Giriş
Termal sprey teknolojileri; 1900’lü yıllarda geliştirilmiş ve günümüzde halen hızla gelişen ve yaygınlaşan uygulamaları, kaplama sistem ve ekipmanları ile birlikte birbirinden farklı püskürtme kabiliyetine sahip çevre dostu kaplama yöntemlerini kapsamaktadır.
Prosesler temelde bir püskürtme tabancası aracılığıyla ısı girdisi ile kaplama malzemesinin ergitilmesi ve yüzeye ivmelendirilmesi esasında dayanmaktadır. Prosesin termal ve kinetik enerjisine bağlı olarak kaplama yöntemleri alev sprey, plazma sprey, ark sprey gibi isimler ile adlandırılmaktadır.
Püskürtme işlemleri, atmosferik (APS) veya kontrollü atmosferde (VPS, LPPS), kaplama malzemeleri katı, katı partikül veya süspansiyon (SSPS) şeklinde gerçekleştirilebilmektedir. Geniş bir malzeme yelpazesine sahip olması yanında her tür altlık üzerinde kaplama tabakası oluşturulabilme potansiyeline sahiptir.
Kaplama işlemleri yerinde veya kabin içerisinde açık havada gerçekleştirilebilmektedir. Robotik uygulamalara ve otomasyona oldukça elverişlidir. Püskürtme tabancası özelliklerine ve boru çapına bağlı olarak içi boşluklu borulara kaplama uygulanabilmektedir.
Endüstride bir çok metalik malzeme yüzeyinin agresif atmosfer koşullarından korunması, yüzey direnci kazandırılması, yüzeyin restorasyonu ve tamiri amaçlı uygulamalar yanısıra yüzeyin fiziksel, kimyasal ve elektriksel özelliklerinin değiştirilmesine de olanak sağlamaktadır.
Toz metalürjik yöntemler ile belirli boyut ve farklı formlarda üretilen kaplama malzemelerinin yanında farklı çaplarda tel veya çubuk formunda metalik, seramik veya polimeri esaslı kaplama malzemeleri ile de aşınmaya, korozyona ve yüksek sıcaklığa dirençli kaplamalar üretilebilmektedir.
Kaplamalar püskürtme şartlarına, yöntemine ve kaplama malzemesi özelliklerine bağlı olarak farklı mikroyapısal özelliklere sahip olup genelde heterojen bir yapıya sahiptir. Günümüzde en yaygın kullanım alanları: ulaştırma, enerji, madencilik, metal üretimi, biyomedikal ve elektronik sektörleridir.
Termal Sprey Pazarı
2015 yılı itibarıyla termal sprey kaplama teknolojileri küresel pazar boyutu kaplama üniteleri, kaplama malzemeleri ve kaplama uygulamaları toplamı 7.58 Milyar $’a ulaşmıştır. %7.79 büyüme hızı ile 2021 yılında 11.89 Milyar $’a ulaşması beklenmektedir.
Pazarın gelişiminde en önemli itici güçler arasında enerji üretim talebinin artması sonucun gaz türbinlerinin ısıl etkilere karşı direncinin artırılması ve hava ulaştırma alanında uçak motor parçalarının korunması ve türbin parçalarının ömrünün artırılması, otomotiv parçalarında sürtünmenin azaltılması, aşınmanın önlenmesi, tribolojik iyileştirmeler en başta yer almaktadır.
Bir diğer önemli başlık altında da çevre dostu kaplama teknolojilerine ihtiyacın artması geleneksel kaplama yöntemlerine alternatif olarak termal sprey kaplamaların kullanım oranının artışını hızlandırmaktadır.
Özellikle elektrolitik, kimyasal kaplamalara nazaran (sert krom gibi) termal sprey yöntemi (HVOF) ile aşınmaya, korozyona dirençli porozitesiz, yüksek dayanımlı kaplama eldesi sağlamaktadır.
Benzer şekilde galvaniz kaplama uygulamalarına alternatif olarak çinko, alüminyum, çinkoalüminyum ve çinko- magnezyum esaslı kaplamalar termal sprey tekniği ile yüksek korozyon direncine sahip olarak üretilebilmektedir.
Termal Sprey Avantajları
Endüstriyel uygulamalarda; birim üretim maliyetini azaltma, parça kalite ve güvenilirlik artışı, proses verimlilik ve karlılık artışı beklentileri yanında daha hızlı ve artan kapasitelerde çalışma şartları sonucunda daha az bakım ve tamir gerektiren uygulamalara ihtiyaç artmaktadır.
Termal sprey teknolojisi bu noktada çok yönlü çözümler sunmaktadır. Bu bağlamda yeni tür kaplama malzemelerinin gelişimi, gelişmiş püskürtme tabancası tasarımları, robotik kaplama uygulamaları ile tekrarlanabilir yüksek kalitede ve performansta kaplama üretimi mümkündür.
Termal sprey teknolojisi çok yönlü ve hızlı gelişen bir kaplama ailesine sahiptir.
Bu bağlamda her geçen gün amaca uygun kompozisyonlarda ve şekillerde yeni kaplama malzemeleri gelişirken buna paralel bir şekilde kaplama yöntem ve sistemleri, kaplama ünitelerinde önemli teknolojik iyileşmeler gözlenmektedir. Bunun yanında mega boyutlarda çelik konstrüksiyonlardan, gemilere, nükleer reaktörlerden, büyük çelik merdanelere kadar sayısız uygulama alanına sahiptir.
Termal Sprey Temalı Araştırma, Konferans, Fuar Organizasyonları
Dünyada önde gelen gelişmiş ülkelerde üniversite ve araştırma kurumlarında; termal sprey teknolojileri üzerinde bilimsel ve teknolojik araştırmalar yapan, kapsamlı projeler ile çok önemli yüzey özelliklerini artıran bilimsel faaliyetler yürütülmektedir.
1948 yılında Uluslararası Termal Sprey Birliği (ITSA), 1994’de ASM Termal Sprey Birliği, kurulmuş olup, 2011 yılında ise Avrupa Termal Sprey Birliği (ETSA) kurulmuştur.
Avrupa kıtasında özellikle Almanya, Fransa, İspanya, İtalya, Finlandiya ve İsveç yanında Amerika kıtasında Birleşik Devletler, Brezilya ve Kanada’da, Uzak doğuda ise Hindistan, Japonya ve Çin yanında Rusya termal sprey teknolojilerinin gelişimine önemli katkılar sunan ülkeler arasındadır.
Endüstriyel uygulamalarda termal sprey teknolojileri artık birçok firmanın standardları arasına girmiş, kalite beklentilerinin artmasına neden olmuş ve ciddi bir rekabet ortamı oluşmuştur. Birçok ülke inovatif yaklaşımlar ile yüzey çözümleri üretmekte yeni uygulama alanları ve pazar arayışı sürdürmektedir.
Her yıl Amerika, Asya ve Avrupa kıtalarından bir tanesinde uluslararası termal sprey konferansı (ITSC) ve fuarı düzenlenmekte olup 1990 ‘lardan bu yana katılım oranı her geçen sene artış göstermektedir.
ITSC- 2015 Kaliforniya’da, ITSC-2016 Çinde gerçekleştirilmiş olup, ITSC-2017 yılında Almanya’nın Dusseldorf kentinde gerçekleştirilecektir.
Dr. Ekrem Altuncu / ETSA/ TESLAB - Sakarya Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Müh. Bölümü
Termal sprey ile ilgili önemli web sayfaları
Important web pages about thermal spray
1. http://www.asminternational.org/web/tss
2. http://etsa-thermal-spray.org/
3. http://www.thermalspray.org/
4. http://www.tssea.co.uk
5. http://www.gordonengland.co.uk/
6. http://www.gts-ev.de
7. http://www.chinathermalspray.org/
8. http://www.jtss.or.jp/
on of thermal spraying equipment - Part 1: General requirements. 9. EN 1395-2 Thermal spraying - Acceptance inspection of thermal spraying equipment - Part 2: Flame spraying including HVOF.
10. EN 1395-3 Thermal spraying - Acceptance inspection of thermal spraying equipment - Part 3: Arc spraying.
11. EN 1395-4Thermal spraying - Acceptance inspection of thermal spraying equipment - Part 4: Plasma spraying.
12. EN 1395-5 Thermal spraying - Acceptance inspection of thermal spraying equipment - Part 5: Plasma spraying in chambers.
13. EN 1395-6 Thermal spraying - Acceptance inspection of thermal spraying equipment - Part 6: Manipulator systems
14. EN 1395-7 Thermal spraying - Acceptance inspection of thermal spraying equipment - Part 7: Powder feed systems.
15. EN ISO 14922-1 Thermal spraying - Quality requirements of thermally sprayed structures - Part 1: Guidance for selection and use.
16. EN ISO 14922-2 Thermal spraying - Quality requirements of thermally sprayed structures - Part 2: Comprehensive quality requirements.
17. EN ISO 14922-3 Thermal spraying - Quality requirements of thermally sprayed structures - Part 3: Standard quality requirements.
18. EN ISO 14922-4 Thermal spraying - Quality requirements of thermally sprayed structures - Part 4: Elementary quality requirements.
19. EN 13214 Thermal spraying - Thermal spray coordination - Tasks and responsibilities.
20. EN 15311Thermal spraying – Components with thermally sprayed coatings – Technical supply conditions.
21. EN 15339-1Thermal spraying - Safety requirements for thermal spraying equipment - Part 1: General requirements.
22. EN 15339-2Thermal spraying - Safety requirements for thermal spraying equipment - Part 2: Gas control units.
23. EN 15339-3 Thermal spraying — Safety requirements for thermal spraying equipment Part 3: Torches for thermal spraying and their connection and supply units.
24. EN 15339-4 Thermal spraying — Safety requirements for thermal spraying equipment Part 4: Gas and liquid fuel supply.
25. EN 15339-5 Thermal spraying — Safety requirements for thermal spraying equipment Part 5: Powder and wire feed units.
26. EN 15339-6 Thermal spraying - Safety requirements for thermal spraying equipment - Part 6: Spray booth, Handling system, Dust collection, Exhaust system, Filter.
27. EN 15648 Thermal spraying - Component related procedure qualification
28. EN 582 Thermal spraying. Determination of tensile adhesive strength
29. EN 15340 Thermal spraying - Determination of shear load resistance of thermally sprayed coatings
30. EN ISO 14920 Thermal spraying - Spraying and fusing of self-fluxing alloys.
