Farklı kimyasal temperleme teknolojileriyle soda kireç silikat camının mekanik özelliklerinin geliştirilmesi
Improvement of mechanical properties  of soda lime silicate glass by different chemical tempering technologies
Yazar: NAHİDE ÖZBEN
Danışman: DOÇ. DR. ERDEM ATAR
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Cam Bilimi ve Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde daha çok sofra eşyaları ve mimari camlar olarak karşımıza çıkan cam malzemeler, bu kullanım alanlarının dışında; optik haberleşme sistemlerinde, solar enerji uygulamaları ve düz ekran teknolojilerinde giderek artan oranlarda talep edilmektedir. Camın kullanımının kısıtlanmasının en önemli sebeplerinden biri yapısında üretimden ya da kullanımdan kaynaklanan çatlakların varlığından dolayı teorik mukavemetinin oldukça altında mekanik mukavemete sahip olmasıdır. Bu nedenle yapılan deneysel çalışmalar camın mukavemetini arttırma yönündedir.
Mekanik mukavemeti arttırma yöntemlerinden biri olan kimyasal temperleme işlemi, cam yüzeyine yakın olan bölgede camın ağ yapısında bulunan sodyum gibi küçük çaplı iyonların ergimiş olan tuz içerisindeki sodyuma göre daha büyük çapa sahip potasyum gibi iyonlarla yer değiştirmesi işlemidir. Küçük çaplı iyonların yerini dolduran daha büyük çaplı iyonlar camın yüzeyinde sıkıştırma etkisi yaratarak camın mekanik mukavemetini arttırmaktadır. 
Bu tez çalışmasında soda kireç silikat camının mekanik özelliklerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Birbirini takip eden üç grup çalışmasının ilk aşamasında numunelere farklı sıcaklık ve sürelerde KNO3 tuzu kullanılarak banyo teknolojisi ile kimyasal temperleme işlemi uygulanmış, optik ve mekanik testlerin sonuçlarına göre en uygun kimyasal temperleme işlem koşulları (süre ve sıcaklık) belirlenmiştir. İkinci aşamada, banyo teknolojisinde belirlenen en uygun işlem koşulları kullanılarak püskürtme teknolojisi tekniği ile numunelerin KNO3 tuzu kullanılarak kimyasal temperleme işlemleri gerçekleştirilmiş, numunelerin optik ve mekanik testleri yapılmıştır ve iki farklı tekniğin sonuçları karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda püskürtme teknolojisinin banyo teknolojisi kadar iyi sonuçlar vermediği tespit edilmiş, son aşamada farklı tuzlarla KNO3 tuzu desteklenerek prosesin verimliliğinin arttırılması hedeflenmiştir. Sonuç olarak, 40KNO3-60K2SO4 ve 95KNO3-5Na2SO4 mol oranlarındaki tuz çözeltileri püskürtülerek kimyasal temperlenen camın mekanik özelliklerinin geliştirildiği görülmüştür.

Abstract:
Nowadays, glass materials are used outside the fields that we encounter as household goods and architectural glasses. Glass is increasingly being demanded in optical communications systems, solar energy applications and flat screen technologies. One of the most important reasons for the restriction of the use of glass is the presence of defects in the glass structure resulting from production or use. Defects in the glass structure cause the glass to have mechanical strength well below its theoretical strength. Therefore, it is aimed to improve the mechanical strength of glass with experimental studies.
One of the methods of increasing mechanical strength is chemical tempering; It is the process of replacing small-scale ions such as sodium in the network structure of glass near the surface of the glass with ions such as potassium having a larger diameter than the sodium in the molten salt. The larger ions that replace small ions increase the mechanical strength of the glass by creating compression stress on the glass surface.
In this thesis, it is aimed to improve the mechanical properties of soda lime silicate glass in this study. In the first stage of three consecutive studies, chemical tempering process was realized to the samples with bath technology by using KNO3 salt at different temperatures and times. The optimum chemical tempering process conditions (time and temperature) were determined according to the results of optical and mechanical mechanical tests. In the second stage, chemical tempering processes of the samples were carried out by using KNO3 salt by spraying technique using the most appropriate process conditions determined in bath technology. Optical and mechanical tests of the samples which is strengthened with spraying technique were performed and the results of two different techniques were compared. In the last stage, different salt mixtures were tried by spraying technique. Then, mechanical tests were performed. As a result of the studies, it was observed that the mechanical properties of the glass were improved with salt solutions of 40KNO3-60K2SO4 and 95KNO3-5Na2SO4 certained molar ratios.