Uçak Motor Revizyonunda Kullanılan Koruyucu Kaplamalar

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