Krom cevheri tozu (çoğunlukla kromitten oluşur ve Cr₂O₃·FeO içerir), yüksek refrakterliği, mükemmel korozyon direnci ve termokimyasal kararlılığı sayesinde hassas döküm kaplamalarında önemli bir malzeme haline gelmiştir. Dökümlerin yüzey kalitesini önemli ölçüde iyileştirebilir ve kusur oranını azaltabilir. Aşağıda uygulama prensibi, proses temel noktaları, formül tasarımı ve gerçek vakaların sistematik bir açıklaması yer almaktadır:
🔬 1. Çekirdek uygulama prensibi ve avantajları
Kum yapışmasını ve penetrasyon önleme mekanizması
Krom cevheri tozu yüksek sıcaklıkta (>1900℃) erimiş metalle temas ettiğinde, içerdiği FeO tercihen oksitlenerek yoğun bir spinel fazı (FeCr₂O₄ gibi) oluşturur ve erimiş metalin kum kalıbın gözeneklerine nüfuz etmesini engelleyerek mekanik yapışmayı ortadan kaldırır14. Aynı zamanda, Cr₂O₃ kaplamanın sinterlenmesini ve soyulmasını teşvik edebilir ve kaplama dökümden sonra otomatik olarak parçalara ayrılarak temizlik maliyetini azaltır.
Termal kararlılık ve büzülme optimizasyonu
Yüksek erime noktası (1890-2100℃) ve düşük termal genleşme katsayısı, krom cevheri tozunu yüksek sıcaklıklarda boyutsal olarak kararlı hale getirir ve özellikle kalın ve büyük döküm parçaları için uygundur. Isı depolama katsayısı kuvars kumundan daha yüksek olduğundan, erimiş metalin katılaşma süresini uzatır, büzülme etkisini artırır ve büzülme/büzülme kusurlarını azaltır.
Kimyasal atalet ve kalkanlama etkisi
Azot içeren reçine kumunda (furan reçinesi gibi), krom cevheri kaplaması, N ve C elementlerinin dökümlere difüzyonunu engelleyebilir, düşük karbonlu çelik dökümlerde karbon artışını ve deri altı gözeneklerini önleyebilir ve korozyon direncini iyileştirebilir.
⚙️ 2. Uygulama süreci ve teknik noktalar
Parçacık boyutu seçimi ve kademeli uygulama
Kaba parçacıklar (80~280 mesh): refrakter agrega olarak, erimiş metalin aşınmasına karşı direnci artırır ve büyük dökümlerin sıcak noktalarında kullanılır.
Ultra ince toz (>320 mesh, %15~20’yi oluşturur): Kaplamanın gözeneklerini doldurur, yoğunluğu iyileştirir ve yüksek koruma gereksinimi olan çelik dökümlerde kullanılır.
Boya taşıyıcı adaptasyonu
Su bazlı boya: %98’e kadar süspansiyon oranı (24 saat), gaz emisyonu ≤16ml/g (1000℃), köpük kaybı gibi düşük sıcaklıkta kurutma gerektiren sahneler için uygundur ve köpük deformasyonunu önlemek için kurutma sıcaklığının 40~60℃’de kontrol edilmesi gerekir.
Alkol bazlı boya: süspansiyon oranı ≥%95 (8 saat), tutuşturulduktan hemen sonra kurur, hızlı üretim için uygundur, ancak çatlamayı önlemek için etanolün buharlaşma oranının kontrol edilmesi gerekir.
Formül sinerjik optimizasyonu
Kompozit dolgular: Diyatomlu toprak, vermikülit vb. ile birleştirildiğinde (patentli formül: kromit %65~85 + diyatomlu toprak %15~20 gibi), hava geçirgenliğini artırır ve sinterleme sıcaklığını düşürür.
Bağlayıcı sistem: Kompozit bağlama (etil selüloz + fenolik reçine gibi) hem düşük sıcaklık dayanımını hem de yüksek sıcaklık seramikleşmesini (sodyum tripolifosfat sinterlemeyi destekler) hesaba katmak için kullanılır.
Fonksiyonel katkı maddeleri: Oksit film oluşumunu desteklemek ve soyulabilirliği artırmak için Fe₂O₃ tozu (%1~3) ekleyin; düzleştirmeyi iyileştirmek için stearik asit (%0,1~0,15).
📊 3. Formül tasarımı ve performans optimizasyonu
Aşağıda tipik bir krom cevheri toz kaplama formülü ve performans karşılaştırması yer almaktadır:
Tablo: Su bazlı ve alkol bazlı krom cevheri toz kaplamalarının performans karşılaştırması
Bileşen/performans Su bazlı kaplama Alkol bazlı kaplama İşlev
Krom cevheri tozu oranı %50~70 (280 mesh’den daha iri) %60~80 (280~325 mesh) Refrakter iskelet, anti-penetrasyon
Süspansiyon maddesi Lityum bazlı bentonit (%3~6) Organik bentonit (%2~4) Çökmeyi önleyici, homojenliği korur
Bağlayıcı Silika solüsyonu (%2~3) Fenolik reçine (%3~5) Kaplama mukavemetini iyileştirir
Süspansiyon oranı (24 saat) ≥%98 ≥%95 (8 saat) Depolama kararlılığı
Gaz üretimi (1000℃) ≤16 ml/g ≤19 ml/g Gözenek kusurlarını azaltır
Çatlak direnci (1200℃) Çatlaklar olmadan 2 dakika boyunca hızlı ısıtma Soldakiyle aynı Metal sıvının çatlaklara nüfuz etmesini önler
🧪 IV. Kalite kontrolünün temel noktaları
Süspansiyon kararlılığı kontrolü: Kalınlaştırıcılar (örneğin CMC 0,15~0,5%) ve tiksotropik ajanlar (örneğin nano-SiO₂) yoluyla çökelmeyi önleyin ve kaplamanın homojenliğini sağlamak için tiksotropik oranın >%30 olması gerekir24.
Sinterleme soyulma ayarı: Kaplamanın döküm sıcaklığında orta derecede erimesini ve camsı ve kolay soyulabilen bir tabaka oluşmasını sağlamak için akı (lityum karbonat %0,3~0,5) ekleyin.
Çevre koruma ve güvenlik: Havalandırma ve toz giderme ekipmanları gereklidir (krom cevheri tozu zararlıdır) ve Cr içeren atık suların nötrleştirilmesi gerekir.
🏭 V. Tipik uygulama senaryoları ve etkileri
Büyük çelik dökümler (destekler, dişliler)
Krom cevheri tozu kompozit kaplaması kullanıldıktan sonra, kum yapışma oranı %3’ün altına düşer, kumlama sonrası yüzey pürüzlülüğü Ra≤12,5μm olur ve el yazısı nettir ve eksik et yoktur (kaplanmamış parçalara kıyasla Ra≥25μm).
Yüksek kromlu dökme demir (astar plakası, çekiç başı)
Nano FeCr₂O₄ kompozit tozuyla kaplama (%15~20) dökümlerin yüzey sertliğini yaklaşık 3 kat artırabilir (HV 800→2200) ve aşınma ömrünü 2 kat uzatabilir.
Hassas alaşımlı çelik parçalar
Furan reçine kum kalıbında uygulandıktan sonra, deri altı gözeneklilik %8’den %0,5’e düşer ve düşük karbonlu paslanmaz çeliğin karbon artışı %0,02’nin altında kontrol edilir.
