TARIFNAME SERAMIK MALZEMELERIN TERMAL PÜSKÜRTMESI Istem 1'e göre bu bulus, bu seramiklerle kaplülegerli substratlar saglamak için bir substrata metal oksit kaplElsiIikon veya bor karbür veya metal oksit kaplüsilikon veya bor nitrür partiküllerinin termal olarak püskürtülmesine yönelik bir proses ile ilgilidir. Bulusun tercih edilen yönleri ayrlîla, bu oksit kaplßeramiklerin yeterince kalI kaplamalarla yapilmasi yönelik bir proses ile ilgilidir, böylece kaplamalar, termal püskürtme islemi esnasia seramik partikülü çekirdegini koruyabilmektedir. Önceki Teknik Silikon ve bor karbür ve nitrür-esaslünalzemeler, mekanik, termal ve kimyasal özelliklerinin muhtesem kombinasyonundan dolaylîibek çok endüstride yaygI biçimde kullanilBwaktadE Bu karbürler ve nitrürler, çok iyi tribolojik özellikler ve korozyon direnci sunmaktad iElve bu nedenle genellikle ylpl'anma ve asliîi'na direnci gerektiren kaplama uygulamalarlüda, örn., bir korozif çevrede kullanilBiaktadlB Bu özellikler açlîlEUan elmas gibi daha pahalülnalzemelerle olumlu aç-n karsliâstlîllüiaktadlîl Silisyum karbür örnegin, hava-uzay hareketli bilesenleri, metal isleyen aletler ve petrokimyasal borular gibi endüstriyel uygulamalarda koruyucu kaplama olarak yaygI biçimde kullanliîhaktadIEl Bu, inorganik kimyagerler için bu seramikleri çekici bir sentetik hedef haline getirmistir. Çogu silikon ve bor karbür ve nitrür kaplamalar, genellikle fiziksel buhar birikimi (PVD) veya kimyasal buhar birikimi (CVD) taraflian bir substrata bßklimaktadlîl Bu yöntemler pahallü zaman almaktadlîlve birikim haznesine slgian küçük nesnelerle sIIlHlIE Yöntemler genellikle kompleks islem kosullarlîglierektirmektedir. Termal ve kinetik püskürtme prosesleri genellikle, küçük ila büyük ölçekli bilesenlere metalik ve seramik kaplamalar üretmeye yönelik en etkili ve ekonomik yöntemlerden biri olarak kabul edilmektedir. Ancak bu yöntemler, bunlarEliermal olarak püskürtmek Için gereken slîiaklüîlarda metal ve karbür türlerinin ayrlglnasü/eya süblimlesmesinden dolayßeramik karbürlerin veya nitrürlerin birikmesi için her zaman uygun degildir. Bu, silikon ve bor karbürler ve bunlari nitrürleri için dogrudur. Ancak literatürde, SiC kullan Ilârak termal kaplamaya yönelik bazlßrosesler mevcuttur. Hacimce alasIiIanabiImektedir. Yüksek süratli bir oksi-yakltZI(HVOF) prosesi (bir tür termal püskürtme prosesi) daha sonra, SiC kaplamalarEiliretmek için kullanllâbilmektedir (Bkz. Wielage, J. v.d., ayrEllazlar olarak meydana çithnaktadlB Burada partikül kaplama prosesi yoktur. karlgtlîllâbilmektedir, y[glllâbilmektedir ve sinterlenebilmektedir. Bu karlgüh, SiC kaplamalarü üretmek için bir atesleme silahüatmosferik plazma püskürtmeli veya yüksek süratli oksi-yaklEl (HVOF) prosesi kullanllârak termal olarak püskürtülebilmektedir (bkz. WO 03/004718). Proses, ylglllüigl partiküller üretmek için haddeleyerek, püskürtmeli kurutarak bu malzemelerin karlgtlEllBwasIDv/e sonrasIda bir atHIlatmosferde sinterlenmesini içermektedir. Olusturulan partiküller daha sonra, termal olarak püskürtülebilmektedir. Metal oksitlerin ve seramik bilesenin, bu proseste ayrlîtiazlar olusturdugu bilinmelidir. Bu proseste olaslîbir kaplama yoktur. Daha klglflbylîlîlbir proses, püskürtmeli kurutma ile üretilen zirkonyum borür (ZrBz), titanyum borür (TiBz) veya hafniyum borürden (HfBz) seçilen ag lElllKÇa yaklaslEO/oöo SiC + ag ElliKÇa %40 gerçeklestirilmesi gerekmektedir, yani endüstriyel olarak pratik degildir. Bir SiC kaplama hazIEliarken göz önünde bulundurulacak temel problem, süblimlesmesidir (yaklaslIZJ 2500°C'de) ve ayrlgi'naslîi (yine yaklasllîl 2500°C isarette). Partiküller, termal püskürtme esnasIa bu lelakllKlara maruz büküîhaktadlîl Uygun SiC partikülleri ve diger seramikleri hazlîlbmak için ayrlEb, seramikleri sinterlemek gerekmektedir ve bu da problem teskil etmektedir. Sinterleme yardIlcülnaddesinin homojen bir daglüEilII saglanmasüiyi bir partikül ürünü ortay çliZlarmanI kilididir ve bu zordur. Mevcut bulus sahipleri, seramigi, görece kaII oksit kaplamada sarmalayarak seramik malzemenin ayrlglnasüle süblimlesmesi problemlerinden kaçülnanlyolunu aramaktadE Metal oksit kaplßeramik partiküller, tartlgJDElsekilde bilinmektedir. U55098740 numaralmatent dokümanÇlSiC veya bir metal hidroksit veya metal oksit kaplamaya sahip silisyum nitrür gibi seramik partiküllerini kaplamaya yönelik bir prosesi açllîlamaktadlîl Ancak U55098740 numaralü patent doküman-a tasarlanan kaplamalar, yalnlîta sinterleme yardIicElmaddeIerinin homojen daglüElII saglanmasüiçindir. Amaç, mümkün oldugunca az katkljlnaddesi içerigine sahip bir kaplama aracHJgIEla katkEh'iaddelerinin sinterlenmesini saglamaktlü U55098740 numarallZl patent dokümanIaki kaplamalarlEl, termal püskürtme esnasIa çekirdek partikülünü korumaya yetecek kadar kalI olduguna inanllüiamaktadlü WO 03/004718 A2 numaralüaatent dokümanüasaglfllakileri içeren bir substrata metal oksit kaplElseramik partiküllerinin termal olarak püskürtülmesinin bir prosesini açEamaktadB I) Silisyum karbürün birden çok YAG kapllgrlartikülünün elde edilmesi ve partiküllerin, bir substrata termal olarak püskürtülmesi. Mevcut bulus sahipleri, oksit kaplßeramik partiküllerinin, termal püskürtmeye imkân saglamak için kilit niteliginde oldugu fark edilmistir. Bulus sahipleri, metal oksit kaplßeramik paitiküllerin olusumuna yönelik bir proses gelistirmistir ve bunlarlEl, çekirdek seramik partikülünün ayrlgmaslîl veya süblimlesmesi olmadan termal olarak püskürtülebildigini göstermistir. Bu nedenle bulusun prosesi, çok çesitli substratlarda görece ucuz SIC tipi kaplamalara kapljçmaktadlü Mevcut bulusun bir baska amacÇItermal püskürtme aparatlarükullanllârak bir substrat. üzerinde silikon ve bor karbür veya nitrür kaplamalar olusturmaya yönelik bir yöntem saglamaktIEl Metal oksit kaplß'eramiklerin olusumunda bir kilit açÇlkaplamasÇlkalsinasyon ve sinterleme aracUJgllýla bir oksite dönüstürülen bir oksit kapllîolmayan ara partikül olusumudur. Mevcut tarifname, digerlerinin yanlis& tercihen bir metal hidroksit veya metal karbonat esaslü/eya metal hidroksit ve metal karbonat. bir karlglmüesaslübir ara kaplamanlEl olusumuna dayanmaktadlE Bu türlerin kendileri tercihen, bir nitrat gibi bir baska tuzdan olusturulmaktadB Bulusun Klâla AçlElamaslIl Istem 1'e göre bulus, bir substrat üzerine metal oksit kaplßeramik partiküllerinin termal olarak püskürtülmesine yönelik bir proses saglamaktadE Bir baska açin bakIlglia, asag-kileri içeren bir substrata metal oksit kaplEseramik partiküllerinin termal olarak püskürtülmesine yönelik bir proses saglanmaktadE (I) metal hidroksit ve/veya metal karbonat kaplüoartiküller gibi silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok metal tuz kaplmartikülünün elde edilmesi; (II) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok metal oksit kapIElpartiküIIerini olusturmak için adli (I)'in partiküllerinin kalsine edilmesi ve sinterlenmesi; ve (III) adli (II)'nin partiküllerinin bir substrata termal olarak püskürtülmesi. Bir baska açln bakI[gIa, asag-kileri içeren bir substrata metal oksit kapIEBeramik partiküllerinin termal olarak püskürtülmesine yönelik bir proses saglanmaktadlB (I) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok metal hidroksit kaplßartikülünün elde edilmesi, (II) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok metal oksit kaplmartiküllerini olusturmak için adli (I)'in partiküllerinin kalsine edilmesi; ve (III) adi (II)'nin partiküllerinin bir substrata termal olarak püskürtülmesi. Bir baska açin bak [gla, asag-kileri içeren bir substrat üzerine metal oksit kaplßeramik partiküllerinin termal olarak püskürtülmesine yönelik bir proses saglanmaktadE (I) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok partikülünün elde edilmesi; (II) adli (I)'in partiküllerinin, söz konusu partiküllerde bir metal tuz kaplama olusturmak amaclýla bir zaylüasidin veya zayEbaszarlgilEUa iki metal tuz gibi en az bir metal tuz ile birlestirilmesi; (III) adli (II)'nin partiküllerinin, örnegin püskürtmeli kurutma ile kurutulmaslîl (IV) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok metal oksit kaplüpartiküllerini olusturmak için adi (III)'ün partiküllerinin kalsine edilmesi ve sinterlenmesi; ve (V) adli (IV)'ün partiküllerinin bir substrata termal olarak püskürtülmesi. Bir baska açlîîan bakI[gilElda, asagidakileri içeren bir substrata metal oksit kaplElseramik partiküllerinin termal olarak püskürtülmesine yönelik bir proses saglanmaktadE (I) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok partikülünün elde edilmesi; (II) adli (I)'in partiküllerinin, söz konusu partiküllerde bir metal hidroksit kaplama olusturmak amaciýla bir zayiübazlvarliglîda en az bir metal tuz ile birlestirilmesi; (III) adi (II)'nin partiküllerinin, örnegin püskürtmeli kurutma ile kurutulmasü (IV) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok metal oksit kaplßartiküllerini olusturmak için adi (III)'ün partiküllerinin kalsine edilmesi; ve (IV) adli (IV)'ün partiküllerinin bir substrata termal olarak püskürtülmesi. Bir baska aç-n bakIigiIa, asag-kileri içeren bir metal oksit kapltheramik partiküllerin hazlEIbnmas- yönelik bir proses saglanmaktadlB (I) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok partikülünün elde edilmesi; (II) ad! (I)'in partiküllerinin, söz konusu partiküllerde bir metal tuz kaplama olusturmak amaclýla bir zayiEl asidin veya bir zayif] bazI varl[g]Ia en az bir metal tuz ile birlestirilmesi; (III) adli (II)'nin partiküllerinin, örnegin püskürtmeli kurutma ile kurutulmasElve (IV) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok metal oksit kaplElpartiküllerini olusturmak için adi (III)'ün partiküllerinin kalsine edilmesi ve sinterlenmesi. Bir baska aç-n bakligllda, asaglkileri içeren bir metal oksit kaplüseramik partiküllerin haziîlianmas. yönelik bir proses saglanmaktadlîl (I) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok partikülünün elde edilmesi; (II) adli (I)'in partiküllerinin, söz konusu partiküllerde bir metal hidroksit kaplama olusturmak amacüla bir zayitîlbazlvarüglâda en az bir metal tuz ile birlestirilmesi; (III) adi (II)'nin partiküllerinin, örnegin püskürtmeli kurutma ile kurutulmasElve (IV) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok metal oksit kapllîpöartiküllerini olusturmak için adli (III)'ün partiküllerinin kalsine edilmesi. Bir baska aç-n bak Igia, burada daha önce açiKland [gilîüzere bir termal püskürtme prosesi ile üzerine uygulanan bir kaplamaya sahip bir nesne saglanmaktadiü Bir baska açin bakIlglIa, bir substrat üzerine termal olarak püskürtmek için silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün metal oksit kapllîibartiküllerinin kullanllîl saglanmaktadIB Bir baska açlflian bakligiIa, metal oksitin miktarlül, aglElliEça en az %20 olmak üzere aglHliKlsa en az %10 oldugu silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün metal oksit kaplEpartikülleri saglanmaktadlE Metal oksitin üst limiti, partiküllerin toplam aglilllglll aglElilEça %35'i kadar olmak üzere, özellikle burada daha önce açIanan prosesler tarafIdan hazElandlglülizere aglEllllZga %30'u kadar agElllEça %40'ßlabilmektedir. Ideal olarak, asag-kileri içeren bir metal oksit kapllZiseramik partiküllerin hazlElhnmas- yönelik bir proses saglanmaktadlü (I) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok partikülünün elde edilmesi; (II) adli (I)'in partiküllerinin, bir zaylîlasidin veya bir zayiEbaszarllglEda en az iki metal nitrat ile birlestirilmesi; (III) adli (II)'nin partiküllerinin, örnegin püskürtmeli kurutma ile kurutulmasElve (IV) silisyum karbür, silisyum nitrür, bor karbür veya bor nitrürün birden çok metal oksit kaplElpartiküllerini olusturmak için adl (III)'ün partiküllerinin kalsine edilmesi ve sinterlenmesi. Tan lBilar Termal püskürtme terimi, burada ya bir yanma termal püskürtme prosesi, bir atesleme termal püskürtme prosesi (yüksek frekansllZl/urus ateslemesi gibi) veya bir elektrikli/plazma termal püskürtme prosesi kullanan püskürtmeyi kapsamak için kullanilE1aktad|El Bu teknikler yeni degildir ve bu alanda çallgtinlar tarafIian bilinmektedir. Zayltîbaz veya zayiElasit terimi, bir sulu çözeltide tamamen iyonlasmayan bir kimyasal baz veya asidin varllglüllgerektirmek için kullanlliiaktadlü Bir metal tuz, en az bir metal iyonun ve en az bir anyonun bir iyonik bilesigidir. Bu anyon, organik veya inorganik, tercihen inorganik olabilmektedir. Bulusa göre bir metal hidroksit, bir metal iyon ve OH' iyon içeren bir bilesiktir. AyrlEla baska anyonlar da içerebilmektedir. Bu nedenle bilesik böhmit AIOOH, burada bir hidroksit olarak düsünülmektedir. Bulusa göre bir metal karbonat, bir metal iyon ve C032' iyon içeren bir bilesiktir. Ayr& baska anyonlar da içerebilmektedir. Bulusun AyrItmllçüâlamasEl Bu bulus, çekirdek seramigin süblimlesmesi veya ayrlSlnasElolmadan termal püskürtme araCUJEMa bir substrata uygulanmalarIEtaglamak için bir metal oksit ile kaplanan silisyum karbür (SiC), bor karbür (B4C), silisyum nitrür (Si3N4) ve bor nitrür (BN) partikülleri ile ilgilidir. Bulus burada genellikle seramik partikülü terimine atlflla bulunarak açlKlanacak olsa da, bu SiC, silisyum nitrür, bor nitrür veya bor karbürü ifade ettigi seklinde algllânacaktlü Seramikte Si kullanlüle özellikle de SiC kullan Ben çok tercih edilen seçenektir. Uygulad[g]IilZImetal oksit kaplama, çekirdegi koruyarak partiküllerin termal püskürtülmesine imkân saglamaya yetecek kadar kalIdlElancak elbette oksit kaplama ayrlEla, sinterleme prosesi esnaletla bir sinterleme katkljlnaddesi islevi görecektir. Metal oksit kaplama, bir matris fazEI saglayacaktlîlve püskürtme prosesi esnasIa eriyen bir Elatlîüjan islevi görecektir. Erimis oksit, SiC partiküllerini birbirine ve bir substrata baglamaktadE Ayrlîb, partiküller araslîilda yüksek yaplgtna direnci saglamaktadlEl Bulusun prosesi, SiC gibi seramik partikülleri ile baslamaktadlEI Partikül boyutu genellikle, bu ila 3500 nm arasßdadß Partiküller tercihen, bu esnada ylglllBiamaktadIEI Partiküller tercihen, serbest akmaktad lElve bu nedenle toz veya dengeli süspansiyon formundadEl Bu partiküller çok iyi bilinmektedir ve aç[lZl kimyasal piyasaya getirilebilmektedir. Ancak bu partiküller, püskürtme prosesi esnaleUa partiküllerin maruz blBakllâcagßlBakllKlarda ayrlgtllîlarlîle süblimlestikleri için dogrudan termal olarak püskürtülememektedir. Sinterlenmis SiC bile genellikle termal olarak püskürtülememektedir. Bulus sahipleri, bu problemin bir çözümünün, partiküllere yeterince kaII bir oksit kaplama saglanmasEla ortaya çlEtlglIEllark etmistir. Bu kaplama, termal püskürtme esnaleUa seramik partikülün ayrlSlTiasIEleya süblimlesmesini engelleyebilmelidir. Kaplama, bu nedenle yalnlîta homojen bir sinterleme yardIicülnaddesi olarak mevcut degildir, ancak bu fonksiyonu yerine getirmektedir, böylelikle mevcut olacak herhangi bir baska sinterleme yardIicElriaddesine duyulan IhtiyacEönIemektedir. Genellikle, seramik partiküllerde yeterince kalI bir kaplamanI mevcut oldugunu teyit etmek için bir kaplmartikülde mevcut kaplamanIag Elüîça en az %S'I, tercihen ag @Ea en az %10'u, özellikle de aglElIKÇa en az %20'si, özellikle en az özellikle en az aglHllElça %30'u olmalIIEl tasarlanmaktadE Elbette gereken kaplamanIIkal[g`ll,`_kullanllân termal püskürtme kosullar. baglmlabilmektedir. Seramik partiküllere bir oksit kaplama uygulamak için mevcut bulus sahipleri, bunun bir prekürsör kaplamanI kalsinasyonu ve sinterlenmesi araclEglîLla gerçeklestirilebildigini kesfetmistir. Ideal olarak prekürsör kaplama, seramik partikül substrata en az bir metal tuzu çökeltilmesiyle, seramik partiküllere en az bir metal tuz çözeltisinin çökeltilmesiyle veya en az bir metal tuz ve seramik partiküllerinin bir karlglEiiII püskürtmeli kurutulmaslýla olusturulmaktadlü Ideal olarak, daima mevcut iki veya daha fazla metal tuz olacaktlElancak bir tuz kullanllüiaslînümkündür. Bu nedenle seramik partiküllere bir oksit kaplama uygulamak için mevcut bulus sahipleri, bunun bir oksit olmayan kaplamanI kalsinasyonu esnasIa etkilenebildigini kesfetmistir. Bu nedenle kullanllân metal tuz, bir oksit degildir. Özellikle bulus sahipleri, partiküllere bir hidroksit veya karbonat (veya Ideal olarak hidroksit/karbonat. bir karmmprekürsör kaplama içermesini arastlElnlglardIEI Prekürsör kaplama, oksijen varl[glIa kalsine edilmektedir, bu bir oksit kaplamaya dönüsmektedir. Bulus sahipleri ayrlîh, seramik partiküllere bir metal hidroksit ve/veya karbonat kaplama veya diger tuz esaslütaplama saglanmasII çesitli yollarlîbldugunu fark etmistir. Bu, partiküllere metal tuz prekürsörünün birlikte çökeltilmesiyle veya seramik partiküllere metal tuz çözeltisinin çökeltilmesiyle veya bir uygun karlgIEliI püskürtmeli kurutulmaslsîla gerçeklestiriIebilmektedir. Bu nedenle seramik partiküllerin, aglHl[Et;a %10 ila 35 gibi, tercihen aglHlllZÇa %7.5 ila 40, özellikle aglHlllZÇa %11 ila 30 olmak Üzere aglEIllKça %5 ila 50 aral[glIda bir metal tuz(lar) veya metal tuz çözeltisi ile temas ettirilmesi halinde tercih edilmektedir. BazEl/apllândlülnalarda mevcut metal tuzun veya metal tuz çözeltisinin ag lEIllEga %10'undan fazla olmalIlEl Bu nedenle 1 g metal partikülü (herhangi bir tasmrtamda kattIlolmasEliialinde metal tuzlarlEl aglBllEÇa Y'dir. KarsEiyon tercihen, bir oksit degildir ancak tercihen hidroksit veya karbonata (gerekli oldugu takdirde) ve sonraleUa bulusun prosesi esnaletla bir oksite dönüstürülebilen bir karsEl iyondur. Tercih edilen karslîlyonlar bu nedenle, nitrat, halojenür, sülfat, sülfit ve nitrittir. Bir hidroksit veya karbonat ayrlEla, dogrudan kullanllâbilmektedir. NitratlarI kullanIiÇlözellikle tercih edilmektedir. Basarlülbir kaplama islemini saglamak için tuz tercihen, kaplama prosesi esnasIa bir hidroksit veya karbonat olarak seramik partiküllerine biriken veya en az azian kaplama prosesi esnasIa böyle bir hidroksit veya karbonata dönüsen bir tuzdur. Bir hidroksit veya karbonat prekürsör kaplama varllglÇlbir oksit kaplamanI sonraki olusumunun anahtarIlB Bir baska daha tercih edilen yapllând [Binada, metal tuzlarI bir karlglüii IlEl, bir oksit kaplama prekürsörü olarak kullan [IBiasEElaIinde tercih edilmektedir. Özellikle iki farkIEüJz kullanIiEüercih edilmektedir. Iki tuz kullanIlglia, metal iyonlarI farklßlmasühalinde tercih edilmektedir. AyrlEa iki karstiyonun ayn lîcllmaslîhalinde tercih edilmektedir. Bu nedenle iki farklm'ietal nitratI kullanlÇlözellikle tercih edilmektedir. Ilgili metal tuzlar tercihen, proses esnasIa kullanllân çözücüde çözünmektedir, özellikle suda çözünmektedir. Bulusta kullanIida oldukça tercih edilen metal tuzlar, AI(NO3)3, (AI203 vermektedir), Y((NO3.nH20; Y(N3onH20'dur. Ideal olarak iki metal tuz mevcut oldugunda, metal tuzlarI kombinasyonu, kalsinasyondan sonra metal oksitlerin bir ötektikini olusturmaktad& Bu nedenle seramige eklenen metal tuzlarI miktarlZl bir ötektik sistem olusturulacak sekilde dikkatle ölçülmektedir. Bir ötektik sistem, kimyasal bilesiklerin veya aynEbilesim maddelerinden yapllân herhangi bir baska bilesimden daha düsük bir slîhklltha katllâsan tek bir kimyasal bilesime sahip elementlerin bir karlgEhIlE Bu alanda teknikte uzman kisi, ötektikleri olusturan metal tuzlarI belirli kombinasyonlari. farklEUadlEl Örnegin, alüminyum nitratI ve itriyum nitratI belirli özelliklerinin kullanliü kalsinasyondan sonra itriyum alüminyum garnetin bir ötektikini olusturmaktad lEl(YAG, Y3AI5012). Bir birinci yapüândünada metal oksit prekürsörler, birlikte çökeltilerek seramik partiküllerine uygulanmaktadlü Metal tuz prekürsörün birlikte çökeltilmesi, aglElllKça %3 ila 10, tercihen ag Ellilîga yaklasua%5 katügerige sahip bir sulu süspansiyonda seramik partiküllerinin çöktürücü bilesiklerle karlgtlîllmaslîla gerçeklestiriIebilmektedir. Süspansiyon, herhangi bir y[giIElklîilnak için ve seramik partikülleri homojenize etmek ve dag[t]nak için karlgtEllâbilmektedir. Karlgtlülân süspansiyon daha sonra, çökeltme prosesine yard lclîrblmak için 50° ila 100°C'de, tercihen yaklasiIZI90°C'de Eifllâbilmektedir. Ötektik metal tuz çözelti, karlgtmlân süspansiyona herhangi bir sßda iletilebilmektedir. Ancak, ötektik tuzlar. kontrollü bir süda eklendigi bir ters titrasyon yöntemi tercih edilmektedir. Proses esnasIa silisyum karbür partiküllerinin üzerine ideal bir sekilde bir kaplama olusturan bir hidroksitin veya karbonat çökelmesinin aktivasyonunu saglamak için bir çöktürücü bilesik kullanIiEliercih edilmektedir. Bunun yerine metal tuzlar, çöktürücü ve partiküller, özellikle çöktürücü olarak bir zayltîlasidin kullanI[glElpartiküllere bir kaplama uygulamak Için birlestirilebilmektedir ve püskürtmeli kurutulabilmektedir. Püskürtmeli kurutma, daha küresel partiküller saglayabilmektedir ve dolayElýla daha iyi aklgkanl[gla olanak tanlýlabilmektedir. Bu nedenle basaralEbir kaplama isleminin anahtarü seramik partiküllerine metal tuzlarI çökeltilmesini saglayan bir "çöktürücü" bilesiginin varllglIE Bilesik, bir zayhîlasit veya bir zay[El bazdB Çöktürücü bilesik, mevcut metal tuzun molar miktarII yaklasügl ila 30 katÇtercihen 5 molar miktarda mevcut olabilmektedir. Zayltîbsit kullan [lüiaslîcllurumunda, çöktürücünün toplam metal katyonuna molar oran Eiiercihen 1 ila 3'tür. ZaylEibaz kullanllBiaslîlurumunda, çöktürücünün toplam metal katyonuna Ideal bir molar oranEö ila 8'dir. Bazülapllând lEInalarda, mevcut çöktürücü bilesigi miktarIlEl, karlSlEliIpH'EDazik, örn., pH 9-11 olacak sekilde olmasEiIercih edilmektedir. Ideal olarak kaplama prosesi esnasIa, çöktürücü olarak bir zayEElbaz kullanUBiasülurumunda süspansiyonun pH'E9 veya daha fazladlB Bir zay[El asit kullanI[g1Ida, 1 ila 2 kadar yüksek pH degerleri kullanüâbilmektedir. Ilgili çöktürücü bilesikleri, alkanoik asitler (etanoik asit, metanoik asit), HF, formik asit ve sitrik asit gibi organik asitler gibi zaylElasitlerdir. Sitrik asit kullanliüözellikle tercih edilmektedir. Bunun yerine tercih edilen bilesikler, amonyum hidroksit, alkilaminler, ancak özellikle üre, amonyak çözeltisi ve amonyum hidrojen karbonat gibi hidrojen karbonatlar gibi zaylEbazlardlE Ideal olarak, çöktürücü bilesik suda çözünmektedir. Üre veya amonyum hidrojen karbonat kullaniüözellikle tercih edilmektedir. Partiküller püskürtme ile kurutuldugunda çöktürücü bilesigin, sitrik asit gibi bir zaylîjasit olmasIZI tercih edilmektedir çünkü bir zaylEbazlEl kullanIlglüaman ile karsUâst-lglia en iyi nihai yEgHÜiElSiC tozlarIElermektedir. Bir baska yapüândünada metal oksit kaplama, bir hidroksit çözeltisi gibi bir metal oksit tuz çözeltisinin çökeltilmesi ile üretilmektedir. Seramik partiküller, seramik partiküllerin aglEIlllZça gibi aglHlEa %3 ila 20'nin toplam katEyüklemesini içeren gibi bir karlgtlEllBilSl süspansiyon olusturmak için metal tuz çözeltisi ile karlS'tElhiaktadE Çözücü, tercihen sudur. KarlSIIEma yine, süspansiyonu homojenize etmek için kullanllâbilmektedir. Çöktürücü bilesik daha sonra, kontrollü bir sßda, tercihen metal tuz çözeltisi katman seramik partiküllere çökeltilmesine yard Iicßlmak için titrasyon kullanarak eklenmektedir. Karlgtlîlllîhgsüspansiyonun -iaslîle pH'I kontrolü, basarHIlIhetal tuz çözeltisini çökeltmeyi tanIiIayan prosesin parçasIIE Prosese yard Iiclîdlmak için süspansiyonun, 50° ila 100°C arasIa, tercihen yaklaslKI90° C'de -iaslîl tercih edilmektedir. Bir zaylElasit kullanHB'iasEhalinde pH Z'den daha az veya bir zayiElbaz kullanllfhasEEiaIinde 9 ila 11 gibi 9 veya daha yüksek seviyelerde sürdürülebilmektedir. Tercih edilen metal çözelti prekürsörler, inorganik metal tuzlardlEl veya metal alkoksioksit, böhmit [AIO(OH)] veya bazik itriyum karbonat [Y(OH)CO3] gibi metal organik bilesiklerdir. Birikim miktarÇlmolar oranüaglîllllîl yüzdesi hesaplamalela uydurarak eklenen metal tuzlarI veya metal tuz çözeltisinin miktarII bir fonksiyonudur. Sistemdeki daha fazla tuzlar, daha kaII bir kaplama vermektedir. Bu proses, ortam lelakIlgiIa gerçeklestirilebiImektedir. Ancak çöktürücü aktivasyonunun lebkllglütercihen 50 °C ila 100°C'dir. Amonyum hidrojen karbonat için, yaklas[El 50 °C'Iik bir lebkIlEtercih edilmektedir. Üre ve sitrik asit için tercih edilen bir leiaklllg yaklasllZl 90 °C'dir. Ayrlîia baleç, ortamsaldE Ancak çöktürücünün varl[g]Ia ve metal tuzun eklenmesi esnasIa seramik partikülleri dagltîlnak ve yigillBiayElönlemek için karlgtlîllîhlgl süspansiyonda bir dagEüEElkullanllüîasü gerekmektedir. Dolapix A-88 veya Dolapix CE-64 ticari isimleri altlEUa satllânlar gibi klasik daglBEHâr da kullanllâbilmektedir. DagEtJEEbu nedenle, bir reaktif olmayan sürfaktan tipi malzemed ir. Teori ile kElHbnmak istemeden, bulus sahipleri çöktürücü bilesigin, bir nitrat gibi baslanglg] metal tuzlarIlEl, örnegin karsiIlK] gelen hidroksit ve karbonat tuzlarla tepkimeye girmesine neden oldugunu düsünmektedir. Seramik partiküllerin yüzeyinde biriken ve kalsinasyon esnaleUa okside dönüsen, bu tuzlar olabilmektedir. Bu proses bu nedenle, seramik partiküllerin üzerinde bir hidroksit veya karbonat kaplama gibi bir kaplamanIolusumuna imkân saglamaktadß Metal tuz(lar) tercihen, suda çözündügü için, süspansiyonda hiçbir serbest metal tuz partikülü olusmayacagliîla inanllîzhaktadlü DahasEl çöktürücü bilesigin suda çözünür olmasEliiaIinde ayrlEti tercih edilmektedir. Bu nedenle, metal tuz veya çöktürücü bilesikten hiçbir partikül olusturulmamalllîl Bir yapllândlîilnada, böhmit [AIO(OH)] gibi bir metal çözelti, çökeltme yöntemlerine kullan [IEwktad IElveya çökeltme prosesi esnasiEUa olusturulmaktadlEI Silisyum karbür partikülleri gibi partiküller, metal çözelti prekürsörü ile uygun bir sekilde karlgtlülüiaktadlîl Daha sonra çökelti bilesigi, ideal olarak süspansiyon pH'EB ila 11 arasIa olana kadar titrasyon ile eklenmektedir. En çok tercih edilen bir yapilândlülnada, AI(NO3)3+Y(NO3)3'nin bir karSlEJiÇbulusun yönteminde kullanllîhaktadlü Bu metal tuzlarI molar oranEl'Sz3 olabilmektedir, çünkü bu, bir ötektik olusturmaktadlEI ve kalsinasyon ve sinterlemeden sonra itriyum alüminyum Garnet (YAG) vermektedir. Kaplama ortaya çlth[glIda partiküller, süspansiyonun geri kalanIian filtrelenebilmektedir ve partiküller kurutulmaktadlB tercihen klasik liyofilizasyon prosesleri kullanilârak püskürtmeli kurutulmaktadlEl Ilerlemelerin bu asamasIa olusan kaplmartiküller, yiglllîha egilimindedir ve ila 50 mikron gibi 15 mikron veya daha fazla gibi, 10 mikron veya daha fazla partikül boyutlar. sahip olabilmektedir. Bir hidrojen karbonat çöktürücü kullanlßîasmurumunda, f- tipi kurutma da mümkün olsa da partiküllerin püskürtmeli kurutulmaslîhalinde tercih edilmektedir. Ancak bir üre çöktürücü kullanllüiasmlurumunda kaplmartiküller, daha fazla islenmeden önce (kalsinasyon, sinterleme, eleme vb.) tercihen f-a kurutulmaktadIE AHC kullanilârak birlikte çökeltme prosesi, filtrelemeden titrasyon prosesinden hemen sonra püskürtmeli kurutulabilmektedir. Ancak bir üre çöktürücü kullan ÜBiasßurumunda, filtrelemenin meydana gelmesi ve filtrelemenin yeni damlEllBilglsu (ve istege bagIEbIarak PVA ve PEG eklentisi) ile birlestirilmesi halinde tercih edilmektedir. Katüberik, kurutma masraflllzaltmak için aglîlltlZga %20 ila 40'a artElâbiImektedir. KaplEpartIküller, daha sonra kalsine edilmektedir. Kalsinasyon, klasik lelaklllZlarda ve klasik daha az tercih edilmektedir. Proses, bir oksit kaplamaya hidroksitin oksidasyonunu saglamak için havan varlfgiEUa meydana gelebilmektedir. Kalsinasyondan sonra partiküller, sinterlenebilmektedir. Oksit kapIIZISiC partiküllerinin sinterlenmesi tercihen, 1750°C'ye kadar olmak üzere 2000 °C'ye kadar olan lelakIlgh sahip argon atmosferik f-ßda meydana gelmektedir. Ideal olarak sinterleme, 1300 ila 1800°C olmak üzere 1000 °C ila 2000°C'Iik bir lehklltha meydana gelmektedir. Partikül boyutlarElyine, kalsinasyon ve sinterleme prosesinin sonunda yaklasßg 20 ila 100 mikrondur. Kaplamaylîcllusturmak için eklenen metal tuzun miktarlîclldukça yüksek oldugu için, kaplamanI ve dolaylglsîla ayrlEla oksit kaplamanI kal-[gllliîl, örnegin bir kaplamanI bir sinterleme yard Iiclîhaddesi olarak basit bir sekilde uygulanmasEliiaIinde ortaya çilZlabilen bir kaplamadan daha kal olmasßnlamlEb gelmektedir. KallEl bir kaplamanIvarl[g]l,`_loksit kaplamanlEJ, termal püskürtme esnasIa seramik partikülün ayrlSlnasIElönleyebildigi anlam. gelmektedir. Çözünme veya süblimlesme yerine seramik partikül, basarllJDbir sekilde termal olarak püskürtülebilmektedir. Bu nedenle bulusun metal oksit kapllîseramik partiküllerinin, oksit kaplamanI aglHllKÇa en az düsünülmektedir. Oksit kaplama Ideal olarak, bir bütün olarak kaplElseramik partiküllerin aglEIJUZça %11 ila 40'IEl/eya aglHlHZga %10 ila 30'unu olusturmaktadlEI SiC partiküllerindeki aglElllKça % kaplama, Rietveld yöntemi kullanllârak XRD desenine dayanarak nicel olarak hesa plana bilmektedir. Seramik partiküllerdeki partikül oksit kaplamanI kalIlgEtercihen, 50 ila 200 nm aral[glIda olabilmektedir. Elbette genellikle daha kaII kaplamalarlEl, daha büyük partiküllerde mevcut oldugu gözlemlenmektedir. Bulus sahipleri, kaplamanlEl, seramik partikülü etrafIda tam bir kaplama olusturacagIEl düsünmektedir. Kaplamadaki herhangi bir kElIIha, olasßyrlgfna anlamlEia gelebilmektedir. Bu nedenle bizim kaplamamEsürekli olarak düsünülmektedir. Bununla birlikte, oksit kaplamanI klEIâbildigi bir oIaSIHIZl olmasÜhaIinde bile, muhtemelen imalat prosesi veya termal püskürtme prosesi esnasIa, arzu edilen sonuca yine de ulasllâbilmektedir. Termal püskürtme prosesi esnaleUa oksit kaplama erimektedir. Bu nedenle oksit kaplama, kaplamadaki herhangi bir klüglü örterken, püskürtme kaplama malzemesinin katmanlarIEbirbirine baglamaktadB Püskürtmeli kurutmadan önce veya kalsinasyon ve sinterlemeden önce bazEßaglaylElBrI (katkü maddeleri), basarERurutma prosesleri saglamak için teknikte bilindigi üzere eklenebildigi takdir edilecektir. Polivinil alkol (PVA), yuvarlak sekilde toz olusturmak Için ylgll olusumuna yard IicEI olmak üzere eklenebilmektedir. PEG, süspansiyonun aklîskanllglIEl artlElnak için eklenebilmektedir, püskürtmeli kurutma nozulunun tlElanmasIßngellemektedir ve püskürtmeli kurutulmus tozun kolay aktarllfnasIEPe benzerini saglamaktadlü Bulusun prosesi, d/ger/erin/n yanßß, her bir seramik partikülüne kaplEltriyum alüminyum garnet içeren y[g]llüilglve sinterlenmis seramik tozlarI olusumuna neden olmaktadlü Elemeden sonra (ve termal püskürtmeden önce), 20-45 mikron boyutuna sahip toz tercihen, yüksek frekansi marbe ateslemesi veya yüksek süratli oksi yaklEtermaI püskürtme teknikleri için hammadde olarak kullanllâbilmektedir. 45-90 mikron boyutuna sahip daha büyük tozlar, atmosferik plazma püskürtme için kullanllâbilmektedir. Termal Püskürtme Kalsinasyondan sonra olusturulan partiküller, daha sonra bir substrata termal olarak püskürtülebilmektedir. Yanma (örn., alev püskürtme veya HVOF), atesleme (atesleme silahEl veya yüksek frekanslüatesleme silahmveya elektrikli/plazma püskürtme (atmosferik plazma püskürtme, kablolu ark püskürtme, düsük baleblEplazma püskürtme veya vakum plazma püskürtme) esasIIJJIanlar gibi çesitli termal püskürtme teknikleri kullanilâbilmektedir. Tercih edilen püskürtme teknikleri, bir yüksek frekanlelatesleme silahü bir HVOF teknigi veya atmosferik plazma püskürtme içermektedir. Yukari belirtildigi üzere, bu teknikler çok iyi bilinmektedir ve bunlari tam bir özetine burada gerek yoktur. Bir atesleme silahII kullanElBiasDtercih edilmektedir ve U56745951 numaralElpatent dokümanIa ayrlEtHJJJJir sekilde açÜZIanmaktadlü Termal püskürtmeye yönelik bir atesleme silahÇl yaklEl için ve oksitleyici için girislere sahip bir yanma haznesi ve bir varil ile olusturulmaktadlE AyrlEia, yaklE-loksitleyici karmßteslemek için bir veya daha fazla buji ve ürünün varile yerlestirilmesi için bir veya daha fazla enjektör ile donatllfhaktadlü Yüksek süratli oksi-yaklEIpüskürtme, gaz halinde veya slîüakilîlve tutusturulduklarüle sürekli olarak yandlEIarElbir yanma haznesine beslenen oksijenin bir karmlübermektedir. 1 MPa'ya yakI bir balelçta ortaya çikan slîiak gaz, bir yakIasan-ayrlßn nozul aracllîgilîla ortaya çlKmaktadlElve düz bir kesit arac[[[g]üla ilerlemektedir. Varilin çEEIglEUa jet hlîlîa1000 m/sn), ses h-ElasmaktadlB Hammadde, tozu, 800 m/sn'ye kadar hlZand @n gaz akEEb enjekte edilmektedir. Slîbk gaz ve toz akmaplanacak yüzeye dogru yönlendirilmektedir. Toz kEinen, aklgta erimektedir ve substrat. üzerine birikmektedir. Plazma püskürtme proseslerinde biriktirilecek malzeme, bir plazma salomalehan ortaya çEIZlarak plazma jete yerlestirilmektedir. SlEiaklig]I10,000 K sßslütla oldugu jette, malzeme eritilmektedir ve bir substrata dogru ilerletilmektedir. Orada, erimis damlaclKlar düzlesmektedir, hlZIEliiir sekilde katllâsmaktadlElve bir tortu olusturmaktadlü Üzerine kaplEbartiküIIerin termal olarak püskürtüldügü substrat, lelianmamaktadlEl ve bu nedenle teknikte uzman kisi için ilgili herhangi bir substrat olabilmektedir. Mevcut bulus sahiplerinin, partikülleri, rüzgâr türbinleri gibi büyük endüstriyel ekipmanI mekanik isleyen parçalar. püskürtmeye özel ilgileri vardlB Bu nedenle substrat tercihen, çelik ve bunun alasIiDaIüminyum ve bunun alasIiÜ/e baska metal gibi bir metalik substrattlElveya bir polimer substrattlü SubstratI üzerindeki kaplama kalIlglÇl termal püskürtme parametrelerine baglEloIarak kallEllKIar mümkündür. Substratta olusturulan kaplamalar, muhtesem yipranma ve korozyon direnci özelliklerine sahiptir. Genel olarak kaplamalar, püskürtüldügü için pürüzlüdür (Ra= 4,2 mikrometre (mikron)). Ylpl'anma uygulamalarEiçin performansügelistirmek amaciyla, yüzey çok pürüzsüz olana kadar püskürtülen yüzeyin cilalanmasElgerekebilmektedir (Ra = 0.1 mikrometre (mikron)). Termal püskürtme prosesinin etkinligini maksimize etmek için, substrat yüzeyini kaplamaya hazlîllamak gerekebilmektedir. Substrat yüzeyi, temiz olmalIlB Ayrlîla, termal püskürtme esnaleUa kaplamanIyaplSinalela yardncßlan pürüzlü bir yüzey olusturmak için kumtasEle benzeri ile kumlanabilmektedir. Bulus, simdi asaglki klglfibylîßlmayan örneklere ve sekillere atiflia bulunarak açlKlanacaktEl Sekil 1, ag EllilZÇa %30 YAG bilesimine sahip metal oksit kaplßilisyum karbüre sahip bulusun bir partikülünü göstermektedir. sinterleme prosesinden sonra tozlarIXRD spektrumIarIlîgJöstermektedir. Sekil 3, kaplamanI niteligini göstermek için bulusun püskürtülen tozlarII kaplama enine kesitinin taramaIEIelektron fotograflElEJgöstermektedir. Bu elektron fotograflardaki üst katmanlEl, yalnlîta görüntülerin olusmaslßaglamak için eklenen bir epoksi katmanüildu bilinmelidir. Sekil 4, kaplamanI niteligini göstermek için bulusun püskürtülen tozlarII büyütülmüs bir görünümüdür. Sekil 5, HFPD için uygun sinterlenmis ve ylglllüiEl SiC tozlarIElgöstermektedir (24-45 mikron). Örnek 1 - (Metal tuzdan oksit kaplßilisyum karbür) Bu örnek, Amonyum Hidrojen Karbonat (AI-IC) i/e asagük/ VâfSâV/E" reakS/yon/ara dayandmaktadß 1. DamlElE suda AHC'nin baslang lgl Hidrolizi: NH4H003 + HZO _›NH4OH + HZCO3 NH4OH H NH4* + OH' i-izco3 _› H* + HCG-J' AI(NNO3 + 3C02 + 10H20 (böhmit veya alüminyum hidroksit) Süspansiyonun, ortam leiakl[g]Ida birkaç saat dinlendirilmesi durumunda hidroksit, tepkimeye girebilmektedir ve amonyum davsonit olusturabilmektedir 10H20 (amonyum davsonit) 3. Itriyum nitrat reaksiyonu (normal karbonat hidrat) Asag ki aklîdiyagramüprosesi açUZlamaktadlE Ters Titrasyon 3mI/dk Birlikte çökeltme prosesi Pre-kalsinasyon prosesi 500°C - 2 sa Sinterleme prosesi 1750°C 2 saat boyunca Eleme ile sIifIland lEIna HFPD veva HVOF icin APS için Termal püskürtme hammaddesi için, YAG'nin aglEllllZÇa %30'unu içeren bir metal oksit kaplü silisyum karbür y[g]llüî lSltoz, bir metal tuz prekürsörün, bir silisyum karbür partikülüne bir birlikte çökeltilmesiyle hazlEllanmlgtlEl Kullanllân silisyum karbür partikülleri, 0.6 mikrometrelik (mikron) bir ortalama granülometriye sahiptir. Kapllîilnetal oksit, süslîtla YAG fazlikaplßilisyum karbür ve kaplßilisyum karbür tozunun bir X-@EEkristalogramIEgösteren SEKIL 1 ve SEKIL 2'deki Silisyum karbür yüzeyine kaplanan YAG fazlarÇinAl = 5 : 3 molar oran. göre AI(NO3)3.9H20 ve Y(NO3)3.6H20 karlgtlülßnlgl çözeltisinden bir kaplElmetal hidroksit birlikte çökelmenin kalsinasyonundan kaynaklanan Al203 ve Y203'nun bir ötektik faz-E Tasarlanan stokiyometri bilesimi, YAG fazlarII aglEllIEl;a %30'una neden olmaktadlB YAG fazII birlikte çökeltilmesine, damllîlEl suyun içine 100 gram silisyum karbür partikülleri dagllîllßwaslîla baslanmigtlEI Silisyum karbür süspansiyonunu stabilize etmek için aglElllKça yaklasllZl%0.4 dag [EIEZEklenmistin DaglflElJZschimmer & Schwarz GmbH & Co KG'den Dolapix A-88 dag-E Manyetik karlgtliîma, süspansiyonu homojenize etmek için kullanllB1lStlEl 6.4 M amonyum hidrojen karbonat çöktürücü ajanI 721.96 ml'si SiC süspansiyonuna eklenmistir. Y(NO3)3.6H20'dan olusturulan) süspansiyon karlgm- titre edilmeden önce 50°C'de -iIStIEl Artllîl metal hidroksit/karbonat kaplßilisyum karbür partikülleri içeren süspansiyon, daha sonra filtrelenmistir ve dam[ElKlsu ile yllZbnmlSIlE Islenen toz, f-a kurutulmustur ve havaIlZll-a 2 saat boyunca 500 C'de önceden kalsine edilmistir. Sinterleme, vakumdaki veya argon ortamIaki ylglllîhlsltozlara, 1750°C'de 2 saat boyunca uygulanmlStlÜ Bir ikinci deneyde, damllîllleuyu aglHlllZÇa %20 - 40 verim katlîiçerigine ekleyerek islenmis SiC tozlarÇl püskürtmeli kurutulmustur. Polivinil alkol ve polietilen glikol, püskürtmeli kurutma prosesine yard lcßlmaslîçin eklenmektedir. Püskürtmeli kurutulan tozlar, daha sonra vakum veya argon ortamda 2 saat boyunca 1750 °C'de sinterleme gerçeklestirilmeden önce havalEl fia 2 saat boyunca 500°C'de önceden kalsine edilmektedir. Her iki prosedürde de, termal püskürtme yöntemlerinin türüne baglBJIarak tam toz boyutu daglElEJlIEliemin etmek için ylglllîhlglve sinterlenmis tozlarI elekten geçirilmesi gerekmektedir. Püskürtmeli kurutmadan sonra, arzu edilen partikül boyutlarlEllZlalde edebilmekteyiz. Ancak sinterleme esnasia, partikül boyutunun sapmas- yol açan büzülme ve ylglüßîa meydana gelmektedir. Bu nedenle eleme, ylglllüîlgltozlarlîlsllfllandlülnak için kullanilIhaktadlEI Sekil 5, HFPD için hammaddeyi göstermektedir. Örnek 2 - Substrat kaplama Örnek 1'in (f-a kurutulan) 20-45 um toz boyutlar. sahip tozu, asaglki parametrelere göre bir yüksek frekanlelvurus atesleme silahElile bir karbon çelik substrat üzerine püskürtülmüstür: Gaz akglîl48 SLPM propilen artlj70 SLPM oksijen (SLPM = dakika baslEb standart litre) Frekans: 60 Hertz Salomanû substrattan uzakllgllîl40 mm Thermico CPF-2 ile beslenen tozlar, nitrojen taslýlîlgaz 20 SLPM ve besleyici disk 10 dds (rpm) dönüs kullanmaktadlEl Substratta saloma tarama saylgü4 x 6 saniye. Birikimin sonunda kaplama numuneleri, x-IglEElkristalograFi ile karakterize edilmistir. SEKIL 2, SiC + ag lillllîlsa %30 YAG içeren toz birikiminin kristalogramEgöstermektedir. Birikimden önce tozun X-lglülükristalogramül'e kaplama, neredeyse özdestir. Bu, termal püskürtme prosesinde hiç ayrlghia gerçeklesmedigi anlam. gelmektedir. SEKIL 2'de, iki bilesigin tepe konumlarEI isaretlenmektedir. Kaplama enine kesitin bir taramallllektron fotografüSEKIL 3'te gösterilen yaplýla yol açacak sekilde gerçeklestirilmektedir. YAG fazlarII (daha aydIlElalan olarak göstermektedir), bu toz hammaddelerinden üretilen kaplama birikiminden beklendigi üzere silisyum karbürü (daha karanlilîlalan olarak gösterilmektedir) çevreledigi tipik yapIZl YgIEîlSI partiküller, boyut aç-an yaklas[lZI 45 mikrometredir (mikron). Termal püskürtme esnaslüba alevde hareket etmeleri halinde, oksit erirken deforme olmaktadlElve substratla temasa geçerek düzlesmektedir. Daha fazla partikül, substrat ile temasa geçtikçe bir kaplama katmanEGher bir katman, kalIlElaçlglEtlan muhtemelen yalnlüa 5-10 mikrometredir (mikron)), olusmaya baslamaktadlE Bu nedenle, bir substrat. üzerindeki bir 100+ mikrometre (mikron) kaplama, Sekil 3'te gösterildigi üzere kolayllKla elde edilebilmektedir. KaplamanI büyüklügünün dikkatli bir sekilde arastiiîllîhasüoksit faz ile baglanan küçük SIC partiküllerinden olustugunu göstermektedir (sekil 4). Örnek 1'in prosesi, tekrarlanmlgtß ancak bu defa 3 mikrometre (mikron) silisyum karbür partikülleri kullanilü1lgtlEl Örnek 4 - (Üre çöktürücüye sahip metal tuz çöktürücüden oksit kapIIZIsilisyum Sarmalanmlgloksit, SIC partiküllerini, plazma ile dogrudan etkilesime geçmekten koruyacaktlü dolaylîlsîla ayrlgmayEÖnleyecektir. BiYes/m madde/6172' a. Washington Mills AS, Orkanger, Norveç tarafütlan saglanan dso = 0.6 um'ye sahip a-SIC partikülleri ard Han 2Y(N03)3.3H20 üretmek için HNO3 çözeltisine çözünmüstür. d. Çöktürücü ZayIEbaz: Üre e. DaglîlüîlDolapix A88 (Zschimmer & Schwarz GmbH & Co KG. , Almanya) Asagßk/ akgmyagramüproses/ açEama/(tadß Ters Titrasyon 3ml/dk Birlikte çökeltme prosesi Pre-kalsinasyon prosesi 500°C - 2 saat Sinterleme prosesi 1750°C 2 saat Eleme ile sIlflland !Bina HFPD veya HVOF Için APS için Prosedürler.' Birlikte çökeltme prosesinden sonra toplam katüükleme, yaklasllZJagEllEÇa %5 Üre/(AI3+ + Y3+) = 7.5'in molar oranIlB karlgtlElllIhlStE 15 dakika boyunca karlStEllân üre içeren SiC süspansiyonunu stabilize etmek için agßlllîlsa %0.4 Dolapix A88 eklenmistir. Karlgm 90 °C'de -1ISIIEI Ayr& YAG tuz sonra ag lEliiKÇa %30 itriyum alüminyum garnet (Y3AI5012) içerigi verecektir. Metal tuz prekürsör çözeltisi, 3ml/dk akSl oranEIa SiC süspansiyonuna ters titre edilmistir. Süspansiyonun pH'Çl NH4OH eklenmesiyle 9 veya daha yüksek bir oranda tutulmustur. Titrasyon prosesi bittikten sonra süspansiyon, 1 saat boyunca dinlendirilmistir (dinlendirilme = bir saat boyunca 90°C'de tutulan siElaklIEla . Dinlendirilen süspansiyon, fazlalIEl NO32' iyonu gidermek için filtrelenmistir. SiC'nin üst fazmaha sonra, 24 saat boyunca 100°C'de f-a kurutulmustur. Kurutulmus SiC, prosesin bu asamasIa kaplamayüalusturan hidroksit ve karbonat türlerini gidermek için 2 saat boyunca 500°C'de önceden kalsine edilmistir. 1750 °C'de daha fazla sinterleme, ylgliihi ESIC tozlarIERristalize etmek ve sinterlemek için bir argon atmosferik f-a gerçeklestirilmistir. Ylgllîhiglve sinterlenmis tozlar, 25- 45 pm ve 45-90 um toz üretmek için eleme makinesiyle sIlîihndlEIlEiaktadlB 25 -45 um yglüüîßltozlar, çogunlukla yüksek frekanlel/urus atesleme (HFPD) silahEiçin kullanUlHken, 45-90pm modifiye edilmis SiC tozlarüçogunlukla atmosferik plazma püskürtme (APS) sistemi için kullanilBiaktadlE Asag/âbk/ fear/7( reaksiyon/ar, gerçek/eseb//mekted/r: Üre ile reaksiyon/ar.' 1. DamlEllleuda ürenin baslangIgHidrolizi OCN' + 2H+ + HZO -› COZ + NH4+ (asidik ortamda) OCN' + OH- + HZO _› NH3 + COgZ' (nötr veya bazik çözeltide) (böhmit veya alüminyum hidroksit) 4H20 (amonyum davsonit) 3.Itriyum nitrat reaksiyonu 5H20 (normal karbonat) 2H+ (bazik karbonat) Örnekler 1, 3 ve 4'te f. veya püskürtmeli kurutma ile olusturulan tozlar, HFPD, HVOF veya APS ile termal olarak püskürtülebilmektedir. Örnek 5 Termal püskürtme prosesi Atmosfer/k plazma püskürtme prosesi Örnek 1'in (f-a kurutulan) 45-90 iJm toz boyutuna sahip tozu, asaglîllaki parametrelere göre bir plazma püskürtme sistemi A3000S'de (Sulzer Metco, Wolhen, Isviçre) kurulan 6 mm anot çapa sahip atmosferik plazma püskürtme silahEIF4-MB plazma silahEilIe karbon çelik substrat üzerine püskürtülmüstür: Gaz aklglîl45 SLPM Argon artElZ SLPM Hidrojen (SLPM = dakika bas. standart litre) AkIi: 700 Amper Voltaj: 47 Volt Enjektör çap& 1.8 mm Plazma salomasII substrattan uzakllglEllOO mm Dijital toz besleme dönüsü: 2.8 SLPM'de Ar tasMEgaza sahip 20 dds Robot hareketi 0.2 m/sn Substratta saloma tarama saylîlîl4 x 6 saniye. Birikimin sonunda kaplama numuneleri, x-iglEEkristalografi ile karakterize edilmistir. SEKIL 2, aglElllEça %30 YAG ve HFPD ve APS kullanllârak üretilen SiC kompozit kaplama Içeren toz hammaddenin kristalogramIgöstermektedir. Birikimden önce SIC faz X-Iglülüîristalogram Ee kaplama, neredeyse özdestir. Bu, termal püskürtme prosesinde hiç SIC ayrlgmasü gerçeklesmedigi anlam. gelmektedir. Termal püskürtme esnasIa, ylglllß1lgtozlarl alevde hareket etmeleri halinde, oksit erirken deforme olmaktad lElve substratla temasa geçerek düzlesmektedir. Daha fazla partikül, substrat ile temasa geçtikçe bir kaplama katmanlî(her bir katman, kalIlEl aç-an muhtemelen yalnlîta 5-10 mikrometredir (mikron)), olusmaya baslamaktadB Bu nedenle, bir substrat. üzerindeki bir 100+ mikrometre (mikron) kaplama, kolaylikla elde edilebilmektedir. KaplamanI büyüklügünün dikkatli bir sekilde arastlElIIhasüoksit faz ile baglanan küçük SIC partiküllerinden olustugunu göstermektedir. Örnek 6 - (Püskürtmeli kurutulmus prosesten oksit kapll3ilisyum karbür) SIC partikülleri ile karlStlElIBüSl püskürtmeli-kurutulmus metal tuz prekürsörü, hidroksit veya karbonat metal prekürsör sarmalanmEI SIC partikülleri üretecektir. Bu proses, metal prekürsörün nano çökeltisine sahip yiglilîhlgSiC tozlarmlusturdugu için sinterleme prosesi, YAG kaplE$iC tozlarEliiammaddesi olusturmaktadE BiYes/m madde/eri.' a. Saint Gobain Ceramic Materials AS Lillesand, Norveç taraflEtlan saglanan dso = 1 um'ye sahip d-SIC partikülleri c. Y3.6H20 üretmek için HNO3 çözeltisine çözünmüstür) H.C. Starck Grade C'den Y203. d. Çöktürücü ZayiÜasit: Sitrik asit e. DagEElüDolapix A88 (Zschimmer & Schwarz GmbH & Co KG. , Almanya) Asagûbki' akEd/yagramüprosesi aç/Eamaktadü 80°C'de karlSt. ve 1 saat boyunca çalkalayI Püskürtmeli kurutma prosesi Prekalsinasyon prosesi 500°C - 25a Sinterleme prosesi 1750°C 2 sa boyunca Eleme ile sIlEIland iElna HFPD veya HVOF için APS için Birlikte çökeltme prosesinden sonra toplam katlîyükleme, yaklasßîlaglElllKça %10 Sitrik Asit/(Al3+ + Y3+) = 3'ün molar oranIB dds'de karlStßanlStlEl Sitrik asit içeren ve 15 dakika boyunca karlgtlEllân SiC süspansiyonunu stabilize etmek için aglîllüîça %0.4 Dolapix A88 eklenmistir. Süspansiyon, 80 °C'de -1ISIIB sinterlemeden sonra ag iEIllEça %30 itriyum alüminyum garnet (Y3Al5012) içerigi verecektir. Metal tuz çözeltisi, SiC süspansiyonuna adl adi dökülmüstür ve 1 saat boyunca karlStlElIBtlgtlE Bir püskürtmeli kurutucu, iç lehkliKl 210 °C'ye ulasana kadar ve dlglslîhklllîl 90 ila 110°C aras-a dengeli olana kadar -Etli SiC/metal tuz çözelti karlglmü25 - 90 mikrometre (mikron) arasIa arzu edilen partikül boyutuna sahip küresel ylglllîhlg SiC üretmek için süspansiyon beslemesinin ve aspiratörün ayarlanmaslýla püskürtmeli kurutulmustur. Bu partiküller, püskürtmeli kurutma esnasIa olusan hidroksit ve karbonat türlerini gidermek için atmosferik f-a 2 saat boyunca 500°C'de kalsine edilmistir. 1750 °C'de daha fazla sinterleme, y[gl[l31lgl SIC tozlarIElkristalIze etmek ve sinterlemek için bir argon atmosferik f-a gerçeklestirilmektedir. Y[gl[lÜilglve sinterlenmis tozlar, 25- 45 pm ve 45-90 um toz üretmek için eleme makinesiyle sIlfllandElüiaktadB 25 -45 um yiglllîhlgltozlar, çogunlukla yüksek frekansIEl vurus atesleme (HFPD) silah Egin kullanlUElken, 45-90um modifiye edilmis SIC tozlarÇÇogunlukla atmosferik plazma püskürtme (APS) sistemi için kullanHB1aktadlÜ TR TR TR TR TR TR