Püskürtmeli kurutma tekniği ile ZnO-PVA tozlarının hazırlanması ve bu tozların yüksek sıcaklık davranışlarının etüdü
Preparation of ZnO-PVA composite powders with spray drying technique and study of high temperature behaviour of these powders
Yazar: ŞEYMA DUMAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Seramik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Püskürtmeli kurutucu = Spray dryer ; Sinterleme = Sintering ; Çinko oksit = Zinc oxide

Özet:
Çinko oksit (ZnO), çinko bileşenli en önemli seramik malzemelerden biridir. Yüksek iyoniklik, elektriksel direncin kontrol edilebilirliği ve diğer yarı iletkenler arasında sinterlenmesinin kolay oluşu gibi özelliklere sahiptir. ZnO tozları, çoğunlukla varistörler, gaz sensörler, güneş pilleri, antibakteriyel seramikler, elektrik ve optik malzemeler gibi birçok uygulama alanlarında kullanılmaktadır.Püskürtmeli kurutma, genellikle su veya organik bazlı süspansiyon olan akışkan malzemeyi sıcak hava ortamına püskürterek kuru toza çeviren bir granülasyon işlemidir. Bu işlem, presleme uygulaması için granül oluşturulmasında kullanılan en yaygın metottur. Püskürtmeli kurutma, uygun bir bağlayıcı kullanılması ile küçük partiküllerin bir araya gelerek kompozit tozların üretilmesini mümkün kılmaktadır. Optimizasyon tipi ve bağlayıcı miktarı, püskürtmeli kurutulmuş granüllerin akışkanlık davranışını, sinterleme yoğunluğunu ve presleme davranışını belirleyen çok önemli parametrelerdir. Bütün bu özellikler sistemin sinterleme davranışını da etkilemektedir.Bu çalışmada, püskürtmeli kurutma süresince ZnO-PVA sisteminin uygulama şartları ve katkı maddesi miktarları üzerine etkileri araştırılmış ve ZnO-PVA kompozit tozları başarıyla granül şekilde hazırlanmıştır. Sisteme ilave edilen bağlayıcı miktarının artması ile küresel partiküller haline getirilen ZnO-PVA kompozit tozlarının daha homojen bir mikroyapı sağladığı gözlenmiştir. Bu kompozit tozların fiziksel özellikleri ve yüksek sıcaklık davranışları karakterize edilmiş ve preslenmiş olarak da sinterleme davranışları araştırılmıştır. Püskürtmeli kurutma sırasında ZnO/PVA oranının etkisi granülasyon davranışı için önemli bir parametredir ve sistemin presleme ve sinterleme davranışını oldukça etkilemektedir.

Abstract:
Zinc oxide (ZnO) is one of the most important ceramic materials with in having zinc content. It has important properties such as high ionicity, controllability of electrical resistance and better sinterability compared to other semiconductory. ZnO powders have been used in many applications such as varistors, gas sensors, solar cells, antibacterial ceramics, electrical and optical materials.Spray drying is a granulation process where the slurry which is generally water or organic based suspension be transformed to dry powder by spraying it into a hot drying medium. This process is a widely used method of producing granulated feed material for compaction processes. Spray drying enables the fabrication of composite powder by aggregation of any kind of small particles using an appropriate organic binder. Optimization of the type and amount of binder is very important parameter which determines the flowability, bulk density, and compaction behavior of spray dried granules. All these properties also affect the sintering behavior of the system if the final usage requires bulk material.In this study effects of additive amounts and processing conditions during spray drying of ZnO-PVA system have been investigated and ZnO-PVA composite powders have been successfully prepared in granulated form. With increasing the amount of binding, the homogeneity of microstructure obtained granulation by spray drying. Physical properties and high temperature behavior of these composite powders were characterized and their sintering behaviors as compacted form were also investigated. It is found that effect of ZnO-PVA ratio during spray drying is an important parameter for the granulation behavior and it greatly affect the compaction and sintering behavior of the system.