Investigation of process parameters on properties of epoxy based cataphoretic coatings
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, POLİMER BİLİM VE TEKNOLOJİSİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: NALAN GÜLÇİN BAYDAĞ
Danışman: ALİ ÇIRPAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
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.