Geri Dön

Alternatif bor kaynaklarının cam-seramik kaplama üretiminde kullanımının incelenmesi

Investigation of the use of alternative boron sources in glass-ceramic coating production

PDF İndir

  1. Tez No: 936800
  2. Yazar: TAMER CENGİZ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. BUĞRA ÇİÇEK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Üretim Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 106

Özet

Cam-seramik kaplamalar mekanik dayanım, kimyasal stabilizasyon, yüksek ısı ortamlarında zarar görmeden çalışma gibi üstün mühendislik özellikleri sebebiyle uzay, havacılık, otomobil, ev aletleri gibi birçok kullanım alanında tercih edilmektedir. Öncü cam yapılar genellikle SiO2, B2O3, Al2O3, Na2O, Li2O, K2O, TiO2, P2O5, F gibi cam yapıcı, ağ yapıcı, ağ modifiye edici ve kristallendirme amacını taşıyan içeriklerin ham maddelerinin, 1300°C sıcaklıklarda ortalama 1 saat ergitilmesi ve ardından hızlı soğutulması ile elde edilir. Bu yapılar içeriğinde kristal barındırmayan amorf yapılardır, ancak kristallendirme ve ağ modifiye edici ajanlarının etkisiyle ortalama 800°C'lerde ısıl işleme maruz bırakıldıklarında cam matrisin içerisinde kristal oluşturma yeteneğini gösterirler. Bu kristaller, cam yapıya özellikle cam yapının tokluğunun artmasını sağlar. Öncü cam üretim aşamasında kullanılan ham maddelerin çeşitlerinin, üretim verimliliğine ve nihai ürünün mühendislik özelliklerine olan etkisi önemli bir araştırma konusudur. Bu çalışmada farklı bor kaynakları olan boraks pentahidrat (BP), boraks dekahidrat (BD), camsı bor oksit (CBO), gözenekli bor oksit (GBO), susuz boraks (SB) ve borik asit (BA) üretim verimliliği ve nihai ürün performans çıktıları karşılaştırılmıştır. Öncü cam numunelerin elde edilmesi her bir numunede farklı bor kaynağı kullanılmak üzere 6 adet harman hazırlanmıştır ve bu harmanlar 1300 °C sıcaklıkta 45 dk boyunca ergitilmiş ve suda soğutulmuştur. Elde edilen öncü cam yapılar (ayrıca frit olarak isimlendirilirler), F-BP, F-BD, F-CBO, F-GBO, F-SB ve F-BA olarak isimlendirilmiştir. Elde edilen öncü camların kimyasal kompozisyon, faz yapısı ve ısıl davranış tayinlerinin gerçekleştirilmesi amacıyla X-ışını floresansı (XRF), X-ışını kırınım (XRD) ve eş zamanlı termogravimetrik ve diferansiyel termal analizlerine (TG-DTA) tabii tutulmuştur. Ardından numuneler öğütülmüş, elenmiş ve 100 g emaye tozuna 40 ml su eklenerek emaye çamur (EÇ) numuneleri elde edilmiştir ve bu numuneler Ç-BP, Ç-BD, Ç-CBO, Ç-GBO, Ç-SB ve Ç-BA olarak isimlendirilmiştir. EÇ numunelerinin, ısıl davranışlarının belirlenmesi amacıyla TG-DTA analizi gerçekleştirilmiştir. EÇ numuneleri, sulu spray yöntem ile 100 mm x 100 mm ebatlarında DC06EK çelik üzerine uygulanmış ve 120 °C sıcaklıkta 3 dk kurutma adımının ardından, 860 °C sıcaklıkta 4 dk 30 sn boyunca kristallendirme işlemine maruz bırakılmıştır. Böylece, cam-seramik kaplama (CSK) numuneleri elde edilmiştir ve K-BP, K-BD, K-CBO, K-GBO, K-SB ve K-BA olarak etiketlendirilmişlerdir. Kaplama numunelerinin faz yapılarının incelenmesi için XRD analizi gerçekleştirilmiştir. CSK numunelerinin yüzey ve arakesit görüntüleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi ile incelenmiştir. Ardından, CSK numuneleri, iki gün süren bir çeşit su buharı test metoduna tabi tutulmuştur. Ayrıca, CSK numunelerinin, renk ve parlaklık ölçümleri EN ISO 11664 ve EN ISO 2813:2014 standartlarına bağlı olarak yapılırken, yapışma ve asit dayanım performansları EN ISO 10209 ve EN ISO 28706-1 standartlarına uygun şekilde yapılmıştır. Bu tez çalışması, değişen bor kaynaklarının, öncü camların üretim verimliliğine ve CSK numunelerinde su buharı dayanımına olan etkisini detaylı bir biçimde araştırmıştır.

Özet (Çeviri)

Glass-ceramic coatings are preferred in various applications such as aerospace, aviation, automotive, and household appliances due to their superior engineering properties, including mechanical strength, chemical stabilization, and resistance to high-temperature environments. Precursor glass structures are typically obtained by melting raw materials containing glass formers, network formers, network modifiers, and crystallization-promoting agents such as SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, Na₂O, Li₂O, K₂O, TiO₂, P₂O₅, and F at approximately 1300°C for 1 hour, followed by rapid cooling. These structures are amorphous, lacking crystals. However, when subjected to thermal treatment at around 800°C, influenced by crystallization agents and network modifiers, they exhibit the ability to form crystals within the glass matrix. These crystals enhance the toughness of the glass structure. The types of raw materials used in the production of precursor glass and their effects on production efficiency and the engineering properties of the final product are significant areas of research. In this study, the production efficiency and performance outcomes of the final product were compared for different boron sources, including borax pentahydrate (BP), borax decahydrate (BD), vitreous boron oxide (CBO), porous boron oxide (GBO), anhydrous borax (SB), and boric acid (BA). To produce precursor glass samples, six batches were prepared, each using a different boron source. These batches were melted at 1300°C for 45 minutes and quenched in water. The obtained precursor glass structures, also known as frits, were labeled as F-BP, F-BD, F-CBO, F-GBO, F-SB, and F-BA. To determine the chemical composition, phase structure, and thermal behavior of the precursor glass samples, X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), and simultaneous thermogravimetric and differential thermal analyses (TG-DTA) were performed. The samples were then ground, sieved, and mixed with 40 ml of water per 100 g of enamel powder to obtain enamel slurry (EÇ) samples, labeled as Ç-BP, Ç-BD, Ç-CBO, Ç-GBO, Ç-SB, and Ç-BA. TG-DTA analysis was conducted to evaluate the thermal behavior of the enamel slurry samples. The enamel slurry samples were applied onto DC06EK steel sheets (100 mm x 100 mm) using an aqueous spray method. After a drying step at 120°C for 3 minutes, the samples underwent a crystallization process at 860°C for 4 minutes and 30 seconds. As a result, glass-ceramic coating (CSK) samples were obtained and labeled as K-BP, K-BD, K-CBO, K-GBO, K-SB, and K-BA. XRD analysis was performed to examine the phase structures of the coating samples. Surface and cross-sectional images of the CSK samples were analyzed using scanning electron microscopy (SEM). Subsequently, the CSK samples were subjected to a two-day water vapor test method. Additionally, the color and gloss measurements of the CSK samples were conducted according to EN ISO 11664 and EN ISO 2813:2014 standards, while adhesion and acid resistance performance tests were carried out in accordance with EN ISO 10209 and EN ISO 28706-1 standards. This thesis comprehensively investigated the effects of varying boron sources on the production efficiency of precursor glass and the water vapor resistance of CSK samples.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    393044

    Production of dye sensitized solar cell and optimization of production parameters

    Boya uyarımlı güneş pillerinin üretimi ve üretim parametrelerinin optimizasyonu

    RAMAZAN ŞİMŞEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ALİ KILIÇ

  2. Tez No

    268174

    Magnezyum varlığında susuz boraksın yüksek sıcaklık ve basınçta hidrojenlenmesiyle sodyum borhidrür üretimi

    Production of sodium borohydride by hydrogenation of anhydrous borax at high temperature and pressure in the presence of the magnesium

    İLKNUR KAYACAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZKAN MURAT DOĞAN

  3. Tez No

    353710

    Synthesis, development and characterization of some rare-earth metal hexaboride powders and their sintered products

    Bazı nadir toprak metal hekzaborür tozlarının ve sinter ürünlerinin sentezlenmesi, geliştirilmesi ve karakterizasyonu

    DUYGU AĞAOĞULLARI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL DUMAN

  4. Tez No

    931094

    Bor içerikli alternatif yakıtın buji ateşlemeli motorlarda performans ve emisyon etkisinin incelenmesi

    Investigation of the performance and emission effects of boron-containing alternative fuel in spark ignition engines

    ÖZGÜR MURAT BAYDOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Makine Mühendisliğiİstanbul Aydın Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜLEYMAN ŞİMŞEK

  5. Tez No

    392921

    Computational screening of dual cation ammine metal borohydrides

    Çift katyonlu amin metal bor hidrürlerin hesaplamalı taraması

    YUSUF KIŞLAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ADEM TEKİN

Geri Dön