Uçak Motor Revizyonunda Kullanılan Koruyucu Kaplamalar
Transkript
Uçak Motor Revizyonunda Kullanılan Koruyucu Kaplamalar
UÇAK MOTOR REVİZYONUNDA KULLANILAN KORUYUCU KAPLAMALAR Elif ATABAY 1nci HİBM.K.lığı, Eskişehir ÖZET : Kullanımdaki metallerin tabiattaki doğal hallerine dönme meyli, metallerde korozyonu yaratır. Bu olgu uçak ve teçhizatlarda kullanılan tüm metal ve alaşımları için geçerlidir. Uçak ve teçhizatlar korozyona karşı korunmamışlarsa dönüşüm çok daha hızlı olacaktır. Kontrolden çıkan korozyon, uçağın yapısal bütünlüğünü ve uçuş emniyetini kötü yönde etkileyebileceği gibi aynı zamanda uçağın hazır tutulabilmesi için pahalı tamirat ve modifikasyon gerektirecektir. Bu çalışmada uçak motorlarının revizyonu sırasında korozyondan korunma amacıyla parçalara uygulanan metalik, inorganik, organik, difüzyon ve metal sprey kaplamalar hakkında bilgi verilecektir. Anahtar Kelimeler : Uçak motoru, koruyucu kaplama, korozyon PROTECTIVE COATINGS USED IN AIRCRAFT ENGINE MAINTENANCE SUMMARY : The tendency of metal to return to their natural state creates corrosion event. This fact is valid for all metals and alloys used on aircrafts and aircraft equipments. If aircrafts and aircraft equipments are not protected against corrosion the transformation takes place much more rapid. Uncontrolled corrosion may affect aircrafts structural integrity and flying security in a bad manner while at the same time it will cause high repair and modification expenses for flight conditions. In this study metallic, inorganic, organic, diffused and metal sprey coatings used on aircraft engines against corrosion are going to be explained. Keywords : Aircraft engine, protective coating, corrosion 1. GİRİŞ Korozyon metalik yüzeylerin çevrelerindeki bir veya daha fazla cisimle reaksiyona girerek çözülmesi, dağılmasıdır. Bu reaksiyon sıcaklık, gerilim ve yorulma yükleri gibi faktörlerden etkilenir. Bütün korozyon problemlerini ortadan kaldıracak bilinen bir yöntem yoktur. Ancak metalleri korumanın ve korozyonu kontrol altına almanın yolları mevcuttur. Tipik koruma yöntemleri kaplama, boyama ve kimyasal işlemlerdir. Dizayncı ve imalatçı olabildiğince korozyon kontrol önlemi alsa bile uçak servise girince korozyon atağına maruz kalır ve hasar mekanizmaları devreye girer. Etkili korozyon kontrolü periyodik kontroller ve gerekli temizleme işlemlerinin yapılması, korozyonun mümkün olduğu kadar erken tespit edilmesi ve koruyucu kaplamaların sağlam tutulması ile sağlanır.(1) 2. ÇALIŞMALAR Korozyon kontrol ve korunma konusu üzerinde devamlı çalışılan bir konudur. Uygun dizayn, malzeme seçimi ve son işlem uygulaması yöntemleriyle korozyon kontrol yönünde çalışmalar yapılmaktadır.(2) Malzeme seçiminde dikkate alınacak birinci nokta yapısal dizayn faktörleridir. Korozyona direnci sağlamak için herhangi bir dizaynda korozyona dayanıklı malzeme seçimi ilave yükler, ağırlıklar getirecektir. İki farklı metalin birbiriyle temas etme durumlarında ise metal çiftinin aktif olanı daha az aktif olana göre büyük olmalıdır. Örneğin titanyum yapı üzerinde daha az aktif alüminyum bağlayıcı kullanılırsa alüminyum bağlayıcı aşırı korozyona uğrar. Ancak alüminyum yapı elemanı üzerinde titanyum bracket kullanılırsa alüminyumdaki korozyon az olacaktır. Korozyona karşı metalin direncini arttırmak için uygun ısıl işlem hayati önem taşır. Uygun olmayan ısıl işleme tabi tutulmuş metal alaşımlarındaki hasarlanmış tane yapısı ve tane sınırları metali korozyona karşı dayanıksız kılar.(3) Korozyondan korunmada en önemli faktörlerden biride bakım personeli tarafından yerine getirilen elektrolitin temizlenmesi işlemidir. Elektrolit ile kasıt, metal yüzeyi ile temas eden ve akım iletme kabiliyetine sahip nem, tuz, yağ, hidrolik, toz ile kirlenmiş çözeltilerdir. Belirli periyotlarla yapılan etkili temizleme ile korozyon oluşma ihtimali düşer.(3) Belirli bir ortam içinde bulunan metalik yapının korozyonunu önlemek veya korozyon hızını azaltmak üzere alınacak önlemler üç ana grup altında toplanabilir : 1. Elektrokimyasal yöntemler a. Katodik koruma b. Anodik koruma 2. Kimyasal yöntemler a. İnhibitör kullanımı b. Çevrenin kimyasal bileşiminin değiştirilmesi (örneğin su arıtılması, hava rutubetinin giderilmesi) 3. Koruyucu kaplama (boya) yapılarak metalin çevresinden izole edilmesi.(4) Koruyucu kaplamalar özellikle organik boyalar korozyonu önlemek amacıyla kullanılan en basit ve en ucuz yöntemdir. Bu çalışmada uçak motor sanayinde kullanılan başlıca koruyucu kaplamalardan bahsedilecektir. (4) Gerek metalik gerekse metalik olmayan kaplamalar için çok iyi bir yüzey hazırlama gerekir. Korozyona karşı korunma amacıyla yapılan kaplamaların başarılı olup olmadığını kontrol eden en önemli faktörlerden birisi kaplanacak yüzeyin doğru bir şekilde kaplamaya hazırlanmasıdır. En iyi boya veya metalik kaplamalar kötü bir yüzeyde kısa zamanda iş görmez hale gelirken, basit ve ucuz boyalar iyi hazırlanan bir yüzey üzerinde başarı ile uygulanabilir. (5) Kaplama tabakaları korozyon olasılığına karşı metalle çevresi arasında bir direnç olarak bulunurlar. Kaplamalardaki mikroskobik gözeneklerden metal yüzeyine ulaşan su akışını azaltmak yada önlemek için boya veya kaplama tabakalarının yüzeye çok sıkı olarak bağlanmaları gerekir.(5) Kaplama uygulandığı zaman sıkı bir bağ kurmalı veya yüzeyi ıslatmalıdır. Bunu engelleyen unsurlar yüzeydeki toz, pas, kir, yağ, petrol artıkları veya su tabakası olabilir. Yapışma mekanizması mekanik bir bağ oluşumundan çok boyanın temiz yüzeyi ıslatmasına bağlıdır. Yüzeyde kısmen bir pürüzlülük gerekebilir. Bunu sağlamak için yüzeyin fosfatlanma ve kromatlama gibi kimyasal kaplamalarla ön işleme tutulması yararlı olur.(5) Belirli uçuş saatleri sonrasında uçak motor parçalarının ihtiyacı olabilecek tamir işlemlerinin tespiti için gerekli olan gözle kontrol ve tahribatsız testler (NDI) ile çatlak ve diğer hataların belirlenebilmesi ve kaplama öncesi gerekli temizliğin sağlanması amaçları ile kimyasal temizlemekaplama soyma işlemleri uygulanmaktadır. Bu amaçla kimyasal ve mekanik yöntemler kullanılmaktadır.(6) Kimyasal temizleme açısından uçak motorunu sıcak ve soğuk kısım olarak ayırmak mümkündür. Şekil 1'de F-16 uçaklarına ait F110 motorundaki sıcaklık dağılımları görülmektedir. Uçak motorunun sıcak kısmında genellikle ısıya dayanıklı demir-nikel-kobalt esaslı süper alaşımlar, paslanmaz çelikler ; soğuk kısmında ise alüminyum, titanyum, magnezyum, çelik alaşımları bulunmaktadır. Yüksek sıcaklıklara maruz kalan sıcak kısım parçalarında ısı pulcukları, metal oksitleri, yanmış karbon gibi yoğun kirlenmeler bulunurken soğuk kısımda yağ, gres, karbon gibi daha hafif kirlenmeler bulunmaktadır.(6) Şekil 1. F110 motorundaki sıcaklık dağılımları Uçak motoruna uygulanacak kimyasal temizleme işlemleri kimyasal temizleme-soyma atölyesinde yapılmaktadır. Temizlenmesi istenilen kirin tipi, parçanın bileşimi, yüzey bitirme işlemi ve sonraki kaplama işlemine bağlı olarak alkali, asit ve solvent banyoları kullanılarak temizleme ve kaplama söküm işlemleri gerçekleştirilmektedir. Uygun kimyasal temizleme prosesinin seçiminde solüsyonun parçanın kütlesel yapısı üzerinde etkisi olmaması yani parçayı yüzey korozyonu ve sonraki adım olan boyutsal kayba uğratmaması ve gerekli olan temizleme derecesini sağlaması en önemli parametrelerdir. Uçak motor parçalarının ön temizlemesinde klorlu hidrokarbon solvent buharında yağ alma, bir petrol distilasyon ürünü olan MIL-PRF-680 kuru temizleme solventinde temizleme ve deterjanla temizleme gibi yöntemler kullanılmaktadır. Sadece yağ, kir gibi hafif kirlenmeleri olan soğuk kısım parçaları için ön temizleme prosesleri yeterli olurken sıcaklık arttıkça oluşan yoğun oksit tabakalarının temizlenmesi için parçadaki kirlenmenin cinsine göre ön temizleme sonrası alkali ve asit kombinasyonları uygulanması gerekebilir. Kullanılan kimyasallar motor üreticisi tarafından belirlenmiş kimyasal ürünlerdir. Alkali derecesine göre sınıflandırılabilecek olan bu temizleyiciler artan alkali oranıyla yüksek temizleme gücüne erişirler. Çelik için alkali derecesi yüksek, çinko ve alüminyum alaşımları için düşük kimyasallar seçilir. "Pickling” işlemi içinse yüzeyi temizlenecek metal, koruyucu maddeler içeren asit içine daldırılır. Bu amaçla hidroklorik, sülfürik ve fosforik asit gibi asitler kullanılmaktadır.(5-6) Kimyasal korozyon giderme yöntemi sadece hafif korozyonlar için uygundur ve kimyasal çözeltinin hapsolmayacağı, metal ve kaplamaya zarar vermeyeceği yerlerde kullanılmalıdır. Uygun şekilde kullanılırsa mekanik korozyon giderme yöntemlerine nazaran daha az metal kaybına neden olur.(3) Mekanik yöntemler kullanıldığında ise yöntemin boyutsal kayıp, yüzey kalitesine etkisi ve malzemenin içine uzanan çatlakların örtülmüş olup olmadığı kontrol edilmelidir. Zımparalar, metalik yünler, tel fırçalar ve kazıyıcılar korozyonun mekanik yöntemlerle giderilmesinde kullanılan teçhizatlardır. Bunlar ana malzemesi kriter alınarak galvanik korozyona neden olmayacak şekilde uygun metal yüzeyler üzerinde kullanılmalıdır.(3) Uçak motor revizyonunda kullanılan diğer mekanik korozyon giderme yöntemleri şunlardır : Kumlama : Belirli bir kabin içerisinde bulunan aşındırıcı taneciklerin basınçlı hava vasıtasıyla püskürtülmesi suretiyle malzeme üzerinde gösterdiği etki korozyon ve artıklarının yok edilmesinde kullanılan mekanik temizleme yöntemidir. Ayrıca malzemeyi kaplama ve boyaya hazırlar. Kuru ve sulu kumlama olmak üzere iki çeşit kumlama yöntemi uygulanmaktadır. Aşındırıcı olarak farklı ölçülerde alüminyum oksit, silikondioksit, cam tozu, meyve çekirdekleri, plastik medya kullanılabilir. Uygulanan hava basıncı, nozul açısı ve mesafesi, medyanın tipi ve ölçüsü kumlama işleminin parametreleridir.(7) Vibratörlü temizleme : Aşındırıcı medya, su ve deterjan karışımı kullanılarak cihazın titreşim etkisiyle pale ve vanelerin mekanik olarak temizlenmesinde kullanılan temizleme yöntemidir.(8) Ultrasonik temizleme : Yüksek frekanstaki ses dalgalarının deterjan içeren tanktaki solüsyon hareketiyle motor parçalarının yüzeylerinin temizlendiği mekanik yöntemdir.(8) Parça uygun şekilde temizlendikten sonra korozyondan koruma amacıyla uygulanacak olan koruyucu yüzey işlemi uygulanır : 2.1.Metalik kaplamalar Uçak motorlarının revizyonu sırasında sert krom, nikel, akımsız nikel, bakır, kadmiyum, gümüş, borazon kaplama prosesleri uygulanmaktadır. Sert krom kaplama ve nikel kaplama ile zamanla çalışıp aşınan parçaların kaplanarak ilk haline getirilmesi sağlanırken ; akımsız nikel kaplama korozyona karşı direnç sağlar ; kadmiyum kaplama korozyon direncini arttırır ; gümüş kaplama korozyon direnci veya elektrik iletkenliği istendiği zaman yapılan kaplamadır. Bakır kaplama ise demir ve çelik parçaların korozyona karşı direncini arttırmak amacıyla uygulanır.(9) Ana metal üzerindeki koruyucu metal kaplama tabakası ana metale göre anodik veya katodik olabilir. Çelikler üzerindeki bakır ve nikel kaplamalar katodik olurken çinko ve alaşımsız alüminyum genellikle anodiktir. Eğer kaplama tabakasında kılcal delik veya çatlak varsa katodik kaplamalar (ana metale göre soy) paslanmayı önleyemez. Çeliğin çinko veya alüminyumla kaplı olması durumunda ise kaplamanın hatalı yerlerinden saldırgan ortamla temasa gelen yerler paslanmayacaktır. Kadmiyum alttaki metale anodik kaplama sağlarken krom, nikel, bakır gibi kaplamaların yüzeyinde kırılma meydana geldiğinde korozyon hızla ana metale yayılacaktır. Çünkü bu kaplamalar çoğu metale katodiktir.(5) Belirlenmiş periyotlarla kaplama proseslerinin uygulandığı banyolarda konsantrasyon ve kirlilik kontrolleri ; banyolarda kaplanan test kuponlarına da ağırlık, yapışma-görünüş, mikrosertlik, korozyon direnci, kalınlık ve hidrojen gevrekliği testleri uygulanmaktadır. 2.1.1.Kadmiyum kaplama Kadmiyum kaplamanın ana amacı çelik ve dökme demirleri atmosferik korozyona karşı korumaktır. Kadmiyum demirli malzemelere anodiktir ve alttaki metali korozyondan korur. Kimyasal atağa düşük direnç gösterir ve organik buharlar içeren atmosferlerde korozyon olmaya meyillidir. Kadmiyum kaplama çinko kaplamaya göre daha pahalıdır ama iki önemli avantajı vardır. Kadmiyum kaplama hidrojen gevrekliğine neden olmaya daha az eğilimlidir ve kadmiyumun korozyon ürünleri çinkonunkilerden daha küçük hacimlidir. Aksi belirtilmedikçe başka bir metal kaplanmadan direk ana metale uygulanabilir. Korozyona dayanıklı çelikler önce nikelle kaplandıktan , alüminyum esaslı parçalarda zinkat prosesine tabi tutulduktan sonra kadmiyum kaplanabilir. Kadmiyum kaplama prosesi için referans, QQ-P-416 şartnamesidir.(10) 2.1.2.Krom kaplama Krom kaplama aşınmaya, ısıya ve korozyona direnç sağlar. Aksi belirtilmedikçe krom depositleri ana metale direk uygulanabilir. Ancak ana metalin alüminyum olması durumunda öncelikle zinkat prosesi yapılır. Korozyon koruma için kullanıldığında nikel veya nikel-bakır üzerine krom kaplamaya izin verilir. Klasik krom kaplama solüsyonları kromik ve sülfürik asitten oluşur. Krom kaplama prosesi için referans, QQ-C-320 şartnamesidir. (10) Şekil 2’de yatak çapına krom kaplama uygulanan F110 “HPTR rear shaft”ı görülmektedir. Şekil 2. F110 motoru HPTR rear shaftı 2.1.3.Bakır kaplama Bakır kaplama oksitleyici olmayan asitlere karşı dirençlidir, ama oksitleyici asitlerle kolayca çözülür. Koruyucu karakteristiklerinden ziyade termal ve elektriksel özellikleri için kullanılır. Porlu yapıya sahip olduğundan nikel veya krom ile üstü kaplanmadıkça demir veya çeliğin korozyon koruması için uygun değildir. Ayrıca ısıl işleme girecek parçalarada bakır kaplama uygulanmaktadır. Bakır kaplama prosesi için referans, MIL-C-14550 şartnamesidir.(10) 2.1.4.Nikel kaplama Nikel fiziksel ve kimyasal özellikleri yüzünden en popüler ve yararlı metalik kaplamadır. Yüksek parlaklık sağlar, korozyon ve aşınma direnci yüksektir ve kolayca makinelenebilir. Elektrolitik nikel kaplama solüsyonu nikel sülfat, nikel klorid, borik asit ve anti pitting ajanlarının bileşimidir. Elektrolitik nikel kaplama için referans QQ-N-290 şartnamesidir.(10) Akımsız nikel kaplama, nikel tuzları kullanılarak kimyasal indirgenmenin olduğu daldırma prosesidir. Son kaplama nikel, demir ve %3-12 fosfor içeren bir bileşiktir ve elektro kaplama nikelden farklı özelliklere sahiptir. Kaplama büyük oranda porsuz, gevrek ve oldukça serttir. Parçanın her tarafı eşit kaplandığından kaplama sonrası makineleme işlemine gerek duyulmamaktadır. Uygun ısıl işlemle sertlik arttırılarak aşınma direnci sert kromla mukayese edilebilir hale gelir. Depozit akım dağılımından bağımsız olduğundan kaplanacak metalin şekil ve ölçüsüne bakmaksızın kalınlıkça üniformdur. Bu özelliği akımsız nikeli dişliler, valfler, pompa gövdesi, vida gibi kompleks şekilli parçalar için değerli bir kaplama yapar. Akımsız nikel kaplama prosesi için referans, MIL-C-26074 şartnamesidir.(10) Yukarıda bahsedilen kaplama kontrol testlerinden birisi olan bükme testinin (ASTMB 571’e göre) uygulandığı, akımsız nikel kaplanmış test kuponunun 2X ve 12X büyütmeleri Şekil 3 ve 4’te verilmiştir. Şekilde de görüldüğü gibi uygulanan bükme testi neticesinde kaplamada çatlaklar meydana gelmiştir. 2.1.5.Nikel kadmiyum kaplama Nikel kaplama üzerine kadmiyum uygulanıp sonrasında kaplamaya difüzlenmesi için fırınlamayla üretilen bir kaplamadır. Amacı 900 0F’ın üzerinde işlem gören ana metallere korozyon koruma sağlamaktır. Nikel-kadmiyum kaplama için referans, QQ-N-290/QQ-P-416 şartnameleridir. Şekil 3. Akımsız nikel kaplama uygulanmış test kuponunun 2X’lik büyütmesi Şekil 4. Akımsız nikel kaplama uygulanmış test kuponunun 12X’lik büyütmesi 2.1.6.Gümüş kaplama Gümüş mükemmel bir ısı ve elektrik iletkenidir ve korozyona karşı dirençlidir ancak sülfid içeren atmosferlerin varlığında kolayca kararabilir. Gümüşün sürtünmeyi önleyici özelliği yataklar ve dişlilerde kullanımını değerli kılar. Elektriksel özellikleride elektriksel bağlantılar için kullanımını yararlı kılar. Gümüş kaplama prosesi için referans, QQ-S-365 şartnamesidir.(10) Şekilde görülen T56 motoruna ait asamblelerde propeller shaft ve rear planet carrier’a gümüş kaplama prosesi uygulanmaktadır. 2.1.7.Borazon kaplama 1950’li yıllarda General Elektrik firması laboratuarlarında geliştirilen ve elmas ile benzer derecede sertliğe sahip ticari adı borazon olan kübik bor nitrür (CBN) malzemesi, F110 motorlarında bu benzeri görülmemiş sertiğinden dolayı M22, M26 seallerin üzerindeki nikel kaplamanın içine ilave edilmektedir. Ayrıca türbin palelerinin uç kısımlarıda etkili bir seal için borazon ile kaplanmaktadır. Şekil 5. T56 motoru propeller shaft ve planet gear asamblesi 2.2. İnorganik kaplamalar Ortam şartlarında aktif olan metal yüzeyinin pasif hale getirilme işlemine pasivasyon denir. Pasivasyon işlemi ile metal yüzeyi maruz kalacağı ortam şartlarındaki korozif etkiye karşı direnç kazanır. Metal yüzeyini her tür korozif ortam şartlarına karşı dirençli kılmak imkansızdır. Pasivasyon işlemi ile metal yüzeyinde koruyucu bir film oluşur. Koruyucu filmin kesintisiz kendi kendini tamir edebilen ve kullanılacağı ortam şartlarında çözünmeyen türden olmalıdır. Söz konusu film metalin çözünmeyen tuzlarından veya oksitlerinden oluşabilir. Alüminyum, bakır ve kurşunun yüzeyinde metal oksit filmi oluşur. Kimyasal pasivasyon işlemi aktif bir metal yüzeyinde pasif bir oksit tabakası oluşturur. Pasif film metal yüzeyine diğer koruyucu (boya vb..) sistemler uygulanıncaya kadar metali korur.(3) Kimyasal reaksiyonlarla bir metalin yüzeyinde meydana getirilen oksit karakterli tabakalar inorganik gruba girerler.(5) Motor parçalarının revizyon işlemleri sırasında kullanılan inorganik kaplamalar aşağıda verilmiştir : 2.2.1.Anodize Elektrokimyasal kaplamalar aktif metal yüzeylerinde kalın ve kararlı bir oksit filmi elde edilmesine yönelik elektrolitik işlemler sonucunda meydana gelirler. Anotlama olarak isimlendirilen bu işlemde elektrolitik banyo içinde anot olarak bağlanan metal yüzeyinde bir oksit filmi meydana gelir. Alüminyum bu işleme en çok tutulan metallerin başında gelir.(5) Anodize işleminde belirli konsantrasyondaki asit karışımından akım geçirilerek koruyucu kaplama işlemi uygulanmaktadır. Kromik asit anodize, sülfürik asit anodize alüminyum parçalar üzerine korozyon dayanıklılığını arttırmak için yapılırken ; sert anodize alüminyum parçalar üzerine yüzey sertliğini 63 HRC’ye arttırmak için yapılan kaplamadır.(9) Şekil 6’da anodize işlemi uygulanan Tyne 22 motoruna ait alüminyum esaslı parçalar görülmektedir. Anodize işlemi yalnızca kimyasal dayanımı iyileştirmez oksit tabakasının yüksek sertliğinden dolayı aşınma direncinide yükseltir ve koruyucu boyalar için daha iyi yapışma olanağıda sağlar. Anodize kaplamanın porozitesinin derecesi tankta kalış süresi, elektrolit ve kullanılan akım gibi değişkenlere bağlıdır.(10) Anodize sonrası parçaya diğer işlem adımlarına göre sıcak su, sodyum dikromat yada nikel asetat solüsyonunda "tespitleme" işlemi yapılabilir. Bu işlem porların kapanmasına ve absorpsiyon yüzey alanının azalmasına yardım eder. Şayet parça renlendirilecekse tespitleme işlemi öncesinde yapılmalıdır.(10) 2.2.2.Fosfatlama Fosfatlama işlemi ise daha çok çeliklerin korunmasında kullanılır, koruyucu özelliğinin yanı sıra daha sonraki boya işlemi içinde iyi bir yüzey oluşturur. Çeliklerin dışında alüminyum hariç diğer metallerde fosfatlanabilir. Kimyasal olarak malzeme yüzeyinde bazı metal tuzlarının elde edilmesini içeren fosfatlama banyolarında esas olarak çinko, demir ve manganez fosfat karışımları ile seyreltilmiş fosforik asit bulunur.(5) Tip M (mangan esaslı fosfat) ve tip Z (çinko esaslı fosfat) olmak üzere iki fosfat kaplama prosesi mevcuttur.(10) Faturalı burç Yağ tahliye borusu Yatak taşıyıcısı Yağ dağıtıcı gövdesi Mesafe parçası Yatak gövdesi Şekil 6. Anodize işlemi uygulanan Tyne 22 motoruna ait parçalardan bazıları 2.2.3.Kromatlama Metal-krom oksitten oluşmuş karışık bir oksit tabakasının elde edilmesi işlemin esasını meydana getirir. Demir esaslı malzemeler üzerinde doğrudan kromatlama için bir yöntem yoktur fakat fosfatlanmış demir esaslı yüzeyler üzerinde kromatlama yapılabilir. Al, Cu, Zn, Sn, Mg, Ag ve Cd gibi metallere uygulanabilir.(5) Uçak motorundaki alüminyum parçaların yüzey koruması için kromatlama işlemi askeri standardı olan MIL-C-5541/MIL-C-81706’e göre uygulanmaktadır. Alüminyum alaşımlarına tatbik edilen bu çözelti imalatçısının talimatına göre hazırlanır. Hazırlanan çözeltide pH değeri ve renk kontrolleri yapılır. Gerekli temizleme işlemi yapılmış alüminyum alaşımlarına, çözelti daldırma yada fırça ile uygulanır.(3) Alodine olarak isimlendirilen dönüşüm kaplaması boyasız yüzeylerde korozyon direnci sağladığı gibi boya öncesinde de daha iyi yapışmayı sağlamaktadır. Magnezyum parçalara uygulanan dikromatlama işleminde de MIL-M-3171 askeri şartnamesine göre parçalara kromik asitle temizleme işlemi sonrası dikromat solüsyonu uygulanarak koruyucu yüzey işlemi gerçekleştirilmektedir. 2.2.4.İnorganik boyalar Uçak motorlarında sıklıkla kullanılan inorganik boyalardan bazıları şunlardır : Sermetal W : Yüksek sıcaklık, korozyon, titreşim, aşırı rutubet, tuzlu ortam, pek çok kimyasal madde, aşınma ve erozyona dayanıklı alüminyum esaslı bir boyadır. J79 motoru kompresör rotor paleleri ve diskleri kullanıldığı yerlerden bazılarıdır.(11) Soloromik-seramik boya : Karbonlu ve düşük alaşımlı çeliklerin oksitlenme, karbon teşekkülü ve korozyona karşı korunmasında kullanılır. J85 serisi motor parçalarında kullanımı yaygındır.(7) Glyptal S-1193 : 5500F sıcaklığa kadar dayanabilen korozyon ve erozyona mukavim, silikon ihtiva eden, gri renkli emaye boyadır. Boya işlemi sonrası çok düzgün yüzeyler elde edilir. J79 motoru front casing ve dişli kutuları, J85 motoru front frame ve stator paleleri kullanıldığı yerlerden bazılarıdır.(7) 2.3.Organik kaplamalar Boyalar, laklar, plastik kaplamalar belli başlı organik kaplamalardır. Boyalar korozyonu önleme görevini üç şekilde yerine getirir. Bütün boyalar, metal yüzeyi ile çevre arasında geçirimsiz bir tabaka oluşturarak metalin çevre ile temasını önler, böylece metalin çevresi ile reaksiyona girmesi önlenmiş olur. Bazı boyalar içinde inhibitör etkisi yapan pigmentler bulunur. Bunlar metal yüzeyinin pasifleşmesine ve korozyon hızının azalmasına neden olurlar. Bazılarının içinde ise dolgu maddesi olarak çinko tozu bulunur. Çinko galvanik etki yaparak metali katodik olarak korur.(4-5) Diğer kaplamalarda olduğu gibi yüzey hazırlanması ilk kademeyi oluşturur. Boya tabakasının metal yüzeyine tam olarak yapışmaması halinde yüzeyden penetre olan su buharı burada toplanabilir. Ayrıca termal etkiler ve osmoz olaylarıda boyanın o bölgede kısa sürede kabarmasına neden olur. Bütün boya çeşitlerinin istisnasız olarak suyu, oksijeni ve gazları az veya çok miktarda geçirdiği bilinir. Geçen miktar boya filminin kalınlığına, geçirgenliğine ve bütünlüğüne bağlı olarak değişir. Ancak boya filminden geçen bu maddeler sanki boya yokmuş gibi korozif etkilerini ortaya koyarlar.(4) Eski boya varsa çıkartıldıktan ve gerekli temizleme işlemleri uygulandıktan sonra gereksinime göre yüzey fosfatlama gibi koruyucu banyolardan geçirilir. Amaç temizlenen yüzeyi paslanmalara karşı korumaktır. Boyalar genellikle üç tabaka halinde uygulanır. Metal yüzeyine uygulanan astar tabakasının görevi yapışmayı sağlamaktır. Orta tabaka boyanın dayanım gücünü arttırır ve su geçirimsizliğinde önemli rol oynar. Üst kat ise gaz ve su buharı geçirimsizliğini sağlar, ayrıca dış etkilere karşı boya tabakasını korur. Boya uygulaması herhangi bir işçinin yapabileceği basit bir iş değildir. Yanlış uygulamalar ve yetersiz bir işçinin yapacağı hatalar boya ömrünün azalmasına neden olur. Boya uygulamasında yapılan hatalar ve bunların nedenleri Çizelge 1’de verilmiştir.(4) Çizelge 1. Boya uygulamasında yapılan hatalar ve nedenleri Düzensiz film kalınlığı Doğrudan işçilik hatasıdır. Özellikle tabanca ile boyamada görülür. Boyanan yüzey ile tabanca arasındaki uzaklık daima aynı kalmalıdır. Akma ve torbalanma Boyanın gerektiği kadar inceltilmeden uygulanmasından ileri gelir. Ortam sıcaklığının düşük olması veya iyi havalandırma yapılmaması halinde de akma ve torbalanma görülür. Buruşma Hava oksijeni ile kuruyan boyalarda görülür. Gereğinden kalın tabaka uygulanırsa alt kısımlar kuruyamaz, yüzey buruşur. Pütürleşme Tabanca ile boyamada sıkça raslanır. Çabuk uçan bir solvent kullanılması halinde boya yüzeyi düzgünlüğünü kaybeder. Kusma Alt katta bulunan boya renginin üst kata çıkması olayıdır. Boya tabakası tam olarak kurumadan üst tabakanın uygulanmasından ileri gelir. İğne delikleri (pinhol) Hava kabarcıkları iğne delikleri oluşturur. Boyanın fazla inceltilmiş olması, yüzeyde toz ve kir bulunması gibi nedenler ile oluşur. Tabancada çok yüksek basınç olması halinde de iğne delikleri oluşabilir. Metal yüzeyine uygulanmış olan boya tabakasının çevre koşullarına göre belli bir ömrü vardır. Bu süre boya tabakası üzerinde periyodik yapılacak kontroller ile boya tabakasında gözlenen hasar ve kusurların değerlendirilmesi yardımıyla anlaşılabilir. Uçak motorunun boyalı parçalarında da belirli uçuş saatleri sonrasında yapılan kontrollerde boya tabakasında zamanla meydana gelebilecek olan pas oluşumu, yapışma kaybı, çatlama, tebeşirleşme hasarlarına karşı kontroller yapılır. Şayet kısmi tamir işlemleriyle boya tamiri yapılamıyorsa gerek kimyasal gerek mekanik yöntemler kullanılarak boya komple sökülerek yeniden tatbik edilir. Uçak motor revizyonunda kullanılan boyaları organik ve inorganik olarak iki sınıfa ayırmak mümkündür. Organik boyalar genellikle düşük sıcaklık gösteren motor parçalarının erozyon ve korozyondan korunması için kullanılır. İnorganik boyalar ise yüksek sıcaklık gösteren motor parçalarında aynı amaca yönelik kullanılmaktadır. Kullanılacak boyalar ve işlem parametreleri ilgili motora ait teknik emirle belirlenmiştir. Uçak motorlarında genellikle inorganik esaslı boyalar kullanılmakla birlikte Tyne motorlarında kullanılan teflon esaslı bir boya olan VPW-350 gibi organik boyalarda kullanılmaktadır. Organik boyalarla daha çok uçak gövdesi üzerinde karşılaşılmaktadır.(7) Ayrıca gerek korozyonu önlemek gerekse hareket halindeki parçalarda aşınmayı, sabit parçalarda yapışmayı önlemek için kuru film yağlayıcılar kullanılmaktadır. Katı film yağlayıcılar geleneksel yağlayıcıların uygulama yada alıkonmasının zor olduğu veya diğer yağlayıcıların toz, aşınma ürünleri yada nemle kirlenebileceği yerlerde kullanılır. Genellikle anodize (alüminyum ve magnezyum esaslı malzemeler) ve fosfat (çelik esaslı malzemeler) gibi filmlerle önceden kaplanmış yüzeylere, epoksi primerler gibi organik kaplamaların üzerine başarıyla uygulanır. Fırınlanan, havada kuruyan farklı kalınlıklarda tatbik edilen katı film yağlayıcılar motor parçalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kaplama fırınlandığında uçaklarda kullanılan solventlerde, yağlarda, yakıtlarda ve akışkanlarda çözünmez.(10) Atölye içerisinde dolaşacak veya depolanacak malzeme üzerine uygun yağ kaplanmasıyla stokaj işlemi uygulanarak korozyona karşı bir önlem alınmış olur. 2.4.Metal sprey Metal sprey; tel ve toz halindeki kaplama malzemelerini ergimiş veya yarı ergimiş hale getirerek önceden hazırlanmış altlık üzerine plazma veya alev yardımıyla püskürtme işlemidir. Uçak motoru parçaları gibi ileri teknoloji malzemelerinin kullanılmasında sıkça kullanılan bir işlemdir. Şekil 7’de metal sprey kaplamasının görünüşü verilmiştir.(12) Şekil 7.Tipik bir metal sprey kesiti Metal sprey kaplama sprey boya işlemine benzetilebilir. Sprey boyamada renk pigmentleri solvent içinde erimiş halde olup yüzeye püskürtüldükten sonra solvent uçar ve geride ser bir film tabakası kalır. Metal sprey işleminde ısı solventin yerine geçer ve seramik yada metal ergiyip önündeki bir yüzeye püskürtüldükten sonra çabucak soğur ve sert bir film oluşur.(7) Metal sprey işleminde 1.5-3 mm arasındaki kangal halindeki tel malzemeler veya tane çapı 0.03-0.08 mm arasında değişen toz malzemeler kullanılır. Tabanca ucunda oluşan alevin odak noktasına tel malzeme sürülür, toz malzeme püskürtülür. Eriyen malzeme alevin itici gücüyle zerrecikler halinde tabanca karşısında belirli bir mesafede dönen parça üzerine yapışır, işlem devam ettikçe bu zerrecikler bir tabaka oluşturur.(13) Metal sprey temel olarak iki metotla yapılır : 2.4.1.Alev (flame) sprey Bu yöntemde kaplama malzemesini eritebilmek için yanıcı gaz kullanılır. Alev sprey tabancaları tel, çubuk ve toz şeklinde kaplama malzemesini püskürtebilir. Asetilen, propan, Mapp gazı ve oksijen-hidrojen yaygın olarak kullanılan alev sprey gazlarıdır. Kaplama malzemeleri atomize edilip basınçlı hava akımı içinde yüzeye taşınır.(12) Alev sprey iki metotla yapılır : Tel metodu : Bu metotta malzeme tabakasını yapmak için bobin halinde tel kullanılır. Oluşan tabakalar genellikle gözenekli veya vasat bir bağlama gücündedir. Çoğunlukla aşınan veya aşınması istenen parçalara uygulanır. En çok kullanılan yöntem oksiasetilen tel tabancası ve ark tabancasıdır.(7) Toz metodu : Metal sprey yöntemlerinde en çok kullanılan malzeme tozlardır. Toz ile plastik, seramik, cermet (seramik-metal karışımı) hatta oldukça sert yüzlü kritik malzemelere metal sprey kaplaması yapılabilmektedir.(7) 2.4.2.Plazma sprey Durgun bir gaz su ile soğutulan iki elektrot arasından geçerken bir ark oluşturur, bu da akış halindeki gazı iyonize eder. Genelde 30000F veya özel yüksek enerjili işlemlerde 6000 0F ‘a kadar bir hararet oluşur. Gaz, büyük bir hızla ısındığından genişleyip torçtan iyonize plazma halinde ve açık kaynak alevi görünümünde çıkar. Tozlar akış halindeki gaza enjekte edilerek erimiş halde püskürüp yüzeye kaplanır. Eriyebilen bütün malzemeler plazma sprey yapılabilir.(7) 2.5.Difüzyon kaplamalar Codep kaplama uçak motoru serviste bulunduğu süre boyunca HPT (high pressure turbine) ve LPT (low pressure turbine) pale ve vanelerindeki oksidasyonu minimize etmek için GE tarafından gerçekleştirilen özel bir prosestir. Codep difüzyon kaplaması sayesinde nikel veya kobalt parçalar üzerine onları yüksek ısı oksidasyonundan koruyacak yüksek miktarda alüminyum içeren bir kaplama yapılabilir. Bunun için parçalar alüminyum içeren bir tozun (donator tozu) içine yerleştirilir ve yüksek ısıda kor haline getirilir. Sonuçtaki kaplamalar genellikle orta dereceli alüminyum aktivitelerde görülen kaplama özelliklerini gösterirler. Çoğunlukla kalınlıkları 20-120 mikrondur. Alüminyum malzeme içeren bir bant uygulanmasıyla parça üstünde spesifik bölgelere aluminide difüzyon kaplamanın uygulandığı işlemdir. Parça normal kaplama işlemindeki çevrime maruz kalır ve sadece tamir alanlarında kaplama/difüzyon oluşur. Bu proses HPT palelerinde ve LPT 2. kademe nozulunda kullanılır. Bu işlem tam bir kaplamanın gerekmediği durumda kullanılır. 3. SONUÇ Bir çok motor parçası, kullanılma yerleri itibari ile metalin metale sürtünmesi, çalışma ortamının kirliliği, sıcaklığı gibi çevre şartlarının sebep olabileceği mekanik aşınma, ısıl yorulma, oksidasyon, sıcak korozyon, termal şok gibi malzemenin ömrünü kısaltıcı dolayısıyla çalışma maliyetini arttırıcı ortamlarla karşı karşıya kalır. Bu durumlar karşısında malzemenin ömrünü arttırmak için malzemelere kaplamalar uygulanır.(14) Metalik, organik ve inorganik kaplamaların korozyon korumada yaygın bir kullanımı vardır. Ancak metal sprey yada difüzyon kaplamalar uçak motor revizyon işlemleri gibi özel şartların gerektiği yerlerde kullanılan pahalı kaplamalardır. Bu kaplamalar kullanılan motor malzemelerinin maliyetlerinin yüksekliği nedeni ile sürekli olarak gelişim göstermektedir. 4. KAYNAKLAR 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. Aydın, Y., Uçak Kaza İncelemelerinde Malzeme Faktörü, 1.HİBM.K.lığı, 173 Teknik Bülten, Uçaklarda Korozyon Kontrolü, No.88/TGU/11, 1.HİBM.K.lığı, 29, 1988 Ay, S., Korozyon Kontrol, 1.HİBM.K.lığı, 49, 1988 Yalçın, H., Koç, T., Mühendisler için Korozyon, Ankara, 1998 Çakır, A., Metalik Korozyon İlkeleri ve Kontrolü, Ankara, 391, 1990 Hı-Tech Repair Training Manual, F110 Engine Chemical Cleaning & Stripping Training, 196, 1998 Aykut, G., 1.HİBM.K.lığında Uygulanan İleri Teknolojiler ve Prosesler El Kitabı, 1.HİBM.K.lığı, 58, 1993 TO 2J-F110-3-4, Cleaning and Stripping Technical Order Prosesler Kitapçığı, 1.HİBM.K.lığı, 61 TO 42C2-1-7, Metal Treatmants Technical Order Jet Revizyon Boya Kursu, Kurs Kod No : EM-097, 1.HİBM.K.lığı, 32 Kaptan, S., İleri teknoloji Onarımları, 1.HİBM.K.lığı, 2002 Turan, Y., Termal Sprey, 1.HİBM.K.lığı, 2002 Kuşhan, M., Akkuş, İ., Paket Semantasyon Yoluyla Alüminayt Kaplama Uygulaması Teoriği, 2002