Muğla yöresine ait mermerlerin pürüzlü yüzeylerinde serbest yüzey enerjisinin tespiti
Determination of free surface energy on roughened surfaces of mugla region marbles
Yazar: CANER ÇİFTÇİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED FATİH CAN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Doğal taşlar = Natural stones ; Hava keseleri = Air sacs ; Nano yapı = Nano structure ; Temas açısı = Contact angle ; Yüzey enerjisi = Surface energy

Özet:
Muğla yöresinde metamorfik kökenli kendine has beyaz rengi ve sıkı dokusu ile ticari olarak işletilen "Muğla Beyazı" mermeri; yüzey işlem çalışmaları için önem taşıyan saflık, kristal homojenitesi ve kontrol edilebilir yüzey işlenebilirliğinin sağladığı kolaylıklar ile doğal taşların yüzey enerjileri üzerine pürüzlülüğün etkisi konulu bu çalışmanın öznesi olmuştur. Üniversitemiz laboratuvarında yer alan Toyamer marka pilot ölçekli kalibre ve dört kafadan oluşan silim hattı üzerinde 120 - 220 - 320 - 400 - 600 numaralı abrasivler ile 5 farklı yüzey imal edilmiştir. Muğla Beyazı mermerinin XRD, XRF, ince kesit ile mineralojik ve petrografik analizleri tamamlanmıştır. Üretilen yüzeylerin pürüzlülüklerinin tanımlanması için iki ayrı yelpazede (mikro ve nano) üç boyutlu yüzey taramaları ZYGO New View 7100 optik profilometre ve Park System marka AFM ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen yüzey taramaları Mountains Map yazılımı ile istatistiksel olarak değerlendirilmiş ve 3 boyutlu pürüzlülük parametreleri belirlenmiştir. Üretilen yüzeylerin mikro ortalama yükseklikleri (Sa) 0,423 - 1,127 mikron nano Sa değerleri ise 0,0806 - 0,173 mikron arasında değişirken pürüzlülük ile artan yüzey alanı oranı (Sdr) mikro % 33,7 - % 40,1 nano % 5,19 - % 18,5 arasında gerçekleşmiştir. Bu birbirine benzemez 5 numune ile damla bırakma yöntemi uygulanarak Attension Theta marka model tensiyometre ile saf su, formamid ve diodametan kullanılarak Van Oss, Good Chaudrey yaklaşımı ile yüzey enerjisindeki değişimler takip edilmiştir. Bu hesaplamalar dâhilinde Young, Wenzel, Cassie - Baxter temas açısı yaklaşımları test edilmiştir. Bu safhada katı yüzey enerjisinin belirlenemediği görülmüş ortaya çıkan tutarsızlığın ancak Cassie - Baxter yaklaşımının modifiye edilmesi ile düzenlenebileceği ortaya konmuştur. Dahası geçmiş çalışmaların öngörmediği su damlacığının altında yer alan hava paketlerinin varlığı hesaben ortaya konmuş ve bu yüzeylerde en az % 26 en çok % 35 miktarında hava paketi olabileceği tespit edilmiştir.

Abstract:
"Muğla Beyazı" marble, which is commercially operated with its own white color and full crystalline texture of metamorphic origin in Muğla region; is the subject of this work on the effect of roughness on the surface energies of natural stones with the ease given by purity, crystal homogeneity and controllable surface machinability that are important for surface treatment operations. Five different surfaces were fabricated with abrasives of 120-220-320-400-600 on Toyamer pilot scale calibrated and four headed sliver line located in our university laboratory. Mineralogical and petrographic analyzes of Muğla Beyazı marble with XRD, XRF, thin section were completed. Two different scales (micro and nano) three dimensional surface scans were performed with ZYGO New View 7100 optical profilometer and Park System AFM9 to define the roughness of the produced surfaces. Obtained surface scans were statistically evaluated with Mountains Map software and 3D roughness parameters were determined. The surface area ratio (Sdr), which is increased by roughness, was found between 0.423 - 1.127 micron Nano Sa values and 0.0806 - 0.173 micron, while the surface area ratio (Sdr) was found between 0.423 - 1.127 micron Nano Sa values, was found between 0.0806 - 0.173 micron, 33.7 % - 40.1 % Nano 5.19 - 18.5 %. Among these calculations young, Wenzel, Cassie, Cassie - Baxter contact angle approaches have been tested. At this stage, it was observed that solid surface energy could not be determined and inconsistency could be determined only by changing the Cassie - Baxter approach. Moreover, the presence of air packages under the water droplet that is not foreseen by previous studies has been calculated and it has been determined that at least 26 % and at most 35 % of these surfaces can be air packs.