Korozyon
Korozyon, metal veya metal alaşımlarının oksitlenme veya diğer kimyasal etkilerle aşınma durumu. Demirin paslanması, alüminyumun oksitlenmesi korozyona örnek olarak verilebilir. Türkçeye yabancı dillerden giren korozyon sözcüğü; yenme, kemirilme gibi anlamlarla alakalıdır. Aşınma, çürüme, paslanma, bozulma ve yenim gibi sözcüklerle karşılanabilir.
| Malzeme hasar modları |
|---|
| Burkulma |
| Korozyon |
| Sünme |
| Yorulma |
| Kirlenme |
| Çatlak |
| Darbe (malzeme) |
| Mekanik aşırı yükleme |
| Isıl şok |
| Aşınma |
| Akma |
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 bozulurlar. Sonuçta metal veya alaşımın fiziksel, kimyasal, mekanik veya elektriksel özelliği istenmeyen değişikliklere (zarara) uğrar.
Korozyon, metalik malzemelerin içinde bulundukları ortamla reaksiyona girmeleri sonucu, dışarıdan 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.
Galvanik korozyon
Galvanik korozyon, iki farklı metalin birbirleriyle fiziksel veya elektriksel teması olduğunda ve ortak bir elektrolitin içine batırıldığında veya aynı metal farklı konsantrasyonlarda elektrolit ile karşılaşıldığında ortaya çıkar. Galvanik bir çiftte, daha aktif metal (anot) hızlandırılmış bir hızda aşındırır ve daha asil metal (katot) daha yavaş bir şekilde korozyona uğrar. Ayrı ayrı batırıldığında, her metal kendi hızıyla paslanır. Hangi tür metal (ler) galvanik seriyi izleyerek kolayca belirlenebilir. Örneğin, çinko genellikle çelik yapılar için kurban bir anot olarak kullanılır. Galvanik korozyon, denizcilik endüstrisinde ve suyun (tuz içeren) temas borularının veya metal yapıların büyük ilgi alanındadır.
Anodun nispi boyutu, metal türleri ve çalışma koşulları (sıcaklık, nem, tuzluluk, vb.) Faktörleri galvanik korozyonu etkiler. Anot ve katotun yüzey alanı oranı malzemelerin korozyon hızlarını doğrudan etkiler. Galvanik korozyon genellikle kurban anotların kullanımı ile engellenir.
Galvanik Seri
Herhangi bir ortamda (bir standart ortam havalandırılmış, oda sıcaklığında deniz suyu), bir metal, iyonlarının yüzeye ne kadar güçlü bağlı olduğuna bağlı olarak, diğerlerinden daha soylu veya daha aktif olacaktır. Elektrikle temasta bulunan iki metal aynı elektronları paylaşır, böylece her yüzeydeki "mücadele", iki malzeme arasındaki serbest elektronlara karşı rekabet eder. Elektronları, aynı yöndeki iyon akışı için bir ev sahibi olarak kullanarak, asal metal aktiften elektron alacaktır. Ortaya çıkan kütle akışı veya elektrik akımı, ilgi alanı içindeki bir materyal hiyerarşisi oluşturmak için ölçülebilir. Bu hiyerarşiye bir galvanik serisi denir ve korozyonu öngörmede ve anlamada faydalıdır.
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 alaşımlı çeliklerden 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.