Alüminyum yüzeyine polimer kaplamaların uygulanması ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Otomobil endüstrisinde kullanılan kalıplar çoğunlukla döküm yöntemiyle üretilmiş olan alüminyum alaşımlarıdır. Poliüretan koltuk süngeri üretiminde kullanılan alüminyum kalıpların yapışma sorunu nedeniyle yüzey özelliklerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında; sünger malzemenin alüminyum kalıptan kolay bir şekilde ayrılabilmesini sağlamak amacıyla yapışmaz özelliğe sahip polimer kaplamalar düşünülmüştür. Bu kaplamaların arayüzey özelliklerini inceleyebilmek için Etial 171 Alüminyum alaşımına kaplama öncesinde kumlama, eloksallama ve parlatma yüzey işlemleri yapılmıştır. Eloksallama koşulları, optik mikroskop görüntüleri, temas açısı, yüzey pürüzlülüğü ve AFM incelemeleri ile hangi yüzey işleminin optimum özellik gösterdiği belirlenmiştir. Kaplamaların üretiminde sol-jel yöntemi kullanılmış olup, 4 farklı kaplama bileşimi uygulanmıştır. Ultrasonik ve manyetik karıştırıcı kullanılarak, hazırlanan bileşimlerin içerisine % 3,5 oranında 2 farklı inorganik nano toz (Al2O3 ve SiO2) ilave edilerek, sprey kaplama yöntemi ile altlık malzemelerine uygulandıktan sonra uygun koşullarda kürleştirme işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu kaplamalar ile birlikte, üretimi sanayide gerçekleştirilen granit görünümlü polimer kaplamanın özellikleri de incelenmiştir. Üretilen kaplama numunelerinin karakterizasyonu için kalınlık ölçümü, yüzey pürüzlülüğü, optik mikroskop incelemeleri, SEM ve EDS incelemeleri, AFM ölçümleri, kontak açısı tespiti, ve cross-cut yapışma deneyi, çekme deneyi ve XRD analizleri yapılmıştır. Yapılan bu analizlerin sonucunda; kumlanmış alüminyum altlık malzemesindeki nano SiO2 toz katkılı ikinci bileşime sahip kaplama ile granit görünümlü polimer kaplamaların iyi özellik gösterdikleri görülmüştür. Kaplamaların temas açısı değerleri sırasıyla 113,1° ve 134,5° olarak bulunmuştur. Cross-cut yapışma deneyinin sonucu olarak da kaplamaların her ikisinin de ASTM 5B tipine uygun davranış sergilediği görülmüştür. Bu sonuç, her iki kaplamanın da yüzeye tutunmasının iyi olduğunu göstermiştir. Granit görünümlü polimer kaplamaya yapılan çekme deneyi sonucunda, çekme mukavemeti değeri 2,93 MPa olarak ölçülmüştür.

The molds used in the automobile industry are mostly aluminum alloy that manufactured by casting. There is a need to improve the surface properties of aluminum molds used in polyurethane foam seat production. Therefore, the foam in order to be readily separable from aluminum is considered polymer coatings with a non-stick property. In order to ensure adherence of this coatings various processes have been done prior to coating the aluminum substrate. In this study, Etial 171 Aluminium alloy is used with different surface treatments. Sanded, polished and anodized in which the Al base is tested by experiments can show optimum functionality of the coatings. Anodizing conditions, the contact angle of the aluminum substrate, the surface roughness and it is located in the optical microscope images of the aluminum. Sol-gel method is used in the production of coatings, which four different coating composition is applied. Ultrasonic and magnetic stirrer into the prepared compositions using a rate 3,5% two different inorganic nano powder (Al2O3 and SiO2) was added and application to the substrate material by the spray coating method, then curing was carried out under appropriate conditions. Such coatings together with granite-like polymer coating which production carried in the industry were also investigated. Coating thickness mesurement, surface roughness, optical microscope examination, SEM and EDS analysis, AFM examination, contact angle detection, cross-cut adhesion test, tensile test and XRD analyzes were performed for the characterization samples of the coatings produced. The result of these analyzes; sandblasted aluminum substrate materials applied to nano SiO2 powder doped with polymer coating (second compound) and the granite-like polymer coating have been found to show good feature. (The contact angle of the coatings are found to be 113.1° and 134.5°, respectively. Cross-cut adhesion of the coatings both as a result of the test was also observed to exhibit behaviour appropriate to the type ASTM 5B. This result showed that the two coatings of a good adsorption. As a result of the tensile test made on granite-like polymer coating, tensile strength value was measured at 2.93 MPa.