Çinko nanopartikül katkısının epoksi nanokompozitin mekanik ve AISI 304 paslanmaz çelik yüzeylerde antikorozif özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of zinc nanoparticle additive on the mechanical and AISI 304 stainless steel surfaces anticorrosive properties of epoxy nanocomposite
Yazar: MERVE APŞAK
Danışman: PROF. DR. AHMET AKDEMİR
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Boya ve kaplamalardan korozyon dirençlerinin ve mekanik özelliklerinin iyi olması beklenmektedir. Bu tez çalışmasının amacı astar boya katında hem güçlü korozyon koruması sağlamak hem de güçlü mekanik özellikler elde edebilmektir. Tez çalışması iki aşamadan oluşmaktadır. Aşamalar aşağıda açıklanmıştır.
İlk olarak seçilen epoksi reçineye ağırlıkça farklı oranlarda (% 0.5, 1.0, 1.5) nanopartikül halinde Zn nanopartikül eklenerek nanokompozitler elde edilmiştir. Elde edilen nanokompozitler ve kontrol numunesi olarak saf epoksi reçinenin statik yük altındaki hasar görmeden maksimum çekme kuvvetini belirlemek için ASTM D638 çekme test standardına göre numunelere çekme testi uygulanmıştır. Post kür uygulamasının epoksi nanokompozitler üzerindeki etkilerini incelemek için çekme testleri post kür fırınına girmemiş numunelere de uygulanmıştır. Çekme testi sonuçlarına göre post kür uygulamasının olduğu numunelerde saf epoksiye göre % 13.23 artış ile ağırlıkça %1 Zn içeren kompozit ve post kür uygulanmamış numunelerde ise saf epoksiye göre %90.22 artış ile ağrılıkça %0.5 Zn içeren epoksi kompozit en yüksek çekme mukavemeti açısından en iyi sonuçları vermiştir. Kompozitlerin termal özellikleri DSC TGA testleri ile incelenmiş ve bağ yapıları FTIR ile analiz edilmiştir. Yorumlamalar için SEM görüntüleri kullanılmıştır.
İkinci aşama olarak aynı parametreler ile hazırlanan nanokompozitler 60 mikron kalınlıkta AISI 304 saclar üzerine kaplanmıştır. Hazırlanan kaplamaların antikorozif özelliklerini gözlemlemek için kaplamalar ağırlıkça %10'luk HCI asit çözeltisi içerisinde 300 saat korozyon testine tabi tutulmuştur. Korozyon test sonuçlarına göre kaplanan paslanmaz çelik yüzeyi ağırlıkça %1 Zn nanopartikül içeren epoksi kompozitin en iyi oranda koruduğu gözlemlenmiştir. Kaplamanın çatlama-darbe direncini ölçmek için ASTM D 2794 standardına göre darbe testi uygulanmış ve ağırlıkça %1.5 Zn nanopartikül içeren numune ancak 90 cm yükseklikten gelen ağırlıkta çatlama göstererek en yüksek darbe direncini göstermiştir. Ayrıca kaplamalara ASTM D4145 standardına göre bükme testi de uygulanmıştır.

Abstract:
Corrosion resistance and mechanical properties are expected to be good from paints and coatings. The aim of this thesis is to provide both strong corrosion protection and strong mechanical properties in the primer coat.This study consist of two stages. The satages are described below.
Nanocomposites were obtained by adding Zn nanoparticles in different amounts (0.5, 1.0, 1.5%) by weight to the selected epoxy resin. Tensile test was carried out according to ASTM D638 tensile test standard to determine the maximum tensile strength of the nano composites obtained and the pure epoxy resin as the control sample without being damaged under the static load. Tensile tests were also applied to samples that had not been applied to the postcure to examine the effects of the posture on epoxy composites. 1% by weight of Zn nanoparticle with 13.23% increase compared to pure epoxy in the samples with postcture application and epoxy nanocomposite containing 0.5% Zn in weight with 90.22% increase compared to pure epoxy from non postcure samples shows best results in terms of highest tensile strength. DSC TGA analysis was used to analyze the thermal properties of composites and bond characterizations were analyzed by FTIR. The damage surfaces of the nanocomposites were examined by SEM and the effect of particle addition on fracture behavior was also investigated.
The nanocomposites prepared with the same parameters for the second stage are coated on 60 micron thickness AISI 304 plates. In order to observe the anticorrosive properties of the prepared coatings, the coatings were subjected to 300 hours of corrosion testing in 10% HCl acid solution. According to the corrosion test results, it was observed that the coated stainless steel surface preserves the best rate of 1% Zn nanoparticle containing epoxy composite. In order to measure the cracking-impact resistance of the coating, impact test was performed according to ASTM D 2794 standard and the sample containing 1.5% Zn nanoparticle by weight showed the highest impact resistance by cracking at a height of 90 cm. In addition, the bending test was applied to the coatings according to ASTM D4145 standard.