Alümina silikat ve soda kireç silikat camların kimyasal temperlenmesinde kalınlık ve kesme etkisinin incelenmesi

Günümüzde estetik ve fonksiyonel taleplerin artması ve gelişen teknoloji ile üretilen cam kalınlıkları giderek incelmiştir. Camlar inceldikçe ağırlıkları azalmakta ve daha estetik bir görünüme sahip olmaktadır. Ancak bu noktada, incelen camlardan da kalın camlarda ulaşılan mekanik dayanım değerlerini sağlaması beklenmektedir. Mekanik dayanım değerlerini artırmanın yolu üretim sonrası uygulanan ikincil işlemlerdir. Bu işlemlerden en yaygını kimyasal ve ısıl olmak üzere iki çeşidi olan temperleme işlemidir. Bundan yaklaşık 100 sene önce, tarihte ilk defa seramik malzemelerde dekorasyon amaçlı kullanılan kimyasal temperleme işlemi herhangi bir kalınlık kısıtlaması olmaksızın uygulanabilir bir işlemken; ısıl temperleme 2 mm altındaki cam kalınlıklarına uygulanamamaktadır. İyon değişimi esaslı bir işlem olan kimyasal temperleme prosesinde, mukavemetlendirilmek istenen cam malzeme kendi cam geçiş sıcaklığının altında ve içine daldırılacağı tuz banyosu bileşiminin ergime sıcaklığının üzerindeki bir sıcaklığa ısıtılmış tuz banyosunun içine daldırılıp belirli bir süre bekletilir. Bu esnada, cam yapısında bulunan boyutça küçük alkali iyonlarla tuz banyosu içinde bulunan boyutça büyük aynı değerlik elektron sayısına sahip iyonlar yer değiştirir. Kimyasal bağ oluşturmaksızın cam yüzeyinden belirli bir derinliğe nüfuz ederek cam yapısına katılan boyutça büyük iyonlar cam yapısında artık gerilmeler oluşturur. Merkezi gerilim ile dengelenen bu artık gerilmeler ise camın mekanik dayanımını artırır. Difüzyon mekanizması ile ilerleyen kimyasal temperleme prosesinde, proses verimine etki eden çok sayıda faktör vardır. Bunlar kimyasal temperleme prosesi süresi, sıcaklığı, tuz safiyeti ve bileşimi, cam kompozisyonu, proses kademesi, ön / son işlemler ve fırın tipidir. Literatürde daha önce kimyasal temperleme konusunda yapılan çalışmalarda proses sıcaklığı ve süresinin, tuz safiyeti ve kompozisyonu, cam kompozisyonu, ilk ve son işlemlerin proses verimine etkisi incelenmiş ancak diğer faktörlerin etkisi konusunda sistematik ve kapsamlı bir çalışma gerçekleştirilmemiştir. İnce cam kullanımının giderek arttığı günümüzde, kimyasal temperleme işlemi ticari olarak taşıdıkları büyük önem nedeniyle inceltilmeleri ve hafifletilmeleri konusunda yoğun çalışmalar yapılan elektronik ekran camlarına, otomobil camlarına ve cam ev eşyalarına da uygulanmaktadır. Dolayısıyla kimyasal temperleme prosesine kalınlığın etkisini bilmek ince camların uygulama alanlarını belirlemek açısından büyük önem taşımaktadır. Ayrıca incelen cam kalınlıkları ile yeni cam kesim teknikleri gelişmiş, ince camların kesiminde temassız kesim yöntemleri ön plana çıkmıştır. Bu anlamda, kesim tipi sonucu meydana gelen farklı kenar kalitelerinin kimyasal temperleme proses verimine etkisinin bilinmesi de önem kazanmıştır. Bu tez çalışmasının amacı, alümina silikat ve soda kireç silikat esaslı camların farklı süre ve sıcaklıklarda kimyasal temperleme işlemi ile güçlendirilmesi ve kimyasal temperleme işlemine cam kalınlığının ve cam kesme tipinin etkisinin incelenmesidir. İki grup halinde yapılan deneysel çalışmaların ilk bölümünde 1,1 ve 0,7 mm olmak üzere iki farklı kalınlığa sahip iki farklı cam kompozisyonu için farklı kimyasal temperleme sıcaklık ve sürelerinde çalışılmış; yapılan mekanik, optik ve yapısal analizlerle kimyasal temperleme prosesine cam kalınlığının etkisi araştırılmıştır. İkinci grup çalışmalarda ise, CO₂ lazer, elmas ve yeşil lazer kesme tipleri ile kesilmiş tek bir kalınlık ve kompoziyona sahip camlar, ilk grup çalışmadan yola çıkılarak seçilen tek bir sıcaklık ve sürede kimyasal temperleme prosesine tabi tutulmuş ve yapılan mekanik analizler ile kesme tipinin kimyasal temperleme proses verimine etkisi araştırılmıştır. Tez kapsamında yapılan çalışmalar sonucunda, cam kalınlığının kimyasal temperleme proses verimine etkisinin neredeyse olmadığı, kesme tipinin ise kimyasal temperleme proses veriminde etkili olduğu ve en pozitif sonuçların sağladığı yüksek kenar kalitesi sayesinde CO2 lazer kesim tipi ile kesilen camlarda elde edildiği belirlenmiştir.