Karbür, Seramik ve Sert Metal Kaplama

Sert Eloksal Kaplama

Sert Eloksal Kaplama

Sert eloksal kaplama yaklaşık 100 mikron ve –alaşımana göre- üzerinde aluminyum parçalarının üzerinde sert bir aluminyum oksit tabakası elde etmek için uygulanan bir banyolu kaplama türüdür.

Sert Eloksal Kaplamanın Esasları

Normalde bu aluminyum oksit, aluminyumun üzerinde çok ince bir tabaka halinde -bir kaç nanometer- kendiliğinden oluşan ve onun korozyona karşı direncinin nedeni olan pasivasyon katmanı olarak mevcuttur. Eskiden beri kullanılan anodizasyon yöntemi asidik ortamda elekroliz ile istenilen kalınlıkta tabaka elde etmek için oksidasyonun kontrolünü sağlamaya ve bu şekilde yüzeyi pasifleştiren bir tekniktir. Bunların içerisinde banyo bileşenlerine göre kaplama kalınlığı, sertliği ve korozyon dayanımı değişmekte yöntem farklılıklar göstermektedir. Sert anodizasyon veya sert eloksal kaplama yönteminde, yaklaşık 100 mikron kalınlığında bir tabaka elde edebilmek için aluminyumdan iş parçaları sulfuric asit banyolarına daldırılır. Kaplanan aluminyum alaşımının türü, banyo bileşimi, sıcaklık ve süreye bağlı olarak renkleri değişmekte, sertlik 60-70 HRc civarında olmaktadır.

Mekanizma

Reaksiyonlar;

  • Katodda: 2H+ + 2e- → H2
  • Anodda: Al = 3e- + Al3+ , puis : 2 Al3+ + 3 H2O → Al2O3 + 6 H+
  • Toplam kimyasal denklem : 2 Al + 3 H2O → Al2O3 + 3 H2

Burada;

  • Eğer Vçözünme > Voksidasyon, bu durum dekapaj
  • Eğer Vçözünme = Voksidasyon, bu durum elektrolitik polisaj
  • Eğer Vçözünme < Voksidasyon, bu durum anodizasyondur.

Sert eloksal yönteminde sıcaklık -5 ile 5 oC, uygulanan akım yoğunluğu yüksek (5 A/dm2)’tir. Elektrolitin düşük sıcaklığı oksitin çözünmesini azaltır bu şekilde geleneksel anodizasyon –eloksal kaplama- yöntemlerinden çok daha yüksek kaplama kalınlıklarına ulaşılabilir.

Avantajları;

(Kaplama kalınlığı, anodizasyon şartları, alaşım, sıcaklık, sıcak ve soğuk ortamda parçanın çalışmasına göre farklılık göstermekle beraber)

  • Mükemmel ısıl iletkenlik
  • İyi işlenebilirlik
  • Bazı madenler kadar (Korundum gibi) sert yüzey
  • 1100 Hv’ye kadar sertlik
  • Özellikle sürekli çalışan ve hareketli parçalarda mükemmel yağlayıcılık özellikleri
  • Mükemmel korozyon ve aşınma direnci
  • Malzeme ömründe uzama

Korozyon direnci

Sert eloksal kaplama, metalin nötral ve hafif asidik ortamlara maruz kaldığında kimyasal olarak inert davranan aluminyum oksit tabakası ile kaplanması ile oluşur. Bu metal yüzeylerin bir çok farklı ortamda korunmasını sağlar. Oksit kaplamaların bir çoğu metalin kendisinden kaynaklandığı için, belli bir alaşımın (mesela Al-Cu alaşımları) bileşenleri kaplamanın doğasını ve korozyon direncini etkileyecek ve koruma için yararlı bir ölçüt vereceklerdir.

Sıcaklık Direnci

Metalin sert eloksal ile kaplanması demek, ergime sıcaklığı 2000 oC’nin üzerindeki aluminyum oksit ile kaplanması anlamına gelmektedir. Bu durum, metallerin termal genleşmeye veya erimeye neden olacak sıcaklıklardan bu kaplamanın etkilenmemesi anlamına gelmektedir. Aynı durum sıfırın altındaki uygulamalarda da görülmektedir; sert eloksal kaplama etkilenmemektedir. Burada dikkat edilmesi gereken durum, metal-kaplama ara yüzeyinde bu sıcaklık değişimlerde meydana gelebilecek sorunlardır: Metal genleşip uzamaya -veya büzüşmeye- başladığı durumlarda sert eloksal kaplama doğası gereği aynı oranda tepki gösteremeyecek ve bu durum çatlamalara neden olabilecektir. O yüzden malzemenin kullanım yeri ve sıcaklığı yine malzeme sert eloksal kaplamaya hazırlanırken malzeme-kaplama ara yüzeyini meydana getirecek olan yüzey temizliği kadar önem taşımaktadır.

Elektriksel Yalıtkanlık

Sert eloksal kaplama ile üretilen aluminyum oksitin özel bir dielektrik dayanımı vardır. Ayrıca sahip olduğu muhteşem adhezyon özelliği (altlığa bağlanma), mekanik hasarlara karşı yüksek direnç, yüksek sıcaklıklarda bile kararlılığı sert eloksal kaplamaların elektriksel uygulamalarda tercih sebebi olmasının nedenlerindendir.

Aşınma Direnci-Sertlik Testi
Sert eloksal kaplama ile metal yüzeyinde bir çok madenin ve mücevherin kimyasal yapısına benzer bir atom yapısı oluşmakta, sert eloksal kaplama temelinde yüzeyde “Al2O3” “korundum” yapısını meydana getirmektedir. Bu ayrıca doğadaki “safir” oksit mineralinin de bir versiyonudur. Aluminyum türüne ve proses değişkenlerine bağlı olarak 60-70 HRc arasında sertliklere kadar çıkılmaktadır.

 

Uygulama Alanları:

Pnömatik silindir tüpler, pnömatik valf makaraları (bobinleri), pompa bileşenleri, otomatik hidrolik bileşenler, kasnaklar, plazma dağlama ekipmanları, ilaç makinaları, gıda ambalajlama makinaları, plastic makinaları, pistonlar, silindirler, çalıştırıcılar, makina blokları, solenoid valfler, matbaa ve kağıt sektöründe makina parçaları, tekstil makina parçaları ve denizcilikte özellikle gemi parça ve ekipmanları.

 

Bazı Uygulama Resimleri