PAKET SEMANTASYON METODU İLE ALÜMİNAYT KAPLAMALARI CODEP KAPLAMA UYGULAMASI ve JET REVİZYON MÜDÜRLÜĞÜNDEKİ UYGULAMALARI

Transkript

1 BÖLÜM 14 PAKET SEMANTASYON METODU İLE ALÜMİNAYT KAPLAMALARI CODEP KAPLAMA UYGULAMASI ve JET REVİZYON MÜDÜRLÜĞÜNDEKİ UYGULAMALARI Svl. Müh. Tamer SERTOĞLU 1nci HİBM K.lığı Jet Revizyon Müdürlüğü Şubat 2004, ESKİŞEHİR ÖZET Yüzey kararlılığı isteyen ve yoğun mekanik gerilmelerin oluştuğu yerlerde yüksek çalışma sıcaklıklarında faaliyet göstermek üzere süper alaşımlar tasarlanmıştır. Bu alaşımların en önemli özellikleri 650 C nin üzerindeki sıcaklıklarda uzun süre dayanım göstermeleri ve sıcak korozyon ve erozyon dirençlerinin iyi olmasıdır. Süper alaşımların maksimum süre ve güvenilirlik ile korozif etkilere karşı koyabilmeleri için üst yüzeylerine kaplamalar uygulanır. Bu dokümanda paket semantasyon yöntemi ile süper alaşımların alüminayt kaplaması uygulamalarının temel prensipleri ve bir paket semantasyon uygulaması olan CODEP kaplamanın uygulama adımları, kullanılan teçhizat, gerekli emniyet tedbirleri ve proses kontrolü hakkında bilgi verilecektir. 14-1

2 1 PROSESİN ADI Paket Semantasyon Yöntemi ile Alüminayt Kaplama ve CODEP Uygulaması. 2 PROSESİN AMACI Codep kaplama jet motorunun serviste bulunduğu süre boyunca sıcak kısım pale ve vanelerinde meydana gelen oksidasyonu minimize etmek için General Electric (GE) firması tarafından geliştirilen özel bir paket semantasyon kaplama prosesidir. Codep kaplamadaki alüminyum oksitlenerek yoğun bir oksit tabakası oluşturur ve bu tabaka ana metalin oksitlenmesini önler. Codep kaplama aynı zamanda yüksek sıcaklıkta çalışan malzemeleri yüksek sıcaklık korozyonu ve erozyonuna karşı da korur. Codep uygulaması sayesinde nikel veya kobalt parçalar üzerine, onları yüksek sıcaklık oksidasyonundan koruyacak ve bir miktarı ana malzeme içine difüze olmuş yüksek miktarda alüminyum içeren bir kaplama yapılabilir (Şekil 1). Şekil 1 Codep Kaplamayı Oluşturan Katmanlar 3 PROSESİN GENEL / DETAYLI TANITIMI Süper alaşımlar, yüzey kararlılığı isteyen ve yoğun mekanik gerilmelerin oluştuğu yerlerde yüksek çalışma sıcaklıklarında faaliyet göstermek üzere tasarlanmış alaşımlardır. Bunun dışında süper alaşımlar için genel olarak nikel, kobalt, titanyum, niobiyum ve/veya demir elementlerinin en az birinin zenginliğine sahip ve yüksek sıcaklıkta, yüksek gerilim altında ve zor çevresel şartlarda yüzeydeki, özelliklerdeki ve yapıdaki kararlılığı devam ettiren alaşımlar tanımlaması kullanılabilir. Süper alaşımların en önemli özellikleri 650 C nin üzerindeki sıcaklıklarda uzun süre dayanım göstermeleri ve sıcak korozyon ve erozyon dirençlerinin iyi olmasıdır. Süper alaşımlara ana malzemenin maksimum süre ve güvenilirlik ile korozif etkilere karşı koyabilmeleri için kaplamalar uygulanır. Şekil 2 de yüksek sıcaklıkta koruyucu kaplamaya sahip malzemelerin kullanımından sonraki durumları gösterilmiştir. Kaplamaların ana malzemeye sağladığı avantajlar belirgin olarak bu şekilden görülmektedir. 14-2

3 Şekil 2 Kaplamalı ve Kaplamasız Süper alaşımların Yüzey Korozyon Dirençlerinin Karşılaştırılması 14-3

4 Süper alaşımlar için geliştirilmiş oksidasyon ve korozyona karşı koruyu kaplamalar uçaklar ve uzay araçları için yaklaşık 1960 tan beri uygulanmaktadır. Bu kaplamaların avantajları 1010 C nin ve üzerinde çalışma şartlarında malzemede istenen yapının korunmasıdır. Süper alaşımlara yapılan kaplamaların uygulama mantığı, koruyucu krom ya da alüminyum zenginliği içeren oksitler oluşturarak, yüksek sıcaklıkta korozyona karşı süper alaşımların dayanımını arttırmak maksadıyla krom ve/veya alüminyum içeren ilaveler yapılması şeklinde ifade edilebilir. Gaz türbin uygulamaları süper alaşımlar için kaplama teknolojilerinin önemli bir yönlendiricisidir. Türbin kısmının çalışma şartlarında çevresel etkiyle oluşan ve malzeme için zararlı iki oluşum mevcuttur. Bunlar oksidasyon ve sıcak korozyondur. Sıcak korozyon iki şekilde meydana gelir: Yüksek sıcaklık ( C) ve Düşük sıcaklık ( C) şeklinde belirtilir. Sıcak korozyon, yakıtta sülfürün ve saflığı bozan pisliklerin mevcudiyeti ile ortaya çıkar. Sıcak korozyon ve oksidasyon metal parçanın çevresel şartlarla etkileşimini ve bu etkileşim ile parçanın zamanla tükenmesine sebep olur. Kaplamalar belirli türbin uygulamaları için öngörülen çevresel şartlara karşı parçaları korumak için tasarlanırlar [1]. Kaplama ve ana malzeme arasındaki termal genleşmenin uyuşması önemlidir ve kaplamalar, yanmaya ve türbin çalışmalarında küçük katı parçaların aşındırma etkisine dayanıklı olmalıdır. Kaplamalar uygulanabilirliği açısından uygulanacağı ana malzeme ile uyumlu olmalıdır. Kaplamanın elemanları ve kaplamanın uygulama metodu, kaplama ve ana metal arasında arzu edilmeyen reaksiyonların oluşumunu önlemek için uygun seçilmelidir. Bu reaksiyon fazlarının oluşumu, boşluk oluşumuna, bu da ara yüzeyde çatlamaya ve kaplamanın pul pul dökülmesine yol açar. Bu hatalar sistemin mekanik performans kabiliyetini tehlikeye atar. Uzun çalışmalar sonunda endüstride süper alaşımlar için kaplamaların iki basit tipi ortaya çıkmıştır. Bunlar, difüzyon kaplamalar ve bindirme (overlay) kaplamalardır. Difüzyon kaplama uygulamasında alüminyum, ana malzemenin yüzeyinde reaksiyona girerek tek alüminyumlu MAl tipi tabakanın oluşumunu sağlar (M: Ni, Co gibi elementler). Nikel esaslı alaşım üzerine uygulanan kaplamada NiAl tabakası, kobalt esaslı süper alaşım üzerine uygulanan kaplamada CoAl tabakası oluşur. Kaplamanın bu tipi ana malzemenin içerdiği elementlerin kullanılmasıyla oluşur ve servis şartlarına göre kaplamayı düzenlemek için kaplama prosesi esnasında bilinçli olarak diğer metalik elementler ilave edilebilir. Difüzyon kaplamaları uygulamalarının iki metodu vardır. Bunlardan birisi, bir işlemde kaplamanın uygulanmasını ve difüzyonunu, diğeri ise önce kaplamanın mekanik yolla yapılması ve sonra difüzyonun gerçekleştirilerek kaplamanın son halini alması için sonradan uygulanan bir ısıl işlemi içerir. Süper alaşım parçalarına uygulanan bir çok proses ticari kuruluşlarına ait özel proseslerdir. Gaz türbin parçalarına uygulanan proseslerde kullanılan özel prosesler ve personeller onaylı ve eğitimli olmalıdır. Difüzyon kaplama uygulamalarının üç ana şekli aşağıda verilmiştir: 14-4

5 Sıcak Daldırma metodu (Hot-Dip) İnce Çamur yada sıvama metodu (Slurry) Paket Semantasyon Yöntemi. Yukarıdaki yöntemlerden paket semantasyon ile demir, nikel, kobalt ve bakır alaşımları yaygın olarak kaplanır. Ana malzeme sıcaklığının yüksek olması nedeniyle alüminyum ile esas metal alaşımları hemen çökelmiş olur; böylece saf alüminyum asla bindirme (overlay) formunda oluşmaz. Eğer istenirse semantasyon prosesinin tamamlanmasından sonra ayrı bir difüzyon işlemi uygulanabilir. Semantasyon alüminid kaplama prosesleri, alüminyum için bir kimyasal transfer hareketi amacıyla; demir alaşımı ya da toz formunda alüminyum, metalik parçaların yığılmasını önlemek için bir seramik faz ve uçucu halojenür içeren paket içerisinde gerçekleştirilir. Ön temizliği yapılmış parçalar paket tozları ile birlikte metal retort içerisine yerleştirilir, paket tozlarının bileşenleri kullanılan prosese ve kaplanacak parçalara bağlıdır. Paketin alüminyum içeriği %5 ten %60 a kadar değişebilir. Paket içerisindeki halojenür tuzların iki reaksiyon görevi vardır. Bunlar [2] : 1. Yer değiştirme reaksiyonu: Paket malzemesi alüminyum, alüminyum oksit ve alüminyum klorür içerir. Aşağıdaki reaksiyon sırası meydana gelir: NH 4 Cl NH 3 + HCl 6 HCl (gaz) + 2Al 2AlCl 3 + 3H 2 AlCl 3 + 2Al 3AlCl 2AlCl (gaz) + 3Fe (ana malzeme) 2AlFe (alaşım) + FeCl 2(gaz) 3FeCl 2 + 5Al (paket) 3AlFe (alaşım) + 2AlCl 3(gaz) 2. Oransız reaksiyon: Paket malzemesi alüminyum, alüminyum oksit ve alüminyum iyot tuzu içerir. Reaksiyon sırası şöyledir: AlI 3 + 2Al 3AlI 3AlI + 2Fe (ana malzeme) AlI 3 + 2AlFe (alaşım) Bir tür paket semantasyon uygulaması olan Codep kaplama sırasında ise aşağıdaki reaksiyonlar gerçekleşir (Şekil 3) : 14-5

6 Şekil 3 Codep Temel Kimyası TiAl (m)+ 3 NH 4 F (gaz) TiAl(m-1) + AlF 3(gaz) + 3NH 3 + 3/2H 2(gaz) CODEP AlF 3 +Ni(alaşım) + 1/6 H 2(gaz) parça NiAl (alaşım) + 1/3H 2(gaz) + HF (gaz) Aluminide kaplama NH 4 F 6HF (gaz) + 2Al HF + NiO AlF 3 + Al NH 3(gaz) + HF (gaz)(temizleme) 2AlF 3(gaz) + 3H 2(gaz) H 2 O + NiF (gaz)(temiz yüzey) (AlF) x polimer parça yüzeyine taşınım: (AlF) x xal + x/2 F 2 Al (parça yüzeyinde) + M(Ni veya Co) MAl (kaplama) Paketteki reaksiyonların oranı paketteki alüminyum ve kaplanacak yüzeydeki alüminyumun farklılığı ile kontrol edilir. Paket semantasyonla alüminyumlama 1911 de bulunmuştur ve kaplama proseslerinde çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Paket semantasyon ve ilişkili difüzyon kaplamaları bir çok uçak motoru uygulamaları için kullanılabilir. Endüstriyel motorlarda ve deniz motorlarında, korozyon şartlarının çeşitliliği ve uygulama kolaylığı nedeniyle örtü 14-6

7 kaplamaların kullanımı için eğilim vardır. Gaz türbinlerinin bütün tiplerinin sıcak kısımlarındaki nikel ve kobalt esaslı süper alaşımlardan imal edilen paleler ve kanatçıklar, sıcak korozyon dirençlerinin arttırılması için kaplanırlar. Çok yaygın olarak kullanılan kaplamalar, alüminyum ile süper alaşım yüzeylerinin ara aktivasyonu ile oluşan NiAl (Kobalt esaslı alaşımlarda CoAl) ara metalik yapısına dayanır. Hemen hemen bütün kaplamalar alüminyum ya da bir alüminyum alaşımının, bir kimyasal transfer etkenin (genellikle klor yada flor tuzu) ve bir alüminyum oksit (alümina) gibi çözücünün karıştırılması ile elde edilen tozlar ile temastaki parçaların ısıtılmasını içeren paket semantasyon prosesleri ile elde edilir. Paket semantasyon alüminyumlamasının ilk genel tanımlamaları 1911 de bir U.S. patentinde Von ALLER ile dosyalanmış ve ALLISON ve HAWKINS tarafından, 1914 te bir teknik dokümanda verilmiştir. Proses, alüminyum, amonyum klorür (amonyak tuzu) ve çözücü tozların karışımından oluşan bir tozun içerisine kaplamak için bakır ya da demir parçaların gömülmesini ve bu toz ve parçalardan oluşan asamblenin 450 C de 2 saat ısıtılmasını içermekteydi. Çözücü toz olarak ilk kullanılan grafitti. Sonra, tozdan alınan parçalara C de ısıl işlem yapılmaktaydı. Daha sonraları GILSON, aynı laboratuvarda alüminyum klorür ve alüminyum oksit tozlarının bakır ve demir metallerinin kaplanmasında kullanılması için patent almıştır. Alüminyumlamanın ilk uygulamaları enerji santrallerinde buhar yoğuşturucu borular için kullanılan bakırın ve ısıtıcı amaçlı kullanılan demir telin kaplanmasıdır. Paket semantasyonu ile alüminyumlamanın gaz türbini palelerindeki ilk uygulaması 1957 yılında olmuştur, fakat yapılan işlemler dokümante edilmemiştir. Türbin paleleri ilk olarak ALLISON ve CURTISS WRIGHT motorlarında kullanılmak üzere sıcak daldırma prosesleri ile 1952 yılında alüminyumlanmıştır. Nikel alaşımlı türbin palelerinde alüminyum difüzyonu ile olan kaplamaların diğer uygulamaları ince çamur (slurry) kaynaşmasıdır, fakat 1970 ten beri kaplamaların çoğunluğu paket semantasyon ile uygulanmıştır [2]. Şekil 4 te tipik paket semantasyonun yapılışı için akış diyagramı verilmiştir. Ayrıca işlemin önemli kısımlarının bazıları hakkında açıklamada bulunulmuştur. Soğutmalı palelerin görsel kontrolü, eğer iç ve dış yüzeyler kaplamaya uygun ise bir sonraki işlemi belirlemeyi sağlar. Eğer parça servisten (kullanımdan) geliyorsa ve onarıma ihtiyacı varsa, ilk olarak parça üzerinde mevcut olan eski kaplama gerek kimyasal gerekse mekanik yol kullanılarak temizlenmelidir. Parça üzerindeki eski kaplamanın soyulmadan yeniden kaplama yapıldığı durumlar da mevcuttur. Kumlama ve/veya mekanik temizleme ile yüzey hazırlama kaplama için temiz bir yüzey sağlar. Mekanik maskeleme, oksit bariyer ya da kimyasal tepkili maskeler pale kökleri gibi kritik yüzeylerin kaplanmasını önler. Paket karışımının ön hazırlığı, etkili karıştırma için büyük derecede ekipman dizaynı gerektirir. Sağlık ve emniyet açısından kapalı sistemler gereklidir. 14-7

8 Kaplama kutuları içerisine paket tozları ile parçaların yüklenmesi, yüklü kutuların fırın içerisine konmasında kolaylık sağlayacak metal raflara yerleştirilmesi ve yüklenmiş bu rafların fırın içerisine konulmasıdır. Tozlar karıştırıldıktan sonra bütün bu işlemler çabuk bir şekilde yapılmalıdır. Uygun sıcaklık kapasitesi ve teçhizata sahip olan fırına yüklü kutuların yerleştirilmesinden sonra teknik dokümanda belirtilen gaz akışı ve sıcaklıkta fırının çalıştırılması. Kutuların fırından çıkartılarak işlem görmüş parçaların kutudan alınması, maskelerin çıkartılması ve fırında parçaların işlem görmesinden sonra, temizleme gibi yapılacak işlemler zaman kaybetmeden yapılmalıdır. Kullanılan tozlar aktifleştirilmek suretiyle yeniden kullanılabilir. Son kontrol işlemi, istenen mikro yapı ve kaplama kalınlığının temin edilip edilmediğini kontrol etmeyi kapsar. Bu kontrol sonucunda istenen sonuçlar alınmamışsa hatalı oluşan kaplama sökülerek, kaplama işlemi ve kontrol işlemleri yeniden uygulanır. 4 JET REVİZYON MÜDÜRLÜĞÜNDE CODEP KAPLAMA 4.1 Uygulama Alanı Codep kaplama jet motorunun serviste bulunduğu süre boyunca sıcak kısım pale ve vanelerinde meydana gelen oksidasyonu minimize etmek için General Electric (GE) firması tarafından geliştirilen özel bir paket semantasyon kaplama prosesidir. Codep kaplamadaki alüminyum oksitlenerek yoğun bir oksit tabakası oluşturur ve bu tabaka ana metalin oksitlenmesini önler. Codep kaplama aynı zamanda yüksek sıcaklıkta çalışan malzemeleri yüksek sıcaklık korozyonu ve erozyonuna karşı da korur. Codep uygulaması sayesinde nikel veya kobalt parçalar üzerine, onları yüksek sıcaklık oksidasyonundan koruyacak ve bir miktarı ana malzeme içine difüze olmuş yüksek miktarda alüminyum içeren bir kaplama yapılabilir. Jet Revizyon Müdürlüğü nde F110 Yüksek Basınç Türbin (High Pressure Turbine, HPT) Rotor Palelerine, F110 Düşük Basınç Türbin (Low Pressure Turbine, LPT) 2. kad. vane segmentlerine ve J79 Düşük Basınç Türbin 2. kad. Vane segementlerine Codep kaplama yapılabilmektedir (Şekil 5 ve 6). Bu yöntemle parçalar üzerine difüzyon tabakası dahil inç kalınlıklar arasında koruyucu kaplamalar uygulanmaktadır. 14-8

9 Şekil 4 Tipik Paket Semantasyon Üretim Akış Şeması 14-9

10 Şekil 5 Kaplama Yapılan J79 2. Kad. Döküm Nozzle Şekil 6 Kaplama Yapılan F110 HPT Paleleri 4.2 Uygulama Esnasındaki Ortam Koşulları Codep kaplama, kaplama yapılacak parçaların ana malzemesine göre Codep (titanyum-alüminyum) alaşım tozu, alüminyum oksit ve aktifleştirici (NH 4 F) karışımından oluşan tozun içine gömülmesi ve yüksek sıcaklıkta parça için belirlenmiş sürede hidrojen gazı ortamında bekletilmesi ile yapılır. Farklı fırınlarda ve uygulama yerlerinde istene kaplama kalınlığını elde etmek için gereken fırın bekleme süreleri değişiklik gösterebilir. Genel uygulamalar inç kalınlığında bir kaplama için yaklaşık dört saatlik bir bekleme süresi gerektiğini göstermiştir. Ancak uygulayıcılar kendi deneme çalıştırmalarına göre kendi bekleme sürelerini belirleyebilirler. Kutuların kaplama sıcaklığında daha önce deneme kaplamaları 14-10

11 sırasında belirlenmiş olan bekleme süresi boyunca ve 80 F veya daha düşük çiğlenme noktası olan hidrojen ortamında bekletilmesi kaplama kalitesi ve kalınlığı açısından önemlidir. Ayrıca toz karışımında kullanılan Codep ve alüminyum oksit tozlarının nemden ve kirden uzak ortamlarda muhafaza edilmesi ve herhangi bir nemlenme veya kirlenme şüphesinde tozun elden çıkarılması gereklidir. Aktifleştirici olarak kullanılan amonyum florür ün (NH 4 F) 1 kg. lık bir kısmının sürekli olarak 120 F sıcaklıkta bir fırın içerisinde nemlenmeye karşı korunması proses güvenilirliği açısından önemlidir [3,4]. Codep, alüminyum oksit ve amonyum florür toz karışımının kutulara doldurulmadan önce homojen şekilde karışmış olduğundan emin olmak gerekir. Bunun için karıştırıcı makinede (Şekil 2) karıştırıcı açık iken en az 30 dakika süreyle karıştırılması gerekir. Bunun dışında kaplama öncesi yapılan kumlama işleminden sonra parçalara pamuklu eldiven olmadan dokunulmaması ve kirletilmemesi gerekmektedir. 4.3 Uygulama İçin Gerekli Teçhizat / Ekipmanlar Codep kaplamanın hidrojen ortamında yapılabilmesi için Hidrojen Fırını kullanılır (Şekil 7 ve 8). Şekil 7 Hidrojen Fırını 14-11

12 Şekil 8 Fırın Kontrol Paneli Codep, alüminyum oksit ve amonyum florür tozlarının homojen bir şekilde karıştırılabilmesi için ikiz hazneli karıştırıcı makineye ihtiyaç vardır (Şekil 9). Şekil 9 Toz Karıştırma Makinesi 14-12

13 HPT palelerin soğutma deliklerinin ve iç haznelerinin parafin wax ile maskelenmesi için waxlama makinesi gereklidir (Şekil 10). Şekil 10 Waxlama Makinesi Yukarıdaki tezgahların haricinde aşağıdaki sarf malzemeler gereklidir [3,4,5]. 4.4 Proses Öncesi Yapılması Gerekenler Codep kaplama eski kaplamanın üzerine yeniden kaplama atmak (overcoat) veya eski kaplamayı tamamen soyduktan sonra yeniden kaplamak şeklinde uygulanabilir. Şayet overcoat yöntemi uygulanacak ise (J79 2.Kad. Nozzle segmentleri) kaplanacak parçaların basit bir ön kumlama neticesi kaplamaya hazırlanması mümkündür. Ancak eski kaplamanın sökülmesi gerektiği durumlarda (F110 HPT Pale ve 2. Kad. Vane Segmentleri) kaplamanın uygun kimyasal banyo kullanılarak sökülmesi gerekir. F110 HPT Pale ve 2. Kad. Vane Segmentleri için kaplama söküm banyosu olarak AIO asit banyosu kullanılır. Parçalar banyoda 15 dakika bekletildikten sonra fırında renklendirme işlemi uygulanarak kaplamanın çıkıp çıkmadığı anlaşılır. Kaplama numuneleri parçaların geçtiği bütün işlemlerden geçmelidir [6,7,8]. Ayrıca HPT pale gibi parçalarda kaplama öncesinde ultrasonik temizleme, versene temizliği gibi temizleme yöntemlerinin uygulanması gerekmektedir

14 Tablo 1 Codep Prosesi Sarf Malzemeleri Malzeme Adı: Malzemesi/Şartnamesi: Argon MIL-A (-80 F veya daha düşük çiğlenme noktası olan) Hidrojen BB-H-886 ( 80 F veya daha düşük çiğlenme noktası olan) Aseton O-A-51 Alüminyum Oksit Tozu GE Spec. A50TF100 Class B Alüminyum Oksit Tozu GE Spec. A50TF100 Class C Amonyum Florür GE Spec. A50TF101 Class A Codep B tozu GE Spec. B50TF93 Eldiven HH-G-450 Yapıştırıcı (F110 HPT Pale Nicrobraze 200 veya 500 Wall-Colmonoy Corp. ve LPT Nozzle için) Seyreltici (F110 HPT Pale Alloy Surfaces Company / ticari ve LPT Nozzle için) Fırça (F110 HPT Pale ve H-B-420 LPT Nozzle için) M1 maskeleyici (F110 HPT Alloy Surfaces Company / ticari Pale ve LPT Nozzle için) M7 maskeleyici (F110 HPT Alloy Surfaces Company / ticari Pale ve LPT Nozzle için) Balmumu (HPT paleler için) Kalamazoo parafin ww-0060 /ticari veya Adawax 165, type hm-4899/ticari 4.5 Emniyet Tedbirleri Codep işleminde kullanılan amonyum florür deri, gözler ve solunum sistemi için zehirlidir ve buharı ciddi zehirlenmelere neden olabilir. Aseton ve yapıştırıcı ayrıca yanıcıdır. Bu maddeleri kullanırken deri, göz ve solunum sistemi koruması ve iyi havalandırılan yerde kullanılması gereklidir. Parçalar kaplama öncesinde sadece lifsiz pamuklu eldivenlerle ele alınmalıdır ve kirlenmemelerine özen gösterilmelidir. Aksi taktirde kaliteli bir kaplama elde edilemeyebilir. Kaplanması istenmeyen bölgelerin maskelenmesi için kullanılan maskeleyicilerden M7 maskeleyicisinin sadece M1 üzerine uygulanmasına, hiçbir zaman malzemenin kendisine temas etmemesine dikkat edilmelidir. Aksi taktirde parça hasar görebilir. M1 ve M7 maskeleyiciler kurudukları zaman kırılgandır ve kolaylıkla dökülebilirler. Parçaları ele alırken ve kutulara yerleştirirken maskelerin dökülmemesine özen gösterilmelidir

15 Bütün karıştırılmış tozlar Codep yapılan saha içinde kapalı kutularda muhafaza edilir. Alüminyum oksit tozları ve Codep tozu orijinal kutularında nemden ve kirlenmeden uzak kapalı şekilde muhafaza edilir (Şekil 11 ve 12). Tozlar ilk gelen ilk kullanılır prensibine göre tüketilir. Yaklaşık 1 kg. amonyum florür bir fırın içerisinde her zaman 120 F sıcaklıkta hazır bekletilir veya kullanmadan önce en az 24 saat boyunca kurutulur (Şekil 13). Şekil 11 Orijinal Kutularında Alüminyum Oksit Tozlar Şekil 12 Orijinal Kutusunda CODEP B Tozu 14-15

16 Şekil 13 Amonyum Florür Kurutma Fırını Karıştırılan toz amonyum florür ilave edilmesinden (aktifleştirilmesinden) itibaren 24 saat içerisinde kullanılır. Deneme kaplamaları sonucunda belirlenen toz karışımı oranlarına ve fırın sürelerine uyulmalıdır. Kaplama numuneleri kutuların merkezi diğer parçalarla temas etmeyecek şekilde yerleştirilmelidir. Fırında kullanılan hidrojen gazı 1400 F ın altındaki sıcaklıklarda havayla karıştığında patlayıcı özelliğe sahip bir gazdır. Kaçak kontrollerinin iyi yapılması ve emercensi usullere uyulması şarttır. Fırının boşaltılması sırasında ısı yalıtımlı eldivenlerin kullanılması gereklidir. Aksi taktirde yaralanmalar meydana gelebilir. Kutuların boşaltılması sırasında tozlara karşı göz ve solunum koruması kullanılması gerekir (Şekil 14 ve 15) [3,4,5]

17 Şekil 14 Kutu Dolum ve Maskeleme İstasyonu Şekil 15 Kutu Boşaltım İstasyonu 14-17

18 4.6 Prosesin Uygulama Adımları Codep kaplama yapılacak olan parçaların kaplanması istenmeyen kısımları M1 ve M7 maskeleyici çamurla maskelenir. F110 HPT palelerinde maskelenen kısım pale platformu altında kalan dovetail bölgesi, LPT 2. Kad. Nozzle segmentlerde ise akış yüzeyleri dışında kalan bölgelerdir [6,7]. Ayrıca HPT palelerinin dovetail kısmındaki açıklıklardan soğutma havasının dolaştığı haznelere waxlama cihazı kullanılarak parafin wax enjekte edilir. J79 2. Kad. Nozzle segmentler için ise teknik emirlerde herhangi bir maskeleme işleminin gerekliliği belirtilmemiştir [8]. Maskelenecek bölgelere önce yapıştırıcı ve seyreltici ile karıştırılarak macun kıvamına getirilen M1 maskeleyicisi uygun kalınlık sağlanıncaya kadar birkaç kat uygulanır. M1 kurduktan sonra sadece onun üzerine M7 maskeleyici uygulanır ve kurutulur. Alüminyum oksit ve Codep tozları gerekli oranlarda karıştırılarak ikiz hazneli karıştırıcı içerisinde bir süre karıştırılır. Daha sonra bu karışıma gerekli oranda amonyum florür ilave edilerek en az 30 dakika süreyle tekrar karıştırılır. Kaplama kutuları, nozzle segmentlerin kaplanması durumunda 1,5 inç yüksekliğe kadar karışım tozu ile doldurulur ve segmentler bu tozun üzerine konkav yüzeyleri yukarı gelecek şekilde yatay konumda yerleştirilerek tozun içine hafifçe gömülür (Şekil 16). Üzerine tozun kalan kısmı boşaltılır ve tozun tamamen yerleşerek boşlukları alması için kaplama kutularının kenarlarına hafifçe vurulur. HPT palelerin kaplanmasında ise kutular yaklaşık 2,5 inç yüksekliğe kadar alüminyum oksit ile doldurulur ve paleler bu tozun içine dovetail kısımları aşağıya gelecek şekilde pale platformlarına kadar gömülür. Daha sonra toz karışımı kutuya doldurulur ve tozun yerleşmesi için kutunun kenarlarına vurulur. Şekil 16 J79 2. Kad. Nozzle ların ve Numunenin Kaplama Kutusuna Yerleştirilmesi 14-18

19 Doldurulan kaplama kutularının kapakları kapatılır ve fırın retort ızgarasına uygun şekilde yerleştirilir (Şekil 17 ve 18). Yük Termokupılları kutuların içinde Codep tozunun içine gömülür. Aşağıdaki şekilde fırın çevrimi uygulanır: MIL-A argon ile 200 CFH oranında en az 10 dakika boyunca purge (-80ºF yada daha düşük çiğlenme noktası istenir). MIL-A argon ile 200 CFH da purge yapmaya devam edin ve ºF a ısıtarak BB-H-886 Hidrojen (-80ºF veya daha düşük çiğlenme noktası) ile purge. Fırını ºF a kadar ısıtma. Yük termokupılının fırın bekleme sıcaklığının 15ºF altına geldiği zamandan itibaren fırını bu sıcaklıkta yaklaşık 4 saat tutulması. Hidrojen akışının durdurulması ve CFH da MIL-A argon (-80ºF yada daha iyi çiğlenme noktası) kullanarak purge yapılması. Retort un ºF da en az 50 dakika süreyle purge yapılması CFH da MIL-A argon ile sıcaklık ºF a düşene kadar purge yapılması. Retort un çıkarılarak kutuların boşaltılması. Boşaltılan kutulardan çıkarılan kaplanmış parçaların üzerindeki toz artıkları fırça ve temiz yağsız atelye havası kullanılarak temizlenir [6,7,8]. Şekil 17 Codep Kaplama Kutuları 14-19

20 Şekil 18 Kaplama Kutuları ve Retort Izgarası Üzerine Yerleştirilmesi 4.7 Prosesin Uygunluğunun Kontrolü Kaplama işlemi sonrası kutularda parçalarla birlikte işlem görmüş olan numuneler kaplama kalınlıklarının incelenmesi için metalurji laboratuarına gönderilir. Kaplama kalınlığının tüm parçalarda yaklaşık inç arasında olması istenir (Şekil 19 ve 20). Bu limiti aşan numunelerin alındığı fırın lotundaki parçalar red edilir. Şekil 19 Codep Kaplama Görüntüsü 14-20

21 Şekil 20 Çeşitli Tip Kaplama Görünümleri Kaplama kalınlığının uygunluğunun dışında yapılan kaplamanın yeterli oksidasyon direncine sahip olup olmadığının kontrol edilmesi amacıyla numunelere 2050 F sıcaklıkta hava sirkülasyonlu fırında oksidasyon testi yapılır (Şekil 21,22 ve 23). Test sonucunda metalurji laboratuarına gönderilen numunelerde oluşmuş olan oksit ceplerinin belli limitleri aşmamış olması istenir (ör: Hiçbir oksit cebinin difüzyon tabakasına ulaşmamış olması vb.) [3,4,5,8]

22 Şekil 21 Oksidasyon Testinin Yapıldığı Fırın Şekil 22 Oksidasyon Testi Sonrası Kaplama Görünümü (Kabul) 14-22

23 Şekil 23 Oksidasyon Testi Sonrası Kaplama Görünümü (Red) 4.8 Proses Bitiminden Sonra Yapılması Gerekenler Kaplama prosesinden sonra yapılması gereken işlemler prosesin uygulandığı parçalara bağlı olarak farklılık gösterir. F110 HPT palelerinin temizlenebilmesi için ultrasonic temizliği, asit temizliği ve titreşimli mekanik temizlik yapılması gerekir. 2. Kad. Nozzle segmentlerinde ise parçalara atelye havası tutarak artık tozlardan arındırma ve kaplanmış olabilecek cıvata deliklerinin raybalanması dışında yapılması gereken özel bir işlem yoktur. Ayrıca kaplama sonrası kaplamanın sünekleştirilmesi ve genelde tamir görmüş olan parçanın yaşlandırılması için ısıl işlem yapılır. 4.9 Kapasite Jet Revizyon Müdürlüğünde kaplanacak parça ölçülerine uygun kaplama kutusu imal edilmesi şartıyla, fırın retort ölçüleriyle sınırlı olan boyutlardaki (maksimum 40 cm x 40 cm) bütün Rene 80 alaşımlara Codep kaplama yapma kabiliyeti vardır

24 REFERANSLAR [1] AMS Metals Handbook, Ninth Edition, Volume 5 [2] İ. AKKUŞ, Paket Semantasyon Yolu ile Süper alaşımların Alüminayt Kaplaması [3] GE RD # S1 Low Pressure Turbine Stage 2 Nozzle Application of Codep Coating [4] JPRD 624 LPT 2. Kad. Nozzle Segment lerinin Codep Kaplama uygulaması. [5] GE RD # S1 Application of Codep Coating [6] TO 2J-F WP HPT Rotor Blade Repair [7] TO 2J-F WP LPT Stg. 2 Nozzle Segments Repair [8] TO 2J-J SWP Stage 2 Cast Turbine Nozzle 14-24