mme.deu.edu.trmme.deu.edu.tr/.../uploads/2017/07/secicikorozyon.docx · Web viewKalıplanan numunelerin çinkosuzlaşma testi için kullanılan CuCl 2.2H 2 O çözeltisi etkisine

T.C.DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİMETALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

BÖLÜMÜ

MME 4007 KOROZYON

UYGULAMA. 1: SEÇİCİ KOROZYON DENEY FÖYÜ

1. Deneyin Amacı Birden çok bileşenden oluşan (element ya da faz) alaşımların bir kısmında görülen, elementlerin birinin seçici olarak korozyona uğraması durumunun incelenmesi. Deney en sık görülen pirinç alaşımı üzerinden yapılacaktır (çinkosuzlaşma).

2. Ön Hazırlık

2.1. Teorik Bilgi

Alaşım: Bir metalin belli oranlarda bir veya birkaç metalle ergimesiyle oluşan yeni metal.

Elektrokimyasal Korozyon (Islak Korozyon): Metal ve alaşımların sulu ortamda bozunmalarıdır.

Seçici korozyon: Bir alaşımın içerisindeki elektrokimyasal olarak daha aktif olan elementin elektrolit bulunan ortamda seçici olarak korozyona uğraması.

Anodik Reaksiyon: Metalik iletkenden iyonik iletkene olan pozitif yük transferini

gerçekleştiren elektron reaksiyonudur. Anodik reaksiyon daima bir bozunma

reaksiyonudur.

Örneğin, Me → Me+ + e-

Deneyde, Zn = Zn2+ + 2e-

Katodik Reaksiyon: Metalden elektrolite negatif yükün transfer olduğu elektrot

reaksiyonudur. Katodik reaksiyon daima indirgenme reaksiyonudur.

Örneğin, Cu2+ + 2e- = Cu

Deneyde, Cu2+ + 2e- = Cu

Pirinç alaşımında bakırın standart elektrot potansiyeli +0.337 V iken çinkonun standart elektrot potansiyeli -0.763 V’dur. Aradaki 1.1 V’luk farktan kaynaklı alaşım içerisindeki çinko elektrokimyasal olarakdaha aktiftir ve çözelti içerisinde anot görevi görerek bozunmaya uğrar.

Bazı elementlerin standart elektrot potansiyelleri Tablo 1.’de verilmiştir.

1DEÜ Mühendislik FakültesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

35390 Buca, İZMİR e-posta: [email protected]: 0232 301 74 51 Fax: 0232 301 74 52

mailto:[email protected]



BÖLÜMÜ

Tablo 1. Metal İyonlarının 25oC’deki standart elektrot potansiyelleri.

Seçici korozyona uğrayan alaşımların, seçici olarak hangi bileşenin korozyona uğradığı ve hangi ortam koşullarında korozyonun meydana geldiği Tablo 2.’de gösterilmiştir.





BÖLÜMÜAlaşım Korozif Ortam Korozyona Uğrayan Element

Pirinçler Pek çok su, özellikle durgun koşullardaki Zn (çinkosuzlaşma)

Gri dökme demirlerAluminyum bronzları

Çamur, ıslak toprak, pek çok sulu ortamHCl, özellikle klor kaynaklı asitler

Fe (grafitik korozyon)Al (aluminyumsuzlaşma)

Silisyum bronzları Yüksek sıcaklıktaki buhar ve asit çeşitleri Si (silisyumsuzlaşma)

Kalay bronzlarıBakır - Nikel alaşımları

Sıcak tuzlu su veya buharYüksek ısı akışı ve durgun akışkan bulunan ortamlar (rafineri yoğuşturucu tüplerinde)

Sn (kalaysızlaşma)Ni (nikelsizleşme)

Bakır – Altın tek kristalleriMonel alaşımları

Demir klorürHidroflorik ve diğer asitler

CuCu (bazı asitlerde), Ni (bazı asitlerde)

Gümüş veya bakırlı altın alaşımlarıYüksek nikel alaşımları

Sülfür çözeltileri, Tükürük

Ergiyik tuzlar

Cu, Ag,

Cr, Fe, Mo ve T

Orta ve yüksek karbonlu çelikler

Oksitleyici atmosfer, yüksek sıcaklıktaki hidrojen C (dekarbürizasyon)

Demir – Krom alaşımları Yüksek sıcaklıktaki oksitleyici atmosfer Cr, koruyucu pasif film oluşturan

Ni – Mo alaşımları Yüksek scaklıklardaki oksijen Mo

Tablo 2. Seçici korozyona uğrayan alaşımlar, korozif ortamları ve korozyona uğrayan alaşım elementi

Seçici Korozyonun Önlenmesi: Seçici korozyonu önlemenin çeşitli yöntemleri vardır. Bnular:

a) Tane boyutunun inceltilmesi: Tane boyutunun küçülmesi seçici olarak karşılaşılan elementin tane sınırı ile karşılaşılması durumundan kaynaklı tane sınırlarının bariyer görevi görmesi ve korozyon direncinin yükselmesi

b) Alaşımlandırma: Yapılacak alaşımlandırma ile tane boyutu küçülebilir ayrıca As, Sn, Sb, P (çinkosuzlaşma için) ve Mg, Ce (grafitik korozyon için) gibi elementlerin ilave edilmesi ile tane yapısı değiştirilir ve korozyona karşı direnç kazandırılır. Çinkosuzlaşma için daha az çinko ihtiva eden alaşımlar seçilebilir.

c) Çevresel koşulların iyileştirilmesi: Ortamda bulunan oksijen miktarı azaltılabilir, durgun akışkan içerisinde ise devir daim sistemi getirilebilinir.

d) Tamamen ferklı alaşım tercih edilebilir.

Seçici Korozyonun Mekanizması: 3 farklı mekanizma ile tanımlanabilir.

1. Çözünme ve yeniden çökme- Önce bütün alaşım çözünür,- Daha soy haldeki element tekrar çökelir,- Aktif metal elektrolitte kalır.

2. Seçici olarak çözünme- Aktif bileşen seçici olarak çözünür ve geride gözenekli bir yapı bırakır.

3. İlk iki mekanizmanın birleşimi





BÖLÜMÜSeçici Korozyon Tipleri: 2 şekilde açıklanabilir.

1. Düzenli bir tabaka halinde korozyonun meydana gelmesi,

2. Bölgesel şekilde korozyonun meydana gelmesi,

İkinci durumda korozyon daha derinlere inmekte ve bölgesel olarak malzemenin mukavemetini daha çok etkilemektedir.

4

Çinkosuzlaşan tabaka

Çinkosuzlaşan bölge

Düzenli bir tabaka halinde çinkosuzlaşmaya uğramış pirinç boru.

Bölgesel şekilde çinkosuzlaşmaya uğramış pirinç malzeme.

Bölgesel şekilde grafitik korozyona uğramış gri dökme demir malzeme.

DEÜ Mühendislik FakültesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü




BÖLÜMÜ

2.2 Deneysel

Deneysel çalışmalar AS2345 standardına uygun olarak yapılmaktadır. Örnek malzemelerden 15x15x15 mm boyutunda kesilen numuneler 50 mm çapında PVC kalıp içinde akrilik reçine tozu + polimerik reçine karışımı ile AS 2345 standardındaki Şekil C2’ye uygun olarak kalıplara alınır. Kalıplanan numunelerin çinkosuzlaşma testi için kullanılan CuCl2.2H2O çözeltisi etkisine bırakılacak olan yüzeyleri, ıslak zımparalama ile her defasında daha ince zımpara kullanarak 80’den 1200 numaralı zımparaya kadar getirilir ve ardından 3 µm’ luk elmas pasta ile parlatılır. Parlatılan yüzeyler test edilmeden önce etanol içinde ultrasonik yöntemle temizlenir.

Kalıplanmış ve parlatıldıktan sonra temizlenmiş olan numuneler, yüzeyin her 100 mm2’ne 250 ml çözelti gelecek şekilde, beherler içine konulan çözeltilere yerleştirilir. Beherler 75 3oC’deki termostatlı su banyosu içine daldırılıp, 24 h bekletilir. 24h çözeltiye maruz kalan numuneler, çözeltiden çıkarıldıktan sonra sırasıyla damıtılmış su ve etanol ile yıkanır ve kurutulur.

Çinkosuzlaşma çözeltisine maruz kalan numuneler Şekil 1B’de görüldüğü gibi kesilir. Çinkosuzlaşma derinlik ölçümü için yüzeyler 80 -1200 numaralı SiC zımparalarda işlendikten sonra 3 m’ luk elmas pasta kullanılarak parlatılır.

Çinkosuzlaşma derinlik ölçümü Şekil 1B’de görülen yüzey boyunca, eşit aralıklarla 25 farklı bölgeden yapılır. Elde edilen ölçümlerin ortalaması numunenin çinkosuzlaşma derinliği olarak kaydedilir.

5

Grafitin katodik davranış gösterdiği ve çevresindeki demirin anodik davranış gösterdiği ve demirin iyonlaşarak malzemeden uzaklaştığı görülmektedir.





BÖLÜMÜŞekil 1: A- Polimer reçineye kalıplanmış numune, B-Çinkosuzlaşma derinliğinin ölçülmesi

için A’dan alınan kesit.

2.3 Kullanılan Ekipmanlar

- Çözelti için CuCl2.2H2O- Saf Su- Ethanol- Pirinç Numune (15mm’lik küp)- Isıtıcı- Optik Mikroskop

6

Deney sonrasında kesitten alınan mikroyapı görüntüsü, dağlama yapılmamasına rağmen beta fazından korozyona uğradığı için yüzeye yakın kısımlarda beta fazını net bir şekilde görebilmekteyiz. (x200)

316 Paslanmaz Çelik malzemenin 600oC’ de 7488 saat boyunca sıvı lityum içerisinde bekletimesi sonucu oluşan gözenekli görüntü, Cr’nin alaşımdan seçici olarak çözünmesi ve gözenekli bir yapı oluşturduğu görülmektedir. Solda, optik mikroskop görüntüsü, sağda ise yüzeyin SEM ile çekilmiş görüntüsü bulunmaktadır.





BÖLÜMÜ3. Kaynaklar

1- William D. Callister, “Material Science and Engineering-An Introduction”2- http://www.yildiz.edu.tr/~akdogan/lessons/korozyonvekoruma/

Korozyon_Korozyon_Mekanizmalari.pdf3- http://www.nuceng.ca/canteachmirror/library/20053208.pdf 4- http://www.slideshare.net/labeebmlp/selective-leaching-or-dezincification



http://www.slideshare.net/labeebmlp/selective-leaching-or-dezincification

http://www.nuceng.ca/canteachmirror/library/20053208.pdf

http://www.yildiz.edu.tr/~akdogan/lessons/korozyonvekoruma/Korozyon_Korozyon_Mekanizmalari.pdf

http://www.yildiz.edu.tr/~akdogan/lessons/korozyonvekoruma/Korozyon_Korozyon_Mekanizmalari.pdf

Documents

mme.deu.edu.trmme.deu.edu.tr/.../uploads/2017/07/secicikorozyon.docx · Web viewKalıplanan numunelerin çinkosuzlaşma testi için kullanılan CuCl 2.2H 2 O çözeltisi etkisine