KARBÜR, SERAMĐK ve SERT METAL KAPLAMA Cilt 2, Sayı 2 Kasım 2013 KARBÜR, SERAMĐK ve SERT METAL KAPLAMA B U S A Y I D A : Alev Sprey Kaplama, Kullanım Alanları ve Diğer Tekniklere Göre Avantajları ve Üstün Özellikleri İlgili konular Alev Sprey Kaplama esası Kullanılan tozlar ve özellikleri 2 Alev sprey kaplama, termal sprey (ısıl püskürtme) kaplama yöntemlerinden biridir. Bu yöntemde yanıcı gaz (oksi-asetilen) oksijen ile yakılarak erittiği metal ya da seramik toz parçaları altlık parçanın üzerine kaplanır. Bu ısı hem seramik ve metali eritmeye yeterken diğer taraftan parça yüzeyinde her hangi bir çarpılmaya yer açmadığı için soğuk sistem olarak da bir taraftan bilinmektedir. Alev sprey kaplama hem ekonomik hem de geniş alanda malzeme türüne uygulanan ve malzemeleri uygulayan bir yöntemdir. Sadece paslanmaz çelik ya da diğer çelik türleri değil, tel halinde molibden kaplama, çinko kaplama, bakır kaplama ve bronz kaplama gibi kaplamaların yanı sıra, sermet (metal kaplı seramik tozlar) kaplama, teknik seramikler (elektriksel izolasyon için saf alüminyum oksit, Şekil 1. Alev sprey kaplama sistemi, yatay kesit alev silahı. sertlik ve yüksek korozyon direnci için krom oksit kaplamalar) de yine alev sprey kaplama ile kolaylıkla uygulanabilecek malzemelerdir. Bu uygulamalarda mükemmel aşınma direnci ve yüksek yapışma kuvvetleri söz konusu iken kaplama türüne göre de mükemmel darbe dirençleri de elde edilebilmektedir. Cihaz parkurumuzdaki alev sprey kaplama sistemi (MEC POWDERJET 86) seramik kaplama (aluminyum oksit ve krom oksit başta olmak üzere) ve bazı metalik özel tel alaşımlarımız için tel alev sprey kaplama sistemimiz (MEC SPRAYJET 87). tel sprey püskürtme ile farklı alaşımlarda, yoğun, pürüzlülüğü az ve kaplama kalınlığı Kullanım alanları, beklenen performas ve özellikleri uygulamalarımızda kullanılmaktadıılmaktadır. Seramik tozlarda bu sistemle toz türüne bağlı olarak yüksek aşınma direnci sahip ve 72 HRc sertliğe kadar ürünler üretilirken, tel sprey püskürtme ile farklı alaşımlarda, yoğun, pürüzlülüğü az ve kaplama kalınlığı yüksek kaplamalar elde edilmektedir. Şekil 1 de özet olarak alev sprey kaplama sistemi şematik olarak gösterilmektedir. Alev sprey kaplama, metal, seramik, kompozit ve hatta polimer altlıklara uygulanabilirken, kaplama kalınlığı ve direnci temelinde astar olarak tabir edilen asıl kaplama tabakasının altındaki kaplamanın altlık ve esas kaplama ile adhezyonu ve kaplama öncesi yüzey alanını arttırmak için yapılan pürüzlendirme işlemi ve malzemenin pürüzlendirilebilme özelliği ile yakından ilgilidir.
Sayfa 2 Cilt 2, Sayı 2 Alev sprey yöntemi ile; Rulman yatakları Mil muyluları K o m p r e s ö r pistonları Kam milleri Burç ve kovanlar Hidrolik silindir pistonları Alev sprey kaplamada, tabancanın nozülünün çapına göre farklı boyutlarda toz kullanılmakla beraber, tozun boyutu ile tabancanın performansı ve verimliliği ile bir ilgi de vardır. Tabancanın nozülü daraldıkta daha ince tane boyutlu tozlar kullanılırken, bu tozlar kaba olanlara göre daha kolay erimekte ve daha pürüzsüz bir kaplama ortaya çıkmaktadır. Tabancanın performansı da yine ince taneli tozlarda tıkanma daha az olduğundan daha yüksektir. Bununla beraber, ince tozlarda tozun atımı esnasında toz kaybı daha fazlayken, geniş nozül ve kaba tozlarda bu nispeten daha az gözükmektedir. Bir de firmaların ürün gamları içerisinde, alev sprey için kaplama tozlarının genelde boyutları kabayken ince olan tozlar ya dar aralıkta alaşımlarda veya daha pahalı olarak satışta olmaktadır. Plazma sprey yöntemi ile kaplanacak hemen hemen bütün tozlar yine altlık üzerine alev sprey yöntemi ile atılabileceği gibi, aradaki ısı ihtiyacı daha düşük sıcaklıkta eriyen ama sertlik ve tokluk olarak muadil olabilecek farklı alaşımlardaki tozlarla çözülebilir. Örnek olarak ytrria ile stabilize edilmiş seramik tozları plazma sprey ile atılabilirken kalsiya ile stabilize edilenler ise alev sprey kaplama yöntemi için uygundur diyebiliriz. Alev sprey yönteminde alüminyum oksit kaplama türleri, krom oksit kaplama türleri uygun altlık ile beraber seramik kaplama için uygunken, tel alev sprey yöntemi ile metalik alaşımlandırılmış teller yüksek kalınlık ve pürüzlülükte atılabilmektedir. Başta yine çelik türleri, bronz, bakır, çinko (düşük sıcaklık olduğu içinözel kaplama teçhizatı gereklidir), molibden, monel (özelllikle deniz suyu ve sülfürik asit korozyonuna karşı uygulanan nikel-bakır alaşımı), beyaz metal de yine tel sprey kaplama ile uygulanmaktadır. Cam sanayi; cam kalıpları, mastörler P e t r o k i m y a sanayinde; piston r o d l a r ı, m i l koruyucu burçlar T e l ç e k m e sanayi,tel çekme makaraları Yandaki Şekil 2 de tel sprey cihazının şematik çalışma prensibi görülmektedir. Ark sprey ile tel alev sprey karşılaştırıldığında, en önemli fark, tel alev spreyde metallerin alaşımlandırılmasının yapılamamasıdır. Çünkü ark spreyde seçilen 2 farklı tel ile alaşımlandırılma mümkünken tel alev spreyde tel beslemesi bir tanedir. Diğer önemli fark yaklaşık 3,2 mm teller tel alev spreyde kullanı- lırken ark spreyde 1,6 mm lik iki tele ihtiyaç vardır. Bu şekilde denilebilir ki, ergime sıcaklığı oksi-asetilen alevin sıcaklığı altındaki bütün metaller bu yolla kaplanabilirken ve tel bulmak tel alev sprey için nispeten daha kolayken ark sprey de biraz daha zordur. Şekil 2. Tel alev sprey tabancasının kesitinin görünümü. Demir-çelik sanayi, haddeler, kılavuz ruloları Tuğla sanayi, s ı k ı ş t ı r m a v e taşıma helezonları Kaplanabilmektedir. Alev spreyde ve tel alev spreyde firmamız dünyanın önde gelen tel ve toz üreticileri ile çalışmaktadır. Tablo 1. de kullandığımız seramik tozlarını ve Tablo 2 de kullandığımız tellerin listesini bulabilirsiniz. Alev sprey ve tel sprey kaplama ile; Rulman yatakları Mil muyluları Kompresör pistonları Kam milleri Burç ve kovanlar Hidrolik silindir pistonları Cam sanayi; cam kalıpları, mastörler Petrokimya sanayinde; piston rodları, mil koruyucu burçlar Tel çekme sanayi,tel çekme makaraları Demir-çelik sanayi, haddeler, kılavuz ruloları Tuğla sanayi, sıkıştırma ve taşıma helezonları Rulman yerleri Hidrolik piston milleri Her türlü yatak, şaft ve millerin aşınan yüzeyleri Otomotiv sanayinde; piston segmanları, senkromeçler, krank milleri, debriyaj baskı balataları
Sayfa 3 Tablo 1. Alev sprey yöntemi ile kaplanan seramik tozları (seramik kaplama türleri) özellikleri ve bileşimleri. Seramik Kapla- ma Türü Seramik Kapla- ma Bileşimi Özellikleri Saf Krom Oksit Kaplama Yüksek Saflıkta Krom Oksit Kaplama Krom oksit kaplama (Genel kullanım) Krom oksit kaplama (Genel Kullanım-özel alaşım) Cr2O3 (Ergitilmiş ve kırılmış) % 97 Cr2O3 (Ergitilmiş ve kırılmış) % 99.6 Cr2O3/TiO2 60/40 veya 75/25 (Ergitilmiş ve kırılmış) TiO2 % 40 geriye kalan Cr2O3 SiO2 % 5, TiO2 % 3 geriye kalan Cr2O3 Yüzey parlatma işleminden sonra düşük pürüzlülük (Ra<0,1) Bütün ph değerlerinde korozyon direnci Elektrik iletkenliği; 10 7 Wc 1500 HV (~75 HRC) mikrosertlikte kaplama Aşınma halkalarının kaplanmasında ayrıca yüksek korozyon direnci nedeniyle asit banyoları ve tankları için de uygun bir yöntemdir. Yüzey parlatma işleminden sonra düşük pürüzlülük (Ra<0,1) Bütün ph değerlerinde korozyon direnci Elektrik iletkenliği; 10 7 Wc 1500 HV (~75 HRC) mikrosertlikte kaplama Baskı makinalarındaki aniloks merdaneler, pompa sızdırmazlık bölgeleri, aşınmahalkalarının kaplanmasında ayrıca yüksek korozyon direnci nedeniyle asit banyoları ve tankları için de uygun bir yöntemdir. Yüzey parlatma işleminden sonra düşük pürüzlülük Saf krom oksite göre daha yüksek tokluk ve süneklik 600 HV (~56 HRC) mikrosertlikte kaplama Bütün ph değerlerinde korozyon direnci Saf krom oksite göre daha darbe direnci 900-1200 HV (~67-72HRC) mikrosertlikte kaplama Tel sprey yöntemi ile, Rulman yerleri Hidrolik piston milleri Her türlü yatak, şaft ve millerin aşınan yüzeyleri O t o m o t i v sanayinde; piston s e g m a n l a r ı, s e nkr omeçler, krank milleri, debriyaj baskı balataları Kaplanabilmektedir.
Tablo 1. devamı. Đş Adresi: Aydıntepe Mah. Dinçel Sok. No:1 Đçmeler Tuzla/ĐSTANBUL Telefon: 0 (216) 491 74 44 Faks: 0216) 446 41 07 Gsm:0 (532) 333 14 24 E-posta: info@yuzeymuhendislik.com, yuzeymuhendislik@gmail.com KARBÜR, SERAMĐK ve SERT METAL KAPLAMA Saf Alumina Kaplama Alumina kaplama Alumina kaplama Alumina kaplama A2O3 % 99 Al2O3-TiO2 97/3 Al2O3-TiO2 87/13 Al2O3-TiO2 60/40 Yüksek sıcaklıklarda mükemmel dielektrik dayanımı Kaplama sertlikleri 72 HRc ye kadar 1500 o C ye kadarki uygulamalar için ideal Elektrik direnci 10 15 Wc Saf alüminaya göre daha fazla tokluk Kaplama sertlikleri 68 HRc ye kadar 1100 o C ye kadarki uygulamalar için ideal Saf alüminaya göre düşük yüzey pürüzlülüğü Kaplama sertlikleri 56-60HRc ye kadar 550 o C ye kadarki uygulamalar için ideal 97-3 Aluminaya göre daha düşük pürüzlülük (Ra=0,2 mikron a kadar yüzey elde edilebilir) ve daha yüksek tokluk Kaplama sertlikleri 56-60HRc ye kadar 550 o C ye kadarki uygulamalar için ideal 87-13 Aluminaya göre daha düşük pürüzlülük Zirkonya Kaplama Zirkonya Kaplama Zirkonya- Magnezya (80/20) Zirkonya-Kalsiya (95/05) Düşük ısıl iletkenlik Yüksek termal şok direnci Kaplama sertlikleri 65 HRc ye kadar 900 o C ye kadarki uygulamalar için ideal Temizlik kontrolü için ideal Düşük ısıl iletkenlik Yüksek termal şok direnci Kaplama sertlikleri 56 HRc ye kadar 900 o C ye kadarki uygulamalar için ideal Temizlik kontrolü için ideal
Tablo 2. Tel alev sprey yönteminde kullandığımız başlıca tel türleri. Đş Adresi: Aydıntepe Mah. Dinçel Sok. No:1 Đçmeler Tuzla/ĐSTANBUL Telefon: 0 (216) 491 74 44 Faks: 0216) 446 41 07 Gsm:0 (532) 333 14 24 E-posta: info@yuzeymuhendislik.com, yuzeymuhendislik@gmail.com KARBÜR, SERAMĐK ve SERT METAL KAPLAMA Molibden kaplama % 99 saflıkta molibden 3.2 mm çapında tel Sertliği 60-66 HRc dir. Aşınmaya dirençli ve kendinden yağlayıcı yüzey kaplamaların üretimi için mükemmeldir. Yüzey pürüzlülüğü telin türüne ve kalınlığına bağlı olarak değişir. Bakır, %20 den fazla bakır alaşımları, kromlu ve nitrasyonlu parçaların üzerine uygulanamaz. Bununla birlikte, iyileştirilmiş sızdırmazlık özellikleri için sertleştirilmiş parçaların üzerinde uygulanabilir. Molibden telin 2.600 C ergime sıcaklığı vardır ve 700 C de oksitlenmeye başlar. Normal kullanım sıcaklığı 300 o C olmakla beraber çok uzun müddet kaplama dayanıren fazla 900 o C ye kadar kullanılabilir. Bakır Kaplama Bronz Kaplama % 99,9 ve dışarıdan temin ile % 99,99 luk teller Aluminyum Bronz (Cu-10 Al gibi) Fosforlu bronz Elektriksel iletkenliğin çok önemli olduğu uygulamalarda EMI-RFI kalkanlamanın önemli olduğu durumlarda, Demir dışı bileşenlerin restorasyonu Isıl ayarlamanın gerekli olduğu uygulamalarda Kağıt ve matbaa endüstrisinde kullanılan korozif mürekkeplere karşı- Paper and printing industry to resist corrosive inks Elektri kontaktlar ve topraklanmış konektörler Kendinden yağlayıcı yataklar Alternatör fırçaları gibi sürtünme bileşenleri Bronz kaplamalarda önerilen kaplama kalınlıkları 100 ile 300 mikrondur. Bu müşterinin isteği doğrultusunda 3000 mikrona kadar arttırılabilir. Uygulama sıcaklığı 250 o C ye kadar, sertlik 65 HB ye kadar çıkabilmektedir. Hirolik pres zıvana veya manşonları, piston kılavuzları, pompalar, su türbin nozülleri, kompresör hava sızdırmazlık elemanları, uzatma bağlantıları, kaydırıcı çatallar, yataklama elemanları başlıca kullanım alanlarıdır.
Tablo 2. Tel alev sprey yönteminde kullandığımız başlıca tel türleri. Đş Adresi: Aydıntepe Mah. Dinçel Sok. No:1 Đçmeler Tuzla/ĐSTANBUL Telefon: 0 (216) 491 74 44 Faks: 0216) 446 41 07 Gsm:0 (532) 333 14 24 E-posta: info@yuzeymuhendislik.com, yuzeymuhendislik@gmail.com KARBÜR, SERAMĐK ve SERT METAL KAPLAMA Monel Kaplama Çinko Kaplama Ni30Cu (%30 Cu kalan Ni) Saf çinko (%99.9 +) Çinko-alüminyum (%15 Al) Nikel ilavesi ile arttırılmış su, den,iz suyu ve sülfürik asit çözeltilerinde mükemmel korozyon direnci (Nötral ve alkali tuz banyoları bile) 600 C ye kadar özellikle sülfürik asit içeren, kimyasal kurutucu, kristallendirici ve buharlaştırıcılar; Buhar valfleri, pompalar, sızdırmazlık ringleri, dalma pistonları gibi parçaları korozyon dirençleri için; Petrokimya endüstrisinde karşılaşılan ve tuz banyolarında yaşanan korozoyonlara karşı; Galvanik banyolarda elde edilenden daha yüksek yüzey sertliğinin çok daha iyi korozyon direnci ile beraber istendiği durumlar. Yüksek yüzey parlaklığı Hem çinko ve hem çinko-alüminyum kaplamalar hem atmosferik hem de deniz suyu ortamlarında korozyon direnci için mükemmel malzeme seçimleridir. Bu kaplamalar kullanılarak yapılan onlarca yıllık saha çalışmaları, sıcak galvaniz banyolarındaki daldırmalı kaplamalara göre çok daha efektif ve daha kalıcı olduklarını göstermiştir. Çinko-alüminyum kaplama,yüzeyde çukurlar veya kirlilik olduğunda veya nem kaldığında, çizilmenin kaplamada boşluklar açıldığı ve altlığın ortaya çıktığı yerlerde daha doğru olacaktır. EMI ve RF kalkanlaması için elektronik endüstrisinde ve kapasitörlerde iletken kaplamaya ihtiyaç duyulduğunda uygulanmaktadır. Köprüler, yollardaki bariyerler, direkler ve havuzlar, açık deniz ve denizcilik yapıları gibi büyük çaplı çelik veya demir yapılardaki atmosferik ve suyun içindeki korozyona karşı korumalarda Tanklar ve gaz tüpleri veya kapları gibi atmosferik korozyon koruması için Plastik bileşenlerin EMI ve RF kalkanlamasında (Sadece elektrik ark sprey uygulaması ile) Kapasitör uç kapaklarının ve yalıtkanlardaki iletken bölgeler gibi bileşenlerin elektrik iletkenliğinde B e y a z M e t a l ( B a b b i t ) Kaplama Kalay Kalay-Antimon (%7,5 Antimon ve % 3 Cu) Kalay-antimon özellikle kritik uygulamalarda, en yüksek kalite yüksek hız ve ağırlık altında çalışan mil yataklarının yüzeyleri için uygundır. Kaplama sünek, oksit oranı az ve parlak metalik görünüm sunmaktadır. cam astarlı tankların onarımı ve yiyecek işlenmesi/saklanması için kullanılan konteynerlerin korunumu için uygundur. Metco Tin çok yoğun ve 0,25-0,65 mm kalınlığında çeşitli çözücülere karşı korozyon dayanımı sağlayan bir kaplama oluşturur. Metal ve alaşımların elektrokimyasal sıralamasında çelikten daha asil davranır. Biz özellikle Metco Tin tel kaplamayı yüksek ergimeye sahip kaplama malzemelerin Monel (Nikel-Bakır alaşımı), nikel, bronz ve paslanmaz çelik gibi- altına astar olarak atmaktayız.