ARCOR®

ARCOR Fransızca ARRET CORROSION (korozyonu durdurma) kelimelerinden üretilmiş olup HEF gurubunun AR-GE bölümünce geliştirilen ısıl işlem ticari markasıdır.

HEF firması 1953 yılında kurulmuş olup 15 ülkede 300’ü aşkın işyeri veya lisansöre sahip, yüzey işlem teknolojileri üzerinde çalışan bir guruptur. Ülkemizdeki lisansörü ise Techniques Surfaces İstanbul Yüzey İşlem San.Tic.A.Ş. ' dir

Otomotiv ve yan sanayine yapılan parçalarda, ısıl işlemi takiben yapılan bir seri akımlı ve akımsız kaplama işlemlerinin yerine geçebilecek tek bir işlem yapmak, ayrıca iyi mekanik ve sürtünme özellikleri değil aynı zamanda yüksek bir pas dayanımı elde etmek amacıyla alternatif yöntemler geliştirilmiştir.

Bu alternatif yöntemler, birden fazla kademelere sahip olup, ilk kademesi gaz, plazma veya tuz ortamında nitrasyon veya nitrokarbürizasyon olan ve peşi sıra su buharı veya oksitleyici bir soğutma ortamı yardımıyla yüzeyde demir oksit tabakası oluşturan proseslerdir. Ancak bu yöntemler ile elde edilen demir oksit tabakası çok ince olup 2 mikronun altındadır ve bu nedenle pas dayanımı düşük ve değişkendir. Bunun yanı sıra gaz veya plazma ile nitrasyon ve nitrokarbürazyon işlemlerinde;

— Çarpılma
— Düşük sürtünme performansları (tribolojik özellikler) ,
— Uzun işlem süreleri (3 – 30 saat veya daha uzun)
— Birçok durumda düşük paslanma dayanımı ve kötü tekrarlanabilirlik gibi bazı dezavantajlar vardır.

Tüm bu yöntemlerde görülen dezavantajlar nedeni ile, HEF Grubu tuz banyosunda yapılan, yüzeyde baz metal ve işlem şartlarına göre 5 – 10 mikron arası değişen, kalın ve homojen bir demir oksit tabakası oluşturan, pas dayanımını büyük ölçüde artıran ARCOR adı verilen bir işlem geliştirmiştir. ARCOR bir oksinitrokatburizasyon prosesidir.

Nitrasyon üzerine geçmiş çalışmalar 1913 yıllarına dayanmakta olup aşağıdaki şekilde gelişim göstermektedir:

— 1913 yılında A.W. MACHLET (USA)
482 – 982 C amonyak ile nitrasyon konusunda patent
— 1924 yılında A. FRY (Almanya)
Ferritik nitrasyon üzerine patent
— 1947 – 1970 yılları arasında yüksek siyanür bazlı tuz banyosu nitrasyonu
(Sulfinuz, Tuffride, Tenifer )
— 1970 den sonra Siyanat bazlı tuz banyosu nitrasyonu (SURSULF, TF1)
(SURSULF- SUPER SULFINUZ, HEF gurubuna ait bir işlemdir.)

ARCOR :

• Tuz banyolarında düşük sıcaklıkta, sıvı iyonik ortamda yapılan bir termokimyasal difüzyon işlemi ile bunu takiben yapılan pasivasyon işlemi ve sonrasında değişik yüzey tamamlama işlemleri de uygulanabilen bir seri işlemler dizisidir.
• Çelik, döküm ve sinter bazlı malzemelere çok fonksiyonlu yüzey özellikleri sağlamak amacıyla tasarlanmıştır.
• Oksinitrokarbürizasyon bazlıdır.
• İyi aşınma, yüzey yorulması ve sarma dayanımlarıyla birlikte yüksek korozyon dayanımı sağlar.
• Yüzey sertliği malzeme çeşidine göre 400 – 1400 HV aralığındadır.
• Pas dayanımı tuzlu su püskürtme testinde basit parçalarda 700 saatten fazla, kaynaklı veya montajlı karmaşık parçalarda 400 saat olabilmektedir.
• Mekanik, hareketli parçalarda, talep edilen ve gittikçe ağırlaşan çalışma koşullarına uygundur.

ARCOR prosesi başlıca üç kademeden oluşur:

• 1. Termokimyasal işlem (oksinitrokarbürizasyon — SURSULF)
• 2. Post oksidasyon (derin oksidasyon)
• 3. Empregnasyon

1. KADEME: OKSİNİTROKARBÜRİZASYON — SURSULF

Bu işlem kademesi bir katalizör ile kontrol edilen bir termokimyasal işlemdir.
Kükürt elemanı, su buharı, Lityum ve oksijen içeren bir oksidasyon ortamında 540-580C sıcaklıklar arasında uygulanır.
Ortamın yüksek nitrasyon potansiyeli epsilon demir nitrür fazı oluşumu sırasında dış yüzeyde gözenekler oluşturan boşluklar meydana getirir. Bu boşluklar mevcut oksijen yardımıyla derin oksidasyona çok uygundur. Daha sonra oluşan demir oksitlerle oluşan hacim genişlemesiyle bu boşlukların çoğu kapanır.
Bu oksinitrürlenmiş tabakada, toplam kalınlığı 20 – 22 mikron olan beyaz tabakanın dış bölümünde 5 – 10 mikron kalınlığında gözenekli ve demir oksitli bir tabaka vardır. Bu tabaka, sıcaklık, zaman gibi işlem parametreleri değiştirilerek ayarlanabilir ve kontrol edilebilir.
Reaktif ortamın aktif elemanlarını ve işlem parametrelerini kontrol ederek değişik tipteki çeliklerin morfolojisini, beyaz tabaka ve difüzyon bölgesi özelliklerini belirlemek, dolayısıyla mekanik dayanım ve tribolojik özelliklerini ayarlamak mümkündür.

Kükürt bu işlemde önemli bir aktif elemandır. Çok az miktardaki kükürt ile;
* nitrojen reaksiyonunda katalizör göreviyle yüksek nitrasyon gücü sağlar, dolayısıyla;
** yüzeydeki beyaz tabakada kalın bir epsilon nitrür fazı oluşturur.
** standart 570C çalışma sıcaklığında ve 10 ile 90 dakika arası gibi kısa işlem
sürelerinde yüksek kalıcı basma gerilimine sahip, derin bir nitrojen girinimi sağlar.

ARCOR PROSES KADEMELERİ:

1.KADEME: OKSİNİTROKARBÜRİZASYON

Minimum 1/3 oranında gözenek ve demir oksitler içeren beyaz tabaka ile;

2. KADEME : DERİN OKSİDASYON

Yukarıda izah edilen belirli ölçülerde beyaz tabaka oluşumu sonrası 4300Cde uygulanan bir post oksidasyon, yani derin bir pasivasyon işlemi uygulanarak beyaz tabakanın yüzeyinde kalın ve homojen bir Fe3O4 ve lityum oksit LiFe5O2 tabakası oluşturulur ve bütün gözenekler/boşluklar kapanır, tabaka komple pasivize edilir. Bu tabaka baz malzeme ve işlem şartlarına göre 5-10 mikron kalınlığında olabilir.


3. KADEME: FİNAL EMPREGNASYON

Ürün seçimi pas dayanımı seviyesi ve sürtünme problemine bağlı olarak yapılır. 400C de uygulanan son bir polimer veya başka bir organik çözelti empregnasyonuyla oksit tabakasının yüzeyi tamamen kapanarak pas dayanımının olağanüstü gelişimi sağlanır.

Uygulanan bu işlem kademeleriyle nitrokarbürlenmiş yüzeylerin tribolojik özelliklerini olumsuz etkilemeden, yüksek bir pas dayanımı elde edilmiş olur (konvansiyonel tuz püskürtme testinde 300 – 800 saat arası).

Son olarak oluşan tüm tabakanın kalınlığı malzemeye göre değişkenlik gösterse de yaklaşık 20 – 25 mikrondur.

ARCOR prosesi ile;
Yüksek mekanik özellikler:
. Yüzey yorulma dayanımı
. Ezilme dayanımı
. Yapışma ve sürtünme dayanımı
. Karıncalanma dayanımı

İyi sürtünme özelikler:
. Sarma yapmama özelliği
. Aşınmada iyileşme
. Yüzey uygunluğu
. Yağ filmi yükü taşıma kapasitesi
. Düşük sürtünme katsayısı

Yüksek paslanma dayanımı:
. ASTM B 117’ye göre tuzlu su püskürtme testinde 800 saati geçebilir.

Yüzey pürüzlülüğü fonksiyonları:
. Hidrolik parçalarda sızdırmazlık için düşük Ra, Rt, Rz
. Yüksek oranda dayanıklı koyu siyah kozmetik görünüm

ARCOR ayrıca aşağıdaki özellikleri de sağlar:
- Hidrojen kırılganlığı yoktur
- İşlem süreleri kısadır
- Yüksek tekrarlanabilirlik ve tutarlılıktadır
- Karmaşık şekilli parçalarda işlem homojendir
- Küçük, orta ve büyük seri işlere uygulanabilir
- Ölçü /şekil değişimi olmaz
- Nitrasyondan farkı, yağ tutucu kabiliyeti olan poroz tabakası ve kendinden yağlayıcı özelliği olan oksit tabakalarıdır.

ARCOR UYGULAMALARI

Arcor işlemi çoğunlukla otomotiv, elektrikli motorlar, hidrolik sistemler, elektromekanik sistemlerde ve savunma sanayinde kullanılmaktadır.

Karbonitrasyon + fosfatlama, sert krom, çinko, kadmiyum ve nikel kaplamalara alternatiftir.
Paslanmaz çelik yerine daha ucuz, ARCOR uygulanmış çelik kullanımı sağlar.

ARCOR’un sektör olarak kullanım alanları;

Otomotiv sektöründe:
Gaz piston milleri, küresel pimler, supaplar, fren rotorları, kaliper pistonları, kamşaftlar, debriyaj diskleri, krankşaftlar, motor silindirleri, silindir gömlekleri, diferansiyel taşıyıcılar, kapı durdurma kamları, tahrik milleri, dişliler, dişli kutusu aktüatörleri, poryalar, mandallar, külbütörler, marş - alternatör - distribütör- kalorifer motoru şaftları, direksiyon kremayer dişli ve pinyonları, turboşarj çatalları, cam silecek milleri, menteşeler, yağ ve su pompa dişli, mil ve gövdeleri, koltuk kızakları vs.

Hidrolik sektöründe:
Küresel, kelebek ve sürgülü vanalar, manifoldlar, hidrolik piston milleri, amortisörler, borular, pompa gövdeleri, dişlileri ve milleri, braketler, hidrolik kolları.

Makina/mekanik sektöründe:
Civatalar, pimler, kasnaklar, şaftlar, kızaklar, miller, çatallar, zaman dişlileri, iğneli rulman kafesleri, zincir baklaları, makaralar, hadde roleleri, kızaklar, laynerler, gaydlar, kolon, pim ve burçlar, malzeme taşıma roleleri, makaralar.

Kalıp/Takım sektöründe;
Dövme, şekillendirme (özellikle alüminyum ve paslanmaz gibi yumuşak malzemeler
için), plastik enjeksiyon, alüminyum ekstrüzyon ve kauçuk kalıpları, yataklar, matkap, kılavuz, broş, çakılar, azdırmalar, taraklar gibi kesici takımlarda.

Zirai aletler
Savunma, silah sanayi,
Ev, kırtasiye gereçleri
Elektromekanik sanayi
Gemi, lokomotif, iş makinaları sanayi
Yer altı ve yer üstü inşaat sanayinde kullanılmaktadır.

Takım çeliklerinde ARCOR uygulamaları:

İçerdiği alaşım elementine bağlı olarak sertlik 1400 HV ye kadar çıkabilir
Beyaz tabakada oluşan epsilon demir nitrür metalik değildir, seramiğe benzer bu nedenle;
Sarma ve sürtünme direnci yüksektir
Yüzey pürüzlülüğü düşük olduğu için sürtünme katsayısı düşüktür
Yorulma dayancı yüksektir

Alüminyum ekstrüzyon kalıplarında ARCOR uygulamanın avantajları:

Plazma nitrasyon yapılan kalıplarda, küçük dar boşluklar etkin nitrasyon olmuyor ve kalıbın erkenden aşınmasına neden oluyor, buna karşın ARCOR ile parçanın her yerinde homojen nitrasyon elde ediliyor.
ARCOR, gaz nitrasyona göre hem fiyat açısından hem de termin açısından avantajlı çünkü proses süresi gaz nitrasyonda 72 saat iken ARCORda 2 saat.
ARCOR, tek katman oluşturduğu için, birden fazla katman oluşturup sürtünme problemlerine neden olan diğer tuz banyolu nitrasyon yöntemlerine göre daha avantajlıdır.
Banyodaki kükürt, mikro gözenekli katman oluşturarak yağ filmini tutup aşınma direncini artırarak kalıp ömrünü uzatır.

Niçin sert krom yerine ARCOR kullanılır?

* Yüzey yapısından dolayı ARCOR yağ tutuşunu arttırır ve yağlamalı
durumlarda sürtünmeyi azaltır.
* Sert krom ile 4140 çelikten yapılmış 3 ayrı parçanın korozyon dayanım süreleri;
*ARCOR olmuş,
*krom kaplanmış
*işlem yapılmamış
yüzey pürüzlülüğü daha düşük olabilir
ve dolayısıyla keçeleri yakma riski olmadan sızıntıyı azaltır.
ARCOR ile sürtünme ve aşınma daha düşüktür.
* ARCOR tabakaları esas itibariyle sert krom ile elde edilenden daha yüksek sertlikte
olduğu halde (sert kromla karşılaştırıldığında HV 700 - 850 yerine HV 700 - 1200),
yüzey kırılması meydana gelmeden aşırı yük altında dayanabilir, sert kroma göre daha esnektir.
* Bir difüzyon işlemi olması dolayısıyla ARCOR baz metal içerisine yerleşiktir ve
dolayısıyla sert kromda sıkça rastlanılan tabaka kalkması meydana gelmez.
* ARCOR işlemiyle meydana gelen difüzyon tabakası sert kromdan farklı olarak işlem gören parçaların kırılma dayanımını arttırır.
* Epsilon + gama yerine sadece epsilon fazının bulunması, daha yumuşak fazının parçalarının kopup aşındırmaya yol açmasına engel olur.
* Kükürt bileşiklerinin yüzeydeki gözeneklerde bulunması bir tür yağlama etkisi yaptığından tutma /sarma problemi azalır.
*Gözeneklerdeki kükürt bileşikleri, yağın yüzeye daha iyi tutmasını ve parçaların birbirinin üstünde kaymasını sağlar.
*Tek fazlı, gözeneksiz tabaka elde edebilme imkanı kavitasyon – erezyon direncini artırır.

SURSULF İŞLEME UYGULANMIŞ DEĞİŞİK KALİTELERİNİN ÖZELLİKLERİ






4140 çelikten yapılmış 3 ayrı parçanın korozyon dayanım süreleri;
*ARCOR olmuş,
*krom kaplanmış
*işlem yapılmamış