Yüzey İşlemleri ve Modifikasyonu

Yüzeyler her şeyi kapsar. Malzeme yüzeylerinin bize sağladığı çekicilik ve işlevler son derece önemlidir. Bu nedenle SURFACE TREATMENT and SURFACE MODIFICATION_cc781905bbc3b58 günlük operasyonlarımız arasında. Yüzey işleme ve modifikasyonu, gelişmiş yüzey özelliklerine yol açar ve son bir bitirme işlemi olarak veya bir kaplama veya birleştirme işleminden önce gerçekleştirilebilir. Yüzey işlemleri ve modifikasyon işlemleri (aynı zamanda  SURFACE MÜHENDİSLİĞİ olarak da anılır) , malzemelerin ve ürünlerin yüzeylerini şu şekilde uyarlayın:

 

 

 

- Sürtünmeyi ve aşınmayı kontrol edin

 

- Korozyon direncini artırın

 

- Sonraki kaplamaların veya birleştirilmiş parçaların yapışmasını arttırın

 

- İletkenlik, özdirenç, yüzey enerjisi ve yansımanın fiziksel özelliklerini değiştirin

 

- Fonksiyonel grupları tanıtarak yüzeylerin kimyasal özelliklerini değiştirin

 

- Boyutları değiştir

 

- Görünümü değiştirin, örneğin renk, pürüzlülük…vb.

 

- Yüzeyleri temizleyin ve/veya dezenfekte edin

 

 

 

Yüzey işleme ve modifikasyon kullanılarak malzemelerin işlevleri ve hizmet ömürleri iyileştirilebilir. Ortak yüzey işleme ve modifikasyon yöntemlerimiz iki ana kategoriye ayrılabilir:

 

 

 

Yüzeyleri Kapsayan Yüzey İşlem ve Modifikasyon:

 

Organik Kaplamalar: Organik kaplamalar, malzemelerin yüzeylerine boyalar, çimentolar, laminatlar, erimiş tozlar ve yağlayıcılar uygular.

 

İnorganik Kaplamalar: Popüler inorganik kaplamalarımız galvanik kaplama, otokatalitik kaplama (akımsız kaplamalar), dönüşüm kaplamaları, termal spreyler, sıcak daldırma, sert dolgu, fırın füzyonu, metal, cam, seramik, vb. üzerinde SiO2, SiN gibi ince film kaplamalardır. Kaplamaları içeren yüzey işleme ve modifikasyonları ilgili alt menüde detaylı olarak anlatılmıştır, lütfenburaya tıklayın Fonksiyonel Kaplamalar / Dekoratif Kaplamalar / İnce Film / Kalın Film

 

 

 

Yüzeyleri Değiştiren Yüzey İşlemleri ve Modifikasyonları: Bu sayfada bunlara odaklanacağız. Aşağıda tarif ettiğimiz yüzey işleme ve modifikasyon tekniklerinin tümü mikro veya nano ölçekte değildir, ancak yine de temel amaçlar ve yöntemler mikro üretim ölçeğindekilere önemli ölçüde benzer olduğundan kısaca bahsedeceğiz.

 

 

 

Sertleştirme: Lazer, alev, indüksiyon ve elektron ışını ile seçici yüzey sertleştirme.

 

 

 

Yüksek Enerji Tedavileri: Yüksek enerjili tedavilerimizden bazıları iyon implantasyonu, lazer camlama ve füzyon ve elektron ışını tedavisini içerir.

 

 

 

İnce Difüzyon İşlemleri: İnce difüzyon işlemleri, ferritik-nitrokarbürleme, borlama, TiC, VC gibi diğer yüksek sıcaklık reaksiyon işlemlerini içerir.

 

 

 

Ağır Difüzyon Tedavileri: Ağır difüzyon proseslerimiz arasında karbonlama, nitrürleme ve karbonitrürleme yer alır.

 

 

 

Özel Yüzey İşlemleri: Kriyojenik, manyetik ve sonik işlemler gibi özel işlemler hem yüzeyleri hem de dökme malzemeleri etkiler.

 

 

 

Seçici sertleştirme işlemleri alev, indüksiyon, elektron ışını, lazer ışını ile yapılabilmektedir. Büyük yüzeyler alevle sertleştirme kullanılarak derin sertleştirilir. İndüksiyon sertleştirme ise küçük parçalar için kullanılır. Lazer ve elektron ışını sertleştirme bazen sert dolgu veya yüksek enerjili işlemlerden ayırt edilemez. Bu yüzey işleme ve modifikasyon işlemleri, yalnızca su verme sertleşmesine izin vermek için yeterli karbon ve alaşım içeriğine sahip çeliklere uygulanabilir. Bu yüzey işleme ve modifikasyon yöntemi için dökme demirler, karbon çelikleri, takım çelikleri ve alaşımlı çelikler uygundur. Parçaların boyutları, bu sertleşen yüzey işlemleriyle önemli ölçüde değişmez. Sertleşme derinliği 250 mikrondan tüm kesit derinliğine kadar değişebilir. Bununla birlikte, tüm kesit durumunda, sertleştirme işlemleri malzemelerin hızlı bir şekilde, bazen bir saniye içinde soğutulmasını gerektirdiğinden, kesit ince, 25 mm'den (1 inç) az veya küçük olmalıdır. Büyük iş parçalarında bunu başarmak zordur ve bu nedenle büyük bölümlerde sadece yüzeyler sertleştirilebilir. Popüler bir yüzey işleme ve modifikasyon işlemi olarak, diğer birçok ürün arasında yayları, bıçak ağızlarını ve cerrahi bıçak ağızlarını sertleştiriyoruz.

 

 

 

Yüksek enerjili işlemler nispeten yeni yüzey işleme ve modifikasyon yöntemleridir. Boyutlar değiştirilmeden yüzeylerin özellikleri değiştirilir. Popüler yüksek enerjili yüzey işleme süreçlerimiz elektron ışını tedavisi, iyon implantasyonu ve lazer ışını tedavisidir.

 

 

 

Elektron Işını İşlemi: Elektron ışını yüzey işlemi, malzeme yüzeyinin yakınında 100 mikron civarında çok sığ bir bölgede 10Exp6 Santigrat/sn (10exp6 Fahrenheit/sn) mertebesinde hızlı ısıtma ve hızlı soğutma yoluyla yüzey özelliklerini değiştirir. Elektron ışını işlemi, yüzey alaşımları üretmek için sert dolguda da kullanılabilir.

 

 

 

İyon İmplantasyonu: Bu yüzey işleme ve modifikasyon yöntemi, gaz atomlarını yeterli enerjiye sahip iyonlara dönüştürmek ve iyonları bir vakum odasında manyetik bobinler tarafından hızlandırılan substratın atomik kafesine implante etmek/yerleştirmek için elektron ışını veya plazma kullanır. Vakum, iyonların haznede serbestçe hareket etmesini kolaylaştırır. İmplante edilen iyonlar ile metalin yüzeyi arasındaki uyumsuzluk, yüzeyi sertleştiren atomik kusurlar yaratır.

 

 

 

Lazer Işını Tedavisi: Elektron ışını yüzey işlemi ve modifikasyonu gibi, lazer ışını tedavisi, yüzeye yakın çok sığ bir bölgede hızlı ısıtma ve hızlı soğutma yoluyla yüzey özelliklerini değiştirir. Bu yüzey işleme ve modifikasyon yöntemi, yüzey alaşımları üretmek için sert dolguda da kullanılabilir.

 

 

 

İmplant dozajları ve tedavi parametrelerindeki bilgi birikimi, bu yüksek enerjili yüzey işleme tekniklerini üretim tesislerimizde kullanmamızı mümkün kılmaktadır.

 

 

 

İnce Difüzyon Yüzey İşlemleri:

​

Ferritik nitrokarbürleme, kritik altı sıcaklıklarda azot ve karbonu demirli metallere yayan bir sertleştirme işlemidir. İşleme sıcaklığı genellikle 565 Santigrat (1049 Fahrenheit)'dir. Bu sıcaklıkta çelikler ve diğer demir alaşımları, östenitik fazda meydana gelen diğer sertleştirme işlemlerine kıyasla avantajlı olan bir ferritik fazdadır. Süreç geliştirmek için kullanılır:

 

• sürtünme direnci

 

• yorgunluk özellikleri

 

• korozyon direnci

 

Düşük işlem sıcaklıkları sayesinde sertleştirme işlemi sırasında çok az şekil bozulması meydana gelir.

 

 

 

Borlama, bir metal veya alaşıma bor verilmesi işlemidir. Bor atomlarının bir metal bileşenin yüzeyine difüze edildiği bir yüzey sertleştirme ve modifikasyon işlemidir. Sonuç olarak yüzey, demir borürler ve nikel borürler gibi metal borürler içerir. Saf hallerinde bu borürler son derece yüksek sertliğe ve aşınma direncine sahiptir. Borlanmış metal parçalar aşınmaya karşı son derece dayanıklıdır ve genellikle sertleştirme, karbonlama, nitrürleme, nitrokarbürleme veya indüksiyonla sertleştirme gibi geleneksel ısıl işlemlerle işlenmiş bileşenlerden beş kata kadar daha uzun süre dayanır.

 

​

 

Ağır Difüzyon Yüzey İşlemi ve Modifikasyonu: Karbon içeriği düşükse (örneğin %0,25'ten az), sertleştirme için yüzeyin karbon içeriğini artırabiliriz. Parça, istenen özelliklere bağlı olarak bir sıvı içinde söndürülerek ısıl işleme tabi tutulabilir veya durgun havada soğutulabilir. Bu yöntem sadece yüzeyde lokal sertleşmeye izin verir, çekirdekte olmaz. Bu bazen çok arzu edilir, çünkü dişlilerde olduğu gibi iyi aşınma özelliklerine sahip sert bir yüzeye izin verir, ancak darbe yükü altında iyi performans gösterecek sert bir iç çekirdeğe sahiptir.

 

 

 

Yüzey işleme ve modifikasyon tekniklerinden biri olan Karbürizasyonda yüzeye karbon ekliyoruz. Parçayı yüksek bir sıcaklıkta Karbon açısından zengin bir atmosfere maruz bırakıyoruz ve Karbon atomlarının çeliğe aktarılması için difüzyona izin veriyoruz. Difüzyon, yalnızca çelik düşük karbon içeriğine sahipse gerçekleşir, çünkü difüzyon, konsantrasyonların diferansiyeli üzerinde çalışır.

 

 

 

Paket Karbürleme: Parçalar, karbon tozu gibi yüksek karbonlu bir ortamda paketlenir ve bir fırında 12 ila 72 saat boyunca 900 Santigratta (1652 Fahrenheit) ısıtılır. Bu sıcaklıklarda, güçlü bir indirgeyici madde olan CO gazı üretilir. İndirgeme reaksiyonu, karbon salan çeliğin yüzeyinde meydana gelir. Karbon daha sonra yüksek sıcaklık sayesinde yüzeye yayılır. Yüzeydeki Karbon, proses koşullarına bağlı olarak %0.7 ila %1.2 arasındadır. Elde edilen sertlik 60 - 65 RC'dir. Karbürlenmiş kasanın derinliği yaklaşık 0,1 mm ila 1,5 mm arasında değişmektedir. Paket karbürleme, sıcaklık homojenliğinin ve ısıtmada tutarlılığın iyi kontrolünü gerektirir.

 

 

 

Gaz Karbürleme: Bu yüzey işleme çeşidinde, Karbon Monoksit (CO) gazı ısıtılmış bir fırına verilir ve parçaların yüzeyinde karbon birikiminin indirgeme reaksiyonu gerçekleşir. Bu işlem, paket karbonlama problemlerinin çoğunun üstesinden gelir. Bununla birlikte bir endişe, CO gazının güvenli bir şekilde muhafaza edilmesidir.

 

 

 

Sıvı Karbürleme: Çelik parçalar, erimiş karbon bakımından zengin bir banyoya daldırılır.

 

 

 

Nitrürleme, Azotun çelik yüzeyine difüzyonunu içeren bir yüzey işleme ve modifikasyon işlemidir. Azot, Alüminyum, Krom ve Molibden gibi elementlerle Nitrürleri oluşturur. Parçalar nitrürlemeden önce ısıl işleme tabi tutulur ve temperlenir. Parçalar daha sonra temizlenir ve ayrışmış Amonyak atmosferinde (N ve H içeren) bir fırında 10 ila 40 saat boyunca 500-625 Santigrat (932 - 1157 Fahrenheit) arasında ısıtılır. Azot çeliğe difüze olur ve nitrür alaşımları oluşturur. Bu, 0,65 mm derinliğe kadar nüfuz eder. Kasa çok sert ve distorsiyon düşük. Kasa ince olduğundan, yüzey taşlama tavsiye edilmez ve bu nedenle nitrürleme yüzey işlemi, çok düzgün bitirme gereksinimleri olan yüzeyler için bir seçenek olmayabilir.

 

 

 

Karbonitrürleme yüzey işleme ve modifikasyon işlemi en çok düşük karbonlu alaşımlı çelikler için uygundur. Karbonitrürleme işleminde hem Karbon hem de Azot yüzeye yayılır. Parçalar, Amonyak (NH3) ile karıştırılmış bir hidrokarbon (metan veya propan gibi) atmosferinde ısıtılır. Basitçe söylemek gerekirse, süreç Karbürleme ve Nitrürlemenin bir karışımıdır. Karbonitrürleme yüzey işlemi 760 - 870 Santigrat (1400 - 1598 Fahrenheit) sıcaklıklarda gerçekleştirilir, ardından doğal gaz (Oksijensiz) atmosferinde söndürülür. Karbonitrürleme işlemi, doğasında var olan bozulmalar nedeniyle yüksek hassasiyetli parçalar için uygun değildir. Elde edilen sertlik, karbonlama (60 - 65 RC) ile benzerdir ancak Nitrürleme (70 RC) kadar yüksek değildir. Kasa derinliği 0,1 ile 0,75 mm arasındadır. Kasa, Nitrürler ve Martenzit açısından zengindir. Kırılganlığı azaltmak için müteakip tavlama gereklidir.

 

 

 

Özel yüzey işleme ve modifikasyon süreçleri geliştirmenin ilk aşamalarındadır ve bunların etkinliği henüz kanıtlanmamıştır. Bunlar:

 

 

 

Kriyojenik İşlem: Genellikle sertleştirilmiş çeliklere uygulanır, malzemenin yoğunluğunu arttırmak ve böylece aşınma direncini ve boyut stabilitesini arttırmak için alt tabakayı yavaşça yaklaşık -166 Santigrat (-300 Fahrenheit)'e soğutun.

 

 

 

Titreşim Tedavisi: Bunlar, ısıl işlemlerde oluşan termal stresi titreşimler yoluyla gidermeyi ve aşınma ömrünü artırmayı amaçlar.

 

 

 

Manyetik İşlem: Bunlar, malzemelerdeki atomların sırasını manyetik alanlar aracılığıyla değiştirmeyi ve umarım aşınma ömrünü iyileştirmeyi amaçlar.

 

 

 

Bu özel yüzey işleme ve modifikasyon tekniklerinin etkinliği hala kanıtlanmamıştır. Ayrıca yukarıdaki bu üç teknik, yüzeylerin yanı sıra dökme malzemeyi de etkiler.