soy kaplama; boşluk veya çatlak türünden hatalar ihtiva ederse korozyonun o noktalarda yerelleşmesi(yani bölgesel hale gelmesi) ve metallerin kaplama altında altında korozyona uğraması engellenemez. O halde soy kaplamaların başarı ile kullanılması boşluksuz uygulanabilmelerine bağlıdır. Aktif kaplamalarda bu tür hatalar olsa da önemli değildir. Çünkü bu kaplamalarda kaplama metali, kaplanan metalden daha aktiftir ve dış etkenlerden zaten aşınır. Yüzeydeki aktif kaplama aşınırken esas metal yüzeyi korunmuş olur.

10 Metal kaplamalar çeşitli yöntemlerle uygulanabilir. Bu yöntemler başlıca dört grup altında toplanabilir. -Fiziksel yöntemler, -Mekanik yöntemler, -Kimyasal yöntemler, -Elektrokimyasal yöntemler. Fiziksel yöntemlerle metal kaplamaları şöyle sıralayabiliriz; -Sıcak daldırma, -Vakum kaplama, -Katodik saçınım, -İyon kaplama, -İyon aşılama. Mekanik yöntemlerle metal kaplamanın en belli başlıcaları şunlardır; -Metal giydirme(cladding), -Sıcak püskürtme.

11 Kimyasal yöntemlerden faydalanılarak yapılan metalik kaplamalar şunlardır; -Yüksek sıcaklıkta uygulanan yöntemler; -değişimle, -kimyasal indirgeme ile, -ısıl ayrışım ile. -Düşük sıcaklıkta uygulanan yöntemler; -kimyasal indirgeme ile, -sementasyon, -akımsız kaplama. Elektrokimyasal yöntemler ise elektrokaplama adı ile de anılan metal kaplama yöntemlerinden birisidir.

12 Metalik olmayan kaplamalar: Anorganik ve Organik kaplamalardır. Kimyasal reaksiyon sonucu metal yüzeyinde oluşturulan oksit, tuz, emaye ve beton kaplamalar anorganik kaplamalar sınıfına girmektedir. Çeliğin sıcak bazik çözeltilere daldırılmasıyla yüzeyinde bir oksit tabakasının oluşturulması, aluminyumun seyreltik sülfirik asit içersinde anodik olarak oksitlenmesiyle yüzeyinin Al 2 O 3 kaplanması yine çelik parçalarının asidik Mn veya Zn ortafosfat çözeltisine çok kısa süreli olarak daldırılmasıyla kromatla kaplanması anorganik kaplamalara örnek teşkil eden bazı kaplamalardır. Anorganik kaplamaların diğer bir türü de emaye kaplamalardır. Bir oksit bileşiminden oluşan, oda sıcaklığında gevrekleşen, sıcaklığın artmasıyla önce yumuşayan, sonra sıvılaşan cam yapısındaki kaplamalara emaye adı verilmektedir. Emaye kaplamalar; yaş elektrostatik püskürtme, elektroforatik daldırma, elektrostatik toz püskürtme gibi yöntemlerle uygulanır. Bir diğer anorganik kaplamalar da seramik kaplamalardır. Bu kaplamalar; oksitler, silikatlar, karbürler, borürler ve nitrürler gibi seramik asaslı malzemelerin ısıl püskürtme teknikleri(alev, plazma, detonasyon), PVD, CVD gibi tekniklerle metal yüzeyine uygulanması ile elde edilir. Bu konuda bilhassa alevle püskürtme, plazma püskürtme tekniklerinin en çok uygulanan teknikler olduğu söylenebilir. Ayrıca en çok kullanılan seramik kaplama malzemeleri de metal oksitlerdir. Bunlar özellikle aşınma direnci, korozyon direnci, ısıl bariyer gibi bazı özelliklerinin iyi olmalarından dolayı tercih edilir.

13 Metalik olmayan kaplamaların diğer bir kolu olan organik kaplamaların en önemli temsilcisi boyalardır. Boyalar pigment adı verilen çok ince parçacıklarla bunları askıda askıda tutan uygun özellikteki taşıyıcıların karışımından oluşurlar. Genel olarak boyalar; güzelleştirme boyaları, tanıtma boyaları, koruyucu ve tecrit edici boyalar olmak üzere çeşitli tipte imal edilirler. Genellikle metal oksitlerden ibaret olan ve pigment adı verilen renkli maddeler, boyanan metalin yüzeyi ile reaksiyona girerek yüzeye tutunur ve sağlam tabakalar oluştururlar. Boyanın sıvı kısmında genellikle alkid reçinesi, tiner ve kobalt naftanat bulunur. Boya ve benzeri kaplama malzemeleri ile korozyon kontrolü çok yaygın bir yöntemdir. Bu uygulamanın çok yaygın olmasının başlıca nedenleri; uygulama kolaylığı, maliyetinin düşük olması, koruyuculuk özelliği yanında dekoratif özelliğinin olması da sayılabilir.