Plazma, eşit sayıda serbest elektron ve pozitif iyon bulunduran, genellikle maddenin dördüncü hali olarak adlandırılan yoğunlaştırılmış bir gazdır. Plazmanın başlıca iki önemli avantajı vardır. Birincisi, bilinen bütün malzemeleri eritebilecek derecede yüksek sıcaklık elde
etmek mümkündür, ikincisi ise diğer malzemelere daha iyi ısı transferi sağlamasıdır. Plazma sprey tekniğinin yüksek işlem sıcaklığı, ergime noktası yüksek metal ve alaşımlarla çalışmaya imkân sağlamaktadır. Ayrıca, inert ortamlarda kullanılabilmesi yöntemin avantajlarındandır. Toz formunda ve belirli tane boyutlarında üretilen tüm kaplama malzemeleri bu işlemde başarıyla kullanılabilmektedir.
Plazma sprey tekniğindeki ana düşünce; pahalı olmayan bir ana malzeme üzerine ince ve koruyucu değeri yüksek bir tabaka meydana getirmektir. İşlem, iyonize olmuş bir gaz içinde erimiş olan toz formundaki malzemenin, kaplanacak yüzeye çok hızlı bir şekilde ve yüksek sıcaklıkta püskürtülmesi şeklinde uygulanmaktadır. Sprey kaplama tekniğinin kalitesi plazma ve çevre şartlarıyla birlikte toz partiküllerinin etkileşimlerine bağlıdır. Etkileşme tozun şekli, boyutu, yoğunluğuna, plazma alevinin laminer veya türbülanslı oluşuna, kimyasal bileşimine, entalpisine, plazma alevinin hızına, tozun plazma alevi içerisine gönderilme şekline ve hızına bağlıdır.
Plazma sprey kaplama prosesinde Tungsten Katot (-) ile bakır nozul anot (+) arasında oluşan arktan geçen diatomik gazlar (Argon-Hidrojen karışımı) iyonize edilmekte ve 15.000 °C ile 25.000 °C’ye kadar varabilen plazma sıcaklığında tozlar kaplanacak malzeme üzerine püskürtülmektedir. Alevle püskürtmeye nazaran daha sık dokulu ve ekonomik ömrü uzun olan kaplamalar yapılabilir. Yapışma değerleri 5.000-10.000 PSI arasında değişmektedir. Pürüzlülük %5 veya daha azdır.
Yüksek sıcaklıktan dolayı nozul sürekli olarak su ile soğutulmaktadır. Toz malzemesi plazma alevi içerisine taşıyıcı bir gaz (Ar, N2) yardımıyla gönderilir. Kaplama malzemesi olan toz partikülleri, ortaya çıkan yüksek sıcaklık sebebiyle, toz çapına bağlı olarak tam veya yarı eriyik halde iş parçasına doğru ivmelendirilir. Hızla iş parçası yüzeyine çarpan eriyik yüzeye yine hızla yapışır ve aynı şekilde çok çabuk soğurlar (>106 K/s) ve yüzeyde arzu edilen koruyucu yüzey tabakası (veya çökelti) oluşturulur.
Plazma sprey yöntemiyle gerçekleştirilen seramik kaplamalar birçok metalden daha iyi aşınma ve erozyon direncine sahiptirler ve dizel motorları da dahil erozyon ve aşınma dirençli uygulamalarda yaygın olarak kullanılırlar.
Kullanılan Başlıca Toz Alaşımları; paslanmaz ve karbon çelikleri, bronzlar, seramikler (alüminyumoksit, zirkonyumoksit, kromoksit vs.), karbürler (tungstenkarbür, kromkarbür vs.), süper alaşımlar (Inconel, Triballoy, Hastelloy, MCrAIY) ve sermetler. Uygulama alanları; yanma odaları, türbin kanatları, segmanlar, pistonlar, turbo şarj rotorları, krank milleri, roket nozulları.
Kaynak: Yakup İçingür ve Erhan Eray’ın “Seramik Kaplama Kalınlığının Isı İletim Katsayısına Etkisi” (10. Uluslararası Yanma Sempozyumu, Sakarya, 9-10 Ekim 2008) konulu makalesinden derlenmiştir.
