Development of aqueous-corrosion resistant alkaline borosilicate glass coating for use in hot water storage systems
Sıcak su depolama sistemlerinde kullanılmak üzere sulu korozyona dayanıklı alkali borosilikat cam kaplamanın geliştirilmesi
- Tez No: 888041
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BUĞRA ÇİÇEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 131
Özet
Cam ve cam-seramik malzemelerin çeşitli alanlarda geniş uygulamaları vardır; biyo-cam, nükleer atık muhafazası, basit uluslararası cam, emaye kaplı kazan sistemleri ve su depolama ve dağıtma sistemleri dahil. Bu malzemeler, ömürleri boyunca sulu çözeltilere sürekli maruz kalmaya dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Cam ve cam-seramik malzemelerin dikkate değer bir özelliği, sulu çözeltilere karşı olağanüstü kimyasal dirençleridir, bu da onları suyla temas uygulamaları için çok uygun kılar. Ancak, ağır metal iyonlarının bu malzemelerden suya sızma potansiyelinin dikkate alınması çok önemlidir çünkü bu, bunların çevrede veya canlı organizmalarda birikmesine neden olabilir. Bu tür birikimler insan sağlığına ve su kaynaklarına toksikolojik risk oluşturacak düzeylere ulaşabilmektedir. Araştırmanın amacı, alkali toprak oksitlerin, sıcak suya maruz kalma koşulları altında çelik üzerindeki emaye kaplamaların değişimi üzerindeki etkisini araştırmaktır. Fritten, yani öncü camdan elde edilen cam/cam-seramik kaplamaya dayalı emaye kaplamalar, cam oluşturucuların, eritkenlerin ve değiştiricilerin eritilmesi-söndürülmesi ve toz haline getirilmiş fritlerin alt tabaka üzerine kaplanması yoluyla üretilir. CaO, SrO ve BaO dahil olmak üzere çeşitli 2A alkalin toprak oksitlerin F-Ca, F-Sr ve F-Ba olarak adlandırılan sodyum-borosilikat cam sistemlerine dahil edilmesini içeren deneyler gerçekleştirdik. X-ışını difraktometrisi (XRD) ve diferansiyel termal analiz (DTA) gibi teknikler kullanılarak kimyasal bileşimleri, faz geçişlerini ve termal davranışı kapsayan cam hamurunun kapsamlı karakterizasyonu gerçekleştirildi. Kaplanmış numuneler 860 °C'de sinter kristalize edildi ve DIN 4753-3'e göre 95 °C'de sıcak sulu korozyona maruz bırakıldı; bu, 42 gün sonra ağırlık kaybını belirledi. Sıcak suya maruz kalma öncesi ve sonrası numuneler, yüzey, kesit, pürüzlülük ve parlaklık, SEM, bir 2D ve 3D yüzey profilometresi ve bir parlaklık ölçer ile incelendi. Kaplamalara maruz kalan sıcak sulu çözeltiler, emaye kaplamadan elementlerin sızmasını ve migrasyonunu belirlemek için ICP-MS ile analiz edildi. Sıcak su korozyon direnci testi, cam-seramik kaplamaların sıcak suya karşı cam kaplamalara göre daha fazla direnç sağladığını (GCC-Ba için ağırlık kaybı değeri=25.77 g/dm2 ve cam oluşturucu olan Si=309788, B=40765 elementlerinin geçişi) sağladığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Glass and glass-ceramic materials have extensive applications in various fields; including bio-glas s, nuclear waste containment, simple international glass, enamel-coated boiler systems, and water storage and dispersion systems. These materials are designed to withstand constant exposure to aqueous solutions throughout their lifespan. One notable characteristic of glass and glass-ceramic materials is their exceptional chemical resistance to aqueous solutions, rendering them well-suited for water contact applications. However, it is crucial to consider the potential leaching of heavy metal ions from these materials into water, as it may result in their accumulation in the environment or living organisms. Such accumulation can reach levels that pose toxicological risks to human health and water sources. The purpose of the investigation is to the effect of alkaline-earth oxides on the alteration of enamel coatings on steel under hot-water exposure conditions. Enamel coatings based on glass/glass-ceramic coating obtained from frit, i.e., precursor glass, produces via melting-quenching of glass formers, fluxes, and modifiers and coating of powdered frits onto substrate. We conducted experiments involving the incorporation of various 2A alkaline-earth oxides, including CaO, SrO, and BaO, into sodium-borosilicate glass systems denoted as F-Ca, F-Sr and F-Ba. Comprehensive characterization of frits was carried out, encompassing chemical compositions, phase transitions, and thermal behaviour, utilizing techniques such as, x-ray diffractometry (XRD), and differential thermal analysis (DTA). Coated samples were sinter-crystallized at 860 °C and exposed according to DIN 4753-3 to hot aqueous corrosion at 95 °C, which determined weight loss after 42 days. Pre- and post-hot water exposure samples, surface, cross-section, roughness, and gloss were examined by SEM, a 2D and 3D surface profilometer, and a gloss meter. Hot aqueous solutions that were exposed to the coatings were analyzed by ICP-MS to determine the leaching and migration of elements from the enamel coating. A hot water corrosion resistance test showed that glass-ceramic coatings provide more resistance (weight loss value for GCC-Ba=25,77 g/dm2 and migration of elements Si=309788, B=40765, which are glass formers) to hot water corrosion than glass coatings.
Benzer Tezler
- Grafen esaslı kompozit kaplamaların korozyon ve aşınma özellikleri
Corrosion and wear properties of graphene based composite coatings
KUBİLAY KILIÇÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET UYSAL
- Metalurjik olarak hazırlanan Au-Pd elektrodların katalitik özelliklerinin incelenmesi
Characterization of catalytic behaviours of metallurgically casted Au-Pd electrodes
CANPOLAT ÖZDEN
- Sülfatlı çözeltilerden bakır ve kobaltın H2S ile çöktürülme kinetiğinin incelenmesi
The Investigation of precipitation kinetics of copper and cobalt by H2S in sulphate based solutions
CEM OKTAYBAŞ
- Mg-Al alaşımlarının mikroark oksidasyon işlemi
Microarc oxidation treatment of Mg-Al alloys
DENİZ ALEXANDER BECERİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET ÖZEL
- Mg-4Sn-2Al alaşımına ilave edilen alaşım elementlerinin mekanik ve korozyon özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of alloy elements added to Mg-4Sn-2Al alloy on mechanical and corrosion properties
PENBE KURT
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN CAN KURNAZ