İnce Film Kullanarak Korozyonun Önlenmesi

Harun Çetin

10280161

Harun ÇETİN - 10280161 1

İçindekiler

1. Korozyon, Oluşumu ve Çeşitleri

2. Korozyona Etki Eden Parametreler

3. Korozyondan Korunma Yöntemleri

4. İnce Film kullanarak Korozyondan

Koruma

5. Kaynaklar

6. Teşekkür



Korozyon Nedir?

Metal ve alaşımların kararlı

halleri olan bileşik haline dönme

eğilimleri yüksek olduğundan

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.


Endüstride kullanılan

demir, doğadaki demir oksit

filizlerinden elde edilir. Bu yolla

kazanılmış her

metal, başlangıç durumuna

yani doğada bulunduğu daha

kararlı oksit, sülfat gibi

bileşiklere dönme

eğilimindedir. Uygun koşullara

ulaşıldığında da ilk

durumlarına dönerler.



1. Kimyasal korozyon:

Kimyasal korozyon, metalik

malzemelerin gazlarla

reaksiyonu olarak tanımlanır.

Korozyon ürünü olarak ortaya

çıkan ve metal yüzeyini örten

oksit tabakası iyonik ve

elektriksel iletkenliğe sahip

elektrolittir.


Oluşumunu sağlayan tepkimeye göre iki tür korozyon

mekanizması vardır.


2. Elektrokimyasal korozyon:

Elektrokimyasal tepkime, elektrik

yükü ayrımını akla getirir.

Elektrolitle anot ve katot adı

verilen iki elektrot sistemi oluşur.

Elektrolit iyonik iletkenliğe sahiptir.

Elektrokimyasal olarak daha soy

olan metal katottur. Elektrik ayrımı

ile oluşan anyon ve katyonların

reaksiyonu elektrokimyasal

korozyonu gerçekleştirir. Kimyasal

korozyonun da elektrokimyasal

mekanizma ile oluştuğu

bilinmektedir.




1. Ortamın etkisi: Metallerin korozyona uğrama hızı büyük

ölçüde bulunduğu ortamla alakalıdır. Ortamdaki nem

miktarı, asitlik – baziklik durumu, havanın oksijenin veya suyun

ortam tarafından geçirilebilme yeteneği, kaçak akımlar ve çeşitli

bakteriler korozyonu başlatıcı ve hızlandırıcı etken olarak

karşımıza çıkar.


2. Sıcaklığın etkisi: Ortam sıcaklığının artması iyon hareketini

arttırarak korozyon hızını arttırır. Sıcaklığın artmasının oksijen

konsantrasyonunu düşürücü ve dolayısıyla korozyon hızını

düşürücü etkisi de vardır. Ancak bu etki iyon hareketinin

artmasından dolayı olan reaksiyonların yanında oldukça zayıf

kalmaktadır.



3. Malzeme seçiminin etkisi: Korozyona sebep olan

etkenlerden biri de birbiriyle potansiyel farkı bulunan

metallerin bir arada kullanılmasıdır. Bu durum korozyonu

başlatıcı ve hızlandırıcı bir etkendir.



4. Taneler arası özellik farkları: Metallerin tane boyutları

arasındaki farklar ve iki tanedeki farklı konsantrasyonlar

neticesinde iki tanenin sınırı korozyon başlangıcı için

uygun bir ortam oluşturur.



5. Sistem dizaynı: Korozif malzemelerin depolandığı

sistemlerde korozif ortamın (su vb) birikmesini

engellemeye yönelik tasarımlar uygulanmalıdır. Ayrıca

arasında sıvı birikintisine sebep olabilecek çok ince

aralıklardan kaçınılmalıdır.



6. Sistemin bulunduğu ortamın oksijen konsantrasyonu:

Aynı tip toprak içerisinde çözünmüş hava

konsantrasyonu her yerde aynı olmayabilir. Farklı

havalandırma koşullarındaki sistemlerde yan yana

duran sistem bir bölgede anot iken hemen yanındaki

bölgede katot görevi görerek elektrokimyasal

korozyona sebep olabilir.



7. Zemin elektriksel özgül direncinin etkisi: Düşük

elektriksel özgül dirençli bölgelerde iletkenliğin yüksek

olması iyonik ortamın daha aktif olmasına sebep

olmaktadır. Bundan dolayı korozyon mekanizması daha

hızlı gelişir.

Korozyon kayıplarını mümkün olduğunca

azaltmak amacıyla aşağıda verilen çeşitli

yöntemler geliştirilmiştir. Bunlar:

a) Uygun malzeme seçimi,

b) Malzemeyi uygun bir kaplamayla korumak,

c) Doğru tasarım,

d) Katodik koruma (Metal yüzeyini katodik

düzeyde tutarak çözünmesini önleme),

e) Anodik koruma (Metalin potansiyelini

korozyon potansiyeline göre daha anodik

değerde tutarak korozyon hızını azaltma),

f) Ortamın saldırganlığının azaltılması,

g) Korozyona dayanıklı malzeme seçimi.

3. Korozyondan Korunma Yöntemleri



4. İnce Film Kullanarak Korozyondan

Koruma

Polimerlerin koruma etkisi genel olarak yüzeyde bir

örtü oluşturması ile açıklanır. İletken olmayan

polimerler için bu görüş doğrudur. İletken polimerler

için durum biraz farklıdır. Yüzeyde bir örtü oluşturması

gene ilk görülen koruma etkisini belirler. Ancak bu

kapatıcı etkisi yanında oldukça önemli olan bir diğer

etkisi “anodik koruma” etkisidir.



Koruma

İletken polimerlerin redoks potansiyelleri çoğu teknik

metalin redoks potansiyelinden daha pozitiftir. Bunun

sonucu olarak polimer metalin yükseltgenmesine neden

olur. Doğal olarak metalin yükseltgenmesi, polimerin

kapatıcı etkisinin zayıf kaldığı aktif porlar içinde gerçekleşir.

Porlar içinde metalin çözünmesine gene porlar içine doğru

difüzyonla giren oksijen de katkı yapar. Sonuçta oluşan

metal iyonlarının hidroksit oluşturarak çökelmesi porların

tıkanmasına neden olur.



Koruma

Çıplak metal yüzeyinde çökelecek bu tür korozyon ürünleri yeterince koruyucu olmadığı halde, porlar içindeki çökeltiler polimerin tutma etkisi ile yüzeyi bloke eder ve korozyona karşı koruma etkisini artırır. Polimerin metal yüzeyini kapatması bir boya ile yüzeyin boyanmasına benzetilirse, iletken polimerlerin redoks tepkimesi vermesi sonucu polimerin (ya da boyanın) porlarının tıkanmasını sağlaması ile koruma mekanizması “boya + porlar içinde korozyon ürünü” oluşumu ile pasifleşemeyen bir metalin sanki pasifleşebilen bir metal gibi davranmasını sağlamaktadır. Bu şekilde gelişen korumayı kısaca anodikkoruma etkisi olarak özetlemek olanaklıdır.



Koruma

Diğer taraftan, polimerlerin çıkış maddeleri olan

monomerler zaten inhibitör etkili maddelerdir. İyi bir inhibitör

özelliği gösteren maddeler çoğunlukla aromatik yapılı,

yapısında π bağları bulunan, yüksek polarlanma özelliği

gösteren maddelerdir. Gene yapılarında delokalize

elektronlar bulundururlar ve bu elektronların ortak kullanımı

ya da belirli merkezler arasında yük alış verişi sonucu

polimer oluşur ve monomer formlarına göre farklı özelliklere

sahiptirler.



Koruma

Polimerlerin indirgenmiş ve yükseltgenmiş formlarının

özellikleri de farklıdır. Bu farklı özellikler sentez

aşamasında uygulanacak potansiyelle kolayca

değiştirilebilir. Bu bağlamda iletken polimerleri, hem

inhibitör hem de boya görevi yapan, yüzeydeki açık kalan

gözeneklerde metalin anodik çözünmesine katkı yaparak

pasifliğin tamir edilmesini sağlayan bir kaplama olarak

düşünmek olanaklıdır.



Koruma

İletken polimerler yardımıyla korozyonun önlenmesi

çalışmalarında en önemli sorun, polimerlerin su tutmaları,

bunun sonucu olarak fiziksel bariyer etkilerini zamanla

kaybetmeleri ve koruyucu etkilerinin uzun ömürlü

olmaması, termal ve mekanik kararlılıklarının da yeterli

olmamasıdır. Sorun olan bu özelliklerin iyileştirilmesi

çalışmalarına literatürde sıklıkla rastlanmaktadır.



Koruma

İletken polimerler kimyasal ve/ya da elektrokimyasal olarak

sentezlenmelerinde polimerleşme tepkimesi katyonik

radikal oluşumuyla başlar. Kimyasal oksidasyonda genel

olarak (NH4)S2O8, H2O2 ve Fe3+, Cu2+, Cr6+, Mn3+

tuzları kullanılır. Kimyasal polimerizasyon çok miktarda

polimer üretmek için tercih edilir. Elektrokimyasal

oksidasyon ise anot yüzeyinde, bir dış kaynaktan

uygulanan akım yardımıyla gerçekleştirilir. Elektrokimyasal

oksidasyon ince film elde etmek (ince film elektrotlar, ince

film sensorlar, mikro teknolojik amaçlar için, antikorozif

uygulamalar v.b.) için daha uygundur.



Koruma

Bu yöntemin uygulanmasında yüzeyin geçici olarak

pasifleştirilmesi gerekir ve bunun için çözeltinin bileşimi, pH

değeri, sıcaklık, çalışılan potansiyel aralığı, potansiyel

değişkense değiştirilme hızı, galvanostatik çalışmalarda

uygulanacak akım yoğunluğu v.b. önemlidir.

Polimerizasyon işlemi dönüşümlü voltametrik yöntemle

yapılacaksa önce monomer oksidasyon potansiyeli ve

polimerin redoks dengesini içine alacak ve metalin geçici

pasifliğinin gerçekleşebileceği potansiyel aralığının

belirlenmesi gerekir.



Koruma

Bazı metaller için bu işlem polimerizasyon çözeltisinden

farklı bir çözeltide gerçekleştirilir. Metal ve ortama göre

geçici pasifleştirme işlemi ile polimerizasyon işlemi aynı

çözelti içinde de gerçekleştirilebilir. Potansiyostatik

polimerizasyon yönteminde monomer oksidasyonunun

başladığı potansiyelden daha pozitif bir potansiyel

uygulanarak yüzeyi kaplanması sağlanır. Uygulanacak

potansiyel, istenilen akım yoğunluğunu sağlayabilmek

üzere metal ve ortam koşullarına göre seçilir.



Koruma

Her iki yöntemde de polimer zincirine katılamayan iyonlar

kalır ve bu iyonlar dop-iyon olarak adlandırılır. Dop-iyonlar

polimerin iletkenliğine katkı yapar. Polimerler genel olarak

oksitlenmiş formlarında iletken, indirgenmiş formlarında ise

yalıtkan özellik gösterirler. Oksidasyon basamakları

elektrokimyasal olarak değiştirilebilir. Yani, iletken ↔

yalıtkan dönüşümü uygulanacak potansiyelle denetimli

olarak gerçekleştirilebilir. Dopant iyonların iletkenliğe katkısı

bu iyonların hareketliliklerine bağlı olarak değişir. Ancak

çoğu iletken polimerlerde pH arttıkça iletkenliğin azaldığı

belirlenmiştir.


5. Kaynaklar

İletken Polimerler Yardımıyla Korozyonun Önlenmesi (M.

Erbil, T. Tüken, S. Yalçınkaya, B.Yazıcı, Çukurova

Üniversitesi)

ZnCrCo Alaşım Filmlerinin Elektrokimyasal Depolama

Yöntemi ile Üretimi, Karakterizasyonu ve Korozyon

Özelliklerinin İncelenmesi (Ünzile Ulutaş, Mustafa Kemal

Üniversitesi – Eylül 2009)

Poli(Pirol-Ko-o-Toluidin)’in Elektrokimyasal Sentezi

Karakterizasyonu ve Demirli Malzemeler Üzerinde

Korozyon Performansının Belirlenmesi (Süleyman

Yalçınkaya, Çukurova Üniversitesi – Adana 2008)

Dinlediğiniz İçin Teşekkürler

İnce Film Kullanarak Korozyonun Önlenmesi

Technology

Transcript of İnce Film Kullanarak Korozyonun Önlenmesi