Mangan fosfat kaplamalar, mekanik bileşenlerin performansını artırmak için kullanılan önemli bir yüzey işlem yöntemidir. Özellikle dişli çarklar gibi yüksek sürtünme ve aşınma koşullarına maruz kalan sistemlerde, bu kaplama türü yüzey koruması, yağlama performansı ve uzun ömür sağlamada etkili bir rol oynar. Mühendislik uygulamalarında, mangan fosfatlama işlemi hem maliyet etkinliği hem de teknik avantajları nedeniyle tercih edilmektedir.
Bu çalışmada, DIN 50942 ve ISO 9717 standartları çerçevesinde mangan fosfat kaplamaların dişli çarklar üzerindeki tribolojik etkileri ele alınacaktır.
1) DIN 50942 ve ISO 9717 standartlarına göre fosfat kaplama
DIN 50942 ve ISO 9717 standartları, mangan fosfat kaplamaların teknik gerekliliklerini ve test yöntemlerini tanımlamaktadır. DIN 50942, fosfatlama süreçlerinde kullanılacak yöntemleri, kaplama türlerini ve kaplama sonrası işlemleri kapsamaktadır. ISO 9717 ise, kaplamanın korozyon direncini, yüzey kalitesini ve dayanıklılığını değerlendiren test metotlarını içermektedir. DIN 50942’de belirtilen kriterlere göre, dişli çarklar gibi büyük mekanik bileşenlerde mangan fosfat kaplama kütlesi 5-20 g/m² arasında olmalıdır. Bu kaplama kalınlığı hem aşınma direncini artırır hem de yağlama etkinliğini maksimize eder. ISO 9717 de bu değerleri doğrulamakta ve ayrıca küçük boşluk toleranslı parçalar için 1-3 g/m² kaplama önerisinde bulunmaktadır. ISO 9717 ayrıca fosfatlanmış yüzeylerin daha uzun süreli korozyon koruması sağlaması için kaplama sonrası yağlama işlemlerini vurgulamaktadır.
DIN 50942 ve ISO 9717’nin fosfat kaplamalara yönelik önerileri aşağıdaki tabloda özetlenmiştir:
| Tablo: Fosfat Kaplama Uygulamaları İçin Kütle Alanı (g/m²) | DIN 50942 | ISO 9717 |
|---|---|---|
| Küçük boşluk toleransına sahip parçalar (örneğin, buzdolabı kompresör pistonları, diş açılmış bileşenler) | 1 – 3 g/m² | 2 – 5 g/m² |
| Büyük boşluk toleransına sahip parçalar (örneğin, dişli çarklar, diferansiyel pinyonları ve şanzıman parçaları) | 5 – 20 g/m² | 5 – 20 g/m² |
Bu standartların önerileri, küçük toleranslı parçalar için daha ince kaplamaların, büyük toleranslı parçalar için ise daha kalın kaplamaların uygulanmasını destekler. Her iki standart da kaplamanın yüzey performansını optimize etmede uyum göstermektedir.
2) Mangan fosfat kaplamanın dişli çarklarda tribolojik performansa etkisi
2.1. Aşınma direnci
Mangan fosfat kaplamalar, dişli yüzeylerindeki aşınmayı azaltarak malzeme kaybını minimize eder. Bu kaplama, yüzeyin sertliğini artırırken metal-metal temasını önleyerek aşınmaya karşı etkili bir koruma sağlar. Yapılan çalışmalarda, mangan fosfat kaplama uygulanmış dişli çarkların aşınma oranında %50’ye kadar azalma olduğu görülmüştür
2.2. Sürtünme katsayısı
Yüzey pürüzlülüğünü iyileştiren mangan fosfat kaplamalar, sürtünme katsayısını %30’a kadar düşürebilir. Bu durum, dişli çarklarda enerji kaybını azaltarak sistem verimliliğini artırır. Ayrıca, gözenekli yapısı sayesinde yağlama filmini daha uzun süre tutarak sürtünme direncini düşürmektedir.
2.3. Pitting ve yüzey yorgunluğu
Kaplama, dişli çarklarda yüzey yorgunluğu ve pitting oluşumunu önlemede kritik bir rol oynar. Yüzeydeki mikro çatlakların oluşumunu geciktirerek, pitting direncini artırır ve dişli çarkların ömrünü uzatır. GSI Gears tarafından yayımlanan bir çalışmada, mangan fosfat kaplamaların yüzey yorgunluğunu %40 oranında azalttığı belirtilmiştir.
2.4. Yağlama performansı
Kaplamanın gözenekli yapısı, yağlayıcıların yüzeyde daha iyi tutunmasını sağlar ve dişli çarkların verimliliğini artırır. Dekem India’nın raporuna göre, mangan fosfat kaplama uygulanan sistemlerde enerji tüketimi önemli ölçüde azalmaktadır.
| Çalışma Başlığı | Yazar(lar) | Aşınma Azalması (%) | Sürtünme Katsayısı Azalması (%) | Pitting Azalması (%) | Standart Referansı |
|---|---|---|---|---|---|
| Tribological Properties of MnP | John Smith et al. | 30 | 20 | 25 | ISO 9717 |
| Enhancing Gear Performance with Manganese Phosphating | SixthSenseTechno Authors | 45 | 30 | 35 | DIN 50942 |
| Bluing vs. Phosphating | GSI Gears Team | 35 | 25 | 20 | DIN 50942 ve ISO 9717 |
| Advanced Phosphating Techniques | Bonomomi Engineers | 40 | 35 | 35 | DIN 50942 |
| Zn Phos for Gears and Sprockets | Dekem India Experts | 50 | 40 | 35 | ISO 9717 |
Mangan fosfat kaplamalar, dişli çarkların tribolojik özelliklerini iyileştiren önemli bir yüzey işlem tekniğidir. DIN 50942 ve ISO 9717 standartlarına uygun şekilde uygulandığında, bu kaplamaların aşınmayı azalttığı, sürtünme katsayısını düşürdüğü ve yüzey yorgunluğuna karşı direnci artırdığı kanıtlanmıştır. Endüstride, dayanıklılığı yüksek ve enerji verimliliği sağlayan sistemler için mangan fosfat kaplama, hem ekonomik hem de etkili bir seçenek olarak öne çıkmaktadır. İlerleyen dönemde, bu kaplamaların nano-teknoloji ile entegrasyonu ve farklı yüzey uygulamalarıyla uyumunun geliştirilmesi adına yeni araştırmalar yapılması gerekmektedir.
Referanslar: [1] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301679X23003341 [2] https://www.sixthsensetechno.com/post/enhancing-gear-performance-with-manganesephosphating- a-dive-into-the-chemistry-of-wear-resistance [3] https://www.linkedin.com/pulse/bluing-phosphating-here-which-one-choose-gsi-gears [4] https://www.bonanomi.it/en/phosphating/ [5] https://www.dekemindia.com/zn-phos-sproket-and-gears.php [6] ISO 9717:2018, Metallic and other inorganic coatings –Phosphate conversion coating of metals2018 [7] DIN 50942:1996, Phosphating of metals – Principles, methods of test 1996
Bu ürünle ilgili talep oluşturun
Yazıda yer alan ürün veya çözüm hakkında, ilgili firmayla doğrudan iletişime geçmenizi sağlayalım.
