Sizden gelen soru:
Korozyon kuvveti nedir? korozyon örnekleri?
Cevap:
Korozyon Nedir?
Korozyon, metal veya metal alaşımlarının oksitlenme veya diğer kimyasal etkilerle aşınma durumu. Aşınmayı oluşturan bu kuvvete ise korozyon kuvveti denir.Demirin paslanması, alüminyumun oksitlenmesi korozyona örnek olarak verilebilir. Türkçe’ye yabancı dillerden giren korozyon sözcüğü; yenme, kemirilme gibi anlamlarla alakalıdır. Aşınma, çürüme, paslanma, bozulma ve yenim gibi sözcüklerle karşılanabilir.
Yüzeyleri uygun şekilde korunmayan metal ve metal alaşımlarının bozunmaları önemli bir teknolojik sorundur.
Korozyonun Oluşumu
Metal ve alaşımların kararlı halleri olan bileşik haline dönme eğilimleri yüksektir. Bunun sonucu olarak metaller içinde bulundukları ortamın elemanları ile tepkimeye girerek, önce iyonik hale ve oradan da ortamdaki başka elementlerle birleşerek bileşik haline dönmeye çalışırlar; yani kimyasal değişime uğrarlar ve bozunurlar. Sonuçta metal veya alaşımın fiziksel, kimyasal, mekanik veya elektriksel özelliği istenmeyen değişikliklere (zarara) uğrar.
Korozyon, metalik malzemelerin içinde bulundukları ortamla reaksiyona girmeleri sonucu, dışardan enerji vermeye gerek olmadan, doğal olarak meydana gelen olaydır.
Korozyonun Sebepleri
Korozyon olayları, her ortama ve her farklı tesir mekanizmalarına göre cereyan eder. Buna göre elektro-kimyasal veya kimyasal korozyon farklı olur. Makinalar üzerindeki mutad korozyon tertibatı genel olarak elektro-kimyasal olaylardan ileri gelmektedir.
Elektro-Kimyasal Korozyon Olayları
Elektro-kimyasal korozyon esasen anot rolündeki maddenin çözünmesidir. Elektrokimyasal korozyon ister mikro ölçekte ister makro ölçekte oluşsun korozyon hücresi ile modellenebilir. Korozyon hücresi; anot (1), katod (2), iletken ortam (elektrolit)(3) ve anot-katot arasındaki iletken bağlantıdan (4) oluşur. Bu dört bileşenden biri dahi olmasa korozyon oluşmaz. Korozyon oluşumu anot rolünü üstlenen maddede meydana gelir. Maddelerin korozyon hücresindeki rollerini belirleyen çeşitli faktörler vardır. Örneğin çözünme potansiyeli yüksek bir metal(mesela Sn), çözünme potansiyeli düşük bir metalle (Mesela Fe) temas halinde çözeltiye konacak olursa anot rolünü üstlenecek ve çözünecektir. Elektrolit olarak bir çatlak içindeki buğu kalınlığında bir rutubet, film tabakası veya su artığı hatta el teri bile yeterlidir.
Rutubetli Çelik Yüzeylerinin Elektro-Kimyasal Oksijen Korozyonu Metal parçalarının üst yüzeyleri rutubetli ortamlarda ve açık havada, bir oksit tabakası ile kaplanır. Alaşımsız ve düşük alaşımlıçeliklerden yapılmış olan parlak yapı parçaları, bu şartlar altında bir süre sonra pas benekleri ile kaplanır.
Korozyona dayanan olaylar, havadaki oksijenin demir malzemesinin üstündeki su ile bağlantılı halde tesir etmesinden ileri gelmektedir. Bir su damlasının altındaki bir malzeme bölgesinde, bu münasebetle meydana gelen olaylar izah edilebilir.Damlaların ortasında, demir Fe2+ – iyonları çözünmeye başlar. Bu çözünme sahası lokal bir anot gibi tesir eder (Lokal Anodu).Damlaların kenar bölgesinde, çözünen havanın oksijeninden oluşan OH– iyonları çözünen demir Fe2+ ile reaksiyona girer ve ilk önce demir hidroksit Fe (OH)3 ve buradan pas FeO(OH) oluştururlar. Pas, damlanın kenarında ring şeklinde ayrılır. Benek şeklinde başlayan pas oluşumu çelik yüzeylerde gözlenebilir. Korozyonun sürekli olarak devam etmesi halinde bütün çelik yüzeyleri bu yerlerinden itibaren paslanır.
Korozyon Elemanlarında Elektro-Kimyasal Korozyon Bu korozyon, bir galvanik eleman içinde cereyan eden aynı olaylardan ileri gelmektedir. Galvanik bir eleman, bir elektrik iletim kabiliyeti olan akışkan, elektrolit, içine daldırılan, farklı metallerden yapılmış olan iki elektrottan meydana gelir. Bu düzende, her iki metalden daha asal olanı çözünür. Çözünen metal paslanır yani korozyona uğrar.Çinko, bakır, galvanik elemanında bakır-elektrotta (katot) suyun parçalanması nedeniyle hidrojen açığa çıkarken çinko-elektrodu (anot) Zn2+ – iyonları çözünmeye başlar. Her iki elektrot arasında büyüklüğü elektrot malzemelerine bağlı olan küçük bir elektrik gerilimi oluşur.
Normal bir hidrojen elektrodu ile yapılan ölçümler vasıtasıyla, Normal Potansiyel olarak isimlendirilen münferit elektrot malzemelerinin gerilimleri tayin edilmiş ve metallerin gerilim sırası tablosuna aktarılmışlardır.
Hidrojen sıfır potansiyelinden itibaren sola doğru asal olmayan metaller, sağa doğru asal metaller yer alırlar.Bir galvanik elemanda daha solda kalan metal çözünür, örneğin Zn/Cu elemanında çinko çözünür.Galvanik elemandaki gerilimin büyüklüğü normal potansiyel farkından hesap edilebilir.Örnek: Zn/Cu galvanik elemanı bakırın normal potansiyeli +0.34 V, çinkonunki -0.76 V.Böylece galvanik elemanda +0.34 V – (-0.76 V) =1.1 V’luk bir gerilim oluşur.
Bir galvanik elemanın şartları makina elemanlarında ve yapı parçalarında birçok yerlerde meydana gelir.Bu sahalar, korozyon elemanları çinko adını alır. Bu hususta, iki farklı metal (elektrotlar) ve bir miktar su (elektrolit) gereklidir. Tipik korozyon elemanları örneğin çelik yapı parçaları üstündeki metal kaplamalar üzerindeki hasarlı yerler veya farklı malzemeden meydana gelen iki yapı elemanının temas etmesi ve ayrıca alaşımların içindeki asal olmayan metal bu yerlerde çözünmek suretiyle tahribata uğrar.
Korozyon İle Malzeme İlişkisi
Korozyonu genel anlamda, malzemelerin içinde bulundukları ortamlar ile kimyasal ve/veya elektrokimyasal reaksiyonlar geçirerek bozunmasıdır. Korozyon esnasında oluşan reaksiyonlar materyal/ortam ara yüzeyinde meydana gelir. İyonik iletken olan bütün çözeltiler, doğal sular, zeminler ve beton elektrolit olarak korozyona neden olabilmektedir. Korozyona uğrayan bir malzeme üzerinde birbirinden belirli sınırlarla ayrışmış anot ve katot adı verilen iki farklı bölge bulunur. Anotta oksitlenme (korozyon), katot da ise redüksiyon işlemi olur (korunur).
Malzeme ile ortam arasında kurulan bu olağanüstü denge iki yönlüdür. Anotta; oksidasyon sonucunda oluşan elektronlar ortamla arasında kurulan iletken yoldan akarak katoda gider ve orada eş zamanlı olarak yürümekte olan katot reaksiyonunda (redüksiyon) harcanır. Elektrotlardaki bu reaksiyonları yürütücü kuvvet, elektrotların potansiyelleri arasındaki farktır. Bu gerilim farkı; elektronlar için sürükleyici güç olduğundan genellikle hücrenin elektro motor kuvveti (emk) veya hücre gerilimi olarak adlandırılır. Ölçülen potansiyel hakkında bir hüküm yürütebilmek için bu değerin bir referans bir değerle karşılaştırılması gerekir. Bir metal ne derece aktif ise, yani iyon haline geçme isteği ne kadar yüksek ise o metalin korozyona uğraması da o derece kolay olur. Standart elektrolit potansiyelleri metallerin aktiflik durumu hakkında bir fikir verebilir. Bu amaçla elektrokimyasal gerilim dizisinden yararlanılır, bu gerilim dizisi korozyon eğilimini saptamak için kullanılır, dizinin yukarısındaki metaller aşağıdakilere göre örneğin çinko, bakır’a veya demir, hidrojen’e göre anodik tutum kazanırlar, başka bir deyişle standart elektrolit potansiyeli daha pozitif olan metaller daha aktif sayılırlar. Ancak metal yüzeyinin pasifleşmesi gibi nedenlerle bu kuraldan sapmalar olabilir. Günümüzde yaygın kullanılan demir dışı metal ve alaşımları da pasifleşme özelliği gösteren malzemelerdendir.
Teknolojik gelişmelere paralel olarak kullanılan malzemelerden daha üstün özelliklerin istenmesi, konuyla ilgilenen araştırmacıları yeni yöntemler veya yeni malzeme arayışına itmiştir. Geliştirilen her yeni malzeme, mantığı gereği çeşitli malzemelerin iyi özelliklerinin bir araya getirilmesi sonucunda, daha iyi özelliklere sahip malzeme elde edilmeye çalışılır. Şayet her türlü bileşenin olumsuz özellikleri mevcutsa bu özellikler nihai ürüne de yansır. Örneğin yeni ürünü oluşturan bileşenler organik çözücülere karşı dayanıksızsa, bu olumsuzluk onun oluşturduğu son kompakt yapıya da yansır. Dolayısı ile geliştirilen bu yeni ürünün organik çözücülerin bol miktarda bulunduğu ortamlarda kullanılmaması gerekir. Aynı mantık sıcaklık, nem v.b. gibi diğer kimyasal etkiler açısından da yürütülebilir. Unutulmamalıdır ki; yeni geliştirilen bir malzemelerin korozyon duyarlılığı o materyali oluşturan her bir bileşenin fonksiyonudur.
Bu malzemelerin metaller, süper alaşımlar ve diğer malzemelere alternatif hale gelmelerinin en önemli nedenleri; yüksek tokluk ve rijitlik, mükemmel aşınma direnci ve üstün yorulma dayanımı sergilemeleridir. Sahip oldukları özgül dayanımları, birçok üretim yöntemlerine uyarlanabilir olmaları ve estetik görünümleri ise diğer dikkati çeken özelliklerindendir.
Geliştirilen yeni malzemelerin mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmasını sınırlandıran etmenlerin başında hiç şüphesiz bu materyalin korozyon dayanımı gelir. Bu nedenle malzemenin korozyon direncinin ne olduğunun tam olarak bilinmemesi gerekmektedir. İyi bilinmektedir ki; endüstri alanında kullanılan malzemelerin mekanik özellikleri kadar elektrokimyasal özellikleri de oldukça önemlidir. Son zamanlarda geliştirilen yeni nesil malzemeler mekanik özellikler açısından ümit verici sonuçlar gösterse de; bu durum korozyon açısından hiç de iç açıcı değildir. Bu nedenle üretilen malzemelerin korozyon dirençlerinin iyileştirilmesi gerekmektedir. Özellikle korozyon direncinin belirlenmesi ve bunun artırılması için yeni yöntemlerin geliştirilmesi büyük önem kazanmıştır.
TÜBİTAK projesi kapsamında üretimini gerçekleştirdiğimiz ürünlerin korozyon dirençleri ASTM standartları baz alınarak gerçekleştirilmektedir. Bu testler yapılırken günümüzde en modern-güvenilir ve sonuca kısa surede ulaşmayı sağlayan yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemler: Potansiyodinamik polarizasyon (PDS), çevrimsel polarizasyon (CP) ve elektrokimyasal empedans spektroskopi teknikleridir (EIS). Testler, hem atmosfer şartları altında (aerated atmosfer) hem de oksijenden arındırılmış ortamlarda (deaerated atmosfer) gerçekleştirilmektedir. Burada amaç; çözelti içerisinde var olan çözünmüş durumdaki oksijenin redüksiyon reaksiyonunun engellenip malzemenin tüm korozyon parametrelerini elde edebilmektir.