Muğla Yöresine Ait Mermerlerin Pürüzlü Yüzeylerinde Serbest Yüzey Enerjisinin Tespiti

Abstract

Muğla yöresinde metamorfik kökenli kendine has beyaz rengi ve sıkı dokusu ile ticari olarak işletilen "Muğla Beyazı" mermeri; yüzey işlem çalışmaları için önem taşıyan saflık, kristal homojenitesi ve kontrol edilebilir yüzey işlenebilirliğinin sağladığı kolaylıklar ile doğal taşların yüzey enerjileri üzerine pürüzlülüğün etkisi konulu bu çalışmanın öznesi olmuştur. Üniversitemiz laboratuvarında yer alan Toyamer marka pilot ölçekli kalibre ve dört kafadan oluşan silim hattı üzerinde 120 - 220 - 320 - 400 - 600 numaralı abrasivler ile 5 farklı yüzey imal edilmiştir. Muğla Beyazı mermerinin XRD, XRF, ince kesit ile mineralojik ve petrografik analizleri tamamlanmıştır. Üretilen yüzeylerin pürüzlülüklerinin tanımlanması için iki ayrı yelpazede (mikro ve nano) üç boyutlu yüzey taramaları ZYGO New View 7100 optik profilometre ve Park System marka AFM ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen yüzey taramaları Mountains Map yazılımı ile istatistiksel olarak değerlendirilmiş ve 3 boyutlu pürüzlülük parametreleri belirlenmiştir. Üretilen yüzeylerin mikro ortalama yükseklikleri (Sa) 0,423 - 1,127 mikron nano Sa değerleri ise 0,0806 - 0,173 mikron arasında değişirken pürüzlülük ile artan yüzey alanı oranı (Sdr) mikro % 33,7 - % 40,1 nano % 5,19 - % 18,5 arasında gerçekleşmiştir. Bu birbirine benzemez 5 numune ile damla bırakma yöntemi uygulanarak Attension Theta marka model tensiyometre ile saf su, formamid ve diodametan kullanılarak Van Oss, Good Chaudrey yaklaşımı ile yüzey enerjisindeki değişimler takip edilmiştir. Bu hesaplamalar dâhilinde Young, Wenzel, Cassie - Baxter temas açısı yaklaşımları test edilmiştir. Bu safhada katı yüzey enerjisinin belirlenemediği görülmüş ortaya çıkan tutarsızlığın ancak Cassie - Baxter yaklaşımının modifiye edilmesi ile düzenlenebileceği ortaya konmuştur. Dahası geçmiş çalışmaların öngörmediği su damlacığının altında yer alan hava paketlerinin varlığı hesaben ortaya konmuş ve bu yüzeylerde en az % 26 en çok % 35 miktarında hava paketi olabileceği tespit edilmiştir.