Investigation of process parameters on properties of epoxy based cataphoretic coatings
Proses parametrelerinin epoksi esaslı kataforetik kaplamaların özelliklerine etkilerinin araştırılması
- Tez No: 756059
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERHAN BAT, PROF. DR. ALİ ÇIRPAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 172
Özet
Kataforez, metal malzemelerin korozyon direncini arttırmak için bir takım elektrokimya ilkelerini kullanarak bazı yüksek performanslı epoksi reçinelerin metal yüzeylere uygulanması işlemidir. Bu işlem, araçların uzun süre korozyona dayanıklı olmasını sağlamak için otomotivde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kataforez işlemi iki ana adımda ilerler ve bunu pişirme işlemi takip eder. Bu işlemler kabaca Çinko-Fosfatlama ve Elektro-kaplama olarak özetlenebilir. Kaplamanın en iyi performansını sağlamak için bu ana adımlar arasında seri üretim sırasında çok sayıda yağdan arındırma, yıkama ve durulama adımları da gerçekleştirilir. Tipik bir kataforez hattında, pişirme öncesinde bu iki temel işlemi gerçekleştirmek için on beş banyo bulunur. Kaplama kalitesinin sağlanması için tüm banyolar belirli parametreler ışığında düzenli olarak hazırlanmalı ve izlenmelidir. Bu doktora çalışması kapsamında, pürüzlülük gibi bazı operasyonel parametrelerin yüzey kalitesine etkisi ve taş çarpma direnci, korozyon direnci ve yapışma gibi bazı mekanik özellikler incelenmiştir. Parametrelerin etkinliğini anlamak ve optimum çalışma parametrelerini belirlemek için kaplamalara SEM, FTIR, DSC ve TGA gibi karakterizasyon yöntemleri uygulanmıştır. Bu tez çalışmasının ilk bölümünde, film kalınlığını doğrudan etkileyen voltaj, uygulama süresi, uygulama sıcaklığı ve solvent oranı gibi parametrelerin artmasının yüzey kalitesini ve mekanik özelliklerini olumsuz etkilediği, pigment ve reçine oranının yüzeydeki krater problemini ve parlaklığını doğrudan etkilediği görülmüştür. Düşük pigment oranlarında yüzeyde krater oluşumu gözlemlenirken, yüksek pigment oranlarında yüzeyde matlık oluştuğu gözlemlenmiştir. Katı madde, pigment oranı, solvent oranı ve banyo sıcaklığı gibi kaplama çözeltisinin viskozitesini ve hareketliliğini doğrudan etkileyen parametrelerin, kaplamanın kalınlığını ve mekanik mukavemetini doğrudan etkilediği gözlemlenmiştir. Bu tez çalışmasının ikinci bölümünde, birinci bölümde elde edilen ön analizlere dayalı sonuçlara göre kaplamanın optimum fiziksel özelliklerini bulmak için bir DOE çalışması yapılmıştır. Çalışmanın üçüncü bölümünde, Elektro-kaplama öncesi Çinko-Fosfatlama işleminin optimum çalışma koşullarını bulmak için, fosfat dönüşüm tabakası için başka bir DOE çalışması incelenmiştir. Çinko Fosfat banyosu sıcaklığı ve işlemin süresi, korozyon direnci davranışını iyileştirerek optimum çalışma koşullarına ulaşmak için değiştirilmiştir. Çalışmanın dördüncü bölümünde DOE sonuçlarının doğrulanması için çinko fosfatlı yüzeylere bir takım performans testleri yapılmıştır. Elektrokaplama sonrası en iyi fiziksel performansı düşük kaplama ağırlığına sahip düzgün ve ince taneli kristal yapının verdiği tespit edilmiştir. Bu çalışmada kristal morfolojisi, kaplama ağırlığı ve korozyon, yapışma, taş çarpma dayanımı ve suya daldırma direnci gibi performans sonuçları açısından 45 oC'de 180 sn optimum fosfatlama koşulu olarak bulunmuştur. Çalışmanın son bölümünde çalışma kapsamında bulunan optimum koşullar referans bir koşul ile çapraz olarak karşılaştırılmıştır. Fosfat ve elektrokaplamanın optimum koşulunun, daha iyi fiziksel özelliklerle birlikte daha iyi bir yüzey kalitesi sağladığı ve aynı zamanda malzeme, enerji ve maliyet tasarrufu sağladığı bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Cataphoresis is the process of applying high-performance epoxy resins to metal surfaces in order to increase the corrosion resistance of metal materials by using electrochemistry principles. This process is widely used in automotive industry to ensure long time corrosion durability of the vehicles. The cataphoresis process proceeds in two main steps followed by baking. These processes can be roughly summarized as zinc phosphating and electrocoating. A multiple number of degreasing, washing and rinsing steps occur during the mass production between these main steps to ensure best performance of the coating. A typical cataphoresis line has fifteen baths to carry out these two basic operations prior to baking. In order to ensure the quality of the coating, all baths should be prepared and monitored regularly in the light of certain parameters. Within the scope of this study, in the first chapter, the effect of some operational parameters on surface quality such as roughness and some physical properties such as stone chip resistance, corrosion resistance and adhesion are evaluated. SEM, FTIR, DSC and TGA are performed to the coatings in order to understand the effectiveness of the parameters and to determine optimum operation parameters. In the first chapter, it is found that; the increase in parameters such as voltage, application time, application temperature and solvent ratio, which directly affect the film thickness, adversely affect the surface quality and mechanical properties. Pigment and resin ratios directly affect the crater problem and gloss on the surface. Crater formation is seen on the surface at low pigment ratios, while a dullness occurs on the surface at high pigment ratios. It has been observed that parameters that directly affect the viscosity and mobility of the coating solution, such as solid matter, pigment ratio, solvent ratio and bath temperature, directly affect the thickness and mechanical strength of the coating. In the second chapter of this thesis study, a DOE study is conducted to find optimum physical properties of the coating according to the results based on the preliminary analysis obtained at previous chapter and a regression equation is defined. In the third chapter of the study, to find optimum operation conditions of the zinc phosphating process prior to electrocoating, another DOE study is investigated for phosphate conversion layer. Zinc phosphate bath temperature and duration of the process are changed to reach optimum conversion layer structure to promote corrosion resistance behavior. In the fourth chapter, performance tests are applied on the zinc phosphate coatings to validate DOE results. It is obtained that uniform and fine-grained crystal structure with lower coating weight gives the best physical performance after electrocoating. In this study 180 sec immersion time at a temperature of 45 oC is found as optimum condition in terms of crystal morphology, coating weight and performance results such as corrosion, adhesion, stone chip and water immersion resistance. In the last chapter, a cross comparison of optimum conditions with a reference condition is performed. It is found that optimum condition of phosphate and electrocoating provides a better surface quality together with better physical properties while providing material, energy and cost savings as well.
Benzer Tezler
- Epoksi bazlı yapıştırıcılarla birleştirilen metallerin mekanik özelliklerine etki eden faktörlerin incelenmesi
Investigation of effect process parameters of epoxy based adhesives on joint strenght of aluminium and stainless steels
BİLGE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMAL MERAN
- Pem yakıt hücrelerinde kompozit bipolar plakaların üretiminde grafen kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the usability of graphene use in the production of composite bipolar plates for pem fuel cells
YASİN AKIN
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZSERT
DOÇ. DR. HÜSEYİN KAHRAMAN
- Recycling of Ti-6Al-4V alloy chip and its potential uses in polymer composites
Ti-6Al-4V talaşların geri dönüşümü ve polimer kompozitlerde potansiyel kullanımı
ERDOĞAN TEKE
Doktora
İngilizce
2022
Morfolojiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR SEYDİBEYOĞLU
- Darbe hasarına maruz kalan sandviç kompozitlerin statik mukavemetinin incelenmesi
Investigation of static strength of sandwich composites subjected to impact damage
ABDULLAH İKİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Yaşlandırma işlemine tabi tutulan kompozit plakaların balistik hasarının sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi ve incelenmesi
Modeling and investigation of ballistic damage of the composite plates subjected to aging process with finite element method
ERSAN KIRAR
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiHarran ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT KISA