Improving corrosion, tribology, and fouling resistance of powder coatings using 2D mxenes and regenerated raw materials
2D mxenes ve yenilenmiş hammaddeler kullanarak toz boyanın korozyon, triboloji ve kirlenme direncinin iyileştirilmesi
- Tez No: 982963
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UMUT AYDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, korozyon direnci, mekanik dayanıklılık, tribolojik performans ve yüzey fonksiyonelliği gibi kritik zorluklara çözüm sunmak amacıyla ileri nanomalzemelerle güçlendirilmiş çevre dostu, çözücüsüz toz boyaların geliştirilmesine yönelik kapsamlı bir çalışmayı sunmaktadır. İlk aşamada, Ti3C2 MXene/Polianilin (PANI)/Montmorillonit (MMT) nanokompozitleri sentezlenerek polyester/epoksi bazlı toz boyalara entegre edilmiştir. Bu yapı, önemli ölçüde artırılmış korozyon direnci ve mekanik mukavemet sağlamıştır. Elektrokimyasal analizlerde, 3.5 wt.% NaCl çözeltisinde 42 gün sonra 3.39 × 106 Ω·cm2 polarizasyon direnci ve 7.69 × 10-9 A·cm-2 korozyon akımı elde edilmiştir. İkinci aşamada, HF içermeyen, silan ile fonksiyonlandırılmış MXene nanolevhaların (MS-f_Ti3C2 ve MS-f_Ti3C2@Zn) toz boya sistemlerine dahil edilmiştir. 1.5 wt.% f_ Ti3C2@Zn katkısı, sürtünme katsayısını %45, aşınma oranını ise %51 oranında azaltmış ve 1.1 × 106 Ω·cm2 ile en yüksek polarizasyon direnci sağlamıştır. Son aşamada, pirinç kabuğundan elde edilen biyojenik SiO2 nanoparçacıkları, HTMS ve VTMS ile yüzey modifikasyonuna tabi tutularak süperhidrofobik kaplamalar geliştirilmiştir. Bu kaplamalar, 144°'ye kadar temas açısı, üstün kendini temizleme, antifouling özellikleri ve dikkat çekici korozyon direnci sergileyerek, geleneksel sistemlere çevre dostu ve ölçeklenebilir bir alternatif sunmuştur. Genel olarak bu çalışma, otomotiv, denizcilik, mimari ve endüstriyel uygulamalara uygun, yüksek performanslı ve çevreyle uyumlu toz kaplamalar için uygulanabilir bir yöntem sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a comprehensive study on the development of eco-friendly, solvent-free powder coatings enhanced with advanced nanomaterials to address critical challenges in corrosion resistance, mechanical durability, tribological performance, and surface functionality. In the first phase, Ti3C2 MXene/Polyaniline (PANI)/ Montmorillonite (MMT) nanocomposites were synthesized and incorporated into polyester/epoxy powder coatings, resulting in significantly improved corrosion protection and mechanical strength. Electrochemical analysis showed a polarization resistance of 3.39 × 106 Ω·cm2 and a corrosion current of 7.69 × 10-9 A·cm-2 for the optimized sample after 42 days in 3.5 wt.% NaCl solution. In the second stage, fluorine-free, silane-functionalized MXene nanosheets (MS-f_Ti3C2 and MS-f_Ti3C2@Zn) were integrated into powder coatings, offering superior wear resistance and long-term anti-corrosion properties. The 1.5 wt.% f_Ti3C2@Zn composite reduced the coefficient of friction by 45%, wear rate by 51%, and achieved the highest polarization resistance (1.1 × 106 Ω·cm2). The final phase focused on sustainable surface modification by utilizing silane-treated biogenic SiO2 nanoparticles derived from rice husk to develop superhydrophobic coatings. These coatings exhibited multifunctional properties, including a contact angle up to 144°, excellent self-cleaning, antifouling behavior, and notable corrosion resistance, offering a scalable, fluorine-free alternative to conventional systems. Collectively, the findings demonstrate a viable pathway toward high-performance, environmentally responsible powder coatings suitable for applications in automotive, marine, architectural, and industrial sectors.
Benzer Tezler
- Mikroark oksidasyon (MAO) yöntemi ile kaplanmış Cp titanyumun aşınma, korozyon ve tribokorozyon davranışının araştırılması
The investigation of corrosion, tribology and tribocorrosion behavior of Cp titanium coated with micro arc oxidation (MAO) process
HAMED FARZI
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR TOTİK
- Improvement of wear and corrosion resistance of the H13 tool steel by using thermal surface treatment
Başlık çevirisi yok
HAMDI ABDULHAMID HASAN RAGHS
Doktora
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET HÜSEYİN ÇETİN
- Molibden nitrür kaplamaların aşınma davranışı
Başlık çevirisi yok
İ.BÜLENT NİLÜFER
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SABRİ KAYALI
- Buzdolabı kompresör yataklarında kullanılmak üzere b390 alüminyum alaşımının tribolojik özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of tribological characteristics of b390 aluminum alloy for use in refrigerator compressor bearings
ABDULLAH ŞENTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. ONURALP YÜCEL
- Suyla yağlamalı polimer gemi stern tüp yataklarının tribolojik performansının farklı yiv tasarımlarıyla iyileştirilmesi
Improving the tribological performance of water lubricated polymer ship stern tube bearings with different groove designs
MUSAB ÇULLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİM KOVACI