Spinel sisteminde cam seramik sırların geliştirilmesi
Develoment of glass ceramic glazes in spinel system
Yazar: BERKAY YAZIRLI
Danışman: PROF. DR. FERHAT KARA ; DR. KAĞAN KAYACI
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Faz ayrışması = Phase separation ; Firit = Frit ; Kristalleşme = Crystallization ; Viskoz akış = Viscous flow

Özet:
Kaplama malzemesi olarak kullanılan seramik karolar bünye, astar ve sır olmak üzere üç farklı malzeme tabakasından oluşmaktadır. Karonun dekorlanmaya uygun hale getirilebilmesi için renkli olan bünyenin üzerini kaplayan sır ve astar tabakasının opak olması gerekmektedir. Opaklık astar ve sır kompozisyonlarında kırınım indisi yüksek zirkon ile elde edilmekte olup ithal ve en pahalı girdilerden biridir. Ara mamullerden olan frit, sır ve astar kompozisyonlarında sıkça kullanılmaktadır. Uygun cam-seramik kompozisyonlarında olmaları halinde ısıl işlem sırasında farklı fazlara kristalize olarak ürüne çeşitli işlevler kazandırabilirler. Spinel yapısındaki yüksek kırınım indisine sahip gahnit/spinel fazları geleneksel seramik koşullarında kristalize olabilmektedir. Yüksek kırınım indisleri sayesinde opaklaştırıcı olarak kullanılma potansiyeli mevcuttur. Cam-seramik ürünlerde nano spinel/gahnit kristallenmesi ile yüksek mekanik özelliklere sahip saydam malzemeler üretilmektedir. Bu tez çalışmasında spinel sisteminde cam-seramik sırların geliştirilmesi amaçlanmıştır. 93,9 beyazlık değerine sahip, sır ve astar kompozisyonlarında kullanılabilecek fritler geliştirilmiştir. Ayrıca çekirdeklendirici ilavesi ile başarılı bir şekilde 80 nm'nin altında kristaller elde edilmiştir. Geliştirilen fritlerin tek dezavantajı kahverengi ve siyah pigmentlerle teması halinde renk kayıpları gözlemlenmesi olup astarda veya uygun tasarımla sırda kullanılması halinde üründe maliyet düşüşü sağlama potansiyeli mevcuttur.

Abstract:
Ceramic tiles which are used for covering of facade or interior, consist of three different material layers. For decoration of colored body, engobes and glazes need to be opaque. Opacity could be achieved by introducing costly and imported zircon in glaze and engobe compositions. Frits are widely used semi products in glazes and engobes. If in proper glass ceramic compositions, frits can be crystallized with heat treatment to different phases that gives different function to tile. Gahnite and spinel phases that in spinel structure can be crystallized in fast firing conditions. They have a potential use as an opacifier component in compositions thanks to their high refractive index. High strength transparent glass ceramic materials can be produced by nano crystallization of spinel and gahnit phases. This thesis aimed the development of glass ceramic glazes in spinel system. Within this scope, frits were developed with whiteness values reached up to 93.9, and they have the potential for using in glaze and engobe compositions. Also, with nucleating agent addition, 80 nm diameter nano crystallization was achieved in translucent glazes successfully. Only disadvantage of these frits is color loses when they are in contact with brown and black pigments, but with the usage of properly designed decor or utilization in engobe composition, they have the potential for reducing the cost of the product.