विश्वसनीय TBC कोटिंग से पहले सतह तैयारी के मुख्य चरण

सतह इंजीनियरिंग और गुणवत्ता आश्वासन के दृष्टिकोण से, थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC) लगाने से पहले सुपरएलॉय सब्सट्रेट की तैयारी स्वयं कोटिंग प्रक्रिया से भी अधिक महत्वपूर्ण मानी जाती है। यदि तैयारी के दौरान संदूषण, अनुचित सतह आकार या उप-सतह क्षति होती है, तो वह कोटिंग की गुणवत्ता चाहे जितनी भी अच्छी क्यों न हो, अंततः समयपूर्व TBC विफलता का कारण बनेगी। यह प्रक्रिया एक बहु-स्तरीय, कड़ाई से नियंत्रित अनुक्रम होती है, जिसे संपूर्ण कोटिंग सिस्टम के पूर्ण आसंजन और दीर्घकालिक स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

महत्वपूर्ण सतह तैयारी चरण

1. डीग्रीसिंग और रासायनिक सफाई

यह प्रारंभिक चरण सभी कार्बनिक संदूषकों, तेलों और विनिर्माण प्रक्रिया से उत्पन्न अवशेषों को हटाने के लिए होता है, जिसमें CNC मशीनिंग और हैंडलिंग से आए अवशेष शामिल हैं।

• प्रक्रिया: वाष्प डीग्रीसिंग, क्षारीय सफाई, या विशेष सॉल्वेंट्स में अल्ट्रासोनिक सफाई शामिल होती है।

• युक्ति: कोई भी हाइड्रोकार्बन अवशेष एक कमजोर सीमांत परत बनाता है, जो बॉन्ड कोट के लिए निकट धात्विक संपर्क को रोकता है और रिक्तियों तथा स्पैलेशन के आरंभ बिंदुओं का स्रोत बनता है।

2. यांत्रिक सतह सक्रियण (ग्रिट ब्लास्टिंग)

यह चरण यांत्रिक इंटरलॉकिंग (कीइंग) के लिए आदर्श सतह स्थलाकृति बनाने का एक मौलिक हिस्सा है।

• प्रक्रिया: घटक को विशिष्ट, तीखे किनारे वाले मीडिया (आमतौर पर एल्युमिना ग्रिट) से नियंत्रित दबाव और कोण पर ब्लास्ट किया जाता है। इस प्रक्रिया को विशिष्ट सतह खुरदरापन (Ra) प्राप्त करने के लिए मानकों द्वारा परिभाषित किया गया है, जो आमतौर पर 3–5 माइक्रोन (120–200 माइक्रोइंच) की सीमा में होता है।

• युक्ति: खुरदरी सतह आसंजन के लिए सतह क्षेत्र को काफी बढ़ाती है और अंडरकट्स बनाती है जो बाद में लगाए गए बॉन्ड कोट के लिए यांत्रिक एंकरिंग प्रदान करते हैं। यह सतह की परत को कार्य-कठोर भी बनाती है, जो लाभदायक हो सकता है। प्रक्रिया को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि मीडिया के समावेशन या अत्यधिक ठंडी कार्य कठोरता से बचा जा सके।

3. अंतिम रासायनिक सफाई और डी-ऑक्सीकरण

ग्रिट ब्लास्टिंग के बाद, दूसरी और अधिक सटीक रासायनिक सफाई आवश्यक होती है।

• प्रक्रिया: यह आमतौर पर अम्लीय एचिंग या रासायनिक डेस्मटिंग प्रक्रिया के माध्यम से की जाती है, ताकि शेष सूक्ष्म संदूषक, अंतर्निहित ब्लास्टिंग मीडिया, और ब्लास्टिंग के बाद बनने वाली नई ऑक्साइड परत को हटाया जा सके।

• युक्ति: ग्रिट ब्लास्टिंग नई, अत्यधिक सक्रिय धातु को उजागर करती है जो तुरंत ऑक्सीकरण शुरू कर देती है। यह नई, कमजोर आसंजक "नेटीव" ऑक्साइड को बॉन्ड कोट लगाने से पहले तुरंत हटा देना चाहिए ताकि धातुकर्मीय रूप से स्वच्छ सतह सुनिश्चित की जा सके। निकेल-आधारित सुपरएलॉय जैसे Inconel 718 के लिए, यह आमतौर पर कम अम्लता वाले डी-ऑक्सीडाइजिंग उपचार द्वारा किया जाता है।

4. बॉन्ड कोट का अनुप्रयोग

हालाँकि बॉन्ड कोट को कोटिंग सिस्टम का हिस्सा माना जाता है, इसका अनुप्रयोग सिरेमिक टॉप कोट के लिए सतह तैयारी का अंतिम और सबसे महत्वपूर्ण चरण होता है।

• प्रक्रिया: बॉन्ड कोट (आमतौर पर MCrAlY मिश्रधातु या डिफ्यूजन एल्यूमिनाइड) को नियंत्रित प्रक्रियाओं जैसे वैक्यूम प्लाज़्मा स्प्रे (VPS) या इलेक्ट्रॉन बीम फिजिकल वेपर डिपोज़िशन (EB-PVD) के माध्यम से लगाया जाता है।

• युक्ति: यह परत दो मुख्य कार्य करती है: (1) यह एक स्थिर, धीरे-धीरे बढ़ने वाली Al₂O₃ परत (TGO) बनाकर ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदान करती है, और (2) यह धातु सब्सट्रेट और सिरेमिक टॉप कोट के बीच थर्मल विस्तार असंतुलन को कम करती है। बॉन्ड कोट को स्वच्छ, ऑक्सीजन-मुक्त वातावरण (वैक्यूम या निष्क्रिय गैस) में लगाया जाना चाहिए ताकि जमाव के दौरान अस्थिर ऑक्साइडों के निर्माण से बचा जा सके।

5. बॉन्ड कोट की सतह सक्रियण (वैकल्पिक लेकिन महत्वपूर्ण)

YSZ टॉप कोट लगाने से पहले, बॉन्ड कोट सतह को अंतिम स्थिति में लाने के लिए एक हल्का कंडीशनिंग चरण किया जा सकता है।

• प्रक्रिया: हल्की ग्रिट ब्लास्टिंग या नियंत्रित हीट ट्रीटमेंट का उपयोग किया जाता है ताकि बॉन्ड कोट सतह को थोड़ा खुरदरा किया जा सके और इसे TBC आसंजन के लिए आदर्श रासायनिक अवस्था में लाया जा सके।

• युक्ति: यह बॉन्ड कोट पर एक समान, सूक्ष्म स्तर की खुरदरापन को बढ़ावा देता है, जिससे टॉप कोट के लिए बेहतर यांत्रिक कीइंग होती है और TGO के समान रूप से बनने के लिए आदर्श सतह प्राप्त होती है।

इंजीनियरिंग और गुणवत्ता नियंत्रण संबंधी विचार

1. सामग्री-विशिष्टता: उपयोग किए गए रासायनिक सफाई एजेंट और एचिंग पैरामीटर विशिष्ट सुपरएलॉय सब्सट्रेट के अनुसार अनुकूलित किए जाते हैं ताकि चयनात्मक एचिंग या महत्वपूर्ण चरणों के पिटिंग से बचा जा सके।

2. प्रक्रिया सत्यापन और ट्रेसबिलिटी: प्रत्येक चरण का दस्तावेजीकरण और सत्यापन आवश्यक है। एयरोस्पेस घटकों के लिए यह सख्त मानकों जैसे NADCAP द्वारा नियंत्रित होता है। ग्रिट ब्लास्टिंग मीडिया की लॉट जानकारी, स्वच्छता और प्रक्रिया मापदंड सभी ट्रेसबिलिटी के लिए रिकॉर्ड किए जाते हैं।

3. समय-संवेदनशील संचालन: अंतिम सफाई चरण और बॉन्ड कोट अनुप्रयोग (विशेष रूप से VPS/EB-PVD) के बीच का समय अंतराल न्यूनतम रखा जाता है — अक्सर केवल कुछ घंटे — ताकि सावधानीपूर्वक तैयार सतह के पुनः ऑक्सीकरण को रोका जा सके।

4. कोटिंग से पूर्व निरीक्षण: कोटिंग चैंबर में प्रवेश से पहले सब्सट्रेट का दृश्य, आयामी और कभी-कभी पैठ परीक्षण द्वारा कठोर निरीक्षण किया जाता है ताकि यह सत्यापित किया जा सके कि कोई दोष नहीं है, पर्याप्त खुरदरापन प्राप्त है, और सतह पूरी तरह स्वच्छ है।