Vitrifiye uygulamalarında gehlenit bazlı sır reçetelerinin geliştirilmesi
Development of gehlenite-based glaze recipes in vitrified applications
Yazar: RECEP TAYYAR ARSLANBABA
Danışman: DOÇ. DR. ARİFE YURDAKUL
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Gehlenit melilit grubu bir mineraldir. Melilit ise alüminyum ve magnezyum kalsiyum silikatlardan oluşan sorosilikatlardandır. Gehlenit alüminyumlu (Ca₂Al[AlSiO₇]) uç üyedir ve akermanit (Ca₂Mg[Si₂O₇]) ise, magnezyumlu son üyedir. Vitrifiye bünyelerde kullanılan seramik sırlarının özelliklerini geliştirmek amacıyla yapılan bu çalışma kapsamında, literatürde ilk kez kalsiyum alümina silikat camlar arasında yer alan gehlenit fazının camsı kristalin formda kullanımı gerçekleştirilmiştir. Gehlenit vitrifiye sırına belirli yüzdelerde ilave edilerek sır bileşiminin mekanik dayanımı ve aşınma direncini geliştirme amaçlanmıştır. Gehlenit kristali, 2CaO. Al₂O₃.SiO₂ (CAS) kimyasal bileşimine sahiptir. Gehlenit üretimi için gerekli olan kalsiyum oksit (CaO), atık değerlendirme ve çevre dostu ürün geliştirilmesi kapsamında yumurta kabuklarının geri dönüşümünden elde edilmiştir. Daha sonra elde edilen kalsiyum oksitin (CaO) kimyasal analiz ve kalsinasyon işlemi uygulanmış olup, ateş zaiyatına bakılmış ve karbondioksit bünyeden uzaklaştırılmıştır. İkinci kısımda elde edilen kalsiyum oksit, alimümyum oksit ve silisyum oksit ile birleştirilerek gehlenit fazı için gerekli olan reçete oluşturulmuştur. Kalsiyum oksit, alüminyum oksit ve silisyum oksit ile oluşturulan reçete tekrar gezegensel bilyalı değirmende 4 saat öğütme işleminden geçerek bir karışım elde edilmiştir. 1550℃'de 12 saat süre ile üretilen cam kompozisyonuna ait (XRD) x-ışını difraksiyon analizine göre, keskin kristalin piki ile %100 saf gehlenit fazı elde edilmiştir. Elde edilen gehlenit %1, %3, %5, ve %7'lik oranlarında vitrifiye sır bileşimine katılarak pişirim sonrası mevcut vitrifiye sırı ile karşılatırılmıştır. Gehlenit (Ca₂Al[AlSiO₇]) katkılı ve katkısız vitrifiye sırlarının tane boyutları, kimyasal analizleri, sertlik, eğilme dayanımı, aşınma direnci ve renk ölçümü (L,a,b) testleri uygulanmıştır.

Abstract:
Gehlenite is a melilite group mineral. Melilite is a sorosilicate composed of aluminium and magnesium calcium silicates. Gehlenite is the aluminium (Ca₂Al[AlSiO₇]) end member and akermanite (Ca₂Mg[Si₂O₇]) is the magnesium end member. Within the scope of this study, which was carried out in order to improve the properties of ceramic glazes used in vitrified bodies, the use of gehlenite phase, which is among calcium alumina silicate glasses, in glassy crystalline form, was realised for the first time in the literature. Gehlenite was added to vitrified glaze in certain percentages to improve the mechanical strength and abrasion resistance of the glaze composition. Gehlenite crystal has the chemical composition of 2CaO. Al₂O₃.SiO₂ (CAS). Calcium oxide (CaO) required for the production of gehlenite was obtained from the recycling of egg shells within the scope of waste utilisation and environmentally friendly product development. Afterwards, the calcium oxide (CaO) obtained was subjected to chemical analysis and calcination, fire loss was checked and carbon dioxide was removed. The calcium oxide obtained in the second part was combined with aluminium oxide and silicon oxide to form the recipe required for the gehlenite phase. The recipe formed with calcium oxide, aluminium oxide and silicon oxide was ground again in the planetary ball mill for 4 hours and a mixture was obtained. According to the X-ray diffraction analysis (XRD) of the glass composition produced at 1550℃ for 12 hours, 100% pure gehlenite phase with a sharp crystalline peak was obtained. The obtained gehlenite was added to the vitrified glaze composition at the rates of 1%, 3%, %4, %5 and %7 was compared with the existing vitrified glaze after firing. Grain sizes, chemical analyses, hardness, flexural strength, abrasion resistance and colour measurement (L,a,b) tests of vitrified glazes with and without gehlenite (Ca₂Al[AlSiO₇]) additives were performed.