पर्यावरण के अनुकूल, हार्ड क्रोम प्लेटिंग का उच्च प्रदर्शन वाला विकल्प अधिक टिकाऊ कोटिंग्स का उत्पादन कर सकता है

उच्च वेग वाले वायु ईंधन छिडकाव (हाई वेलोसिटी एयर फ्यूल स्प्रे) द्वारा पतली कठोर सतह कोटिंग्स को संश्लेषित करने की एक नई प्रौद्योगिकी कार के विभिन्न हिस्सों, यंत्रों एवं रसोई के बर्तनों पर उपयोग की जाने वाली हार्ड क्रोम प्लेटिंग के पर्यावरण अनुकूल सुरक्षित विकल्प के रूप में उभरने की क्षमता रखती है।

क्रोम प्लेटिंग का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि यह कठोर और आवरण के रूप में प्रतिरोधी है। हालाँकि, इसमें वे क्रोमेट्स, फ्लोराइट्स और हेक्सावलेंट क्रोमियम होते हैं जो इसे कैंसरकारी प्रकृति का बनाते हैं। अब इसके समतुल्य अथवा इससे बेहतर प्रतिरोध वाली लेकिन दरार-मुक्त कोटिंग के साथ एक सुरक्षित, पर्यावरण अनुकूल विकल्प के लिए शोधकर्ता की खोज शुरू कर दी गई है। औद्योगिक रूप से स्वीकार्य सतह पर खुरदरेपन के साथ पतली कोटिंग का जमाव आर्थिक रूप से लाभप्रद है क्योंकि इसमें कम पाउडर और पीसने की कई प्रक्रियाएं अनावश्यक हो जाती हैं ।

तापीय छिडकाव (थर्मल स्प्रे) विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों के दौरान टूट-फूट को कम करने और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करने के लिए विभिन्न प्रकार की कोटिंग्स जमा करने की तकनीकों का एक समूह है। जबकि पारंपरिक थर्मल स्प्रे तकनीकों के साथ, परत मोटाई का निर्माण अधिक हो जाता है और फिर आवश्यक मोटाई और खुरदरापन प्राप्त करने के लिए कई बार घिसाई और पॉलिशिंग जैसी प्रक्रियाएं करनी पड़ती हैं । उच्च वेग वायु ईंधन (हाई वेलोसिटी एयर फ्यूल -एचवीएएफ) नामक एक नई प्रौद्योगिकी जिसमें कम तापमान और उच्च कण वेग शामिल हैं, महीन आकार के पाउडर (5-15 µm) का उपयोग करके परतें (कोटिंग्स) जमा कर सकती हैं।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के एक स्वायत्त संस्थान इंटरनेशनल एडवांस्ड रिसर्च सेंटर फॉर पाउडर मेटलर्जी एंड न्यू मैटेरियल्स (एआरसीआई) के वैज्ञानिकों ने उच्च वेग वाले वायु ईंधन छिड़काव द्वारा टंगस्टन, कोबाल्ट और क्रोमियम (डब्ल्यूसी -10सीओ -4सीआर ) के मिश्रित मिश्र धातु की पतली कठोर कोटिंग्स का संश्लेषण किया। विभिन्न क्षमताओं वाले अग्नि पुंजों (टोर्चेज) और विभिन्न नोजल आकारों का उपयोग करके पतली परतें जमा की गईं।

स्टेनलेस स्टील सब्सट्रेट्स पर 50 µm मोटाई और 1.5 µm के करीब सतह के खुरदरेपन के साथ ये कोटिंग्स प्राप्त की गईं। टॉर्च के प्रकार और नोजल डिज़ाइन ने कोटिंग्स के गुणों को काफी प्रभावित किया। पारंपरिक हार्ड क्रोम प्लेटिंग (एचसीपी) की तुलना में एचवीएएफ स्प्रेड पतली डब्ल्यूसी -10सीओ -4सीआर के साथ बेहतर स्लाइडिंग वाला घिसाव प्रदर्शन देखा गया। इसी तरह, कोटिंग पर किए गए संक्षारण अध्ययन और एचसीपी के साथ तुलना से पता चला कि नई तकनीक हाइड्रोलिक शाफ्ट, वाल्व, पिस्टन रॉड, बॉल आदि जैसे भारी भार अनुप्रयोगों के लिए एचसीपी का बेहतर विकल्प हो सकती है।

बाद के प्रदर्शनों  का आकलन करने के लिए यथावत फैलाई गई (एज़-स्प्रेड) पतली सिरामिक युक्त तापरोधी (सेरमेट) कोटिंग्स के साथ हार्ड क्रोम प्लेटिंग की तुलना से पता चला कि इस प्रकार जमा की गई पतली थर्मल स्प्रेड डब्ल्यूसी -10सीओ -4सीआर कोटिंग्स की सतह का खुरदरापन हार्ड क्रोम कोटिंग्स की तुलना में अधिक परिमाण वाला है।

इसके अलावा, चिकनी सतह और लगभग 50 माइक्रोन कोटिंग का मोटाई प्राप्त करने के लिए कोटिंग को मशीनीकृत स्थिति में जमा किया जा सकता है। इससे कोटिंग के बाद के परिष्करण कार्यों को बहुत कम कर दिया जाता  है जिससे एचसीपी की तुलना में बेहतर आवरण वाले प्रतिरोध के साथ प्रसंस्करण और कच्चे माल की लागत भी बहुत कम हो जाती है।

जर्नल ऑफ थर्मल स्प्रे टेक्नोलॉजी में प्रकाशित अध्ययन से घर्षण प्रतिरोध के लिए पर्याप्त गतिज ऊर्जा के माध्यम से घनी माइक्रोस्ट्रक्चरल विशेषताओं को बनाए रखते हुए सतह के अत्यधिक पिघलने और/अथवा ऑक्सीकरण के बिना आवश्यक इष्टतम थर्मल ऊर्जा के बारे में पर्याप्त अंतर्दृष्टि मिलने की सम्भावना है।

प्रकाशन लिंक: https://doi.org/10.1007/s11666-023-01563-9

अधिक जानकारी के लिए संपर्क करें: डॉ. पी. सुरेश बाबू, ईमेल: pitchuka@arci.res.in

चित्र 1 एआरसीआई में उच्च वेग वायु ईंधन (एचवीएएफ) स्प्रे सुविधा

चित्र: डब्ल्यूसी -10सीओ -4सीआर पाउडर (बाएं) का 2 एसईएम माइक्रोग्राफ और एचवीएएफ का एसएस सब्सट्रेट पर डब्ल्यूसी -10सीओ -4सीआर का छिड़काव (दाएं)

चित्र 3 इंटरफ़ेस एसईएम छवि (बाएं) और एचवीएएफ स्प्रेड डब्ल्यूसी -10सीओ -4सीआर कोटिंग का वियर ट्रैक प्रोफ़ाइल (दाएं) । तुलना के लिए समान मोटाई वाले एचसीपी का प्रदर्शन भी प्रदान किया गया।