Page 18 - SHY2012

Basic HTML Version

6/2007
[ www.shy-hitsaus.net ]
16
meitä metallipohjaisia, esimerkkinä kupari,
alumiini ja sinkki. Näiden materiaalien käyt-
tökohteet ovat yleensä korroosionsuojauk-
sessa, korjauspinnoituksessa, sähkön- ja
lämmönjohtavuutta vaativissa kohteissa. On
kuitenkin huomioitava, että pinnoite sisältää
metallisen materiaalin lisäksi keraamista li-
säainetta, mutta huomattavasti pienemmän
määrän kuin lähtöaineessa. Tyypillisesti
OCPS:n toimittamissa jauheissa on noin 50
% keraamista lisäainetta lähtötilanteessa.
Lopputilanteessa pinnoitteessa on noin 10
% keraamista lisäainetta ja 90 % metallista
pinnoitemateriaalia. Kuvassa 6a on esitetty
syövyttämätön poikkileikkaus Dymet -mata-
lapainekylmäruiskulla ruiskutetusta kupari-
pinnoitteesta raepuhalletun teräksen pääl-
lä. Pinnoitteessa harmaa alue on kuparia ja
mustat par tikkelit alumiinioksidia. Kuvassa
6b on puolestaan sama rakenne syövytettynä
ja kuvattuna suuremmalla suurennoksella.
Syövytyksellä saadaan esille mikrorakenne,
josta voidaan todeta par tikkelien suuri plasti-
nen muokkautuminen törmäyksen aikana.
Kuvassa 7 on esitetty esimerkkinä kohdassa
7a Dymet -matalapainekylmäruiskulla ruisku-
tetun sinkkipinnoitteen poikkileikkausraken-
ne alumiinin päällä ja kohdassa 7b nikkeli-
pinnoitteen poikkileikkaus rakenne teräksen
päällä ruiskutettuna Dymet -matalapainekyl-
märuiskulla. Molemmissa pinnoitteissa har-
maa alue on metallista materiaalia ja mustat
par tikkelit puolestaan alumiinioksidia.
Matalapainekylmäruiskutetut pinnoitteet
ovat mikrorakenteeltaan tiiviitä eli pinnoit-
teilla on alhainen huokoisuus. Lisäksi tar-
tunta pinnoitteen ja perusaineen välillä on
virheetön. Matalapainekylmäruiskutettujen
pinnoitteiden tar tuntalujuus on luokkaa 30
MPa riippuen pinnoite - substraattimateriaa-
liyhdistelmistä.
Ruiskutustilaisten pinnoitteiden kovuudet
ovat melko korkeat, suuremmat kuin bulk-
kimateriaalin, johtuen muokkauslujittumi-
sesta. Tämän seurauksena pinnoitteet ovat
myös melko hauraita ruiskutustilassa, mutta
lämpökäsittelyllä saadaan rakenteeseen sit-
keyttä pinnoitteen ollessa pehmeämmässä
tilassa. Matalapainekylmäruiskulla voidaan
valmistaa eripaksuisia pinnoitteita, kymme-
nistä mikrometreistä muutamiin millimetrei-
hin, riippuen tarpeesta ja käyttökohteesta.
Sovelluskohteet
Matalapainekylmäruiskutus soveltuu erityi-
sesti korjaus- ja paikkauspinnoitukseen, kos-
ka laite on helposti siirrettävissä ja liikutelta-
vissa. Erityisesti matalapainekylmäruiskutus
soveltuu mekaanisten vaurioiden korjaami-
seen ja valuvikojen paikkaamiseen. Koska
menetelmässä on alhainen lämmöntuonti,
ei korjattavaan/paikattavaan kappaleeseen
synny juurikaan lämpöä, joten vältytään
paikattavan rakenteen muokkautumiselta
ruiskutuksen aikana. Autoteollisuus ja vali-
moteollisuus ovat esimerkkejä mahdollista
sovelluskohteista juuri korjaus- ja paikkaus-
pinnoituksen osalta.
Kuvassa 8 on esitetty sylinterikappaleessa
olevan vaurion paikkaaminen matalapai-
nekylmäruiskuttamalla. Vaurio täytetään
alumiini-sinkki-alumiinioksidi -pinnoitteella.
Paikattavan alueen esikäsittelynä on ensin
avaus ja sitten hiekkapuhallus, jotta pinnoit-
teelle saadaan riittävä tar tunta. Kuvassa 9a
on esitetty valuvika ennen paikkaamista ja
kuvassa 9b matalapainekylmäruiskulla pai-
kattu kappale.
Yhtenä mahdollisena sovelluskohteena
ovat sähkönjohtavuutta vaativat kohteet,
joissa voidaan käyttää esimerkiksi kupari-
tai hopeapinnoitteita johtamaan sähköä eri
komponenttien välillä ja liitospinnoilla. Elekt-
roniikkateollisuus on yhtenä esimerkkinä,
johon matalapainekylmäruiskutuksen käyttö
soveltuu. Matalapainekylmäruiskutus sovel-
tuu myös juotemateriaalien, kuten tinan, ruis-
kuttamiseen. Yhtenä sovelluskohteena ovat
myös korroosionkestävyyttä vaativat kohteet,
joissa voidaan käyttää sinkki- tai alumiinipin-
noitteita katodisena suojauksena. Toisaalta
metallisissa pinnoitteissa oleva keraaminen
lisäaine voi toimia myös funktionaalisena,
jolloin menetelmä soveltuu myös toiminnal-
listen pinnoitteiden valmistamiseen.
Kylmäruiskutuksen
tutkimustoiminta Suomessa
TTY käynnisti v. 2003 lopussa ensimmäi-
nen kylmäruiskutuspinnoitteisiin liittyvän
tutkimushankkeen nimeltä KINEMAT. Tässä
hankkeessa tutustuttiin tähän uuteen ruis-
kutusmenetelmään ja käynnistettiin kansain-
välinen kokeellinen tutkimus saksalaisten
tahojen kanssa. Meneillään olevassa KINE-
MATEK –hankkeessa tutkimusta on jatkettu
Tekes- ja teollisuusrahoituksen avulla. Pro-
jektissa on tutkittu mm. pinnoitejauheiden
vaikutusta kylmäruiskutuspinnoitteiden
muodostumiseen ja ominaisuuksiin. Lisäk-
a) b)
Kuva 6. DYMET -matalapainekylmäruiskulla ruiskutettu Cu -pinnoite raepuhalletun teräksen
päällä a) syövyttämätön ja b) syövytetty mikrorakenne. Mustat par tikkelit ovat Al
2
O
3
-par tik-
keleja.
a) b)
Kuva 7. DYMET -matalapainekylmäruiskulla ruiskutettu a) Zn -pinnoite alumiinin päällä ja b)
Ni -pinnoite raepuhalletun teräksen päällä. Mustat par tikkelit ovat Al
2
O
3
-par tikkeleja.
Kuva 8. Sylinterikappaleen vaurion paik-
kaaminen matalapainekylmäruiskulla (ku-
va: TTY).