औष्णिक प्रतिबंध लेपन /आवरण ही अतिप्रगत धातुप्रणाली असून धातूचे उच्च तापमानापासून संरक्षण करण्यासाठी त्याच्या पृष्ठभागावर आच्छादली/लेपन केली जाते. हे लेपन उच्च तापमान ऑक्सिडीकरण आणि उच्चतापमान गंजण्यापासून धातूच्या अधःस्तराचे संरक्षण करते. उष्ण वायूंच्या प्रवाहाला प्रतिबंध करणाऱ्या या आवरणामुळे धातूच्या अधःस्तराचे तापमान साधारणतः ३००º – ३५०º सेल्सियसने कमी होते. उदाहरणार्थ, गॅस टरबाइन आणि विमान एंजिनाच्या विविध भागांचे उष्ण वायूंपासून संरक्षण करण्यासाठी औष्णिक प्रतिबंध लेपन वापरतात.

औष्णिक प्रतिबंध लेपनाची जाडी १०० ते ५०० मायक्रॉन इतकी असते. धातूचे हे लेपन विविध स्तरांपासून बनलेले असते. औष्णिक प्रतिबंध लेपनाची रचना चार स्तरांनी बनलेली असून दोन स्तर सिरॅमिकचे व दोन स्तर धातूचे असतात. प्रत्येक स्तराचे विविध भौतिक, औष्णिक आणि यांत्रिक गुणधर्म असतात. त्यामुळे औष्णिक प्रतिबंध लेपन हे स्वाभाविकपणे इतर स्वतंत्र धातुजन्य किंवा सिरॅमिक घटकांपेक्षा जटिल असते.

सर्वांत वरचा स्तर (Top Coat) हा सिरॅमिकपासून बनलेला असून दुसरा म्हणजे बंधक स्तर (Bond Coat) हा विविध धातूंच्या संयोजनापासून बनलेला असतो. प्रत्येक स्तराचे विशिष्ट कार्य आणि आवश्यकता असतात. सर्वांत वरच्या सिरॅमिक स्तराची औष्णिक संवाहकता खूप कमी असल्याने हा स्तर औष्णिक निरोधनाचे कार्य करतो. या स्तराची जाडी २०० ते ३०० मायक्रॉन इतकी असते. या स्तराची सच्छिद्रता जास्त असल्यामुळे त्याची औष्णिक संवाहकता कमी असते. हा स्तर सर्वसाधरणतः इट्रीया स्टॅबीलाइज्ड झिर्कोनियापासून बनलेला असतो.औष्णिक प्रतिबंध लेपनाची आयुमर्यादा व कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी पर्यायी भौतिक पदार्थांचा शोध घेण्याचे प्रयत्न संशोधक करीत आहेत.  याविषयीचे अनेक शोधनिबंध प्रसिद्ध झाले आहेत.

लेपणातील दुसरा म्हणजे बंधक स्तर हा साधारण पणे निकेल, क्रोमियम,ॲल्युमिनियम, इट्रीया (NiCrAlY) यांच्यापासून बनलेला असतो. या स्तराची जाडी ७५ ते १५० मायक्रॉन इतकी असते. यात विविध उपयोगानुसार धातूंच्या संरचना बदलल्या जातात. जेव्हा औष्णिक प्रतिबंध लेपन हे उच्च तापमानास वापरले जाते, तेव्हा दुसऱ्या म्हणजे बंधक स्तराच्या ऑक्सिडीकरणामुळे त्याच्या वरील भागावर टीजीओचा (Thermally Grown Oxide) स्तर तयार होतो. हा स्तर जर अखंड आणि दाट (Dense) असेल तर तो दुसऱ्या म्हणजे बंधक स्तराकडे जाणाऱ्या ऑक्सिजनाचा ओघ खंडित करतो आणि त्याचे ऑक्सिडीकरण कमी करतो. अशा प्रकारे औष्णिक प्रतिबंध लेपन ऑक्सिडीकरणाच्या प्रक्रियेला विरोध करते व धातूच्या अधःस्तराचे संरक्षण करते.

संदर्भ :

  • Bose, Sudhangshu, High Temperature Coatings, Butterworth – Heinemann, 2007.

समीक्षक – बाळ फोंडके

This Post Has One Comment

  1. Hanmant Kadam

    हे सर्व मला आवडलेला आहे?

Hanmant Kadam साठी प्रतिक्रिया लिहा उत्तर रद्द करा.