Zr02-Ca0-Mg0 esaslı oksijen sensörlerinin üretimi ve karakterizasyonu
Processing oxygen sensors with Zr02-Ca0-Mg0 and characterization
- Tez No: 104120
- Danışmanlar: PROF. DR. OKAN ADDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2001
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Zr02-CaO-MgO ESASLI OKSİJEN SENSÖRLERİNİN ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU ÖZET Bu çalışmada, Kalsiyum dioksit ve Magnezyum dioksit ile stabilize edilmiş farklı kanşımlardaki Zirkonya tozlan ile oksijen sensor tüplerinin seramik enjeksiyon kalıplama yöntemi kullanılarak üretimi ve karakterizasyonu incelenmiştir. Kullanıcı bağlayıcı sistemi ise iki bileşenli olup; temel bağlayıcı sistemin hacimce %95'ini meydana getiren parafindir. Arda kalan kısım ise, seramik toz ile polimer bağlayıcı arasındaki ıslatma özellikleri geliştirmek için kullanılan oleik asitten meydana gelmiştir. Karışımlar, hacimce %60 oranında bağlayıcı içeriğine sahip olacak şekilde hazırlanmıştır. Enjeksiyon kalıplama granüllerinin hazırlanmasında: harmanlama, sıcak karıştırma, katılaştırma ve granülasyon kademelerinden meydana gelen bir yöntem kullanılmıştır. Enjeksiyon kalıplama işlemi, manual pistonlu yatay enjeksiyon makinası kullanılarak 120°C'de ve düşük basınçta gerçekleştirilmiş ve bir ucu kapalı tüp şeklinde çok sayıda parça şekillendirilmiştir. Şekillendirilmiş parçaların bağlayıcı giderme çalışmalarında iki kademeli bir işlem kullanılmıştır. İlk olarak ham parçaların, deneylerde kullanılan Z1O2 tozu içersine gömülmüş halde bir etüvde 120, 150 ve 180 °C sıcaklıklarda 1, 3, 5 ve 10 saat süreyle tutulması sonucu kılcal çekim mekanizmasıyla kısmen bağlayıcıları giderilmiştir. Arta kalan bağlayıcı ise, toz içersinden çıkarılıp yüzeyleri temizlenmiş parçaların, düşük bir ısıtma hızında 600 °C'ye ısıtılması esnasında kontrollü olarak parça bünyelerinden termal piroliz mekanizmasıyla uzaklaştınlmalanyla giderilmiştir. Sinterleme işlemi, 1730 °C'de 5 saat olarak gerçekleştirilmiş ve daha sonra sensör tüpleri hızlı bir şekilde oda sıcaklığına soğutulmuştur. Bu tüplerden bir kısmı, yaşlandırma ısıl işlemi için 1420 °C'ye ısıtılmış ve bu sıcaklıkta 4 saat tutulmuştur. Karakterizasyon çalışmaları, enjeksiyon kalıplama prosesinin bütün kademelerini optimize etmek amacıyla çeşitli teknikler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kullanılan seramik tozların faz yapısı X- ışınlan difraksiyonuyla, tane boyutu lazer difraksiyonuyla, ve tane şekli ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile belirlenmiştir. Üretilen ham sensör tüplerinin yoğunluk ölçümlerinde, Arşimed prensibi esaslı bir civa yer değiştirme metodu kullamlmışür. Sinterlenmiş ve yaşlandınlmış sensörlerin yoğunluklan, faz yapılan ve lineer büzülme oranlan tespit edilmiştir. xıvBu çalışmadan elde edilen sonuçlar, ana hatlarıyla aşağıdaki gibidir. 1. Oksijen sensör tüplerinin üretiminde seramik enjeksiyon kalıplama yönteminin kullanılabileceği görülmüştür. Bu yöntemle, yoğunluk ve boyut özellikleri birbirinin aynısı çok sayıda parça şekillendirilmiştir. 2. Enjeksiyon kalıplama için homojen bir seramik toz+polimer bağlayıcı karışımı hazırlanmış ve bu karışımda en uygun kalıplama koşullan hacimce %60 oranında bağlayıcı içeren karışım vermiştir. 3. İM kademeli bir bağlayıcı giderme işleminin uygulanmasıyla, parçalara herhangi bir zarar vermeden bağlayıcı giderilmiştir. Kılcal çekim mekanizmasıyla bağlayıcı giderme kademesinde kullanılan ZrC>2, uygun bir yatak tozundan beklenen özellikleri vermiştir. 4. Çalışma sonunda, enjeksiyon kalıpla ile üretilen sensörler ticari sensör olarak kullanılabilir. XV
Özet (Çeviri)
PROCESSING OXYGEN SENSORS WITH Zr02-CaO-MgO AND CHARACTERIZATION SUMMARY In present study, Calcia and Magnesia stabilized fine Zirconia powders in various ratios on the properties of injection molding feedstocks, the degree of debinding and sintering were studied. Injection molding process was used to form in the shape of an closed end electrolyte tubes. Particle size of Calcia, Magnesia and Zirconia powders were submicrometer. Binder system was a mixture of paraffin wax as primary binder and oleic acid as surfactant. Paraffin wax / oleic acid ratio was maintained at a value close to 95 / 5 as weight. Typical feedstock contained 40 vol. % ceramic powders, and 60 vol. % binder phases. A process including steps of blending, hot mixing, solidifying and granulating was used to prepare feedstocks for injection molding. After preparing homogeneous feedstocks, molding was performed using a low press manual plastic injection- molding machine. A two-step process was used for debinding of green samples. In wicking step by capillary action., samples embedded in same Z1O2 powder in a copper box were put in an furnace in the 120, 150 and 180 °C temperatures for 1,3, 5 and 10 hours. The variation of sample weight with temperature and time was measured to calculate the debinding ratio. In the second step of debinding process, partially debinded samples were heated to 600 °C at a slow heating rate. After completing this process, green sensors were fired at 1730 °C for 5 hours in an electric-heated furnace and then cooled quickly. Some of the fired sensors were aged in the same furnace for 4 hours at 1420 ÖC. Characterization studies on starting powders, feedstocks, green samples and fired sensors were performed with different techniques. Phase analysis, particle size and shapes of powders were characterized by the use of X-ray diffractometer (XRD), laser particle sizer and scanning electron microscope (SEM). Densities of green samples were measured according to Hg displacement method based on Arcimed Principle. Some physical properties like density, phase structure and linear shrinkage of as-sintered and aged sensors were determined. Three types of specimens were examined in SEM a)polished and thermally etched cross-sections, b)unpolished inner sensor surfaces c)fracture surfaces. xviThe following general conclusions can be drawn from this study. 1. Injection molding process was developed to produce oxygen sensors with detailed processing steps. A lot of hundred sensors were successfully obtained without any molding defects with this method. 2. It was seen that green samples had a homogeneous density and enough green resistance for handling. 3. After sintering and aging treatments seven polymorphs of ZrÛ2 was detected. 4. A result of this study, it is possible to produce oxygen sensors by using injection- molding process in industrial scale. xvn
Benzer Tezler
- Seramik enjeksiyon kalıplama yöntemiyle ZrO2 esaslı oksijen sensör tüplerinin üretim teknolojisinin geliştirilmesi
Production of ZrO2-based oxygen sensor tips by ceramic injection molding
HÜSEYİN ŞABAN SOYKAN
Doktora
Türkçe
1999
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YILMAZ KARAKAŞ
- CeO2-TiO2(CeO2-ZrO2) ince filmlerinin oluşturulması, optik yapısal ve bazı elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Preparation and investigation of optical, structural and some electrochemical properties of CeO2-TiO2(CeO2-ZrO2) thin films
FARHAD E GHODSİ
- Plazma sprey ZrO2 termal bariyer kaplamasına silisyum karbür ilavesinin kaplama özellikleri üzerine etkisi
The Effect of silicon carbide doping on the performance of the plasma-sprayed ZrO2 thermal barrier coatings
ADİL ALPAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Sivil HavacılıkAnadolu ÜniversitesiSivil Havacılık Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. N. SUAT CANARSLAN
- Al2O3 katkılı ZrO2 ince filmlerinin optik özellikleri
Optical properties of Al2O3 mixed ZrO2 thin films
ESAT PEHLİVAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. GALİP G. TEPEHAN
- SrO-MgO-ZrO2-SiO2 sistem camlarının kimyasal dayanımlarının iyileştirilmesi
Improving chemical durability of SrO-MgO-ZrO2-SiO2 system glasses
GÖKTUĞ GÜNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Seramik MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiSeramik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BEKİR KARASU