Sakarya Üniversitesi | Termal Sprey Araştırma ve Uygulama Laboratuvarı | Plazma Sprey
Plazma sprey kaplama teknolojisi alev sprey ve ark spreyden sonra geliştirilmiştir. Metallerin korozyona, yüksek sıcaklık oksidasyonuna ve aşınmaya karşı dirençlerinin arttırılması seramik kaplamalarla mümkündür. Bu tür kaplamaların uygulanması plazma sprey teknolojisi ile de yapılabilmektedir. Bu yöntemle gerçekleştirilen kaplama belirtilen özellikleri sağladığı gibi, ana malzemenin üstün özelliklerinden tokluk ve şekil değiştirilebilirlik özellikleri korunmaktadır ve böylece metal ve seramiklerin üstün özelliklerinden bir arada faydalanılmaktadır.
Plazma sprey kaplama ergime derecesi çok yüksek kaplamalar için uygulanır. Elektrik arkı, elektrot ve ikincil elektrot olarak davranan nozula uygulanır. Basınçlı inert gaz (argon, helyum, azot, hidrojen,) ve elektrotlar arasından geçirilir. Çok yüksek sıcaklığa ulaşan gaz, plazma formuna dönüşür. Plazma sprey sistemi, güç kaynağı, gaz kaynağı, tabanca ve toz besleme ünitelerini içerir. Aşağıdaki şekilde plazma sprey yöntemi şematik olarak, kaplama, splat yapısı, kullanılan toz mikroyapısı ile birlikte gösterilmektedir.
Plazma sprey kaplama prosesi
Plazma sprey kaplamaların yapısı yüzeye paralel tabakalar şeklindedir. Yüzeye dik bağlama kuvvetini arttırmak için altlık yüzeyi pürüzlendirilerek kaplama işlemi sonucu yüzeye tamamen paralel tabakalar yerine dalgalı tabakalar oluşturulur.
Geleneksel kaplama özellikleri 3 alt başlıkta toplanabilir.
Plazmanın biçim ve çevreyle etkileşimi
Toz besleme ve sonuçta oluşan partiküller (sıcaklık, boyut, hız, akış)
Splat biçimi, splat katmanları ve kaplama biçimi
Plazma sprey kaplama yönteminde sıcaklık 20 000 oK üzerine ulaşır. Plazma ile üretilen bu yüksek sıcaklık kaplama malzemesini çok yüksek sıcaklıklara ulaştırır. Bu yüksek sıcaklığa rağmen altlık çok ısıya maruz kalmaz ve mikroyapısında herhangi bir değişim olmaz. Plazma sprey kaplama yöntemiyle, çok yüksek plazma sıcaklığı sebebiyle bilinen tüm malzemeler kaplanabilir (seramik, metal, polimer). Aşağıdaki şekilde plazma sprey kaplamaların oluşum mekanizması verilmiştir.
Kaplama tozu plazmaya üst kısımdan taşıyıcı gaz yardımıyla beslenir. Taşıyıcı gazın debisi bu noktada önemlidir çünkü, toz plazmaya sokulmak suretiyle ergiyik veya yarı ergiyik hale getirilir. Gaz debisinin az olması toz beslemenin yetersiz olmasına sebep olur ve toz plazma içerisine sokulamaz. Aksi durumda ise toz çok beslenir ve partiküller ergimeyebilir. Hatta plazmanın altına geçerek hiç kaplamaya girmeyebilir ve sonuçta prosesin verimi düşebilir.