Ligand Bağlı Nano Bakır Malzemenin Sentezi, Karakterizasyonu ve Kesme Sıvısı Olarak Talaşlı İmalatta Kullanılabilirliğinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada farklı ligandlarla kaplı bakır nano-partiküllerinin katkı maddesi olarak kesme sıvısındaki tribolojik performansı incelenmiştir. Bakır malzemenin talaş bölgesinde sıcaklığı düşürmesiyle aşınmanın azalması, takım ömrünün ve işlenen malzemenin yüzey kalitesinin artması hedeflenmiştir. Yüksek yüzey enerjisi sayesinde malzemeye iyi tutunan bakırın, sürtünmeden kaynaklı pürüzleri doldurarak sürtünmeyi ve aşınmayı minimize etmesi beklenmektedir. Aşınma bölgesine nüfuz eden bakır nano-partiküllerinin yağlama, yük taşıma ve ısı iletimini arttırma özellikleri göstererek sürtünen yüzeylerde deformasyonu azaltacağı, enerji verimini ve yüzey kalitesini arttıracağı düşünülmektedir. Çalışma üç aşamada gerçekleşmiştir. İlk aşamada kimyasal indirgeme metodu yöntemiyle sentezlenen jelatin, selüloz ve PVP kaplı bakır nano-partiküllerinin, UV absorbans, STEM, ıslatabilirlik ve PSA analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre en iyi ligandın jelatin olduğu görülmüştür. İkinci aşamada farklı hız (0,5, 0,7 ve 0,9 m/s) yük (10, 20 ve 35 N) ve ligand parametreleri (Jel, Sel ve PVP) altında pin-on-disk cihazında aşınma deneyi yapılmıştır. Aşınma deneylerinden elde edilen sürtünme katsayısı, ağırlık kaybı ve 3D topoğrafya görüntülerine göre en iyi performansı gösteren ligandlar sırasıyla jelatin, PVP ve selüloz olduğu tespit edilmiştir. %1, %2,5 ve %4 oranlarında CuNP (Jel) içeren su ortamında, en iyi yük ve hız parametreleri kullanılarak aşınma deneyleri yapılmıştır. En iyi performansı gösteren CuNP (Jel) oranının %1 olduğu tespit edilmiştir. Son aşamada farklı hız, ilerleme, derinlik ve sıvı ortamlarında (Bor yağı + su, CuNP-Jel + su, CuNP-PVP + su) cevap yüzeyi metodu kullanılarak talaş kaldırma işlemi yapılmıştır. 3D topoğrafya analizlerinde yüzey pürüzlülüğü açısından en iyi sonuçlar bor solüsyonunda, kesme kuvvetlerine göre en iyi sonuçlar CuNP (Jel) + su ortamında olduğu görülmüştür.