Doğal hammaddelerden ve atıklardan korozyona dayanıklı CaO-Al2O3-SiO2 (CAS) cam seramiklerin üretimi

Bu çalışmanın amacı korozyon ve aşınma dayanımı yüksek olan CAS esaslı cam-seramikleri doğal hammadde ve atıklardan üretmek ve üretilen CAS esaslı cam-seramiklerin korozyon özelliklerini incelemektir. Bu amaç kapsamında kullanılan malzemeler; Nevşehir yöresinden sağlanan pomza kayacı, mermer işlenmesi sonucu açığa çıkan atık mermer tozları ve saf alümina tozlarıdır. CAS bileşimi stokiyometrik anortit oluşum bölgesine göre (ağ.% 57.5 SiO2, 27.5 CaO, 15 Al2O3) hazırlanmıştır. Buna ilave olarak, CAS esaslı camın kristallenme özelliğini arttırmak için % 99 saflıkta 9 g CaF2 çekirdeklendirici tozu CAS bileşimine haricen katılarak CAS-F kodlu bileşim hazırlanmıştır. Homojenizasyon işlemi 250 devir/dk hızla 1 saat kuru olarak gerçekleştirilmiş ve bu işlemi takiben CAS ve CAS-F kodlu karışım tozları 1450 oC'de 3 saat ergitme işlemi sonrasında grafit kalıba dökülerek şekillendirilmiştir. Cam malzemelerin kristallendirme ısıl işlemleri elektrikli fırın içerisinde 1100–1200oC sıcaklık aralıklarında 1-5 saat sürelerde tek aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. Termal özellikler DTA analiz yöntemi ile belirlenmiştir. CAS kodlu camların kristallenme ve viskoz akış aktivasyon enerjileri sırası ile 389.12 kJ.mol-1 ve 429.80 kJ.mol-1 olarak hesaplanmıştır. CAS-F kodlu camlar için 318.74 kJ.mol-1 ve 330.37 kJ.mol-1olarak ölçülmüştür. XRD sonuçları CAS ve CAS-F kodlu cam-seramiklerin anortit, wollastonit ve gehlenit fazlarından oluştuğunu göstermektedir. Mikroyapısal özellikler SEM yardımı ile belirlenmiş olup; mikroyapılardaki tabakalı ve çubuksu formların sırası ile anortit ve wollastonit fazlarına ait olduğu XRD analizleri ile tespit edilmiştir. CAS ve CAS-F kodlu cam-seramik numunelerin kimyasal dayanımı hacimce %10 HNO3 ve NaOH çözeltileri içerisinde 100oC'de 2 saat sonrası oluşan ağırlık kaybı cinsinden ölçülerek analiz edilmiştir. HNO3 çözeltisi içerisindeki korozyon sonuçlarına göre ağırlık kaybı değerleri; CAS kodlu numuneler için % 0.01-8.62 arasında, CAS-F kodlu numuneler için % 0.11-12.82 arasında değişmektedir. Her iki cam seramiğin NaOH çözeltisi içerisindeki kimyasal dayanım testi sonrası ağırlık kaybı % 0.1'den küçük çıkmıştır. Cam-seramiklerin HNO3 çözeltisi içerisinde korozyon testi sonrası alınan XRD analizlerine göre silika fazı tespit edilmiştir. CAS ve CAS-F kodlu cam-seramiklerin mikrosertlik ve yoğunluk değerlerinin CaF2 ilavesi ile artış gösterdiği tespit edilmiştir.