Püskürtme yöntemi ile kimyasal temperlenen soda kireç silikat camlarının mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Günümüzde camlar, gelişen teknoloji ile birlikte yalnızca bir ev eşyası olmaktan çıkmış, aynı zamanda otomotiv, mimari, elektronik, uçak, savunma, optik ve uzay sanayide de kullanımı yaygın hale gelmiştir. Estetik ve fonksiyonel taleplerin artması ile cam kalınlıkları inceltilmiştir. Ancak inceltilmiş camlardan da kalın camlardaki mekanik dayanım beklenmektedir. Camların mekanik dayanımlarının arttırılması için kullanılan yaygın işlemlerden birisi de kimyasal temperleme işlemidir. İyon değişimi esaslı olan kimyasal temperleme işlemi, cam yapısındaki küçük çaplı alkali oksitler ile ergimiş tuzun içindeki daha büyük çaplı alkali oksitlerin, cam geçiş sıcaklığının altındaki sıcaklılarda yer değiştirmesidir. Bu yer değiştirme sonucunda küçük çaplı alkali iyonların yerine gelen daha büyük çaplı alkali iyonlar cam yüzeyinde sıkıştırma etkisi yaratır ve camın mekanik dayanımını artırır. Bu tez çalışmasında, camların mekanik özellikleri geliştirilmesi, püskürtme yöntemiyle kimyasal temperleme işlemi ile amaçlanmıştır. Bu kapsamda Şişecam topluluğu bünyesinde yer alan Düzcam Grubu tarafından üretilen soda kireç silikat camlar kullanılmıştır. Bu çalışma üç aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada KNO3-K2SO4 tuz çözeltisi püskürtülen kimyasal temperli camların, basma gerilmesi ve basma gerilmesi derinliği sonuçlarına göre ideal püskürtme parametreleri belirlenmiştir. İkinci aşamada, belirlenen püskürtme parametreleri ile KNO3-K2SO4 tuz çözeltisi kullanılarak kimyasal temperlenen camların mekanik testleri yapılmış ve uygun kimyasal temperleme sıcaklık ve süreleri belirlenmiştir. Üçüncü aşamada ise, KNO3-Na2SO4 ve KNO3-NaNO3 tuz çözeltileri püskürtülen camlar, seçilen sıcaklık ve sürelerde kimyasal temperleme işlemine tabi tutulmuş ve mekanik testlerinin sonuçlarına göre ideal tuz kompozisyonları belirlenmiştir. Sonuç olarak en iyi mekanik dayanım sonuçları KNO3-K2SO4 tuz çözeltisi püskürtülerek kimyasal temperlenen camlarda sağlanmıştır.Nowadays glass is not used only as household goods, therewithal has become common in the automotive, architecture, electronics, aircraft, defense and optics industry. The thickness of glasses has decreased with increasing aesthetic and functional request. However, it's desired similar mechanical strength in both thicknesses. One of the used processes for increasing of mechanical strength is chemical tempering process. In this process, at temperatures below the glass transition temperature, the exchange between the smaller alkali oxides in the glass structure and the larger alkali oxides in the molten salt occurs. As a result of, a compression stress on glass surface occurs and mechanical strength of glass increases. In this thesis, it's aimed to improve mechanical properties of glasses with chemical tempering by spraying method. Soda lime silicate glasses produced by the Flat Glass Group within Şişecam Group were used. This study was realized in three stages. In first stage, KNO3-K2SO4 salt solution was sprayed over glasses and were done chemical tempering process. The optimum spraying parameters were determined with the measurement results of compression stress and depth of layer. In second stage, were realized to the chemical tempered glasses using KNO3-K2SO4 solution with determined spray parameters. According to the results, optimum chemical tempering temperature and duration were determined. In the third stage, KNO3-Na2SO4 and KNO3-NaNO3 salt solutions were used. According to the results of mechanical tests, optimum salt compositions were determined. As a result of studies, the best mechanical strength results were obtained with spraying KNO3-K2SO4 solution in chemical tempered glass.