Bor Un Elektroforetik Yöntemle Biriktirilmesine Yönelik Koloidal Özelliklerinin Ve Birikme Kinetiğinin Araştırılması

Abstract

Bu çalışmada mikron altı boyutta %95-97 saflıktaki amorf Bor tozu AISI 420 kalite paslanmaz çelik altlık üzerine Elektroforetik Biriktirme (EPD) yöntemiyle biriktirilmiştir. Çalışma kapsamı Bor/Iyot/Aseton koloid sisteminin EPD koşullarında stabil şartlarını tespit etmek ve literatürde mevcut EPD kinetiği yaklaşımlarını deneysel sonuçlarla karşılaştırıp tartışmaktır. Ayrıca ileriki çalışmalara yönelik homojen, koherent ve yoğun kaplama elde edilecek şartları tespit edip Bor esaslı uygulamalarda kullanılabilecek nitelikte ön yapı oluşturmak amaçlanmıştır. Biriktirme hücresinin elektrik alan kuvveti altındaki hacimi (etkin hacim) birikme kinetiğini etkileyen önemli bir parametredir. Bor gibi pahalı malzemelerin düşük konsantrasyonda yüksek verimde biriktirilebilmesini sağlayan aseton gibi düşük viskoziteli koloid sistemlerde küçük etkin hacimde biriktirme yapıldığında birikme elektrodu çevresinde oluşan konsantrasyon düşüşü birikme tabakasının homojenitesini bozmaktadır. Bu çalışmanın deneysel sonuçlarının kinetik değerlendirmesi sonucunda ortaya konduğu şekliyle etkin hacim arttıkça birikme elektrotu çevresindeki lokal konsantrasyonda artış meydana gelmektedir. Katı konsantrasyondaki lokal artış süspansiyon içerisindeki koloidlerin doğal difüzyona bağımlılığını azaltarak birikme hızını arttırıcı etki yaratmaktadır.

Amorphous Boron powder precursor, suspended in acetone media were deposited electrophoretically on AISI 420 stainless steel substrate. Resublimed Iodine has been used as dispersant. Colloidal properties of B/I/Acetone system have been investigated via Particle size distribution analysis, Zeta potential (ζ) measurements and Transmittance (%T) spectroscopy. 0.2, 0.133 g/L am. B / I mixture found to be optimized in Acetone medium, respectively. Within this work, EPD cell designed as to be all particles were under applied electric field perpendicular to working electrode along the process duration as described in fundamentals of EPD. It has been seen that eliminating the diffusion dependent of deposition makes it efficient compare with present kinetic aspects of EPD. Under high voltage, Faradic resistance evolution of Electric double layer capacitance becomes significant. Plots of recorded electrical signals at stable deposition regime were fitted to initial stages of operation via regression stats. Regression stats were given good match with the evolution of unstable stage of deposition. It has been seen that voltage drop along the process was originated by suspension dilution over the block movement of particles through the working electrode under electric field strength. As a general aspect, Voltage drop, originated by resistance of deposit layer, was not expected in our experiments due to the lower solid resistant compare with solution resistant. As a main disadvantage of EPD under high voltages and large inter-electrode spacing, inner density of deposited layer gets poor by reason of rapid voltage drop during unstable stage of the process.