Ana səhifə

T. C. Yildiz tekniK ÜNİversitesi Kİmya-metalurji faküLtesi metalurji ve malzeme mühendiSLİĞİ BÖLÜMÜ malzeme proses laboratuari dersi deney föyleri


Yüklə 4.6 Mb.
səhifə5/15
tarix18.07.2016
ölçüsü4.6 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

3. MODEL TASARIMI ve RAPİD PROTOTYPING TERMOJET CİHAZI İLE MODEL ÜRETİMİ DENEYİ


3.1 Deneyde Gerekli Malzeme ve Techizat

- Tasarım Programı (solid work)

- Bilgisayar

- Model malzemesi ve

- Hızlı model yapma makinesi
3.2 Deneyin Yapılışı : Model tasarlama ve Hızlı model yapımı

Deney iki adımdan oluşmaktadır; bunlar i. Model tasarımı ve ii. Hızlı model üretimi



i. Model Tasarımı:

Solid works ve AutoCAD programlarında üç boyutlu parça tasarımının nasıl yapıldığı ve bunların STL dosya formatına dönüştürülmesi gösterilecektir. Ayrıca çizilen bir parçanın veya hazır endüstriyel bir parçanın Termojet ile üretimi gerçekleştirilecek ve elde edilen model incelenecektir.



ii Hızlı Model Üretimi:

Daha önceden tasarımı yapılan, akışkanlık (kalıp doldurma) ve yüzey düzgünlüğünü belirlemede kullanılan merdiven basamağı şekilli model ABS malzemeden termojet cihazı ile imal edilmektedir. Alternatif olarak aynı model daha önceden hazırlanan mastır modelin kauçuğa alınması ile yapılan kauçuk modellere mumun enjektörlerle basımı yoluyla da üretilmektedir.






MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü





YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ



ENDÜSTRİYEL PARÇA TASARIMI VE HIZLI PROTOTİP MODEL ÜRETİMİ

5. RAPORDA BULUNMASI GEREKLİ BİLGİLER

  1. Model tasarımı, CAD programları (sektörlere yönelik: kuyumcular ne kullanıyor, dişçiler, oyuncakçılar, ayakkabıcılar), hızlı model yapım cihazı ve model malzemeleri hakkında açıklama yapınız.

  2. Hızlı model yapım cihazlarının çeşitlerini yazarak birbirleriyle karşılaştırmasını yapınız.

  3. Hızlı model yapım cihazlarının avantaj ve dezavantajlarını açıklayınız.

6- KAYNAKLAR

1. M.F. Ashby, “Materials Selection in Mechanical Design”, Butterworth-Heinemann, Oxford, 1992.

2. G. Pahl and W. Beithz, “Engineering Design”, translated by K. Wallace The Design Council, London and Springer, Berlin, Germany 1984.

3. D. G. Ulmab “The Mechanical Design Process” McGraw Hill, N.Y., USA 1992.

4. M.J. French, “Conceptual Design for Engineers”, The Design Council, London and Springer, Berlin, Germany 1985

.






MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü




YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

KOROZYON DENEYLERİ


DENEYİN ADI: Korozyon Olayında Katodik Reaksiyonlar.

DENEYİN AMACI: Katodik reaksiyonların etkin olduğu korozyon olayının incelenmesi.

KULLANILAN ALET, CİHAZ VE MALZEMELER: Ultrasonik banyo, beher, cam huni, büret, pipet pompası, kurutma makinesi, terazi, farklı No’da zımpara, HCl, metil alkol, çinko, misina ip.
TEORİK BİLGİ

Elektrokimyasal korozyon olaylarında gelişen katodik reaksiyonlar içinde en çok hidrojen ve oksijen redüksiyonu görülür. Hidrojen redüksiyonu asit çözeltilerdeki en önemli katodik reaksiyon iken, nötral çözeltide en önemli katodik reaksiyon oksijen redüksiyonudur. Elektrokimyasal korozyon olaylarındaki başlıca katodik reaksiyonların hidrojen ve oksijen redüksiyonu olması, bazı durumlarda, deney sırasında açığa çıkan gazın miktarının belirlenerek korozyon hızının saptanmasında kullanılmasına neden olur.

Korozyon deneylerinin kantitatif olarak değerlendirilmesinde, değişik yöntemler mevcuttur. Kütle kaybının hesaplanması yönteminde, deney öncesi ve sonrası tartılan deney numunesinin ağırlık kaybı kullanılır. Ancak bu yöntemde numune yüzeyinde oluşan korozyon ürünleri çok iyi temizlenmelidir. Aksi halde yüksek sıcaklık oksidasyonunda sıkça rastlandığı gibi, korozyon ürünleri metal yüzeyine yapışıp kalırsa, korozyon miktarı deney numunesinin ağırlığındaki artış olarak saptandığından hatalı sonuç verebilir. Numune yüzeyine yapışan korozyon ürünleri, genellikle kimyasal ve elektrokimyasal yöntemlerle çözündürülür. Gerekirse mekanik temizleme veya mekanik+kimyasal temizleme de kullanılabilir.

Çok düşük korozyon hızlarında, metal numunedeki kütle kaybından daha çok, korozif çözeltideki metal iyon konsantrasyonunun artışının saptanması daha sağlıklı sonuçlar oluşturur.

Korozyon hızının saptanmasında sağlıklı ve doğru sonucu verecek yöntem seçilmelidir.
DENEYİN YAPILIŞI

Çinko levhadan belli boyutlarda kesilen ve bir tarafından delinen numunenin yüzeyi ve kenarları zımparalandıktan sonra yıkanır ve ultrasonik banyo içinde yüzeyindeki yağ ve








MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü




YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

KOROZYON DENEYLERİ

kirlerden arındırılır. Boyutları ve ağırlığı ölçülen numune, misina ipi yardımı ile huninin altına sabitlenir. Huni bir bürete geçirilerek, pH’sı 1 olan HCl çözeltisi ile dolu behere ters

olarak daldırılır (Şekil 1). Bürete belli bir değer çizgisine kadar çözelti çekilir. Büretteki çözelti seviyesindeki düşme, her 3 dakikada bir kaydedilir. Büretteki çözelti seviyesi sıfıra geldiğinde süre kaydedilir. Deneyin sonunda numune çözeltiden çıkarılır, yıkanır, kurutulur ve tekrar tartılır.


Şekil 1. Deney düzeneği



İSTENENLER:
1. Katodik ve anodik reaksiyonları yazınız.

2. Çinkonun deney sonucunda ağırlığında meydana gelen azalmadan yararlanarak toplam korozyon hızının mpy cinsinden hesaplayınız.

3. Büretteki gaz hacmi okumalarınızdan yararlanarak, çözünen çinko miktarı (mgr)–zaman (dk) eksenlerini kullanarak zamana bağlı olarak korozyon hızı değişim grafiğini çizin, bu değişimi irdeleyin ve korozyon hızını bulunuz.

4. Ağırlık kaybı yoluyla belirlenen korozyon hızı ile açığa çıkan hidrojen gazının hacminden giderek belirlenen korozyon hızı birbirine uymakta mıdır? Uymuyorsa nedenlerini belirtiniz.








MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü




YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

KOROZYON DENEYLERİ


DENEYİN ADI: Damla Deneyi

DENEYİN AMACI: Farklı havalandırma hücresinin incelenmesi

KULLANILAN ALET, CİHAZ VE MALZEMELER: Çelik levha, farklı No’da zımpara, fenolfitaleyin, potasyum ferrik siyanür içeren KCl çözeltisi.

TEORİK BİLGİ

Farklı havalandırma hücreleri, çözelti içinde oksijen konsantrasyonundaki farklılık nedeniyle oluşur. Metal yüzeyindeki sıvı ortamda oksijenin farklı bölgelerde farklı miktarda bulunması durumunda, oksijenin az olduğu çözeltiye temas eden metal yüzeyi anot olarak davranır çözünür, oksijenin çok olduğu çözelti yüzeyine temas eden metal yüzeyi katot olarak davranır ve bu bölgelerde katot reaksiyonları meydana gelir.



DENEYİN YAPILIŞI

Deney düzeneği Şekil 2'de gösterilmiştir. Yüzeyi iyi temizlenmiş bir çelik levha üzerine fenolfıtaleyin ve potasyum ferrik siyanür içeren KC1 çözeltisinden birer damla damlatılır. Fenolfitaleyin OH- iyonlarının yoğun olduğu bölgelerde pembe renk veren asit-baz indikatörüdür. Potasyum ferrik siyanür ise Fe++ iyonlarının yoğun olduğu bölgelerde mavi renk veren demir iyonları indikatörüdür. Çözelti metal yüzeyine damlatıldıktan sonra bir süre bekletilir. Damla içinde meydana gelen renklenmeler gözlenerek kaydedilir.



Şekil 2. Damla deneyinin şematik gösterimi.



İSTENENLER:

1- Damla deneyi gözlemlerinizi yazınız.

2-Deneydeki anodik ve katodik reaksiyonları yazınız







MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü




YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

KOROZYON DENEYLERİ

3-Damlanın farklı bölgelerinde korozyon hızı farklılaşması ile oksijen konsantrasyonu

arasındaki ilişkiyi Evans Diyagramları yardımıyla açıklayınız.

DENEYİN ADI: Galvanik Korozyon

DENEYİN AMACI: Galvanik korozyonda katot ve anot durumunda olan metallerin yüzey alanlarının ve çözeltinin karıştırılmasının korozyon hızına etkisinin saptanması.

KULLANILAN ALET, CİHAZ VE MALZEMELER: Beher, manyetik karıştırıcı, ultrasonik temizleyici, 1Ω direnç, 2 adet elektrot tutucusu, voltmetre-ampermetre cihazı, çelik ve bakır levhalar, farklı No’da zımpara, %3 NaCl çözeltisi, metil alkol.

TEORİK BİLGİ

Galvanik korozyon birbirleriyle temas halinde olan farklı türden metal ve alaşımların aynı ortama terk edilmesi halinde meydana gelen korozyon türüdür. Birbirleriyle temas eden metallerden elektrot potansiyeli daha negatif olan metal, anot olarak davranarak çözünür, diğeri ise katot olarak davranarak korozyondan korunur. Metaller arasındaki potansiyel farkı arttıkça galvanik korozyon olasılığı da artar. Galvanik korozyonu etkileyen diğer faktörler içinde, ortamdaki hareketlilik ile metallerin yüzey büyüklüklerinin de önemi vardır. Aktif

metalin soy metallere göre daha küçük bir yüzey alanına sahip olması durunda, küçük bir anot alanı büyük bir katot alanına elektron yetiştireceğinden korozyon hızlı olur.
DENEYİN YAPILIŞI

Bu deneyde bakır ve çelik çifti kullanılır. Önce numunelerin yüzeyleri zımparalanarak temizlenir, yıkanır ve yağı giderilir. Daha sonra yüzeylerde çözeltiye daldırılacak kısımlar işaretlenir. Önce eşit boyuttaki bakır ve çelik levhalar tahta tutuculara yerleştirilir ve %3’lük NaCl çözeltisine daldırılır (Şekil 3). Elektrotlar arasına bağlı bir direnç üzerinden sistemden geçen akım, 3 dakika beklendikten sonra kaydedilir. Daha sonra çözelti karıştırılmaya başlanır ve 3 dakika sonra akım yeniden ölçülür. Aynı işlemler büyük bakır-küçük çelik ve küçük bakır-büyük çelik plakalar kullanılarak tekrarlanır.








MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü




YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

KOROZYON DENEYLERİ


Şekil 3. Deney Düzeneği



İSTENENLER:

1. Anodik ve katodik reaksiyonları ayrı ayrı belirterek yazınız.

2. Aanot/Akatot - akım arasındaki ilişkiyi grafik halinde hem karşılaştırmalı hem de karşılaştırmasız deneyler için çiziniz ve irdeleyiniz.

3. Çözeltinin durgun ve karıştırmalı durumundaki oksijen içeriği ile geçen akım arasındaki ilişkiyi Evans Diyagramı yardımıyla açıklayınız.


DENEYİN ADI: % 3’lük NaCl Çözeltisinde Metallerin Potansiyellerini Ölçme.

DENEYİN AMACI: Farklı metallerin % 3’lük NaCl çözeltisinde potansiyellerinin ölçülmesi ve bir galvanik seri oluşturma.

KULLANILAN ALET, CİHAZ ve MALZEMELER: Bakır, kurşun, nikel, çinko, alüminyum, pirinç, çelik, paslanmaz çelik (aktif-pasif), konsantre HNO3, konsantre HCl, beher, farklı No’da zımpara, %3'lük NaCl çözeltisi, doymuş kalomel elektrot ve potansiyelmetre.

TEORİK BİLGİ

Birçok metal pasif film oluşturduğu için, galvanik hücrelerde, standart elektrot potansiyellerinin gösterdiği gibi davranamazlar. Korozyonun önemli bir faktör olduğu pratik uygulamalar için, galvanik seriler geliştirilir. Her korozif ortamda metallerin birbirlerine göre anodik-katodik davranışları belirlenerek, bu ortamlar için galvanik seriler deneysel olarak bulunabilir. Böylece gerçek koşullara daha yakın veriler elde edilir.







MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü




YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

KOROZYON DENEYLERİ

DENEYİN YAPILIŞI

Deney düzeneği Şekil 4' de gösterildiği gibi hazırlanacaktır. Her bir numunenin (bakır, kurşun, nikel, alüminyum, çinko, pirinç, çelik, paslanmaz çelik (aktif-pasif)) çözeltiye dalan kısımları zımparalanıp, yıkanıp, kurutulduktan sonra sırayla %3'lük NaCl çözeltisinde doymuş kalomel elektroda göre potansiyelleri ölçülür.

Şekil 4. Potansiyel ölçümü için deney düzeneği

İSTENENLER:

1-Ölçtüğünüz potansiyel değerlerini aktiflik sırasını göz önünde alarak sıralayınız. Kalomel elektroda göre ölçtüğünüz potansiyel değerlerini, hidrojen elektrodu değerlerine (Eref + ΔE =Ex bağıntısından yararlanarak) dönüştürünüz. (Doymuş kalomel elektrotun standart hidrojen elektrotuna göre potansiyeli 0.241 V'dur)

2-Bu potansiyellere göre sıralama, size ne ifade etmektedir? Buna göre çeliğin ölçüm yaptığınız diğer metallerle deniz suyunda galvanik çift oluşturması koşulunda ne olacağını irdeleyiniz.
KAYNAKÇA

-K.R. Trethewey, J. Chamberlain, Corrosion for Science and Engineering, Longman Group Limited, 1995.








MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü






YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ



KOLLOİDAL KAPLAMALAR



1. AMAÇ

Bu deneyin amacı, kolloidal bir kaplama tekniği olan elektrokinetik biriktirme yönteminin esaslarını, farklı şartlarda oluşan kaplama tabakalarına etki eden kritik parametreleri ve uygulamaya dönük farklı kaplama tabakalarının eldesinde önemli olan faktörleri öğrencilere aktarmak.


2. TEORİK BİLGİ

2.1. KAPLAMA YÖNTEMLERİ

  1. Plazma spreyle kaplama

  2. Kimyasal buharlaşma, CVD

  3. Püskürtme yöntemiyle

  4. Kolloidal kaplama yöntemleri

  • Sol-jel yöntemi

  • Daldırma

  • Elektrokinetik biriktirme yöntemi

Özellikle son yıllarda düşük maliyetleri nedeniyle koloidal kaplamalar üzerinde çok yoğun olarak çalışılmaktadır. Bu yöntemin esası askıda kalan partikülleri içeren kararlı süspansiyonların hazırlanmasına dayandığı için kullanılacak olan nano veya mikron boyuttaki tozların zamanla dibe doğru çökmemesi çok önemlidir. Tozların askıda kalması için daha küçük boyutlu tozların kullanılması avantajdır ve uygun yüzey ajanlarının kullanılmasıyla (deflokülant/dispersant) ) partikül yüzey yüklerinin aynı olması sağlanarak çekme kuvvetleri yerine itme kuvvetleri sayesinde kararlılık sağlanabilir. Sıvı ortamdaki partiküllerin topaklanmasına engel olunması çok önemlidir. Çünkü Stoke’s kanununa göre partiküllerin çapı arttıkça zamana bağlı olarak çökme hızları da artacaktır. Bu kanuna göre sabit şartlarda küre şeklindeki bir tanenin sıvı içerisinde çökme hızını aşağıdaki şekilde ifade edilebilir:


V= 2r2 (dk-ds)9/gh






MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü






YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ



KOLLOİDAL KAPLAMALAR





  • V: partikülün/flogun çökme hızı, cm/sn

  • r: partikül çapı, cm

  • dk: katı tanenin yoğunluğu, gr/cm3

  • ds: sıvının yoğunluğu, gr/cm3

  • g: yerçekimi kuvveti, cm/sn2

  • h: sıvının viskositesi, g.cm/sec, Pa.s


2.2 Kaplama Yöntemi Olarak Elektrokinetik Biriktirme (EKB)
Elektrokinetik kaplama tekniği ileri düzey seramik malzemelerin ve kaplamaların üretiminde yakın geçmişte, hem akademide hem de sanayide sadece farklı malzemeler ve onların bileşimleriyle kullanımındaki çok yönlülüğe sahip olmasıyla değil; ayrıca maliyet etkinliğine sahip olmasıyla artan oranda ilgi çekmiştir. Elektrokinetik biriktirme 1808 yılında rus bilim adamı Ruess’in bir elektrik alanın tetiklemesiyle su içindeki kil partiküllerinin hareketini gözlemesinden beri bilinmektedir; ancak bu tekniğin uygulamalı kullanımı 1933 yılında torya (thoria) partiküllerinin platinyum katot üzerine bir elektron tüpü için yayınım yapıcı olarak kullanılması amacıyla biriktirilmesi sayesinde patentinin alınmasıyla gerçekleşmiştir.

Elektrokinetik kaplama seramik üretiminde kullanılan ve kısa oluşum süresine sahip, basit cihazlar gerektiren, substratın şeklinde sadece küçük kısıtlamalara ihtiyaç duyan, bağlayıcıların ortadan kaldırılmasına gerek duyulmadığı kolloidal yöntemlerden biridir. Diğer şekillendirme teknikleriyle kıyaslandığında, EKB yöntemi çok yönlü olduğundan arzu edilen uygulama için kolaylıkla düzenlenebilir. Örnek olarak: biriktirme düz, silindirik ve herhangi bir şekildeki substrat üzerinde elektrod tasarımında ve yerleşiminde küçük değişimlerin yapılmasıyla gerçekleştirilebilir. Özellikle, ıslak bir işlem olmasına rağmen, EKB birikme süresinde ve uygulanan potansiyel farkta basit ayarlamaların yapılmasıyla biriken filmin kalınlık ve morfolojisinin kolaylıkla kontrol edilmesini mümkün kılar. EKB’de sıvı bir ortam içinde dağılmış ve asılı kalmış yüklenmiş toz








MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü






YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ



KOLLOİDAL KAPLAMALAR

partikülleri karşıt elektriksel yükteki iletken bir substrat üzerine doğru akımın kaynağından sağlanan elektriksel alanının varlığında çekilir ve birikir.

Hangi elektroda birikmenin gerçekleştiğine bağlı olarak iki çeşit EKB tekniği vardır. Partiküller artı yüklendiklerinde birikme katot üzerinde oluşur ve bu sistem katodik elektrokinetik biriktirme yöntemi adını alır. Eksi yüklü partiküller anot üzerine biriktiğinde işlem anodik elektrokinetik biriktirme adını alır. Partiküllerin yüzeylerinin uygun bir şekilde yüklenmesinin değiştirilmesiyle her iki yönteminde uygulanması mümkündür. EKB’nin geleneksel uygulamalar için kullanımının yanında kompozitlerin ve medikal implantlar için biyoaktif kaplamaların üretimi için olduğu kadar aşınma dayanımlı ve anti oksidan seramik kaplamaların, ileri düzey mikroelektronik cihazlar için fonksiyonel filmlerin ve katı oksit yakıt hücrelerinin üretimi amacıyla kullanılabilir. Nano boyutlarda ileri düzey fonksiyonel malzemelerin üretimi için de bu yönteme ilgi uyanmaktadır. Elektrokinetik biriktirme karmaşık bileşimler ve seramik laminelerin biriktirilmesinde önemli avantajlar sergilemektedir. EPD tekniğinin diğer kolloidal süreçlere göre tek dezavantajı sıvı ortam olarak suyun kullanılmasının bir voltaj uygulandığında elektrotlarda oksijen ve hidrojen gazlarının oluşmasının meydana gelerek kaplamanın kalitesini düşürmesi nedeniyle mümkün olmamasıdır.

2.3 Elektrokinetik Biriktirmeyi Etkileyen Unsurlar

EPD mekanizması uygulanan bir elektrik alanın etkisiyle süspansiyon içindeki yüklenmiş partiküllerin elektrot üzerine birikmesidir. İki grup parametre işlemin niteliğini belirler; (i) süspansiyona bağlı parametreler ve (ii) elektrotların elektriksel doğası gibi fiziksel parametreleri içeren, elektriksel koşullara (voltaj, yoğunluk ilişkisi, birikme süresi v.b.) bağlı işlem parametreleri.


2.3.1 Süspansiyona Bağlı Parametreler

Süspansiyon özelliklerinde asıltı halindeki parçacıkların fizikokimyasal doğası ve sıvı ortam, tozun yüzey özellikleri ve katkıların konsantrasyonunun ve türünün etkisi; özellikle dispersantlar gibi birçok parametre göz önünde bulundurulmalıdır.








MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü






YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ



KOLLOİDAL KAPLAMALAR




Partikül Boyutu


Elektrokinetik biriktirme için uygun olan parçacık boyutu için genel bir kural bulunmasa da birçok seramik ve kil sistemlerde iyi biriktirmelerin sağlanması için 1–20 µm aralığında parçacık boyutlarının uygun olduğu edilmiştir; ancak bu durum bu belirtilen

boyutların dışında parçacık boyutlarında biriktirmenin uygun olmaması anlamına gelmemektedir. Homojen bir biriktirmenin gerçekleşmesi için parçacıkların dağılmış ve kararlı olmaları çok önemlidir. Büyük boyutlu parçacıklar yerçekimi nedeniyle çökelme eğilimi gösterirler. İdeal olarak parçacıkların elektroforez nedeniyle gerçekleşen hareketliliği yerçekiminin yol açtığı hareketlilikten daha büyük olmalıdır. Çökelmekte olan parçacıklardan muntazam bir biriktirmenin gerçekleşmesi zordur. Çökelmekte olan bir süspansiyonla gerçekleşen EPD işleminde sürekli değişim gerçekleşir; ek olarak EPD işleminin daha büyük boyutlu partiküllerle gerçekleşmesi için çok kuvvetli yüzey yüklenmesi sağlanmalıdır ya da elektriksel çift tabaka (electrical double layer) bölgesinin boyutu artmalıdır. Parçacık boyutunun kurutma esnasında birikimdeki çatlamanın kontrolüne etkisi büyüktür. Küçük parçacıklardan meydana gelmiş birikimlerin çatlama eğilimi daha azdır.


Süspansiyonun Vizkozitesi

EPD yönteminde süspansiyondaki dağılım durumunu geliştirmek için viskozite kullanılamaz; fakat EPD için arzu edilen aviskozite düşük olduğu durumdur.


Sıvının Elektriksel Yalıtkanlık (Dielektrik) Sabitesi

Çok düşük dielektrik sabitine sahip sıvılarda yetersiz çözülmenin gerçekleşmesiyle birikme gerçekleşmez; çok yüksek dielektrik sabitine sahip sıvılarda ise sıvıdaki yüksek iyonik yoğunlaşma çift tabaka bölgesinin boyutunu küçülterek sonuçta elektrokinetik hareketliliğin azalmasına yol açar; böylece sıvının iyonik yoğunluğu düşük kalmalıdır; bu durum düşük dielektrik sabitine sahip sıvılarda öne çıkan bir durumdur.







MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü






YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ



KOLLOİDAL KAPLAMALAR




Zeta Potansiyeli

EPD işleminde parçacıkların zeta potansiyeli önemli bir faktördür. Asıltı haldeki bir parçacıkta yüksek ve tekbiçimli yüzey yüklenmesinin gerçekleşmesi mecburidir. Zeta potansiyelinin oynadığı rol: (i) parçacıların arasındaki itici etkileşimi belirleyerek süspansiyonu istikrarlı bir hale getirmek, (ii) EKB sırasında parçacığın yönelimini ve hareket hızını belirlemek, (iii) birikmenin yoğunluğunu tayin etmektir. Bir sistemin kararlılığı süspansiyon içindeki parçacıkların etkileşimine bağlıdır; bu etkileşime elektrostatik ve van der Waals kuvvetleri etki eder. Dağılmış bir sistemdeki pıhtılaşma ihtimali bu kuvvetler sonucunda meydana gelen etkileşim tarafından belirlenir. Partiküllerin yüksek oranda yüklenmesi ile gerçekleşen yüksek elektrostatik itiş parçacıkların topaklaşmasını engellemek için gereklidir. Ayrıca birikmenin gerçekleşmesi esnasında parçacıklar birbirleriyle artan çekim kuvvetleri ile yakınlaşırlar. Eğer parçacıkların yüzey yüklenmesi düşük ise parçacıklar arasındaki göreli mesafe büyük olsa bile pıhtılaşırlar; bu durum poroz, süngersi bir yapı oluşumuna neden olur. Bu duruma karşıt olarak, eğer parçacıklar birikme esnasında yüksek yüzey yüklenmesine sahiplerse birbirlerini iterler; bu durum parçacıkların paketleme yoğunluğunun artmasına neden olur Bu nedenle katı yüklenmesinin katkı malzemelerinin ve solventlerin konsantrasyonunun mümkün olan en yüksek birikim yoğunluğuna ulaşılması için kontrol etmek çok önemlidir. Zeta potansiyeli asitler, bazlar, özellikle emilen iyonlar ya da polielektrolitler gibi birçok yüzey yüklenmesi sağlayıcı etkenler ile ayarlanabilir. Bu suretle birçok yüklenmenin büyüklüğüne ve kutupluluğa etki eden katkı maddesi vardır. Bu katkılar farklı mekanizmalarla etki ederler. Yükleyici etkenin seçiminde ana ölçütler tercih edilen kutupluluk ve parçacıkların birikim süresidir. Birikme hızı doğrudan zeta potansiyeli ile ilgilidir. Zeta potansiyeli yükleyici katkılarla kontrol edilir. Ayrıca bu durum süspansiyonun iyonik iletkenliğinde de belirleyici bir unsurdur. İyonik iletkenlik süspansiyondaki potansiyel düşüşünü tayin eder; bu da parçacıkların süspansiyon içinde elektroda aktarımının arkasındaki itici güçtür.









MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü






YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ



KOLLOİDAL KAPLAMALAR




Süspansiyonun Kararlılığı

Elektroforez kolloidal bir çözeltide ya da süspansiyonda elektrik alan etkisinde parçacıkların hareketi hadisesidir. Partiküller elektrik alan uygulandığında sıvıya göre hareket gerçekleştirirler. Boyutları 1µm ya da daha küçük olan kolloidal parçacıklar süspansiyon içinde uzun süre kalma eğilimindedirler. Boyutları 1µm’den büyük olan parçacıkların süspansiyon içinde kalması için sürekli çalkalama gerçekleşmesine ihtiyaç vardır. Süspansiyonun kararlılığı tortulaşma hızı ve ayrışma (flokülasyon) kaçınma ya da sürdürme eğilimi ile tanımlanır. Kararlı süspansiyonlarda flokülasyon adını alan seyrek topaklaşmaların oluşmasına eğilim yoktur; kabın tabanında yavaşça tortulaşır, yoğun kuvvetle tutunan birikintiler oluşturur. Flokülasyona uğrayan süspansiyonlar hızlıca tortulaşır, düşük yoğunluklu, zayıfça tutunan birikintiler oluşturur. Eğer süspansiyon aşırı kararlıysa elektrik alan parçacıklar arasında gerçekleşen itici kuvvetlerin üstesinden gelemez ve birikim oluşmaz. Bazı modellere göre EPD için süspansiyonun elektrotların civarında kararsız olması gerekir, Bu bölgesel kararsızlık elektrolizden dolayı iyonların oluşumu ve partiküllerin deşarjı ile gerçekleşebilir; Bu iyonlar elektrot yüzeyine yakın bölgelerde flokülasyona neden olur. Çoğu araştırmacı süspansiyonun birikebilirliğe uygunluğunu ayarlamak için zeta potansiyelini ve elektrokinetik hareketliliği kullanır. Fakat bu şekilde tam bir saptama gerçekleşmez. Örnek olarak alüminyum içeren alkol süspansiyonuna elektrolit katılmasıyla zeta potansiyelinde kayda değer bir değişim gerçekleşmez; ancak birikim sadece elektrolitin varlığında gerçekleşebilir.


2.3.2 Prosese Bağlı Parametreler

Elektrokinetik biriktirmeyi etkileyen unsurlar içinde süspansiyon parametreleri kadar olmasa da proses parametreleri (voltaj, birikim süresi v.b.) göz önünde bulundurulması gereken unsurlardır.







MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü






YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ



KOLLOİDAL KAPLAMALAR

Birikme Süresinin Etkisi

Sabit elektrik alan içinde uzatılmış sürelerle birikme işleminin gerçekleşmesiyle birikim hızı azalır. EPD’de elektrotlar arasında sabit voltaj uygulandığında elektroforezi etkileyen elektrik alan azalır; bunun nedeni elektrot yüzeyinde seramik partiküllerden yalıtkan bir tabaka oluşmasıdır; EPD’nin ilk anlarında biriken kütle ile süre arasında doğrusal bir ilişki vardır.


Uygulanan Potansiyel Fark

Uygulanan potansiyelle normalde birikme miktarı artar. Tozların kolaylıkla birikmesine rağmen, eğer yüksek voltaj kullanılırsa birikimin kalitesi düşer. Orta düzey elektrik alanlar uygulandığında (25–100 V/cm) daha eş dağılımlı filmlerin biriktiği gözlenmiştir; ancak film kalitesi göreceli yüksek elektrik alanlar (>100 V/cm) uygulandığında bozulmaktadır. Çünkü pariküllerden oluşan filmlerin elektrod üzerinde oluşması kinetik bir vakadır. Partiküllerin yığılma hızları kaplama üzerindeki paketlenme davranışlarını etkilemektedir. Yüksek bir voltaj süspansiyonda burgaça neden olur; kaplama da birikme esnasında bile kendisini çevreleyen ortamdaki akıntıdan zarar görür. Buna ek olarak parçacıklar o kadar hızlı hareket eder ki en sıkı paket yapıyı oluşturmak için en iyi pozisyonlarda bulunacak zaman bulamazlar.


Süspansiyondaki Katının Konsantrasyonu

Katının süspansiyondaki hacim yüzdesi özellikle çok bileşenli EKB işlemi için önemli bir rol oynar. Bazı durumlarda parçacıların yüzeylerinin yüklenmiş olmasına rağmen süspansiyon içindeki katının hacim oranına bağlı olarak farklı hızlarda birikim gerçekleşir. Eğer katıların hacim oranları yüksekse tozlar eşit hızlarla birikir. Hacim oranlarının düşük olduğu durumda ise kendilerine özgü elektrokinetik hareketlilikleriyle doğru orantılı olarak birikirler.









MALZEME MÜHENDİSLİĞİ VE BİLİMİ

ANA BİLİM DALI

Malzeme Proses Laboratuarı Deney Föyü






YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ



KOLLOİDAL KAPLAMALAR




Elektrodun İletkenliği

Substrat elektrodun iletkenliğinin tek biçimliliği ve iletkenliği EPD ile biriken film açısından kritik bir unsurdur. Düşük elektriksel iletkenlikteki bir substrat tekbiçimli olmayan bir film oluşumu ve düşük hızlarda birikime neden olur. Elektrokinetik kaplama ve birikimin kalitesi birçok parametreye bağlıdır. Bu parametreler kendi aralarında da ilişki içindedirler. Belirtilmelidir ki EKB işlemi ağırlıklı olarak süspansiyon koşullarından etkilenir. Genel olarak iyi dağılımlı kararlı bir süspansiyon kararsız ve topaklaşmaların gerçekleştiği bir süspansiyona oranla daha iyi bir bikrimin gerçekleşmesini mümkün kılar.

Zeta potansiyeli süspansiyonun kararlılığına ve hareketliliğine bağlı olan önemli bir unsurdur. Zeta potansiyeli parçacığın sahip olduğu çift tabaka ile bağlantılıdır. Bu nedenle süspansiyon içindeki parçacıkların topaklaşması hakkında bilgi verir. Zeta potansiyeli ne kadar yüksek olursa süspansiyon içindeki parçacıkların dağılımı o kadar yüksek olur. Bunu yanında EPD esnasında elektrik alan uygulandığında akımın büyük bir bölümünü süspansiyon içindeki iyonlar taşımaktadır; Bunun sonucunda süspansiyonun elektriksel iletkenliği işlemde önemli bir rol oynar.

İyonik konsantrasyonun yükselmesi sadece topaklaşma hızını artırmaz ayrıca daha büyük ve düşük hareketliliğe sahip topakların oluşmasına neden olur. Serbest iyonların artması ana akım taşıyıcı mekanizmanın iyonlar tarafından gerçekleştirilmesini sağladığından parçacıkların elektrokinetik hareketliliğini azaltır. Süspansiyonun iletkenliği dielektrik sabitiyle ilişkilidir ve artan dielektrik sabitiyle birlikte artış gösterir.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©atelim.com 2016
rəhbərliyinə müraciət