Metal Korozyonu ve Önleme Yöntemleri

Korozyon nedir?

Metallerden ve alaşımlarından yapılan fonksiyonel öğeler veya mimari elemanlar, günlük olarak çeşitli çevresel faktörlere maruz kalmaktadır. Bu, korozyon (sırasıyla kimyasal veya elektrokimyasal) olarak adlandırılan kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyon nedeniyle malzemelerin bozulmasına neden olur. Korozyon genellikle metal malzemeleri ifade eden paslanma olarak adlandırılır. Paslanma meydana geldiğinde, metal bir yüzey pas adı verilen karakteristik kırmızı kararma ile kaplanır. Pas, ayrı bir kimyasal bileşik değil, bir oksitler, hidroksitler ve demir tuzları tabakasıdır (bunlar demir ve çelik gibi alaşımlarının oksidasyonu ile üretilir). Korozyona neden olan çevresel faktörler:

• atmosferik yağış,
• nem,
• çevre kirliliği (örneğin, kükürt oksitler, nitrojen oksitler, toz),
• yetersiz pH seviyesi,
• malzeme stresi,
• biyo-organizmaların varlığı,
• toprakla temas

Kimyasal ve elektrokimyasal korozyon

Kimyasal korozyon Kimyasal korozyon, iyon iletkenliğinin olmadığı bir ortamda, yani genellikle egzoz gazları, petrol, belirli organik maddeler veya hidrojen, hidrojen sülfit, karbon monoksit (II) veya klor gibi gazların varlığında meydana gelir. Kimyasal korozyon bazen kuru korozyon olarak adlandırılır. Genellikle aşındırıcı malzemenin tüm yüzeyi aşındırıcı madde ile temas eder. Ancak bu normalde yapı için önemli bir risk oluşturmaz. Elektrokimyasal korozyon Elektrik yüklerini (elektrolitlerde) iletebilen bir ortamda meydana gelir. Böyle bir ortamın bir örneği, çözünmüş gazlar veya tuzlar içeren sudur. Böyle bir durumda malzeme yüzeyinde yerel galvanik hücreler (örn. nem ile temas noktasında) oluşur. Bir elektrolitin varlığı devrenin kapanmasına neden olur. Elektrokimyasal korozyon, metal yüzeylerde oksidasyona ve kahverengi bir tortu (pas) oluşumuna neden olur.

Metal korozyonu ve pasivasyon

Aşındırıcı bir maddeye temas eden bir metal yüzey, onun etkisi altında oksitlenir; bir metal oksit tabakası ile kaplanır. Bu her zaman istenmeyen bir durum değildir. Pasivasyon, metal yüzeyle güçlü bir şekilde bağlanmış, yeterince katı bir oksit tabakasının oluştuğu bir olgudur. Malzemeyi daha fazla bozulmaya (daha fazla oksidasyon) karşı koruması beklenir. Pasivasyon, örneğin alüminyum üzerinde gözlemlenebilir. Yüksek reaktiviteli bir metal olmasına rağmen pasivasyon sayesinde korozyona karşı direnç gösterir. Korozyon önleme tekniklerinden biri olduğu için metaller genellikle pasivasyon işlemlerine tabi tutulur. Ancak doğada pasivasyon da mevcuttur. Yüzeyi ‘patina’ adı verilen yeşil bir kararma ile kaplanabilen bakır üzerinde görülebilir.

Korozyona uğrayan sadece metaller mi?

Metallerden veya alaşımlarından yapılan ürünler genellikle kimyasal veya elektrokimyasal korozyon nedeniyle bozulur. Demir, çelik, bakır veya alüminyumun elektrokimyasal korozyonu yaygındır, ancak yalnızca metalik olanları değil, diğer malzemeleri de etkiler; örneğin betonun kimyasal korozyonunu gözlemleyebiliriz. Paslanabilecek malzemeler (metaller dışında):

• beton ve betonarme,
• plastikler ,
• Odun,
• seramik.

Her malzeme için korozyon süreçleri farklıdır. Korozyon büyük ölçüde malzeme/çevre arayüzündeki elektrik iletkenliğinin türüne bağlıdır. Ayrıca malzemenin bulunduğu ortamın türü de önemlidir. Yüksek iletkenliğe sahip cisimler için genellikle elektrokimyasal korozyonla uğraşırız. Düşük (veya sıfır) iletkenlik durumunda, korozyon doğada çok daha fazla kimyasaldır (veya fiziko-kimyasal).

Korozyon önleme teknikleri

Korozyon tamamen ortadan kaldırılamaz . Tüm korozyon önleme teknikleri, bu süreci engellemeyi amaçlar. Doğal olarak bağlı olmayan bir biçimde bulunan değerli metaller, korozyon önleyici koruma gerektirmez. Bunlar altın veya platin içerir. Korozyona karşı koruma yöntemleri:

• çevreden korozyona neden olan faktörlerin ortadan kaldırılması, örneğin nemin ortadan kaldırılması, suda çözünmüş tuzların uzaklaştırılması için iyon değiştiricilerin kullanılması, asidik maddelerin nötralize edilmesi;
• korozyonu yavaşlatan maddeler (inhibitörler) kullanmak;
• metalin elektrik potansiyelini değiştirmek;
• koruyucu kaplamalar kullanarak. Bir metal, korunan metalden daha değerli (yalıtım kaplaması) veya daha az değerli (koruyucu kaplama) başka bir metalle kaplanabilir;
• örneğin camsı emayeler, kromat kaplamalar gibi organik olmayan kaplamaların kullanılması;
• organik kaplamalar, örneğin polimer malzemeler veya son kat boyalar kullanılarak.

Kaplamalar , popüler bir korozyon önleyici korumadır. Öğeyi erimiş bir metale batırarak ( sıcak daldırma kaplama ) veya sulu bir elektrolit çözeltisinden elektroliz elektrolitik kaplama yoluyla alınarak uygulanırlar. Daha az popüler olan bir yöntem, bir püskürtme tabancasıyla gerçekleştirilen metal püskürtmedir . En popüler koruyucu metal çinkodur . Özellikle çelik veya dökme demir için kaplama olarak kullanılır. Çinko kaplama, demire kıyasla daha düşük termodinamik stabilitesine rağmen iyi koruyucu özellikler gösterir. Bununla birlikte, metal parçayı bozulmaya karşı korurken, çinkonun kendisi neme maruz kaldığında paslanabilir. Bir çinko kaplamanın dayanıklılığı sadece kalınlığına değil aynı zamanda ürünün kullanıldığı çevre koşullarına da bağlıdır. Uygulama yöntemine göre elektro galvaniz veya sıcak daldırma galvaniz yapıyoruz.

Küresel ölçekte korozyonun ekonomik etkileri

Korozyon küresel bir sorundur. Malzemelerin aşınmasından kaynaklanan yaralanma ve ölümleri, ekonomik kayıpları ve olumsuz çevresel etkileri kayıt altına almaya devam ediyoruz. Korozyon, basınçlı tanklarda, uçak bileşenlerinde ve çekiş ekipmanında ciddi arızalara yol açabilir. Mohmmad A. Jafar Mazumder’in Global Impact of Corrosion: Occurrence, Cost and Mitigation (2020) başlıklı makalesinde belirttiği gibi, belirli bir ülke için korozyonla ilgili sorunların tipik bakım maliyeti, o ülkenin gayri safi milli hasılasının %1-5’i arasında değişmektedir. 2013 yılında NACE International, korozyonun ekonomik etkisi üzerine küresel bir çalışma yürütmüştür. Diğer şeylerin yanı sıra, korozyon önleme teknolojisinin yönetim sistemlerine entegre edilmesinin ne kadar önemli olduğunu göstermek amaçlandı. Yayınlanan rapora göre, korozyon maliyetinin 2,5 trilyon dolar olduğu tahmin ediliyor, bu da küresel GSYİH’nın %3,4’üne tekabül ediyor, bu da dünyanın her yerindeki ülkelerin korozyonla mücadele için her yıl önemli miktarda bütçe ayırması gerektiği anlamına geliyor. Kaynaklar: https://irispublishers.com/gjes/fulltext/global-impact-of-corrosion-occurrence-cost-and-mitigation.ID.000618.php https://psk.org.pl/aktualnosci/ekonomiczne-skutki -korozji