Metal sektörünün en büyük problemleri arasında korozyon yer almaktadır. Korozyon; malzeme yüzeyinden başlayan ve malzeme derinliklerine doğru kimyasal ve elektrokimyasal bir reaksiyonla tesir oluşturarak bir malzemenin değişikliğe uğraması ya da aşınması olayıdır. Kısaca anlatmak gerekirse metal yüzeylerinde görülen doğal kimyasal reaksiyonların oluşum sürecidir. Bu süreç sonunda oluşan kimyasal yapıya ise pas denmektedir.
Metal sektöründeki üreticilerin en çok karşılaştıkları problemlerden biri paslanmadır. Gerek işlenmemiş ham metalleri gerekse işlenmiş ürünleri depolama ve nakliye sırasında korozyondan korumak üreticiler için oldukça önemli bir süreçtir. Özellikle deniz aşırı nakliyelerde havadaki nemin yüksek olduğu durumlarda paslanma süreci hızlanmaktadır. Bu nedenle nakliye sırasında parçaları mümkün olan en iyi şekilde muhafaza etmek gerekir. Çok iyi şekilde ambalajlanmış parçalarda bile ambalaj içinde bir miktar hava kalabilir ve paslanma sürecini başlatabilir. Bu riski göze almamak adına parçaların koruyucu bir tabaka ile kaplanması her zaman daha doğru olacaktır.
Metal üzerinde oluşan pas yüzeyde kötü görünüm yaratmanın yanı sıra malzemenin işlenmesini de zora sokmaktadır. Ayrıca zamanla parçanın derinlerine inerek malzeme ömrünü de kısaltmaktadır. Paslanan malzemelerin kullanılabilmesi için ayrıca mekanik ya da kimyasal bir takım işlemler uygulanmalıdır. Bu durum işçilik maliyeti, malzeme kaybı, zaman kaybı gibi ekstra maliyete sebep olmaktadır. Bu nedenle en başından malzemeyi korozyondan korumak daha avantajlı olacaktır.
Korozyon kimyasal ve elektrokimyasal olmak üzere iki farklı şekilde meydana gelebilir.
1.Elektro-kimyasal Oksijen Korozyonu
Yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri (oksidasyon-redüksiyon tepkimeleri) sonucu ortaya çıkan korozyon çeşididir. Elektriksel bakımdan nötr olan atom bazı etkiler sonucu elektron verir veya alır. Sulu ortamlarda elektron vererek yükseltgenme (oksidasyon) ve elektron alarak indirgeme (redüksiyon) şeklinde meydana gelen reaksiyonlara “elektrokimyasal reaksiyonlar” denilir. Su içinde, atmosferde ve toprak altında meydana gelen bütün korozyon reaksiyonları elektrokimyasal reaksiyonlardır. Islak korozyon olarak da adlandırılabilir.
Korozyon Hücresi Yapısı ve Gerçekleşen Tepkimeler
Elektrokimyasal korozyon ister mikro ölçekte ister makro ölçekte oluşsun korozyon hücresi ile modellenebilir. Korozyon hücresi; anot, katot, iletken ortam (elektrolit) ve anot-katot arasındaki iletken bağlantıdan oluşur. Bu dört bileşenden biri dahi olmasa korozyon oluşmaz. Korozyon oluşumu anot rolünü üstlenen maddede meydana gelir. Elektrolit olarak bir çatlak içindeki hafif bir rutubet, film tabakası veya su artığı hatta el teri bile yeterlidir.
Korozyona dayanan olaylar, havadaki oksijenin metal malzemenin üstündeki su ile tesir etmesinden ileri gelmektedir. Bir su damlasının altında metal iyonları çözünmeye başlar. Damlaların kenar bölgesinde, çözünen havanın oksijeninden oluşan OH- iyonları çözünen metal ile reaksiyona girer ve ilk önce metal hidroksit Me (OH)3 ve buradan pas MeO(OH) oluştururlar.
Anot : Korozyona uğrayan (oksitlenen) metal (yükseltgenme)
Me → Me+n + ne–
Katot : Anotta açığa çıkan elektronları harcayan reaksiyon (redüksiyon) meydana geldiği metal yüzeyi
O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–
Elektronik İletken : Anotta açığa çıkan elektronları katoda taşıyan metalik iletken. Anot ile katodun birbiri ile teması da bu iletişimi sağlar.
Elektrolit : Elektrolitik iletken, sulu çözelti. Anot ile katot arasında iyonik bağ sağlayan sulu ortam.
Anodik Reaksiyon : Metal atomlarının negatif yük kaybederek pozitif yüklü metal iyonlarına dönüşmeleridir. Bu olay sonucunda elektron üretilir.
Me → Me+n + ne–
Katodik Reaksiyon : Katodik olayın işlevi anodik reaksiyonda üretilen elektronları harcamaktır.
Me+n + ne– → Me
2.Kimyasal Korozyon (Kuru Korozyon)
Metal ve alaşımlarının gaz ortamlar içinde oksitlenmesidir. Atmosferik koşullarda en önemli korozif maddeler O2, H2S ve halojenler olduğundan genelde metal yüzeyinde korozyon ürünü olarak oksitler ve sülfürler oluşur. Ancak çevremizi saran nemli havanın neden olduğu korozyon bu tarifin dışındadır. En yaygın örneği, yüksek sıcaklıklarda demir ve çelik malzemelerinin yüzeylerinde oluşan oksit tabakalarıdır.
Metallere göre korozyon tepkimeleri;
Demirin korozyon tepkimeleri;
Fe+2 + 2OH– → Fe(OH)2 (k)
4Fe(OH)2+ O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3(k)
2Fe(OH)3 → Fe2O3.H2O(k) + 2H2O
1. Fe2O3.H2O
Fe(OH)3 şeklinde de yazılabilir, kırmızı- kahverengi pasın başlıca bileşenidir. Hematit adı verilen bir mineral oluşturabilir.
2. Fe3O4.H2O
Fe2O3.FeO genellikle yeşildir ama burada gösterildiği gibi organik komplekslerin mevcudiyetinde koyu mavi olabilir.
3. Fe3O4
Magnetit olarak bilinir. Siyah renklidir.
1.Kır.-Kah. pas 2.Siyah pas 3.Mavi pas
Alüminyumun korozyon tepkimesi;
4Al(k) + 3O2(g) → 2Al2O3(k) (Beyaz-gri renklidir.)
Çinkonun korozyon tepkimesi;
2Zn(k) + O2(g) → 2ZnO(k)
Bakırın korozyon tepkimesi;
2Cu + H2O ↔ Cu2O + 2H+
Cu2+ + H2O ↔ CuO + 2H+
Bakır pası yeşil renklidir.
Atmosferik Korozyon
Atmosferik korozyon çok sık rastlanan bir korozyon türüdür. Yapılan araştırmalar tüm metalik yapıların yaklaşık % 80’inin atmosferik etki altında kaldığını göstermiştir. Direkler, köprüler, korkuluklar, demiryolları, depolar, çatı örtüleri, her çeşit taşıt araçları vb. birçok çelik yapı sürekli olarak atmosferin etkisinde kalmaktadır. Demir ve çelik, atmosfer içinde bulunan oksijen ve rutubetin etkisi ile korozyona uğrayarak pası oluşturur. Fiziksel olarak yumuşak ve geçirgen bir yapıda olan pas, diğer metallerde olduğu gibi demiri korozyondan koruyucu bir kabuk özelliği göstermez. Aksine, metal yüzeyinde su buharının yoğunlaşması ve kükürt oksitlerinin absorbsiyonu için uygun bir ortam oluşturur. Doğal halde bulunan temiz atmosfer bileşiminde su buharı dışında korozyon yapacak başka bir bileşen mevcut değildir. Havadaki su buharı doygun halden daha az olduğu zaman bile korozyona neden olabilir. Atmosferik korozyon açısından en önemli faktör endüstriyel kirlenmedir. Başta yanma olayları olmak üzere endüstriyel işlemlerde atmosfere birçok kimyasal gaz, buhar ve katı tanecikler karışır. Bunlardan en yaygın ve etkili olanı kükürt oksitlerdir. Bu oksitler havada bulunan su buharı ile birleşerek asitler, amonyak ve klorürle de atmosfer içine karışabilir. Özellikle denize yakın yerlerde rüzgâr ile taşınan mikroskobik tuz parçacıkları bulunur. Bu tuzlar metal yüzeylere çökerek birikinti oluşturur.
YAPISINA GÖRE KOROZYON TÜRLERİ
Yapılarına göre korozyon türlerinden bazıları aşağıdaki gibidir.
1.Homojen (Uniform) Korozyon
Şekilde görüldüğü gibi malzeme yüzeyinde her alanda eşit miktarda oluşan korozyon türüdür. En fazla malzeme kaybı bu korozyon türünde yaşanır ve korozyon çeşitleri arasında en yaygın olanıdır. Atmosfer ortamında ve herhangi bir dış etkenden etkilenmeyen tamamı aynı cins malzemeden üretilmiş olan metallerde görülmektedir
2.Çukurcuk Korozyonu
Korozyonun belirli bir alanda yoğunlaşmış şeklidir. Malzeme kaybı azdır ancak parçaların delinmesine yol açabileceğinden kurtarması zordur. Çukurcuk korozyon özellikle NaCl, CaCl2, MgCl2, AlCl3 ve NaBr içeren ortamlarda görülmektedir.
3.Çatlak Korozyonu
Metal yüzeyinde bulunan bir çatlak içinde veya dar bir aralıkta oluşan korozyon çeşididir. Bu korozyonun temel nedeni, çatlak içi ile elektrolit ortamı arasında ki oksijen konsantrasyonu veya metal iyonu konsantrasyonunun farklı olmasıdır.
4.Galvanik Korozyon
Galvanik korozyon, elektrot potansiyelleri farklı iki metal veya alaşımın aynı elektrolitik ortamda bulunması sebebiyle ortaya çıkmaktadır. En çok eski boru ile yeni boru bağlantılarında, metal ile kaynak arasında, metalin geçtiği zeminin niteliklerinin değiştiği bölgelerde görülür.
5.Taneler Arası Korozyon
Taneler arası korozyonun en belirgin özelliği çok düşük ağırlık kaybına karşın, korozyon hızının tane sınırları yakınında çok yüksek değerlere ulaşabilmesidir. Bu koşuldaki parçalar kısa sürede tüm kesit alanı boyunca korozyona uğrayarak bozunmaya uğrar.
6.Tabakalaşma Korozyonu
Taneler arası korozyon, ektrüzyon veya hadde yüzeyine paralel olarak gerçekleşirse buna tabakalaşma korozyonu denir. Alüminyum ve alaşımlarında görülen bu tür korozyonda hasar, haddeleme yönünde uzamış tane sınırından meydana gelir. Korozyona uğramış metal tabakalar birbirinden ayrılır ve oluşan korozyon ürünleri malzemenin tabakalar halinde birbirinden ayrılmasına sebep olur.
7.Yorulmalı Korozyon
Dinamik yükler altında çalışan malzemeler, yorulma nedeniyle dayanabilecekleri gerilmeden daha küçük gerilmelerin etkisi altında çatlayabilirler. Bu korozyon türüne özellikle tren tekerleklerinde rastlanmaktadır.
8.Erozyon Korozyonu
Özellikle boru sistemlerinde ve limanlarda çok rastlanan bu tür korozyonda metal ile korozif ortam arasındaki bağıl hareket nedeniyle metalin aşınma hızı artar. Metal yüzeyinde delikler, oluklar ve hendekler oluşur. Su içinde hareket halindeki birçok yapıda kendini gösterir. Ortamda katı parçacıkların varlığı korozyon hızını daha da artırır.
9.Seçimli Korozyon
Bir alaşım içinde bulunan elementlerden birinin korozyona uğrayarak uzaklaşması sonucu oluşan korozyon olayıdır. Alaşımdaki belli bir metalin veya belirli bir fazın öncelikle çözünmesi sonucu ortaya çıkar. Bu korozyonda parçada dayanım kaybı ve parçanın dış görünüşünde renk değişimi olması dışında herhangi bir farklılık meydana gelmez.
Kaynak : Net Kimya – AR&GE Departmanı / Reyhan ÇELİK
