Elektrik alan destekli iyon değişim prosesinin kimyasal temperleme verimine etkisinin incelenmesi
Investigation the effect of electric field assisted ion exchange process on chemical tempering efficiency
Yazar: ÖMER DOĞUKAN PAŞALAR
Danışman: DOÇ. DR. MİRAY ÇELİKBİLEK ERSUNDU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Cam = Glass ; Temperleme =

Özet:
Yüzyıllardır hayatın çeşitli alanlarında yer alan cam, günümüzde bir ileri teknoloji ürünü haline gelmiş durumdadır. Günümüzün en büyük problemlerinden biri olan enerji krizi ve üretim hacmi her geçen gün artan cam malzemeler ele alındığında, camın gerek mukavemet özelliklerinde gerekse üretim aşamasında gerçekleşecek iyileştirici ve hızlandırıcı yenilikçi çözümlerin önemi artmaktadır. Camlara mukavemet kazandırma konusunda kimyasal temperleme, 2 mm'den 
daha ince camlara uygulabilir olması ve sağladığı yüksek mukavemet ile özellikle ileri teknoloji uygulamalar için ön plana çıkmaktadır. Difüzyon temelli bir proses olan kimyasal temperlemede, cam yapısında serbest halde bulunan alkali 
iyonlarının ergimiş tuz yapısında serbest durumda bulunan ve kendisinden daha büyük yarıçapa sahip alkali iyonlar ile yer değişmesi sonucu yüzeyde basma gerilmesi meydana gelir. Sıcaklık, süre, cam yapısı ve tuz bileşenleri gibi 
parametrelere direkt olarak bağlı olan difüzyon aynı zamanda elektrik alan, mikrodalga ve radyasyon gibi dış etkenlerden de etkilenmektedir. Bu dış etkenler desteği ile yapılan kimyasal temperleme sonucu daha yüksek mukavemet değerleri elde edilebilmektedir. Bu tez çalışmasında Şişecam Trakya Cam Sanayi A.Ş'ye ait 1,1 mm kalınlığa sahip ince soda-kireç-silikat düz camlar elektrik alan destekli kimyasal temperleme prosesine maruz bırakılarak elektrik alan desteğinin kimyasal temperlemeye olan etkisi irdelenmiştir. Uygulanan elektrik alan desteğiyle kimyasal temperleme prosesinin süresi kısaltılarak enerji sarfiyatı azaltılmaya ve bunun yanında klasik olarak gerçekleştirilen kimyasal temperlemeye kıyasla daha iyi mekanik sonuçlar elde edilmeye çalışılmıştır. Bu çalışmada, sıcaklık, süre, tuz miktarı, gerilim ve polarizasyon değişkenleri kullanılarak elektrik alan destekli kimyasal teperlenen soda-kireç-silikat cam numuneler gerçekleştirilen mekanik ve optik analizlerle incelenmiş ve değişen koşulların basma gerilimi, gerilim derinliği, pürüzlülülük, 
geçirgenlik, pusluluk, özdirenç, sertlik ve iyon değişimi konsantrasyonun derinlik değerlerine etkisi değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, elektrik alan desteğinin yüzey basma gerilimini değiştirmediği, gerilim derinliği değerlerini ise 
önemli oranda iyileştirdiğini ortaya koymuştur. Polarizasyon uygulaması ile gerçekleştirilen elektrik alan destekli kimyasal temperleme uygulamasının ise geleneksel kimyasal temperlemeye kıyasla daha yüksek basma gerilmesi değerleri 
sağladığı belirlenmiştir.

Abstract:
Glass has become an advanced technology product in fields such as space technologies and the defense industry as a result of technological advancements. As a result, the need for innovative and accelerated solutions to be realized in both the strength properties of the glass and the manufacturing phase grows. Chemical tempering, which is a diffusion-based process, causes compression stress on the surface as a result of the replacement of free alkali ions in the glass structure with alkali ions with a larger radius than themselves in the molten salt structure. Diffusion, which is directly dependent on parameters such as temperature, time, glass structure and salt components, is also affected by external factors such as electric field, microwave and radiation. Chemical tempering with the support of these external factors can provide glasses with higher strength values. In this thesis, the effect of electric field assisted ion exchange process on chemical tempering efficiency was investigated by subjecting thin soda-lime-silicate flat glasses from Şişecam Trakya Cam Sanayi A.Ş. with a thickness of 1.1 mm to the electric field assisted chemical tempering process. By shortening the duration of the chemical tempering process with the applied electric field, energy consumption has been reduced and mechanical results have been improved compared to conventional chemical tempering. Different variables were used to aid in the chemical tempering of soda-lime-silicate glass samples using an electric field. Compressive stress, depth of layer, roughness, transmittance, haze, electrical resistivity, micro hardness, fracture load, and ion exchange concentration depth values were determined using mechanical and optical analyses of tempered glass. The results showed that the electric field support had no effect on surface compressive stress but significantly improved depth of layer values. It has been 
determined that electric field supported chemical tempering with polarization provides higher compressive stress values than conventional chemical tempering.