KOROZYONDAN KORUNMA TEMEL İLKELERİ

... konulu sunumlar: "KOROZYONDAN KORUNMA TEMEL İLKELERİ"— Sunum transkripti:

1 KOROZYONDAN KORUNMA TEMEL İLKELERİ

2 METALİK KAPLAMALARLA KOROZYONDAN KORUNMA
Metalik kaplamalar, üzerinde kaplandıkları metali ortamın etkisinden iki ayrı şekilde korurlar: Kaplama metali ortama daha dayanıklıdır. Kaplama metali alt metale tercihli olarak çözünür ve kendisi harcayarak alt metali korur. Bu iki koruma yönteminin temel prensipleri birbirinden farklıdır

3 METALİK KAPLAMALARLA KOROZYONDAN KORUNMA
ORTAMA DAHA DAYANIKLI KAPLAMA Bakırın altına veya gümüşle çelik saçın kurşun veya krom ile (nikel-krom bileşik tabakası olarak) kaplanması ortama daha dayanıklı korumaya en yaygın örneklerdir.

4 METALİK KAPLAMALARLA KOROZYONDAN KORUNMA
Burada temel ilke kaplama metalinin kaplanan metale göre ortamdan daha az etkilenmesidir. Örneğin; altın, korozyona karşı en dirençli metal kaplama türleri arasındadır. Örneğin; krom, yüzeyinde oluşan pasif tabakanın etkinliği ile yüksek koruyucu niteliğe sahiptir

5 METALİK KAPLAMALARLA KOROZYONDAN KORUNMA
Bu tip kaplamaların zayıf tarafı ise yüzeylerinde mevcut süreksizlikler (gözenek, çizik v.b.) altında meydana gelen alt metalin tercihli olarak çözünmesidir. Bu tip kaplamalar temelde yüzeyini örttükleri metalden daha asildirler. Yüzeylerindeki süreksizlikler bölgesel galvanik hücrelerin meydana gelmesine sebep olurlar

6 METALİK KAPLAMALARLA KOROZYONDAN KORUNMA
Tüm kaplama yüzeyinde meydana gelen katodik reaksiyon için elektronlar alt metalin açığa çıktığı bölgelerden sağlanmak zorundadır. Bu noktalarda şiddetli korozyon oluşur oyuklar, delinmeler meydana gelir.

7 METALİK KAPLAMALARLA KOROZYONDAN KORUNMA
Bazı durumlarda korozyon ürünleri süreksizlikleri engelleyip korozyonu yavaşlatabilir.

8 METALİK KAPLAMALARLA KOROZYONDAN KORUNMA
Temelde alt metali koruma amacıyla yapılan bu tip kaplamalarda kaplama kalitesinin yüksekliği korumayı birinci derecede etkileyen faktördür. Aksi halde kaplanan metal korunacağı yerde hızlı olarak tahribatların en tehlikelisi olan, bölgesel tahribata uğrar. Bu tip kaplamalara kaplamanın davranışına göre “KATODİK” kaplamalar da denir.

9 KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT METALİ KORUYAN KAPLAMALAR
Korozyondan korunmada en yaygın kullanılan kaplamalar; üzerine kapladıkları metalden daha aktif olan kaplama türleridir. Çinko, kadmiyum kaplamalar en önemli örneklerdir. Bazı koşullarda çelik üzerine kaplanan aluminyum ve kalay da aynı şekilde davranırlar

10 KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT METALİ KORUYAN KAPLAMALAR
Kaplama metali genelde ortama karşı alt metalden daha dayanıklıdır. Fakat aynı zamanda daha aktif olduğu için alt metalin açığa çıktığı fiziksel süreksizliklerin bulunduğu noktalarda kendisini feda ederek, yani çözünerek, koruma görevini gerçekleştirir.

11 KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT METALİ KORUYAN KAPLAMALAR
Kaplama metali çözünen, yani “anot” (elektron veren), alt metal ise çözünmeyen, yani “katot” olarak davranır.

12 KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT METALİ KORUYAN KAPLAMALAR
Bu tip kaplamalara koruma mekanizması korunacak metalin “katot” yani elektron alan olarak davranmasını gerektirdiği için koruma “katodik koruma” olarak bilinir.

13 KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT METALİ KORUYAN KAPLAMALAR
Kaplama metalinin ortama daha dayanıklı olmasına rağmen alt metale tercihli olarak çözünmesi kavramları termodinamik olarak birbirine zıt gibi gözükmektedir

14 KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT METALİ KORUYAN KAPLAMALAR
Kaplama metalini ortama daha dayanıklı kılan unsur oksidasyon ürünleridir (oksit filmleri). Örneğin çinko yüzeyinde bileşik bir katman, alüminyum veya kalay yüzeyindeki oksit filmi bu direncin nedenidir.

15 KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT METALİ KORUYAN KAPLAMALAR
Korozyon ürünlerinin boşlukları doldurarak korozyon hızını azaltmalarına bu tip kaplamalarda da rastlanır.

16 KENDİSİNİ HARCAYARAK ALT METALİ KORUYAN KAPLAMALAR
Anodik kaplamaların alt metalin açığa çıkan bölümlerini koruma etkinliği ortama da bağlıdır.

17 METALİK KAPLAMALAR Uygulamada metalik kaplamalar yalnız korozyondan korunma amacı ile dahi yapılmış olsalar bile diğer önemli bazı amaçlara da hizmet ederler: Dekoratif görünüşü çekici kılarlar.

18 Kaplama dekoratif görünüşü çekici kılarlar

19 Kaplama dekoratif görünüşü çekici kılarlar

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29 METALİK KAPLAMALAR Yüzeye değişik özellikler kazandırırlar (sertlik, elektriksel iletkenlik v.b.) Yüzeyin bazı bölümlerini bir başka yüzey işlem sırasında maskelerler.

30 METALİK KAPLAMALAR Bazı kaplamalar dekoratif çekicilik vermek için yapılmış olmalarına karşın kendi korozyonları önemli bir sorun haline gelebilir.

31 ÇOK KATLI KAPLAMALAR Koruma prensiplerinden “katodik koruma” yolu ile koruma çok katlı katmanların kullanımında temel prensibi oluşturur.

32 ÇOK KATLI KAPLAMALAR Bu tip korumaya en yaygın örnek olarak mikroçatlaklı veya mikrogözenekli krom ve çift tabaka nikel (üstte parlak, altta yarı parlak) ile kaplanmış çelikler gösterilebilir.

33 METALİK KAPLAMALAR Metalik kaplamaların bileşimleri, yapıları, içerlerinde bulunan organik, inorganik veya metalik safsızlıklar korozyon dirençlerine etki eder.

34 METALİK KAPLAMALAR Çinko kaplama sıcak daldırma veya elekrolitik yöntem ile yapılabilir. Sıcak daldırmada eğer ergimiş çinko banyosuna alüminyum (0.15 ~ 0.25%) katılmamış ise kaplama genel olarak bir “çinko-demir alaşımı” katmanları şeklinde elde edilir.

35 METALİK KAPLAMALAR Malzeme kaplamadan sonra uzun süre yüksek sıcaklıkta tutulursa tüm katman bir demir-çinko alaşımı haline dönüştürülebilir.

36 METALİK KAPLAMALAR Kaplama tabakası demirden farklı olarak çinko banyosunda bulunan diğer alaşım elementlerini de içerir.

37 METALİK KAPLAMALAR Elektrolitik çinko kaplama ise, eğer malzeme işlem sırasında veya sonra ısınmaya maruz kalmamış ise genel olarak kaplama tabakası saf çinkodur.

38 KAPLAMA ŞEÇİMİ Metalik kaplamalarla korunmada kaplama türü seçiminde aşağıda sıralanan faktörlere dikkat edilir. Seçim sırasında, ekonomik faktörler de çok önemli yer tutar. Ortam Ömür Dekoratif etki Alt metal Parçanın şekli ve boyutu Sonra uygulanacak imalat yöntemleri Mekanik faktörler

39 METALİK KAPLAMALAR ORTAM
Malzemenin kullanılacağı ortam dikkate alınarak önce “uygun olmayan” kaplama türleri elenir. Geri kalanlar arasından en uygun seçiminde ise diğer faktörleri sırası ile dikkate almak gerekir

40 METALİK KAPLAMALAR ÖMÜR
Metal kaplanmış parçanın kabul edilebilir kullanım ömrü için; kaplama türü ve kalınlığı seçimde önemli bir faktördür.

41 METALİK KAPLAMALAR ÖMÜR
Uzun bir servis ömrüne sahip olması gereken parça daha dayanıklı fakat pahalı bir kaplama metali ile kaplanabilir veya daha ucuz bir kaplama metalinin daha kalın olarak kaplanması tercih edilebilir

42 METALİK KAPLAMALAR DEKORATİF ETKİ
Korozyondan koruma amacı ile yapılmış olsa dahi metalik kaplamaların dekoratif etkisinin de özellikle ticari açıdan önemi büyüktür.

43 METALİK KAPLAMALAR ALT METAL
Alt metal kaplama metalinin seçiminde çok önemli bir faktördür. Alt metalin uygulanmak istenilen kaplama türü ile uyumlu olmadığı hallerde ara kaplama yapılarak bu sorun halledilebilir.

44 METALİK KAPLAMALAR Önce bakır kaplanan parça sonra emniyetli olarak nikel banyosunda nikel kaplanabilir

45 METALİK KAPLAMALAR ŞEKİL ve BOYUT FAKTÖRÜ
Parçanın şekli ve boyutu kaplama metalinin seçiminden çok kaplama yöteminin seçimi etkiler.

46 METALİK KAPLAMALAR ŞEKİL ve BOYUT FAKTÖRÜ
Örneğin büyük yapılar sıcak daldırma ile alüminyum kaplanamıyacakları için, kaplama türü alüminyum ise, kaplama, sıcak metal püskürtülerek arazide yerinde gerçekleştirilebilir

47 METALİK KAPLAMALAR Parçaların hatasız ve öngörülen minimum kalınlıkta metal ile kaplanmasında; boyut ve şekil önemli bir faktördür

48 METALİK KAPLAMALAR UYGULANACAK İMALAT YÖNTEMLERİ
Metal kaplı parçalara daha sonra uygulanacak imalat yöntemleri kaplama türü ve metodunun seçiminde etkendir. Parçalar kesilerek, mekanik şekil verilerek, kaynak, perçinle veya vida-somun ile birleştirilerek kullanılırlar. Kaplandıktan sonra kesilecek parçada kaplama metali “anodik” türde ise, kesme sonucu ortaya çıkan alt metali birçok halde korozyondan korur.

49 METALİK KAPLAMALAR UYGULANACAK İMALAT YÖNTEMLERİ
Kırılgan kaplamalar ise (krom-nikel) alaşım tabakalı sıcak kaplanmış çinko gibi, mekanik deformasyonla çatlayabilir, dökülebilir ve koruyucu niteliklerini yitirebilirler.

50 METALİK KAPLAMALAR MEKANİK FAKTÖRLER
Kaplama türü seçiminde özellikle kaplanacak metalin servis sırasında karşılaşacağı dinamik veya statik gerilimlerin bilinmesi gerekir. Belirli mukavemetteki bir metal sıcak çinko kaplama işlemi sırasında tavlanarak bu özelliğinin bir kısmını, kabul edilmeyecek oranda yitirebilir.

51 METALİK KAPLAMALAR MEKANİK FAKTÖRLER
Aynı şekilde yüksek mukavemetli çeliklerin metallerle kaplanması sırasında asit çözeltilerle teması yüzeyinde hidrojen çıkışı metal bünyesine hidrojen girmesine ve hidrojen gevrekliği nedeni ile kırılmasına neden olabilir.

52 METALİK KAPLAMALAR METALİK KAPLAMANIN KOROZYON DİRENCİNE ETKİSİ
Metalik kaplamalarla sağlanmak istenilen korozyon direncinin optimum olması için aşağıda sıralanan faktörleri ve bunların birbirleri ile olan ilişkilerini almak gerekir. Metalik malzemenin kullanılacağı ortam Metalik malzemenin üzerine kaplanacağı metal Metalik kaplamanın türü Metalik kaplamanın uygulama türü Metalik kaplamanın altında veya üstünde başka kaplamanın bulunup bulunmadığı

53 METALİK KAPLAMALAR METAL YÜZEYLERİNİN KAPLAMAYA HAZIRLANMASI
Türü ne olursa olsun bir metal kaplama işleminin başarısı kaplanacak parçanın yüzeyinin temizliği ve kaplamaya hazırlanma derecesi ile doğru orantılıdır. Genelde metal kaplama işlem zincirinin en zayıf halkası “temizlik” halkasıdır.

54 METALİK KAPLAMALAR METAL YÜZEYLERİNİN KAPLAMAYA HAZIRLANMASI
Temizlik kaplama işleminin başarı anahtarıdır. Yüzey hazırlama işlemleri, metal kaplanacak yüzeyin kaplama işleminin gerektirdiği oranda; yağ, kir ve korozyon ürünü ile diğer istenmiyen maddelerden temizlenmesi yüzeyin istenilen parlaklığa getirilmesi bazen de yüzeydeki deforme olmuş üst tabakanın dağlanarak ortadan kaldırması kademelerinin birden fazlasını kaplar

55 METALİK KAPLAMALAR Metal yüzeyinde diğer imalat işlemlerinden kalan safsızlıklar ve metalin korozyonu sonucu oluşan tabakalar mekanik, ısıl veya kimyasal yolla temizlenir. Mekanik temizleme işlemleri Çekiçleme, kazıma, tel fırça ile temizleme, aşındırma, tazyikli hava ile aşındırıcı püskürtme, santrifüj raspası, parlatma işlemleri Isıl Temizleme Alevle temizleme, endüksiyonla temizleme Kimyasal Temizleme Sülfürit asit, hidroklorik asit ve diğer kimyasal bileşiklerle temizleme. Yüzey oksitleri redükleyici gazlı atmosferde redüklenerek de temizlenebilirler. Metal yüzeyindeki yağ ve kirler genelde kimyasal yolla temizlenir.

56 METALİK KAPLAMALAR Bazı özel yöntemlerde yağ ve kirlerin yüksek sıcaklıkta temizlenmesine de rastlanır. Organik Çözücülerde Temizleme Genelde hidrokarbon veya klorlü hidrokarbonlar kullanılır. Alkalilerle Temizleme Bu çözeltiler sabun ve sentetik yüzey maddeler yanında alkali fosfat ve silikatlar ile sodyum ve potasyum hidroksit de içerirler. Emülsiyon Temizleyiciler Sulu bir sabun çözeltisi içinde organik çözücü emülsiyonundan oluşur. Daha önceki iki temizleme yönteminin karışımıdır. Buharla Temizleme Az miktarda temizleyici solvent içeren buhar da temizleme amacı ile kullanılır. Elektrokimyasal Temizleme Malzeme uygun çözelti içinde anot yapılıp yüzeyinde oksijen, katot yapılıp yüzeyinde hidrojen gazı çıkışı sağlanarak temizleme yapılır.

57 METALİK KAPLAMALAR Endüstriyel uygulamada önem kazanmış metal kaplama yöntemleri: Fiziksel Metodlar Sıcak Daldırma Yayınma ile kaplama Vakum kaplama Katodik saçınım İyon kaplama İyon aşılama Mekanik Metodlar Metal giydirme (cladding) Sıcak püskürtme Kimyasal Metodlar

58 KLADING UYGULAMALARI

59 KLADING (CLADDING) UYGULAMALARI

60 KLADING (CLADDING) UYGULAMALARI

61 ALUMİNYUMLA FARKLI KAPLAMA UYGULAMALARI

62 7075 SERİSİ ALAŞIMLARIN EKSTRUZYONDA ŞEKİLLENDİRİLMESİ
PROFİL ÖRNEĞİ

63 Şekil 68. Haddelemenin şematik gösterimi
7075 SERİSİ ALAŞIMLARIN ŞEKİLLENDİRİLEBİLİRMESİ Şekil 68. Haddelemenin şematik gösterimi

64 METALİK KAPLAMALAR Yüksek sıcaklıkta uygulanan metodlar
- Kimyasal indirgeme ile Düşük sıcaklık metodları - Kimyasal indirgeme - sementasyon - akımsız kaplama Elektrokimyasal Metodlar Elektrokaplama ( Elektrokimyasal kaplama )

65 METALİK KAPLAMALAR Bu sıralama özellikle “fiziksel-mekanik” açısından mutlak değildir. Elde edilen kaplamanın mekanik olarak alt yüzeye bağlanması olayı yalnız sıcak püskürtmede değil vakum, ion kaplama yöntemlerinde de mevcuttur. Sıcak püskürtülen alüminyum ise, ısıl işlem uygulaması ile, kaplanan metale yayınarak mekanik değil fiziksel bir bağ da oluşturabilir.

66 METALİK KAPLAMALAR Metal kaplama yöntemleri arasında önem sıralaması yapmak yerine uygulamadaki ekonomisini belirlemek daha doğru olur. Sıcak daldırma yöntemi bu açıdan en yaygın ve en ekonomik yöntem olarak gösterilebilir. Bunu elektrokimyasal yöntemler takip eder. Elektrokimyasal yöntemlerin maliyeti çok geniş sınırlar arasında değişebilir. Maliyet yalnız kaplanan metalin türüne değil, kaplama yöntemine de bağlıdır.

67 METALİK KAPLAMALAR Sıcak püskürtme yüksek tonajda malzemelerin yerinde metal kaplanmasıda rakipsiz bir yöntemdir. Vakum kaplama da yaygın kullanılmaktadır. Diğer yöntemlerden yayınma ile kaplama genelde yavaş bir yöntem olmakla birlikte özel uygulama sahaları bulmuştur.

68 METALİK KAPLAMALAR Diğer yöntemlerin ekonomik önemi çok büyük olmakla beraber özellikle modern kaplama yöntemleri gelecek vadetmektedirler. Ayrıca bu yöntemlerle elde edilen kaplama tür ve şekillerini diğer yöntemlerle elde etmek güç veya imkansızdır. Özellikle yüksek teknoloji uygulamaları bu tip yöntemlerin, kitlesel olmakla birlikte, ekonomik boyut açısından önemini arttıracaktır.

69 BELLİ BAŞLI METALİK KAPLAMA YÖNTEMLERİ

70 SICAK DALDIRMA YÖNTEMİ
En yaygın, en ucuz metal kaplama yöntemlerinden olan sıcak daldırma özellikle çeliğe, çinko, alüminyum, kurşun, bakıra kalay kaplamada kullanılır. Ergime sıcaklığı nispeten düşük olan metallerin kaplanmasında uygulanır

71

72

73

74

75

76 KALAY KAPLAMALAR

77 KALAY KAPLAMALAR

78

79 SICAK DALDIRMA YÖNTEMİ
Kaplanacak metal ile kaplama metali arasındaki reaksiyon alaşım tabakaları oluşturur, Kaplama metali ile alt metal arasında iyi bir fiziksel bağlantı sağlanır. Fakat birçok halde yüzeydeki saf metal ile alttaki alaşım tabakasının özelliklerinde farklılık gözlenir.

80 SICAK DALDIRMA YÖNTEMİ
Genelde metalik kaplamalar kaplandıkları metalden daha yumuşaktırlar. Kaplama sırasında metalin yüksek sıcaklığa maruz kalması mukavemetin azalmasına da neden olabilir.

81 SICAK DALDIRMA YÖNTEMİ
Ergimiş metal banyosuna katılan alaşım elementleri alaşım tabakasını ortadan kaldırabilir veya çok azaltabilir. Çinko banyolarında alüminyum (%0.25–0.25) alüminyum banyolarında silisyum (%3) ilavesi ile mekanik şekil verilmeye daha müsait levha, şerit kaplamaları yapılır.

82 SICAK DALDIRMA YÖNTEMİ
Sıcak daldırma küçük-büyük kesikli veya devamlı (kontinü) olarak uygulanabilir. Günümüzde tel, levha, şerit kaplamada sıcak daldırma yöntemi önemli yere sahiptir.

83 SICAK DALDIRMA YÖNTEMİ
Sıcak daldırma yöntemi ile elde edilebilecek kaplamanın alt sınır kalınlığı sınırlıdır. Günümüzde basınçlı sıcak hava püskürtme uygulamaları ve otomatik kontrol ile kalınlık dağılımı özellikle sürekli kaplamada sıhhatli olarak kontrol edilebilmektedir. Sıcak kaplamalar arasında alaşım kaplamalada önemlidir. Yüksek alüminyumlu (>65) Zn-Al kaplamalar ile Sn-Pb (%20-25) kaplamalar bu arada sayılabilir.