Yüksek Hızlı Oksi – Yakıt HVOF Yüksek Hızlı Oksi – Yakıt

2. Yüksek Hızlı Oksi–Yakıt HVOF TS prosesi, temelde alev toz sprey ve düşük hızlı oksi–yakıt (LVOF) proseslerine benzemektedir, farkı ise çok yüksek hız elde edilmesidir. Uygulamada çeşitli HVOF yöntemleri mevcuttur.

Yüksek Hızlı Oksi – Yakıt Yüksek basınçlı, su soğutmalı yanma odası ve uzun tip nozuldan oluşan sistem: Yakıt (kerosen, asetilen, propilen, Hidrojen) ve Oksijen, yanma odasına gönderilerek yüksek sıcaklıkta yüksek basınçlı bir alev elde edilir. Bu alev, hızı artarak nozuldan çıkar ve beslenen tozları ergiterek altlık yüzeyine yapışmalarını sağlar. Bu yöntemde toz besleme; yanma odasına yüksek basınç altında ve paralel; veya basıncın düşük olduğu nozul uç kısmına yakın bir bölgeye olmak üzere 2 şekilde yapılabilir.

Yüksek Hızlı Oksi – Yakıt 2. Bir başka metotta ise, daha basit bir yanma nozulu ve hava başlığı kullanılır. Gaz halindeki yakıt ve Oksijen yüksek basınçla sisteme verilir, yanma nozulun dışında, sıkıştırılmış havanın bulunduğu başlığın içinde gerçekleşir. Sıkıştırılmış hava; yanmayla oluşan alevi yönlendirir ve yüksek hızla dışarı çıkmasını sağlar, ayrıca HVOF tabancasını soğutma görevini görür. Tozlar ise nozulun merkezinden itibaren eksene paralel ve yüksek basınçla beslenir.

3. HVOF’un Avantajları ve Dezavantajları HVOF ile üretilen kaplamalar genellikle D – Gun ile üretilenlere benzer: Yüksek yoğunlukta, güçlü ve işlem sonrası düşük gerilime sahip; bu sayede diğer TS prosesleriyle üretilenlerden daha kalın ve kaliteli kaplamalardır. HVOF kaplamalar, en yüksek yoğunluk ve dayanımın istendiği durumlarda ve diğer TS yöntemleriyle elde edilemeyecek özelliklerin sağlanması amacıyla kullanılırlar.

HVOF’un Avantajları ve Dezavantajları Kaplama malzemesini teşkil eden toz partikülleri, sahip oldukları yüksek kinetik enerji sebebiyle tamamen ergitilmeden yüzeye çarptırılabilir. Bu durum, Karbid–Sermet esaslı kaplamaların üretiminde kuşkusuz büyük bir avantajdır ve HVOF TS prosesinin üstünlüğünün bir kanıtıdır. HVOF’un diğer avantajları ise şunlardır:

HVOF’un Avantajları ve Dezavantajları Yüksek bağ kuvveti (83 Mpa - 12000 psi) Yüksek yoğunluk, düşük porozite, düşük oksit içeriği Yüksek sertlik değerleri (WC / Co için 500 - 1300 DPH’a kadar) Tekstür, üst yüzey veya koruyucu katman olmak üzere kaplanabilme (0.1 – 0.2 mikron) Aşınma, yenim ve erozyona karşı çok yüksek direnç.

HVOF’un Avantajları ve Dezavantajları Diğer Termal Sprey uygulamalarındaki faktörlere ek olarak, HVOF TS yönteminin dezavantajları şöyle sıralanabilir: – Yüksek poroziteye sahip kaplamaların üretilebilmesi için polyester vb. yardımcı malzeme ilavesi gerekir; bu da HVOF ile Termal Bariyer Kaplamaların üretimini zorlaştırmaktadır. – HVOF ile yüksek kaliteli YSZ TBK’lar, Gradyan, Kompozit vb. kaplamalar üretilebilir; ancak Plazma Sprey yöntemine göre daha pahalıdır.

4. HVOF’un Kullanıldığı Alanlar ve HVOF TS Kaplamalar Alumina – aluminit kaplamalar Termal Bariyer Kaplamalar için bağ tabakaları, sert kaplamalar Medikal implantlar için Hidroksiapatit (HA) kaplamalar MCrAlY (M: Metal; Co, Fe, Ni) kaplamalar Dönen kesici bıçaklar Otomobil ve Uçak motor parçaları (Piston ve Şaftlar) Valf ve vanalar

HVOF’un Kullanıldığı Alanlar ve HVOF TS Kaplamalar HVOF Tungsten Karbid Kaplamalar HVOF Tungsten Carbide Coatings HVOF Tungsten Karbid / % 12 Kobalt Kaplama HVOF Sprayed Tungsten Carbide / 12 % Cobalt Coating HVOF Tungsten Karbid / % 17 Kobalt Kaplama HVOF Sprayed Tungsten Carbide / 17% Cobalt Coating

HVOF Tungsten Karbid / Kobalt Krom Kaplamalar Aynı kaplama (sağda), elmas uçla sertlik testi yapılmış (H:1250 HV / 0.3) Same coating (right), note diamond micro hardness impression (H:1250 HV/0.3)

HVOF Tungsten Karbid / Krom Nikel Kaplamalar HVOF Tungsten Karbid / Krom Nikel Kaplama (WC/20Cr7Ni)

HVOF Nikel Krom Molibden Alaşımlı Kaplamalar HVOF Nikel Krom Molibden Süperalaşım Kaplama (Inconel 625 Type)

HVOF Nikel Krom Molibden Tungsten Demir Alaşımlı Kaplamalar HVOF Nickel Krom Molibden Tungsten Demir Alaşım Kaplama (Hastelloy C 276 Type)

HVOF Krom Karbid / Nikel Krom Kaplamalar Dökme demir altlık üzerine Krom Karbid / Nikel Krom Kaplama

HVOF Nikel Krom Kendinden Taşınımlı Alaşım Kaplama Kendinden Taşınımlı Kaplama: NiCrSiBCuMo (Ergitilmemiş) Bu tür kaplamların adhezyonu düşüktür.

HVOF’un Kullanıldığı Alanlar ve HVOF TS Kaplamalar Bunların dışında; özellikle Uçak motorlarında yakıt tasarrufu ve verimi artırmak amacıyla geliştirilen aşındırılabilir kaplamaların üretimi HVOF ile yapılabilmektedir. Örneğin; Bağ tabakası → NiAl, CoNiCrAlY Üst tabaka → CoNiCrAlY / BN / Polyester şeklinde, poröz aşındırılabilir kaplamalar üretilmekte ve uygulanmaktadır.

HVOF’un Kullanıldığı Alanlar ve HVOF TS Kaplamalar Gaz Türbinli Motor Şeması

5. Gelecekte TS ve HVOF Trendi Termal Sprey uygulamaları yıllardır ekonomik, kaliteli ve uzun ömürlü kaplamaların üretimine olanak sağlamaktadır. Ayrıca ilk yatırım maliyeti açısından bakıldığında diğer kaplama proseslerinden (PVD, CVD vb.) bir adım öne geçmektedir.

Gelecekte TS ve HVOF Trendi Akademik ve endüstriyel çalışmalar doğrultusunda TS yöntemleri ile; yoğunluğu değişen (Gradyan), kendi kendini yenileyebilen (Self – Healing), kompozit, çok katmanlı vb. kaplamalar geliştirilmekte ve günümüzde diğer kaplama yöntemleri ile TS yöntemleri bir arada kullanılmaktadır.

Gelecekte TS ve HVOF Trendi YSZ (İtriyum Stabilize Zirkonya) kaplamaların geliştirilerek TBK’ların daha verimli ve ucuz hale getirilmesi, kendi kendini yenileyen Bor, B4C ve SiC katkılı TBK’ların üretilmesi Aşındırılabilir, kendinden taşınımlı vb. kaplamaların geliştirilmesi ve ihtiyaç duyulan yeni tür kaplamaların üretilmesi

6. Yararlanılan Kaynaklar 1)Nurettin arıkan