Vollastonit dolgulu poliamitin krom kaplama sürecinin iyileştirilmesi ve termal çevrim dayanımının değerlendirilmesi
Enhancment of chromium coating with wollastonite filled polyamid process and investigation of its thermal cycling resistance
Yazar: HAKAN YAZICI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMİZ GÜLTEKİN AKAY
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde özellikle dekoratiflik, yüksek korozyon direnci, kimyasal direnç, darbe mukavemeti, termal çevrim dayanım, mükemmel tokluk gibi özellikler kazandırma amacıyla birçok plastik/polimer malzemenin (ABS, PA, PP, PVC, vb.) elektroliz yöntemi ile krom ile kaplanması uygulamaları önem kazanmıştır. Bu kaplamalarda en yaygın olarak kullanılan malzeme ABS'dir. ABS'nin PA'lara göre yüksek darbe dayanımı vardır. Fakat düşük termal çevrim dayanım gibi önemli bir dezavantajı bulunmaktadır. Bu nedenle PA malzemelerin kaplanması için çalışmalar yapılmaktadır. PA'lar yüksek su tutma dezavantajlarından dolayı kil, talk, silika, gibi dolgu malzemeleri eklenerek kaplanabilir hale getirilebilir.
Bu tez çalışmasında PA'nın termal çevrim dayanımını artırabilmek için ticari ismi Minlon 73M40 NC010 %40 Vollastonit Dolgulu PA (Dupont) polimeri kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan plakalar enjenksiyon kalıplama yöntemi ile üretilmiştir. PA kaplamanın aşındırma (etching), aktivasyon (paladyum ile), hızlandırıcı (acceleratör) proseslerinde süre ve konsantrasyon parametrelerinin kaplama performansına etkisi incelenmiştir. Termal çevrim dayanım testi uygulanmış krom kaplı PA plakalarının yüzey morfolojileri ve PA alt tabakalarındaki aşındırma (etching), aktivasyon (paladyum ile), hızlandırıcı (accelerator) mikroyapıları; Taramalı Elektron Mikroskopisi ve Enerji Dağılımlı X-Işını analizleri SEM / EDX kullanılarak karakterize edilmiş ve ayrıca cross-cut adezyon testi uygulanarak arayüzey yapışma gücü incelenerek sonuçlar değerlendirilmiştir. Bu tez çalışmasında Vollastonit Dolgulu PA malzemenin krom kaplama sonrası plastik yüzey ile metal tabaka arasındaki yapışmanın ve metal tabakaları arasındaki yapışmanın termal çevrim dayanımını artırmak amaçlanmıştır.
Polimer yüzeyinde oluşturulan metal tabakanın aşındırma süresindeki artışa bağlı olarak termal çevrim dayanımının, süre arttıkça azaldığı belirlenmiştir. Aşındırma çözelti konsantrasyonundaki artışa bağlı olarak termal çevrim dayanımının, konsantrasyon arttıkça polimerin deformasyona uğrayarak termal çevrim dayanımının azaldığı belirlenmiştir. Aktivasyon süresindeki artışa bağlı olarak termal çevrim dayanımının, aktivasyon süresi arttıkça termal çevrim dayanımının daha iyi olduğu belirlenmiştir. Hızlandırıcı prosesinde numunenin kalma süresinin artmasıyla yapışmanın ve termal çevrim dayanımın iyileşmediği görülmüştür. Ayrıca aynı numunelerde yapılan cross - cut adezyon testlerinin sonuçlarının da termal çevrim dayanım sonuçlarıyla paralel olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
The chromium coating of plastic/polymer materials (ABS, PA, PP, PVC etc.) through electrolysis method has attracted attention in terms of improvement in aesthetics, corrosions resistance, chemical resistance, impact resistance, thermal cycling resistance and toughness of such materials. The most common base material used among the coating is the ABS. But ABS's has significant disadvantages compared to PA's, such as lesser impact and thermal cycling resistance. Following, research has been done on coating of PA and it has been concluded that the need for composite based plastic materials is present. PA's high water retention disadvantage can be substitued by mixing with fillings such as clay, talc, mica, silica and kaolin and can be coated afterwards.
In this thesis, commercial name Minlon 73M40 NC010 PA (Dupont) with 40% Wollastonite Filling has been used to increase thermal cycling resistance of the PA. The plates used in the research are produced by injection molding method. The research is focused on the effect of time and concentration on coating performance in etching, activation (by palladium) and accelerator processes. The SEM and EDX are used to characterize the chromium coated-thermal cycling resistance test applied PA plate's surface morphologies and the microstructures of etching, activation and accelerator in the PA sub-plates. Additionally, cross-cut adhesion test has been applied to analyse the adhesion power of the interfaces. In this thesis, it is aimed to improve the adhesion of the metal and plastic plates on the chromium coated Wollastonite filled PA, and the thermal cycling resistance of the adhesive and adhesion between the metal plates.
It is found that the thermal cycling resistance of the metal plate on the polymer surface decreased as the time increased, in relation with the increasing wearing time of the said metal plate. The thermal cycling resistance decreased as the polymer deformed in relation with the increase in etching solution's concentration. It is also seen that the thermal cycling resistance improved as the activation time increased. The adhesion and the thermal cycling resistance did not improve as the time in accelerator process increased. Furthermore, the cross – cut adhesion tests on the same samples concluded that the results are in agreement with the other thermal cycling resistance results.