Tungsten Karbür (WC), süper sertliği ve yüksek sıcaklıklara dayanımıyla bilinen, ileri teknoloji uygulamalarda sıkça tercih edilen bir malzemedir. Sol-jel yöntemi, WC partiküllerini seramik veya metal yüzeylere homojen ve ince tabakalar halinde kaplamak için düşük maliyetli, kontrollü ve esnek bir yol sunar. Bu yöntem sayesinde yüzeylere aşınma direnci, ısı dayanımı, sertlik ve oksidasyon koruması kazandırılır.

 Sol-Jel Yöntemiyle WC Kaplama Nasıl Yapılır?

1. Malzemeler:

• WC mikron veya nano tozları (0.5 – 5 µm arası tercih edilir)

• Bağlayıcı sol bileşeni: Silika (TEOS – tetraetil ortosilikat), alumina (Al(NO³)³) veya titanya (TTIP)

• Çözücü: Etanol, izopropanol

• pH düzenleyici: Asetik asit veya HNO³

• Stabilizatör: PEG, PVP (partikül çökmesini önlemek için)

2. Hazırlık Aşamaları:

1. TEOS (veya alternatif sol bileşiği) etanol içinde çözülür ve asetik asit ile kontrollü hidroliz başlatılır.

2. WC tozu, ayrı bir kapta çözücü ile ultrasonik banyoda disperse edilir.

3. WC süspansiyonu ve sol çözeltisi yavaşça karıştırılarak homojen bir karışım elde edilir.

4. Karışım 1–2 saat manyetik karıştırıcıda karıştırılır, ardından 12 saat bekletilerek stabilize edilir.

3. Kaplama Yöntemleri:

• Dip Coating: Eşit dağılım için uygundur

• Spray Coating: Büyük yüzeylere hızlı uygulama

• Doctor Blade: Kalın ve yüksek sertlikli tabakalar için

Spin coating, WC partikül boyutu nedeniyle sınırlı etkilidir.

4. Isıl İşlem (Kürleme ve Sinterleme):

• Kuruma: 80–100 °C (ön kurutma)

• Kürleme: 400–600?°C (WC'nin oksitlenmemesi için N² veya Ar atmosferi önerilir)

• Gerekirse vakum altında sinterleme ile film yoğunlaştırılır

 Elde Edilen Özellikler:

• Yüksek yüzey sertliği (Mohs 8.5–9)

• Oksidasyon ve korozyon direnci

• Aşınma dayanımı

• Termal iletkenlik ve stabilite

• İletken yüzey (WC metalik özellik taşır)

 Uygulama Alanları:

• Kesici takım yüzeyleri

• Kalıp ve döküm sanayi

• Mikroelektronik bileşen koruma

• Savunma sanayi (zırh, aşınma plakaları)

• Biyomalzeme yüzey modifikasyonu

• Motor ve tribolojik sistemlerde yüzey kaplama