korozyon nedir

Korozyon

Korozyon nedir?

Korozyon; metal yada metal alaşımlarının oksitlenme yada diğer kimyasal etkilerle aşınma durumu. Metallerin içinde bulundukları ortam ile kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyonlara girerek metalik özelliklerini kaybetmeleri olayına korozyon denir. Korozyonun en çok rastlananı paslanmadır.

Örneğin: Alüminyumun oksitlenmesi, demirin   paslanması korozyona örnektir. İngilizce korozyon “corrosion”. Korozyon sözcüğü; Türkçeye yabancı dillerden girmiştir. Kemirilme, yenme, paslanma, çürüme, aşınma, bozulma gibi anlamlarla ilgilidir.

Metallerin bir kısmı su ve atmosfer etkisine dayanıklı olmadığından normal şartlar altında bile korozyona uğrayabilir. Endüstrinin ana yapı malzemesi olan demir ve çelik  sulu ortamlarda ve atmosferde korozyona dayanıksız bir metaldir. Uygun biçimde yüzeyleri korunmayan metal ve metal alaşımlarının bozulmaları önemli bir teknolojik problemdir.

Korozyonun Meydana Gelmesi

Metal ve alaşımların kararlı halleri olan bileşik durumuna dönme eğilimleri yüksektir. Korozyonun sonucu olarak metaller içinde bulundukları ortamın elemanları ile tepkimeye girerek, önce iyonik duruma ve oradan da ortamdaki başka elementlerle birleşerek bileşik haline dönmeye çalışırlar; yani kimyasal değişime uğrarlar ve bozulurlar. Neticede; 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.

Korozyon olayı endüstrinin her bölümünde kendini göstermektedir. Açık atmosferde bulunan tanklar, depolar , direkler, korkuluklar, taşıt araçları, yeraltı boru hatları, betonarme demirleri, iskele ayakları, gemiler, fabrikalarda kimyasal madde doldurulan kaplar, borular, depolar ve bir çok makina parçası korozyon olayı ile maruz kalmaktadır. Tüm bu yapılar korozyondan dolayı beklenenden daha kısa zaman içinde işletme dışı kalmakta ve büyük ekonomik kayıplar oluşmaktadır.

Korozyon Çeşitleri

Madde ve çevre bağlı olarak çok değişik korozyon çeşitleri vardır. Galvanik korozyon, iki farklı metalin aynı elektrik iletken ortamda bir araya geldiklerinde oluşur. Oksitlenmeye daha fazla direnç gösteren metal katod olurken, diğer az dirençli gösteren olan metal anod olur ve bu metal, hızlı bir korozyona maruz kalır.

Bir diğer tür korozyon da, metali saran iletken sıvının homojen olmaması durumunda meydana gelir. Katod ve anod, iyonların yoğunluk farkından doğar oluşur. Korozyon, bazen de metal üzerinde küçük delikler biçiminde oluşur. Bu koruyucu kaplamanın yerel eksikliği sonucu görülebilir.

Korozyon, metalin işlenmesi sırasında ortaya çıkacak gerilmeler ile birlikte meydana gelerek çatlaklara neden olur. Bu türde gerilmenin yapıldığı yerlerde korozyon çabuk ilerler ve bunun sonucu oluşacak kırılma birdenbire olur.

Kristallerin parçalanmasından oluşan parçacıklardaki gerilmeler veya aralarındaki yabancı maddeler de korozyona neden olabilir. Korozyona neden olabilecek ortamda bu parçacıkların sınırları anod olurken, kendileri katod olurlar.

Korozyonun Sebepleri

Korozyon olayları, her ortama ve farklı etki mekanizmalarına göre meydana gelir. Buna göre elektrokimyasal veya kimyasal korozyon farklı olur. Makinalar üzerindeki mutad (alışılmış) korozyon düzeneği genellikle elektrokimyasal olaylardan ileri gelmektedir.

Elektrokimyasal Korozyon Olayları

Korozyon, bir elektrokimyasal olaydır. Elektrokimyasal korozyon, anot rolündeki maddenin çözünmesidir. Elektrokimyasal korozyon ister mikro ölçekte veya makro ölçekte oluşsun korozyon hücresi ile modellenebilir.

Korozyon hücresi; anot (1), katod (2), iletken ortam (elektrolit) (3) ve anot-katot arasındaki iletken bağlantıdan (4) meydana gelir. Bu dört bileşenden biri olmasa korozyon meydana gelmez. Korozyon meydana gelmesi anot rolünü üstlenen maddede oluşur. Maddelerin korozyon hücresindeki rollerini belirleyen çeşitli etkenler vardır. Örneğin çözünme potansiyeli yüksek bir metal (örnek (Sn) Kalay ), çözünme potansiyeli düşük bir metalle (örnek (Fe) Demir) temas halinde çözeltiye konacak olursa anot rolünü üstlenecek ve çözünecektir. Elektrolit olarak bir çatlak içindeki buğu kalınlığında bir rutubet (nem), film tabakası veya su artığı hatta el teri bile yeterlidir.

Rutubetli Çelik Yüzeylerinin Elektrokimyasal 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 koşullar altında bir süre sonra pas benekleriyle kaplanır.

Korozyona dayanan olaylar, havadaki oksijenin demir malzemesinin üstündeki su ile bağlantılı durumda etki etmesinden ileri gelmektedir. Bir su damlasının altındaki bir malzeme bölgesinde, bu ilişki ile meydana gelen olaylar açıklanabilir. Damlaların ortasında, demir Fe²⁺ – iyonları çözünmeye başlar.

Bu çözünme sahası lokal bir anot gibi etki eder (Lokal Anodu). Damlaların kenar bölgesinde, çözünen havanın oksijeninden meydana gelen OH^– iyonları çözünen demir Fe²⁺ ile reaksiyona girer. Önce demir hidroksit Fe (OH)₃ ve buradan pas FeO(OH) meydana getirirler. Pas, damlanın kenarında ring şeklinde ayrılır. Benek şeklinde başlayan pas meydana gelişi çelik yüzeylerde gözlenebilir. Korozyonun sürekli olarak devam etmesi halinde bütün çelik yüzeyleri bu yerlerinden itibaren paslanır.

Elektrokimyasal Korozyon

Korozyon elemanlarında elektrokimyasal korozyon, bir galvanik eleman içinde cereyan eden aynı olaylardan meydana gelmektedir. Galvanik hücre, bir elektrik iletim yeteneği olan akışkan, elektrolit, içine daldırılan, farklı metallerden yapılmış olan iki elektrottan oluşur. Bu düzende, her iki metalden daha asal olanı çözünür.

Çözünen metal paslanır yani korozyona uğrar. Çinko, bakır, galvanik hücrede (galvanik eleman) bakır-elektrotta (katot) suyun parçalanması sebebiyle hidrojen açığa çıkarken çinko-elektrodu (anot) Zn²⁺ – iyonları çözünmeye başlar. Her iki elektrot arasında büyüklüğü elektrot malzemelerine bağlı olan küçük bir elektrik gerilimi meydana gelir.

Normal bir hidrojen elektrodu ile yapılan ölçümler yardımıyla, normal potansiyel olarak adlandırılan 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, örnek olarak Zn/Cu elemanında çinko çözünür. Galvanik elemandaki gerilimin büyüklüğü normal potansiyel farkından hesap edilebilir. Örneğin: Zn/Cu galvanik elemanı bakırın normal potansiyeli +0.34 V, çinkonun ki -0.76 V. Bu durumda galvanik elemanda +0.34 V – (-0.76 V) =1.1 V’ luk bir gerilim meydana gelir.

Bir galvanik elemanın koşulları, makina elemanlarında ve yapı parçalarında birçok yerlerde oluşur. Bu sahalar, korozyon elemanları çinko adını alır. Bu hususta, iki farklı metal (elektrotlar) ve bir miktar su (elektrolit) gereklidir. Tipik korozyon elemanları örnek olarak çelik yapı parçaları üstündeki metal kaplamalar üzerindeki hasarlı yerler veya farklı malzemeden oluşan iki yapı elemanının temas etmesi ve ayrıca alaşımların içindeki asal olmayan metal bu yerlerde çözünmek suretiyle zarara uğrar.

Korozyon Nasıl Önlenir? 

Çevrede yapılacak değişiklik, korozyona önemli biçimde etki eder. Maddenin saf olmamasının korozyonu çabuklaştırdığı belirlenmiştir. Bazı türlerin de korozyonu önlediği anlaşılmıştır. Boya, metallerdeki korozyonu önlemek için iyi bir korozyon önleyicidir. Çünkü hava ile temasını önler. Boya da, atmosfer etkisinde bozulma eğilimi gösterebilir ama bu çok yavaştır. Uygun alaşımların kullanılması, metalleri korozyona karşı dirençli kılar. Örneğin pirince, alüminyum eklenmesi korozyonu azalttığı için korozyonu önleme yöntemlerinden biridir.

Elektro-kaplama: Çelik yüzeyleri, elektrik akımı yolu ile nikel, krom, çinko, kalay, kadmiyum, bakır, pirinç vb. ile kaplama. Elektro-kaplama da korozyonu azaltır. Krom ve nikel gibi metaller bu amaçla kullanılır. Seramik, lastik, plastik gibi malzeme ile metaller kaplanarak korozyona dirençli (dayanıklı) duruma getirilebilir.