YÜZEY MÜHENDĐSLĐK KAPLAMA
Cilt 3, Sayı 2
Nisan 2014
SERAMĐK KAPLAMA
T E R M A L S P R E Y YÖ N T E M L E R Đ Đ L E
SERAMĐK KAPLAMA
Termal sprey kaplama sistemleri ile seramik kaplama farklı yöntem ve cihazlar ile uygulanabilmektedir;
⇒
Alev Sprey Kaplama
⇒
Rod Sprey Kaplama
⇒
Plazma Sprey Kaplama
Bu bültendeki konular;
Bu yöntemler ile;
• Termal Sprey Kaplama
Yöntemleri ile Seramik
Kaplama
⇒
Alumina (Aluminyum oksit)
⇒
Titanya (Titanyum oksit)
• Alev Sprey Kaplama
⇒
Krom oksit (Kromya)
• Rod Sprey Kaplama
⇒
Lantanyum oksit (Lantanya)
⇒
Zirkonya (Zirkonyum oksit)
• Plazma Sprey Kaplama
• Seramik Kaplama Tozları
Alaşım tozları kaplamalarda kullanılmaktadır.
Firmamız müşterilerimizin ihtiyaçlarını baz alarak seramik kaplamaları, firmamızın cihaz parkında yer alan plazma sprey kaplama (F4MB-XL Sulzer Metco), alev sprey kaplama sistemi
(MEC POWDERJET 86), rod sprey sistemi (MEC RODOJET 9810 ) ile kullanım yerine uygun istenilen sertlik ve yüzey özelliğine göre gerçekleştirilmektedir.
Kullanım alanına bağlı olarak, zirkonyum oksit, aluminyum oksit, krom oksit kaplamalar müşterilerimizin getirdiği tabir ile "aşınmaz seramik kaplamalarımız", yüksek pürüzsüzlük ve aşınmazlık göstermektedir. Kaplamalar asit, alkali ve alkolde çözünmez. Pompa contaları, haddeler, roller ve aşınma halkalarının kaplanması en bilinen uygulama yerleridir. Lazer ile baskı da
kolaylıkla işlendiğinden matbaacılıkta kullanılan baskı rollerinde önerilmektedir. Kaplamalarda
PTFE ilaveli tozlar ve farklı teknikler ile yapışmaz kaplamalar da elde edilebilmektir.
Plazma sistem kaplamamızda 80kW'lık enerji ve Argon gazı, alev sprey kaplama sisteminde
asetilen ve oksijen gaz karışımı ile çalışan "toz" kaplama sistemlerimizde farklı alaşım tozları
kullanılırken, rod kaplama sistemimiz seramik rodları ergiterek yeri geldiğinde ufak çaplı parçalarda plazma sprey ile rekabet edebilecek sertlik ve yüzeyde kaplamaları üretmektedir.
Firmamız, hidrolik silindir pistonları, piston rodları, kam milleri, mil koruyucu burçlar, mil muyluları, cam kalıpları, mastörler, burç ve kovanlar, gibi parçaların yanı sıra tel çekme makaraları,
ve yönlendiricileri, kasnak, yivli silindir, godetler gibi ufak boyutlu parçalardan demir çelik sanayindeki hadde ve kılavuzları da farklı kaplama sistemlerimiz ve talaşlı imalat ile yüzey hazırlama sistemlerimiz ile HRc 77'ye varan sertlik ve Ra 0,003 yüzey pürüzlülüklerinde üretebilmekteyiz.
Sa yf a 2
Cilt 3, Sayı 2
A L E V S P RE Y K A P L A M A
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. Sermet (metal kaplı seramik tozlar) kaplama, teknik seramikler
(elektriksel izolasyon için saf alüminyum oksit, 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) yoğun, pürüzlülüğü az ve kaplama kalınlığı
uygulamalarımızda kullanılmaktadır. Seramik tozlarda bu sistemle toz türü- ne bağlı olarak yüksek
aşınma direnci sahip ve 72 HRc sertliğe kadar ürünler üretilmektedir. Şekil 2’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. 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 daraldıktan 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.
Şekil 1. Tekstil sektöründeki
her tür makaranın –burada
krom oksit kaplıkaplı- kaplanması
onarımı ve yüzey modifikasyonları ile ömür uzatımı üzerine çalışmaktayız.
Plazma sprey yöntemi ile kaplanacak hemen hemen bütün tozlar yine altlık üzeri- ne 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, Tablo 1.’de kullandığımız seramik tozlarını listesini bulabilirsiniz.
Şekil 2. Alev sprey kaplama uygulamaları, solda; otomatik kaplama aluminaalumina-titanya boru dışı
kaplama, sağda.; özel aparatı ile manuel olarak boru içi krom oksit kaplama.
SERAMĐK KAPLAMA
Sa yf a 3
A L E V S P RE Y K A P L A M A
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 sanayin- de; piston rodları, mil koruyucu burçlar
⇒
Tel çekme sanayi, tel çekme makaraları
⇒
Demir-çelik sanayi, had- deler, 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
Şekil 5. Enerji sektörü seramik kaplamaların korozyon
direnci ve yüksek sıcaklık
dayanımı için en sık kullanıldığı sektörlerden biridir.
Şekil 3. Tekstil sektöründe özellikle seramik kaplamalar, aluminaalumina-titanya 6060-40 gibi,
yüzey dayanımları ve bağlanmaları nedeni ile sıklıkla kullanılmaktadır (Solda). Her tür
model godet üzerine istenilen özellikte yüzey çalışması yapıldığı gibi bıçak, godet ve
makaraların üretimleri de yapılmaktadır (Sağda, krom oksit kaplama).
Şekil 4. Kumlama sonrası ve krom oksit ile
kaplandıktan sonra iş parçası.
Sa yf a 4
Cilt 3, Sayı 2
A L E V S P RE Y K A P L A M A
Tablo 1. Kullanılan seramik tozuna bağlı kullanım şartları ve tozun katkısı özeti.
Seramik tozu kodu
Seramik tozu bileşimi
Özellikler
○Yorulma
Yorulma direnci ile alakalı uygulamalar dışındışın-da yüksek aşınma direnci
○Yüzey
Yüzey parlatma işleminden sonra
düşük pürüzlülük (Ra<0,1)
○ Bütün pH değerlerinde korozyon
direnci
Saf Krom Oksit Kaplama
Cr2O3 (Ergitilmiş ve kırılmış) %
97
○ Elektrik iletkenliği; 107 Wc
1500 HV (~75 HRC) mikrosertlikte
kaplama
○ 500 oC’ye kadar çalışabilme
○ Aşınma halkalarının kaplanmasında
ayrıca yüksek korozyon direnci nedeniyle asit
○ Yorulma direnci ile alakalı uygulamalar dışındışın-da yüksek aşınma direnci
○ Yüzey parlatma işleminden sonra
düşük pürüzlülük (Ra<0,1)
○ Bütün pH değerlerinde korozyon
direnci
○ Elektrik iletkenliği; 107 Wc
Yüksek Saflıkta Krom Oksit
Kaplama
Cr2O3 (Ergitilmiş ve kırılmış) %
99.6
○ 1500 HV (~75 HRC) mikrosertlikte
kaplama
○ 500 oC’ye kadar çalışabilme
○ Baskı makinalarındaki aniloks merdaneler, pompa sızdırmazlık bölgeleri,
aşınmahalkalarının kaplankaplan- masında
ayrıca yüksek korozyon direnci nedeniyle asit banyoları ve tankları için de
uygun bir yöntemdir.
Şekil 6. Krom oksit kaplanmış hidrolik pistonlar
○Yorulma
Yorulma direnci ile alakalı uygulamalar dışındışın-da yüksek aşınma direnci
○Yüzey
Yüzey parlatma işleminden sonra
düşük pürüzlülük
Krom oksit kaplama
(Genel kullanım)
Cr2O3/TiO2 60/40 veya
75/25 (Ergitilmiş ve kırılmış)
TiO2 % 40 geriye kalan Cr2O3
○Saf
Saf krom oksite göre daha yüksek
tokluk ve süneklik
○600
600 HV (~56 HRC) mikrosertlikte
kaplama
○500
500 oC’ye kadar çalışabilme
○Yorulma
Yorulma direnci ile alakalı uygulamalar dışında yüksek aşınma direnci
Krom oksit kaplama
(Genel KullanımKullanım-özel alaşım)
SiO2 % 5, TiO2 % 3 geriye kalan Cr2O3
○Bütün
Bütün pH değerlerinde korozyon
direnci
○Saf
Saf krom oksite göre daha darbe
direnci
○900
900900-1200 HV (~67(~67-72HRC) mikrosertlikte kaplama
○500
500 oC’ye kadar çalışabilme
○Yorulma
Yorulma yüklemelerinin olduğu alanlar dışında yüksek aşınma direnci
○Yüksek
Yüksek sıcaklıklarda mükemmel
dielektrik dayanımı
○Kaplama
Kaplama sertlikleri 72 HRc’ye kadar
Saf Alumina Kaplama
Al2O3 % 99
○1500
1500 oC’ye kadarki uygulamalar için
ideal
○Elektrik
Elektrik direnci 1015 Wc
○Bazlar
Bazlar dışında yüksek kimyasal
dayanım
SERAMĐK KAPLAMA
Sa yf a 5
PLAZMA SPREY KAPLAMA
○Yorulma
Yorulma yüklemelerinin olduğu alanlar dışın da yüksek aşınma direnci
○Saf
Saf alüminaya göre daha fazla tokluk
Alumina kaplama
Al2O3-TiO2 97/3
○Kaplama
Kaplama sertlikleri 68 HRc’ye kadar
1100 oC’ye kadarki uygulamalar için
ideal
○Saf
Saf alüminaya göre düşük yüzey
pürüzlülüğü
○Bazlar
Bazlar dışında yüksek kimyasal
dayanım
Al2O3-TiO2 87/13
Alumina kaplama
○Yorulma
Yorulma yüklemelerinin olduğu alanlar dışındışın- da yüksek aşınma direnci
Kaplama sertlikleri 5656-60HRc’ye kadar
○550
550 oC’ye kadarki uygulamalar için
ideal
○97
9797-3 Aluminaya göre daha düşük
pürüzlülük (Ra=0,2 mikron’a kadar
yüzey elde edilebilir) ve daha yüksek
tokluk
○Bazlar
Bazlar dışında yüksek kimyasal
dayanım
○Yorulma
Yorulma yüklemelerinin olduğu alanlar dışında yüksek aşınma direnci
Alumina kaplama
Al2O3-TiO2 60/40
○Kaplama
Kaplama sertlikleri 5656 - 60HRc’ye
kadar
○550
550 oC’ye kadarki uygulamalar için
ideal
○87
8787-13 Aluminaya göre daha düşük
pürüzlülük
○Bazlar
Bazlar dışında yüksek kimyasal
dayanım
○Düşük
Düşük ısıl iletkenlik
○Yüksek
Yüksek termal şok direnci
Şekil 7. Alev sprey kaplama
○Kaplama
Kaplama sertlikleri 65 HRc’ye kadar
Zirkonya Kaplama
ZirkonyaZirkonya- Magnezya (80/20)
○900
900 oC’ye kadarki uygulamalar için
ideal
○Temizlik
Temizlik kontrolü için ideal
○Düşük
Düşük ısıl iletkenlik
○Yüksek
Yüksek termal şok direnci
○Kaplama
Kaplama sertlikleri 56 HRc’ye kadar
Zirkonya Kaplama
ZirkonyaZirkonya-Kalsiya (95/05)
○900
900 oC’ye kadarki uygulamalar için
ideal
○Temizlik
Temizlik kontrolü için ideal
Şematik gösterimi.
Sa yf a 6
Cilt 3, Sayı 2
RO D S P R E Y K A P L A M A
Firmamızda, rod sprey sistemi (MEC RODOJET 9810 ) ile kullanım yerine uygun istenilen sertlik ve
yüzey özelliğine göre gerçekleştirilmektedir. Şekil 8’de rod sprey sistemin şematik uygulama görüntüsü yer almaktadır.
Rod sprey kaplamalar, seramik rodların tabancadan ergiyerek çıkıp, ergimiş seramik parçacıkların
hızla altlık malzeme üzerine püskürtülerek kaplanması ile üretilmektedir. Burada parçacıkların yüksek kinetik ve termal kütlesi vardır. Rod sprey kaplamaların, alev toz sprey kaplamalara göre daha
yüksek parçacık-parçacık bağlayıcı kuvvetleri vardır. Yüzeyde kaplama birikim verimliliği kaplama
kalınlığına bağlı değildir. Yaklaşık 1.6 mm’e kadar –kaplama türü, altlık malzeme gibi bir dizi değişkene de bağlı olarak– kaplamalar başarılı olarak uygulanabilmektedir. Proseste bir su soğutma
sistemi veya inert gaz kullanımı gerekmemektedir.
Rod sprey kaplama sistemleri, taşınabilir, uygun maliyetli yapıları ile yüksek aşınma direncine sahip, çok iyi termal şok direncine sahip, elektrik yalıtkanlığına sahip kaplamalar üretmektedir. Rod
sprey kaplama sistemleri ile, farklı alaşımlı seramik rodlar ile; aşınma direnci, termal bariyer, elektrik yalıtkanlık, korozyon direnci, ağırlıkta azalma, malzeme kaplama maliyetlerinde azalma ve aşınmış parçaların onarımının gerektiği durumlarda çok başarılı sonuçlar ortaya koymaktadır.
Şekil 8. Saint Gobain firmasının ürettiği ROKIDE™ rod
sprey sistemi.
Şekil 9. Rod sprey sistemin uygulanmasının şematik görüntüsü.
Şekil 10. Plazma spreyde kullanılan krom oksit kaplamalar ile rod sprey sistem (Rokide™ marka)
karşılaştırılması.
SERAMĐK KAPLAMA
Sa yf a 7
RO D S P R E Y K A P L A M A
Şekil 10. Plazma spreyde kullanılan krom oksit kaplamalar ile rod sprey sistem (Rokide™ marka)
karşılaştırılması.
Tablo 2. Saint Gobain firmasının ürettiği ROKIDE™ seramik rodlarının özellikleri.
Kaplama türü
Yoğunluğu
(g/cm3)
Kaplama
sertliği (300 g
yüklemeyüklemeVickers)
Gözenek
(Toplam)
Kaplama
Dayanımı
(PSI)
ROKIDE A
(Aluminyum
oksit)
3.2
772
12.0
3374
ROKIDE HPA
(Aluminyum
oksit)
3.2
750
10.4
3841
ROKIDE C
(Krom oksit)
4.5
1215
8.4
4545
ROKIDE MBC
(Krom oksit)
4.2
1003
9.8
4525
ROKIDE TC
(Krom oksit)
4.0
793
7.9
4186
ROKIDE EZ
(Zirkonyum
oksit)
4.8
694
8.6
4621
Şekil 11. Saint Gobain firmasının ürettiği ROKIDE™ seramik rodlarına örnekler.
Sa yf a 8
C i l t 1, S a y ı 1
RO D S P R E Y K A P L A M A
Tablo 3. Rod spreyde kullanılan Saint Gobain Rokide™
Endüstri
Petrokimya Endüstrisi
Kağıt Endüstrisi
Şekil 12. Rod sprey kaplama
ile Rokide C kaplanmış kademeli kasnak.
Tel çekme Endüstrisi
Tekstil Sanayi
Ürün ve uygulanacak rod türü
⇒
Pompa elemanları (Rokide C )
⇒
Şafltar (Rokide C )
⇒
Pistonlar (Rokide C )
⇒
Sızdırmazlık elemanları (Rokide A )
⇒
Zıvanalar (Rokide C )
⇒
Pompa elemanları (Rokide C )
⇒
Şafltar (Rokide C )
⇒
Pistonlar (Rokide C )
⇒
Sızdırmazlık elemanları (Rokide A )
⇒
Zıvanalar (Rokide C )
⇒
Valfler (Rokide C )
⇒
Doktor blade (Rokide C )
⇒
Deflektörler (Rokide C )
⇒
Roleler (Rokide C )
⇒
Uhle rodları (Rokide C )
⇒
Rotorlar (Rokide C )
⇒
Tel çekme kapstanları (Rokide C )
⇒
Tel çekme blokları (Rokide C )
⇒
Tel çekme röleleri (Rokide C )
⇒
Tell çekme kılavuzları (Rokide C )
⇒
Tel çekme makaraları ve kasnakları (Rokide C )
⇒
Tel çekme bobin ve oluklu kasnakları (Rokide C )
⇒
Gerinim pulları (Rokide C )
⇒
Godetler (Rokide C )
⇒
Isıtıcı plakalar (Rokide C )
⇒
İplik kılavuzları (Rokide C )
⇒
İplik çekme roleleri (Rokide C )
⇒
İplik röleleri (Rokide C )
Bülten Başlığı
Sa yf a 9
PLAZMA SPREY KAPLAMA
Plazma spray prosesi, iyonize inert gazın (plazma) potansiyel enerjisini ısı kaynağı olarak kullanan
bir termal sprey kaplama yöntemidir. Burada en fazla tercih edilen gaz, inert bir soy gaz olan Argon’dur. Argon gazı elektrot ve nozül arasında akarken, yüksek frekans veya voltajlı elektrik ark da
nozül ve elektrod arasından geçerek, gazı iyonlaştırır. Ark akımını artırarak, arkı kalınlaştırıp iyonizasyon derecesini arttırabiliriz;
“Bu durum, gücün artmasına, gazın genleşmesine bağlı olarak gaz akış hızının artmasına yol açar.”
Argon tarafından oluşturulan plazma ile, çok büyük bir ark akımı (Genel olarak 800-1000 amps)
çoğu malzemeyi eritecek yeterli enerji oluşturulabilir. Bu derece ark akımı ile, çok yüksek ergime
noktasına sahip ergitilecek malzeme parçacıklarının hızı da çok yüksektir. Bazen plazma gaz akışına ikincil bir gaz (genelde hidrojen) eklenerek gaz akışının termal ve elektriksel özellikleri değiştirilebilir. Bir kere uygun gaz akışı sağlandıktan sonra, sprey olarak kaplanacak malzeme, toz beslemesinden gaz akışına enjekte edilebilir.
Şekil 15. Plazma sprey ile
aluminaalumina-titanya (60(60-40) uygulaması.
Şekil 13. Plazma sprey kaplama sisteminin şematik gösterimi.
Şekil 14. Plazma sprey kaplama sistemi.
Sa yf a 10
Cilt 3, Sayı 2
PLAZMA SPREY KAPLAMA
Şekil 17. Plasma sprey kaplamanın
uygulama anı (Ar gazı kullanımı ile).
Şekil 16. Plazma spray ile
yttria ile stabilize edilmiş
zirkonya seramik kaplanmış
piston ringi astar olarak, NiNiAl kullanılmış.
Şekil 18. Pompa yuvasındaki korozyon ve aşındırıcı kaplamalarda da alumina kaplama
uygulanmaktadır (Sol). Ergiyik metale karşı kaplanan direnç sağlayan, alumiyum döküm
endüstrisinde kullanılan alumina kaplı kalıplar (Sağ).
Şekil 19. Farklı bileşimlerde alumiınyum oksit kaplamaları (Sol). Krom Oksit ile kaplanan
baskı röleleri Plazma Sprey Kaplama ile uygulanmaktadır (Sağ).
SERAMĐK KAPLAMA
PLAZMA SPREY KAPLAMA
Sa yf a 11
Y Ü Z EY MÜH EN DĐ S LĐ K
KA P L A MA
Adres : Aydıntepe Mah. Dinçel Sok. No:1
Đçmeler Tuzla/ĐSTANBUL
Internet adresi:
www.yuzeymuhendislikkaplama.com.tr
Telefon: 0(216) 491 74 44
Faks: 0(216) 446 41 07
Gsm: 0(532) 333 1424
E-posta:
[email protected]
Şekil 13. Teksitil sektöründe kullanılan plazma sprey ile krom oksit kaplı roleler.
TERMAL SPREY
KAPLAMA
SEKTÖRÜNÜN LĐDER
MARKASI
Download

Seramik Kaplama.pub - Yüzey Mühendislik Kaplama