Derecel‹ hassas döKÜm yüzey kal‹tes‹ ve boyutsal hassas‹yet

3.3. Fosfat Ba¤l› Malzemeler
Ba¤lay›c›s› magnezya fosfat çimentosu olan bu malzemeler silika, magnezyum oksit ve amonyum
fosfat bileflenlerinden oluflmaktad›r. Magnezyum fosfat çimentolar›nda magnezyum oksit (MgO) ile
monoamonyum fosfat (NH
4
·H
2
PO
4
 veya MAP) ya da diamonyum fosfat [(NH
4
)
2
·H
2
PO
4
 veya DAP] aras›nda
bir asit-baz reaksiyonu meydana gelir. Malzeme su veya bir kolloidal silika çözeltisi ile kar›flt›r›ld›¤›nda,
oksit ve fosfat aras›nda bir reaksiyon gerçekleflerek magnezyum amonyum fosfat oluflur [33].
NH
4
.H
2
PO
4
 + MgO + 5H
2
O í Mg.NH
4
.PO
4
.6H
2
O
(3.8)
Bu reaksiyon ürünü silikay› ba¤layarak bir arada tutar ve hassas döküm kal›b›n›n sertleflmesini sa¤lar.
Magnezyum amonyum fosfat oluflumu, dihidrat alç›n›n oluflumuna benzer olarak, hidratasyon reaksiyonu
ve takiben kristalizasyon ile gerçekleflir. Alç›da oldu¤u gibi büyüyen kristallerin zorlamas›yla bir miktar
genleflme meydana gelir [34].
Malzeme neme maruz kal›rsa higroskopik genleflme de görülür. Nem, kar›flt›r›lmam›fl malzemede ters
etki gösterir; bu nedenle malzeme kaplar› ve pofletleri kullan›lmad›¤› zamanlar sürekli kapal› tutulmal›d›r.
Kar›flt›rmada su yerine koloidal silika çözeltisi kullan›lmas› prizlenme genleflmesini ve dayan›m› iki kat
oran›nda artt›r›r. Döküm öncesi kal›p piflirmede ki kal›p genleflmesi, hem ›s›l genleflmeden hem de
silikan›n dönüflümünden kaynaklan›r. Is›l genleflme, koloidal silika kullan›lan sistemlerde su ile
kar›flt›r›lanlara göre daha fazlad›r. 300 °C civar›nda amonyum ve su bir reaksiyon ile ayr›l›r.
2(Mg.NH
4
.PO
4
.6H
2
O) 
 Mg
2
.P
2
O
7
 + 2NH
3
 + 13H
2
O                                         
(3.9)
Daha yüksek s›cakl›klarda kalan fosfat›n bir k›sm› silika ile reaksiyona girerek karmafl›k silikofosfatlar
oluflturur. Bu durum, döküm s›cakl›¤›nda kal›b›n dayan›m›nda büyük bir art›fla neden olur [35].
Fosfat ba¤›n›n ilk kullan›m alanlar›ndan biri diflçiliktir. Kalsine çinko oksit fosforik asitle kar›flt›r›larak
difl çimentosu haz›rlanm›flt›r. Silikat-fosforik asit ba¤lar› da çok say›da araflt›r›c› taraf›ndan araflt›r›lm›flt›r.
Alümina-kireç-silika cam›n›n tozlar› fosforik asitle kar›flt›r›l›rsa sert, beyaz, yar› saydam çimento oluflur.
[36]
Diflçilik için gelifltirilen fosfat ba¤l› kal›p tozlar› çok say›da malzeme flekillendirme iflleminde
kullan›lmaktad›r. Diflçilik alafl›mlar›n›n hassas dökümü ile takma difl ve köprü gibi a¤›z içi protezleri
üretilebilmektedir. Porselen malzemeler fosfat ba¤l› model ve kal›plar üzerinde preslenip
sinterlenebilmektedir. Ayr›ca fosfat ba¤l› malzemeler difl, çene ve yüz protezlerinin üretiminde titanyum
 alafl›mlar›n›n süper plastik flekillendirme kal›plar›n›n yap›m›nda da kullan›lmaktad›r [37], [38], [39],
[40].

---

40
Dereceli Hassas Döküm Kal›p Malzemeleri
Kingeri fosfat ba¤› flöyle özetlenmifltir. Refrakter uygulamalar›nda üç büyük grup vard›r.
1. Fosforik asitle silikal› malzemelerin kullan›lmas›: Bu uygulamada fosforik asidin silikatla çözünmesi
ve silika jel oluflturmas› beklenir. 260 °C'›n üzerindeki s›cakl›klarda silisil metafosfat, SiO(PO
3
)
2
 
oluflur.
2. Metal oksitlerin fosforik asitle, s›cakta veya so¤ukta setleflen ba¤lar yapmas›. Al, Cr, Mg, Be, Fe,
Zr gibi maddelerin oksitleri 200 °C'da fosforik asitle reaksiyona girdi¤i zaman ba¤ malzemesi 
oluflturur. Bu metal-fosfat ba¤›n güçlü ve kararl› oldu¤u ispatlanm›flt›r.
3. Asit fosfatlar›n do¤rudan ilavesi veya oluflturulmas› [36].
Fosfat ba¤l› monolitik refrakterlerde ba¤lay›c› olarak genellikle fosforik asit veya mono alüminyum
fosfat (MAP) kullan›l›r. Normal plastik refrakterlerde kullan›lan suyun yerine bu ba¤lay›c›lar kullan›l›r.
Üretim ve uygulama, plastik refrakterlerde ayn›d›r. Fosfat ba¤l› plastik refrakterlerde normal plastik
refrakterlere göre flu avantajlara sahiptir
•  Birkaç› hariç genellikle ›s› ile sertleflirler.
•  Kat›laflt›ktan sonra so¤uk mukavemetleri yüksektir.
•  Afl›nmaya karfl› dirençleri iyidir.
•  Hem s›cak hem so¤uk uygulamalarda iyi yap›flma özelli¤ine sahiptir.
Kullan›lan ba¤lay›c›lar, çok az miktarda bulunan yabanc› maddelerle veya kille yavaflça reaksiyona
girer, bu nedenle ba¤lay›c› içeren plastik refrakterler, ifllenebilirli¤ini normal plastik refrakterlerden
daha h›zl› kaybederler. Yaz aylar›nda ortam s›cakl›¤› yükseldi¤i zaman ifllenebilirlik ve depolama ömrü
h›zla düfler.
S›cakta sertleflen fosfat ba¤l› refrakterlerde s›cakta ve so¤ukta e¤me dayan›mlar›n› ve kimyasal olarak
sertleflen fosfat ba¤l› refrakterlerin so¤ukta e¤me dayan›mlar› karfl›laflt›rma yap›ld›¤› zaman, s›cakta
sertleflen fosfat ba¤l› plastik refrakterlerin so¤ukta e¤me dayan›mlar›, kimyasal olarak sertleflenlerden
çok daha yüksektir.
Fosfat ba¤l› refrakterlerin yüksek dayan›ml› olmas›, afl›nma dayan›m›n›n iyi olmas›n› da beraberinde
getirir. Fosfat ba¤l› refrakterler, 1300 °C'a kadar, atefl tu¤las›na göre süper üstünlük sa¤lar. Fosfat
ba¤l› plastik refrakterlerin yap›flma özelli¤i, normal plastik refrakterlerden daha iyidir. Bu nedenle
hasarl› refrakterleri yamamada tercihen kullan›l›r. Fosforik asidin ve mono alüminyum fosfat›n buhar
bas›nc› suyunkinden daha düflüktür. Bu nedenle olgunlaflma döneminde dökülebilir refrakterlerde
görülen patlama çok az olur. Fosfatlar›n konsantrasyonu fosfat ba¤l› refrakterlerin donma noktas›n›
tayin eder. Bunlar kolay kolay donmaz, örne¤in % 25 mono alüminyum fosfat çözeltisi 7 °C'a kadar
donmaz. Fosfat ba¤lay›c›lar suda çözündü¤ü için ›s›tma s›ras›nda suyla birlikte bir miktar fosfat yüzeye
do¤ru gelir ve yüzeyde fosfat konsantrasyonu artar. Bu, ba¤ göçü olarak adland›r›l›r. Ba¤ göçü fazla
oldu¤u zaman refrakter kesitinde mukavemet yüzeyden içeri do¤ru de¤iflmektedir. Bu olay, piflirme
s›ras›nda kabuklanmaya yol açabilir, ›s›tman›n yavafl yap›lmas› gerekir. Rutubetin azalt›lmas› veya
jelleflmenin çabuklaflmas› ba¤ gücünü azalt›r.
Fosfat ba¤l› plastik refrakterler, normal plastik refrakterlerle ayn› ortamda piflirme küçülmesi, ayn›
derecede korozyon direnci gösterdi¤i halde, mukavemet ve afl›nma direnci gibi baz› özelliklerde yerine
göre üstünlük sa¤lar; fakat kurutulamaz kat›laflt›r›c›lar bazen so¤uk sertleflmeye neden olur. MgO,
kat›laflt›r›c› olarak s›k s›k kullan›l›r. Fakat onun oluflturdu¤u baz› bileflikler aras› bilefliklerin ergime
s›cakl›¤› düflük oldu¤u için 1000 °C'›n üzerinde mukavemet azal›r. [41]

---

41
Dereceli Hassas Döküm Kal›p Malzemeleri
Fosfat ba¤l› hassas döküm kal›p malzemeleri, h›zl› prizlenme, orta derecede yafl mukavemet ve yüksek
s›cakl›k mukavemeti gibi önemli özelliklere sahiptir, diflçilik uygulamalar›n›n yan› s›ra sanatsal mikro
parçalar›n dökümünde de kullan›lmaktad›r. Ne var ki fosfat ba¤l› malzemelerin düflük prizlenme süresi,
orta ve büyük ölçekli hassas dökümlerde kullan›m› önünde bir engeldir. Tingzhong Li ve arkadafllar›
bu engeli aflmak amac›yla yeni fosfat ba¤l› hassas döküm kal›p malzemeleri gelifltirmifllerdir. Yapt›klar›
çal›flmada fosfat ba¤l› malzemelere borik asit veya sodyum tripolifosfat ilave ederek MAP ve MgO
aras›nda gerçekleflen reaksiyonu geciktirerek priz süresini uzatabilmifllerdir [42].