Paslanma, demir elementinin korozyona uğramasıdır. Bu durumda önce bir element olan demirden ve bir kimyasal reaksiyon sonucu olan korozyonu biraz açıklamamız gerekecek gibi. Öncelikle demir elementinden ve onun en güçlü formlarından biri olan çelikten bahsedelim.
Demir nedir? Çelik Nedir?
Yanda görülen demir elementi, dünya kabuğunda %5 oranında ve Hematit, Limonit, Manyetit, Siderit, Pirit şeklinde çeşitli bileşimler halinde, katı olarak bulunur. Fakat bu elementi günlük hayatta metal olarak kullanmak, makinalarımızın, yapılarımızın, daha nice insan yapımı, inşaa edilen parçaların iskeletini oluşturmakta kullanmamız mümkün değildir. Bu yüzden bu demir mineralini aynı bir altın madeninden bir bilezik oluşturmak için gerektiği gibi çeşitli prosesler ile kullanıma uygun bir forma getirmemiz gerekmektedir. İşte bu işlem sonunda demirin çeşitli formları karşımıza çıkacaktır. Çelik de bunlardan biridir.
Demirden çelik yapmak, çorba yapmaya benzer. Demir doğada çeşitli formlarda ve istenilen formdan farklı bir şekilde cevher halinde bulunur. Bu cevheri öncelikle yüksek sıcaklıktaki fırınlarda ısıtmak ve sıvı hale getirmek gerekir. Sıvı hale getirilen bu formdaki çelik, yani Fe elementinden oluşan yapının içerisine çeşitli elementler ilave edilir. İşte burada çorbanın baharatını koyarız. Baharatlardan biri Karbon elementidir.
Karbon elementi, çeliğin yapı taşıdır. %0.02 ila %2 oranında konulan Karbon elementi çeliğe hem sünek, yani elastik bir yapı hem de istenilen oranda dayanım sağlar. Bunu çorbaya koyduğumuz tuza benzetebiliriz. Eğer tuzu fazla koyarsak, çorba içilmesi zor hale gelir. Karbonda da bu oran %2 olarak belirlenmiştir. %2 oranından fazla karbon elementi ile beslenen demir elementinin statik dayanımı fazla olsa bile darbeleri absorde etme kabiliyeti düşer ve ani darbelerde daha kırılgan bir yapıda olur. Yani daha fazla yük taşıyabilen bir cam halini alır. Esneme kabiliyeti azalır. Bu yüzden çelik için bu oran %0.002 ila %2 arasında tutulmuştur.
Demir elementi, doğada Çelik üretimi için istenen formda bulunmaz, bunu sağlayabilmek için onu yüksek bir fırında çeşitli proseslerden geçirmek gerekir. Konumuzun “Çeliğin nasıl üretildiği” üzerine olmaması sebebi ile bu serüveni kısa kesmeyi tercih edebilir ve, Erimiş Demir ( içerisinde %4 – %5 oranında Karbon bulunan, saf Fe ) oluşturmak için minerallerin yüksek bir fırında çeşitli metotlar ile kök dömürü, kireç taşı kullanılarak ısıtılıp, damıtılması denilebilir.
Peki “paslanmayı konu aldığımız bu yazıda” neden çeliğin üretiminden bu kadar bahsettik? Çeliğin yapı taşının aslında erimiş demir, yani doğadan Fe2o3 formunda olan bir cevherden üretildiğini bilmenizi isterim, en sonunda ise doğanın her zaman kendini onarmaya, insanoğlunun şekil verdiğinden, kendi istediği hale doğru cisimleri evirmeye çalıştığını göreceksiniz.
Çelik, Demir neden paslanır?
Asıl konumuza gelirsek, yandaki görsel bunu en iyi şekilde açıklıyor fakat bunu yazıya da dökmek gerek, öyle değil mi?
Metalik yüzeyde, su damlasının bulunduğu bölümde Anot ( – ) ve Katot ( + ) bölgeler oluşur.
Bu anot ve katot bölgeler, oksidasyon ve indirgeme süreçlerine ev sahipliği yapar. Su Molekülü ve Oksijenin katot bölgelerdeki kimyasal tepkimeleri sonucu OH yani hidrooksit ortaya çıkar. Anot bölgeler ise demirin üzerinden Fe+2 şeklinde demir iyonlarını çözer ve sonuç olarak bu bölgelerde ana malzeme, ana demir üzerinde demir kaybından dolayı çökmeler, çukurlar oluşur.
Ortaya çıkan bu durumda Fe, O, H2O element ve moleküllerinin tepkimeye girmesi sonucu doğada daha önce bulunarak kendisinden demir elde edilen Hematit, Manyetit gibi formlarda Fe2O3H2O şekllinde pas diye nitelendirdiğimiz Demir ( III ) Oksit ortaya çıkar. Yani doğa insanoğlunun kendisine müdahalesi sonucu oluşturduğu demiri yine kendi kurallarına göre işler, ortaya demir oksit ile su çıkartır. Biz ise buna paslanma deriz.
Bu süreç demirin ne kadar su altında kaldığına, ortamda ne kadar oksijen olduğuna, demirin korunma yöntemine göre değişmekle birlikte çeşitli şekillerde de ortaya çıkabilir, bizim bulduğumuz birkaç demir korozyon çeşiti ise şu şekildedir;
- Gerilme Çatlama Korozyonu – Paslanma
- Üniform Korozyon – Paslanma
- Gerilme Korozyonu – Paslanması
- Çukur Korozyonu – Paslanması
- Aralık Korozyonu – Paslanması
- Seçici Süzüntü Korozyonu – Paslanması
- Galvanik Korozyon – Paslanma
- Akış Destekli Korozyon – Paslanma
Paslanmayı engellenenin yolları nelerdir?
Peki bu korozyonu yani demirin paslanma sürecini engelleyecek, ürettiğimiz ürünlerin hava ve su ortamında daha uzun süreler işlevlerini sağlıklı bir şekilde yerine getirecekleri bir yöntem, metot yok mu derseniz, elbetteki çeşitli teknikler ile metallerin paslanma süreçleri yavaşlatılabilir veya neredeyse engellenebilir. Bu yöntemlerden başlıcaları mütakibinde aktaracağımız gibi olsa da temel yöntemleri metalik yüzeydeki, demir oksiti oluşturacak demirin hava ve su ile temasını kesecek başka bir metal ile kaplanmasıdır. Bu metaller genelde Fosfor, Çinko, …
- Sıcak Daldırma
- Elektro Kaplama
- Mekanik Kaplama
- Difüzyon
- Sıcak Püskürtme
Yöntemleri demirin hava ve su ile bağlantısını kesmeye ve metal malzemenin ömrünü uzatarak paslanma sürecini yavaşlatmaya yönelik tekniklerden bazılarıdır.