PROF. DR. MUSATAFA ÇİĞDEM

Genleşen tip inorganik bağlayıcılar (çimentolar)

Günümüzde seramik şekillendirme/üretim proseslerinde iki tip bağlayıcı kullanılmaktadır. Bunlar organik ve inorganik bağlayıcılardır. Çimento ise refrakter, yapı ve yol dolgu malzemelerinde çok yaygın olarak kullanılan inorganik bir bağlayıcıdır. Bu malzemelerde zamanla oluşan kimyasal reaksiyonlar çeşitli hasarlara yol açabilmektedir. Bu hasarların başında gecikmiş etringit oluşumunun (GEO) neden olduğu çatlamalar yer almaktadır. Etringit çok yüksek oranda kimyasal su ihtiva eden yüksek dereceli bir kalsiyum sülfo alümina hidrat olup topo-kimyasal bir reaksiyonla iç boşluklarda teşekkül ederek büyük bir hacim artışına, yüksek gerilimlerin oluşmasına ve sonuçta yapıların parçalanmasına yol açmaktadır. Gecikmiş etringit oluşum mekanizmasının anlaşılmasını ve böylece hasarların önlenebilmesi için çok yoğun bilimsel araştırmalar yapılmıştır.Öte yandan dökümle parça üretiminde karşılaşılan en önemli güçlüklerden biri parçalarda istenilen boyutsal hassasiyetin sağlanamamasıdır. Bunun ana nedeni çoğu metal ve alaşımın katılaşma sürecinde büzülme sergilemesidir. Çoğu zaman modellere büzülme payları ilavesi yapılarak bu güçlük aşılabilmektedir. Ancak protez üretimi ve parçaların doğrudan model olarak kullanıldığı durumlarda büzülme paylarının boyutlara ilave edilmesi olanaksızdır. Bu tür uygulamalarda metal ve alaşımların katılaşma büzülmesi termal ve prizlenme genleşmesiyle karşılanmaktadır. Termal genleşme uzun yıllardan beri kullanılan bir yöntemdir ve özellikle kristobalit ve kuvars gibi dönüşüm ile genleşme gösteren minerallerin kalıp üretiminde kullanılması ile gerçekleştirilmektedir. Prizlenme genleşmesi ise son yıllarda üzerinde durulan bir konudur ve özellikle ağız içi protez parçaları ve dökümünde kullanılan kalıplarda bu konuda bir hayli ilerleme sağlanmıştır.Bu çalışmada prizlenme genleşmesi ile katılaşma büzülmesini karşılayarak istenilen boyutsal hassasiyette parça dökümünde kullanılmak üzere genleşen tip inorganik bağlayıcılı hassas döküm tozu üretimi amaçlanmıştır. Bu amaçla üç adımdan oluşan bir deneysel program izlenmiştir. İlk aşamada yüksek hacimli hidrat oluşumunda büyük rol oynayan trikalsiyum alüminat (C3A) üretimi gerçekleştirilmiştir. Kalsiyum karbonat (CaCO3) ve alüminyum oksit (Al2O3) 3:1 oranında karıştırılarak 1200-1300oC’de kalsinasyon ve yaklaşık 1350oC’de klinker işlemine tabi tutulmuştur. İkinci adımda üretilen trikalsiyum alüminat, alçı, kuvars ve çeşitli katkı malzemelerinin ilavesi ile harmanlanarak genleşen tip hassas kalıp tozu üretimi gerçekleştirilmiştir. Tezin son bölümünde ise farklı prizlenme genleşmesine sahip tozlardan hazırlanan dereceli hassas döküm kalıbına Etial-140 alüminyum alaşımı dökülerek, parçalardaki boyutsal değişiklikler belirlenmiştir. Sonuç olarak, istenen boyutlarda parça üretiminde kullanılmak üzere genleşen tip inorganik bağlayıcılı bir hassas döküm kalıbı tozu üretimi başarıyla gerçekleştirilmiştir.