Yesil bir çevre için iletken polimerler: alüminyum boya altı korozyonuna kası çevre dostu uygulamalar
Alüminyum korozyonuna karsı yaygın olarak kullanılan kromatlama islemi, çevreye verdiği zehirli atıklar
yüzünden yasaklanmıs olup yeni alternatif inhibitör arayıslarına iletken polimer kaplamalar ile boyaya ilave
edilen bazı organik ve inorganik inhibitörler olumlu cevap vermistir (3-6).
Bu çalısmada pirol katılmıs su bazlı ve epoksi boyalar, elektrokimyasal yoldan polipirol(ppy) kaplanmıs ve
kaplanmamıs Al yüzeylere uygulanarak korozyon özellikleri zamana bağlı olarak ölçüldü.
Sonuçlar tanık ve kromat uygulanan numunelerle kıyaslanarak korozyon açısından en basarılı kaplama sekli
belirlendi. Yapılan deneylere göre pirol ilave edilen epoksi boyaların alüminyum korozyonuna karsı
gösterdikleri performans, diğer uygulamalardan ve özellikle kromatlama isleminden daha yüksekti..
Korozyon özelliklerinin elektrokimyasal yoldan yapıldığı bu uygulamada pirol katkılı boyaların çalısılan
aralıktaki pirol yüzdesinin artısı ile boya altı korozyonunu daha da yavasladığı görüldü. Sonuçlar çözelti
analizleriyle desteklendi ve korozyon engelleme mekanizması modellendi.
Giriş
Alüminyum sahip olduğu üstün özellikleri ile sanayide en çok talep edilen ve endüstriyel uygulamalarda
kullanımı hızla artan birkaç metalden birisidir. Üretim ve islenme maliyetinin yüksek olması ve çevreye
zararlı atıklar vermesi yüzünden diğer metaller gibi alüminyumun da servis ömrünü uzatmak ve korozyonu
ile mücadele etmek önemlidir. Alüminyum malzeme yüzeylerinde havada kendiliğinden olusan dirençli oksit
filmi sayesinde korozyondan korunsa da değisken doğal çevrelerde çukurlasma seklinde (pitting) korozyona
uğradığı bilinmektedir. Bu korozyon türü metali yüzeyden değil, derinlemesine asındırdığı için malzemenin
ömrünü kısaltıp büyük ekonomik kayıplara yol açarken yeniden üretim sürecini de hızlandırır. Son yıllara
kadar alüminyum korozyonunu engellemekte çok kullanılan kromatlama islemi, çevreye verdiği zehirli atıklar
yüzünden yasaklanmıs olup yeni alternatif inhibitör arayıslarına iletken polimer kaplamalar olumlu cevap
vermistir (3-6,10,11). Polipirolün çevresel kararlılığının yüksek olması ve atık pirol monomer ve oligomerlerinin
çevre ile etkilesimleri sonucunda kararlı ve tersinmezliği nisbeten büyük bilesiklere dönüsmesi, bu
uygulamanın kromatlama islemine göre tercih edilmesinin sebebidir.
Đletken polimer kaplamaların metalleri korozyondan koruma mekanizması, hem korozif maddelere karsı
bariyer olusturması hem de pasif oksit filminin metal yüzeyinde olusumuna yardımcı olması esasına
dayanmaktadır.Đletken polimer kaplamalar geleneksel kaplama yöntemlerinden farklı olup, sadece fiziksel
bariyer mekanizması ile basit koruma yapmaz, aynı zamanda red-ox özelliğine bağlı olarak metal yüzeyinde
sebep olduğu anotlasma ile pasif oksit filminin olusumuna yardımcı olur.Böylece hasar gören oksit filminin
tamiri ile yüzeyin tekrar pasiflesmesi sağlanır.
Bütün bu uygulamalar ve korozyonla mücadele, alüminyum malzemenin ara yüzeyinden elektron çıkısını yani
korozyonunu engelleyerek ömrünü uzatmaktır. Bunun için geleneksel yöntem, yüzeye yapılan boya ve
kaplamalardır.
Boya, metal yüzeyini çevreden yalıtarak su ve oksijenin metal yüzeyine ulasmasını engelleyen genellikle
organik yapıdaki kaplamalardır. Boyaların bilesiminde korozyonu önleyici çesitli pigmentler kullanılır. Metal
yüzeylerinde kullanılacak olan boyalar öncelikle yüzeye çok iyi yapısmalı, geçirgenliği az olmalı ve metali
çevresinden yalıtmalıdır. Ayrıca bu yalıtım özelliği uzun süre devam etmelidir.
Çevredeki nem ve çesitli kimyasalların etkisi ile boyanın yıpranması veya mekanik asınması ile korozif iyon
ve moleküllerin boya altına sızması ve olusan bu korozif ara tabakanın zaman içinde metal yüzeyini farklı
sekillerde asındırması (filiform, pitting, vb.).
Metal yüzeyindeki kaplama ve boyaların asınan ve zayıflayan bölgelerinden baslayarak meydana gelen boya
altı korozyonunun elektrokimyasal tekniklerle incelenmesi, kaplamanın kalitesini ve sağlamlılığının
belirlenmesinde oldukça faydalı bir yöntemdir.
Bu çalısmada, sanayide ve günlük hayatın her alanında yaygın olarak kullanılan ve özellikle mekanik asınma
sonucunda çevresi ile elektrokimyasal korozyon reaksiyonu veren boyalı alüminyum malzemelerin kullanım
süresini artırmak için çesitli uygulamalar denendi. Özellikle çevre ve sağlık açısından sakıncalı olan
kromatlama ön islemine alternatif arayısları kapsayan bu çalısmalar, çesitli tahribatlı ve tahribatsız
elektrokimyasal uygulamalar içermektedir.
2. Deneysel Çalısma
Çalısmalar asağıdaki genel çerçevede yapıldı:
1. Alüminyum yüzeyinde boya altından yürüyen korozyonun, kısa zamanda ve kesin olarak
belirlenebileceği elektrokimyasal ölçüm teknikleri uygulandı.
2. Alüminyum yüzeylere tek asamada uygulanabilen ve çevre açısından sakıncalı olmayan Ppy
primerlerin, korozyona karsı malzemeye kazandırdığı direnç, elde edilen çesitli elektrokimyasal bulgulardan
faydalanılarak alüminyum için mevcut uygulamaların en çok tercih edileni olan kromatlama ön islemi ile
kıyaslandı. Su bazlı ve epoksi boyaların her ikisi için de bu uygulama yapıldı.
3. Epoksi ve su bazlı boyalara çesitli oranlarda pirol ve epoksi boyaya polipirol ilavesi ile elde edilen
karma boyalar kromatlanmıs, Ppy kaplanmıs ve herhangi bir ön islem yapılmamıs alüminyum üzerine
uygulandı.
4. Bu uygulamaların malzemenin korozyon özelliklerine olan etkileri tartısıldı.
2.1. Alüminyum elektrodun polipirol ile kaplanması
Astar boya (primer kaplama) olarak önerilen Ppy kaplama çalısmaları Wenking model PGZ 301
potansiyostat-galvonostat sistemi kullanılarak taramalı elektrokimyasal yöntemle gerçeklestirildi. Üç
elektrotu sistemde Standart kalomel referans elektroduna göre yapılan deneylerde
600mV ile 900mV potansiyel bölgesind 20mV/s tarama hızında 50 tarama sonunda homojen görünümlü siyah
renkli polipirol kaplamalar ele edildi.