Metal yüzey işlemi, bileşenlerin yüzey durumunu ve özelliklerini değiştirmek için fizik, kimya, metalurji ve ısıl işlemdeki modern teknikleri kullanan işlemleri ifade eder. Bu prosesler, gerekli performans spesifikasyonlarını karşılamak için yüzey ve çekirdek malzemelerinin kombinasyonunu optimize etmeyi amaçlamaktadır.
Yüzey İşlemin İşlevleri:
Yüzey korozyon direncini ve aşınma direncini artırın, yüzey değişikliklerini ve hasarlarını yavaşlatın, ortadan kaldırın ve onarın.
Sıradan malzemelere özel işlevlere sahip yüzeyler sağlayın.
Enerjiden tasarruf edin, maliyetleri azaltın ve çevresel etkiyi iyileştirin.
Metal Yüzey İşlem Proseslerinin Sınıflandırılması:
Yüzey İşlem: Bu yöntem, malzemenin yüzey morfolojisini, faz bileşimini, mikro yapısını, kusur durumunu ve stres durumunu fiziksel veya kimyasal işlemlerle değiştirerek gerekli yüzey özelliklerinin elde edilmesini içerir. Malzemenin kimyasal bileşimi değişmeden kalır.
Yüzey Modifikasyon Teknolojisi: Bu yöntem, istenen yüzey özelliklerini elde etmek için alaşımlı bir katman oluşturarak alt tabakaya ilave malzemeler eklemek için fiziksel yöntemler kullanır.
Yüzey Alaşımlama Teknolojisi: Bu işlem, eklenen malzemelerin alt tabaka ile reaksiyona girmesini sağlamak ve istenen yüzey özelliklerini elde etmek için bir dönüşüm katmanı oluşturmak için kimyasal yöntemlerin kullanılmasını içerir.
Yüzey Dönüştürme Kaplama Teknolojisi: Bu işlem, alt tabakayı kaplama oluşumuna dahil etmeden gerekli yüzey özelliklerini elde etmek için alt tabaka üzerinde kaplama veya kaplama gibi kaplamalar oluşturmak için fiziksel ve kimyasal yöntemlerin uygulanmasını içerir.
I. Yüzey Modifikasyon Teknolojileri
Yüzey Sertleştirme Yüzey sertleştirme, çeliğin kimyasal bileşimini veya çekirdek yapısını değiştirmeden çeliğin yüzeyinin hızlı bir şekilde östenit dönüşüm sıcaklığına kadar ısıtıldığı ve daha sonra söndürüldüğü bir ısıl işlem yöntemidir. Yüzey sertleştirmenin ana yöntemleri, oksiasetilen veya oksipropan alevleri gibi ısı kaynakları kullanılarak alevle sertleştirme ve indüksiyonla ısıtmayı içerir.
Lazer Yüzey Sertleştirme Lazer yüzey sertleştirme, bir lazer ışınının iş parçasının yüzeyine odaklanmasını içerir. Çok kısa bir sürede yüzey katmanı, dönüşüm sıcaklığının veya erime noktasının üzerine ısıtılır ve ardından hızlı bir şekilde soğutulur. Bu işlem yüzeyi sertleştirir ve güçlendirir. Isıdan etkilenen bölge küçüktür, deformasyon minimum düzeydedir ve prosesin çalıştırılması kolaydır. Esas olarak damgalama kalıpları, krank milleri, kamlar, eksantrik milleri, kamalı miller, hassas alet rayları, yüksek hız çeliği aletler, dişliler ve motor silindir gömlekleri gibi bileşenlerin lokal olarak güçlendirilmesi için kullanılır.
Bilyeli Dövme Bilyeli çekiçleme, metal yüzeye çarpan küçük çekiçlere benzer şekilde, iş parçasının yüzeyine çok sayıda yüksek hızlı peletin vurulmasını içerir. Bu, yüzey ve yüzey altı katmanlarında plastik deformasyona neden olur ve böylece bileşenin güçlendirilmesi sağlanır. Faydaları: Mekanik mukavemeti, aşınma direncini, yorulma direncini ve korozyon direncini artırır. Yüzeyin matlaştırılması, oksit tabakasının çıkarılması ve dökümlerde, dövmelerde ve kaynaklarda artık gerilimlerin ortadan kaldırılması için kullanılır.
Ezerek Parlatma Ezerek parlatma, belirli desenlere sahip pürüzsüz, cilalı ve güçlendirilmiş bir yüzey elde etmek için yüzeyi plastik olarak deforme eden ve sertleştiren, oda sıcaklığında dönen iş parçası yüzeyine sert merdaneler veya parlatma aletleriyle basınç uygulanmasını içerir. Uygulamalar: Silindirik, konik ve düz yüzeyler gibi basit şekillere sahip bileşenler için uygundur.
Tel Çekme Tel çekme, metalin dış kuvvet altında bir kalıba doğru zorlanması, istenen şekil ve boyutların elde edilmesi için metalin kesit alanının azaltılması anlamına gelir. Bu işlem sırasında metal deformasyona uğrar. Uygulamalar: İşlem, düz çizgiler, rastgele desenler, dalgalar ve spiral desenler gibi farklı dekoratif kaplamalar oluşturabilir.
Parlatma Parlatma, pürüzsüz bir yüzey elde etmek için yüzeyi değiştiren bir yüzey bitirme işlemidir. Boyutsal doğruluğu arttırmasa veya korumasa da, ön işleme koşullarına bağlı olarak cilalı yüzeyler 1,6 μm'den 0,008 μm'ye kadar Ra değerlerine ulaşabilir.
II. Yüzey Alaşım Teknolojileri
Kimyasal Yüzey Isıl İşlemi Yüzey alaşımlama teknolojisinin tipik prosesi kimyasal yüzey ısıl işlemidir. Bu işlemde, iş parçaları belirli bir ortama yerleştirilir ve ortamdan aktif atomların yüzeye nüfuz etmesine izin vermek için ısıtılır, iş parçasının kimyasal bileşimi ve yapısı, özelliklerini geliştirmek için değiştirilir.
Yüzey sertleştirmeyle karşılaştırıldığında, kimyasal yüzey ısıl işlemi yalnızca yüzeyin mikro yapısını değiştirmekle kalmaz, aynı zamanda kimyasal bileşimi de değiştirir. Kimyasal ısıl işlemlerin yaygın türleri arasında karbürleme, nitrürleme, çok elementli ortak difüzyon ve diğer element difüzyon tedavileri bulunur. Kimyasal ısıl işlem süreci üç ana aşamadan oluşur: ayrışma, emilim ve difüzyon.
Kararma: Çelik veya çelik parçaların hava-buhar veya kimyasal çözelti içerisinde ısıtılarak yüzeyde siyah veya mavi oksit filmi oluşturulması işlemidir. Bu süreç aynı zamanda "mavileşme" olarak da bilinir.
Fosfatlama: Fosfatlama, bir iş parçasının (çelik, alüminyum veya çinkodan yapılmış), yüzeyde suda çözünmeyen kristalimsi bir fosfat dönüşüm kaplamasının oluştuğu bir fosfatlama çözeltisine batırılmasını içerir.
Eloksal: Eloksal, öncelikle alüminyum ve alaşımları için eloksal işlemini ifade eder. Bu işlemde alüminyum parçalar asidik bir elektrolit banyosuna daldırılır ve elektrik akımına maruz bırakılır. Yüzey, korozyon direnci, estetik kaplamalar, elektrik yalıtımı ve aşınma direnci sağlayan dayanıklı bir oksit kaplama oluşturur. Uygulamalar: Yaygın olarak otomotiv ve havacılık bileşenlerinin koruyucu işlemlerinde ve ayrıca ev eşyaları ve donanımlara yönelik dekoratif işlemlerde kullanılır.
III. Yüzey Kaplama Teknolojileri
Termal Püskürtme Termal püskürtme, metalleri veya metal olmayanları erimiş hallerine kadar ısıtmayı ve bunları bir alt tabakaya püskürtmek için basınçlı hava kullanmayı içerir. Bu, temel malzemeye sıkı bir şekilde bağlanan bir kaplama oluşturur ve aşınma, korozyon ve ısı direncinin yanı sıra elektrik yalıtımı gibi istenen fiziksel ve kimyasal özellikleri kazandırır. Uygulamalar: Havacılık, nükleer enerji, elektronik ve daha fazlasını içeren çok çeşitli endüstrilerde kullanılır.
Vakumlu Kaplama Vakumlu kaplama, buharlaştırma veya püskürtme gibi teknikler yoluyla metal ve metal olmayan ince filmlerin vakum koşulları altında alt tabakalar üzerine biriktirilmesini içeren bir yüzey işleme prosesidir. Avantajları: Vakumlu kaplama, mükemmel yapışma, yüksek hız ve minimum kirlenme ile ince katmanlara izin verir.
Elektrokaplama Elektrokaplama, metal iyonlarını içeren bir çözeltiden bir metalin bir alt tabaka üzerine biriktirildiği elektrokimyasal bir işlemdir. Örneğin nikel kaplamada, metal iş parçası bir nikel tuzu çözeltisine (NiSO4) daldırılır ve doğru akıma maruz bırakılır, bu da nikelin iş parçası üzerinde birikmesine neden olur. Uygulamalar: Korozyon direnci ve aşınma özelliklerinin iyileştirilmesi gibi hem dekoratif hem de fonksiyonel kaplamalar için yaygın olarak kullanılır.
Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) Kimyasal buhar biriktirme (CVD), alt tabakanın yüzeyinde ayrışan gaz halindeki kimyasal bileşiklerin eklenmesiyle malzemeler üzerinde ince filmler biriktirmek için kullanılan bir yöntemdir. Ortaya çıkan film, biriktirme türüne bağlı olarak metalik veya bileşik katmanlar olabilir. Uygulamalar: CVD, havacılık, otomotiv, elektronik ve enerji endüstrilerinde aşınmaya dayanıklı, korozyona dayanıklı, ısıya dayanıklı ve elektriksel olarak iletken kaplamalar üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) PVD, malzemenin atomik veya moleküler forma buharlaştırıldığı ve daha sonra bir alt tabaka üzerine biriktirildiği bir vakumlu kaplama tekniğidir. Vakumlu buharlaştırma, püskürtme ve iyon kaplama gibi yöntemleri içerir. PVD kaplamalar güçlü yapışma, eşit kalınlık ve dayanıklılıklarıyla bilinir.
Uygulamalar: PVD kaplamalar makine, havacılık, elektronik, optik ve hafif sanayi gibi endüstrilerde aşınma, korozyon, ısı direnci ve elektrik iletkenliği, yalıtım ve manyetizma gibi diğer özel özelliklere sahip ince filmler oluşturmak için kullanılır.
