POLİPİROLLE KOROZYONDAN KORUNMA CORROSION PROTECTION BY POLYPYRROLE

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "POLİPİROLLE KOROZYONDAN KORUNMA CORROSION PROTECTION BY POLYPYRROLE"

Şebnem Mardin
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 POLİPİROLLE KOROZYONDAN KORUNMA Abdurrahman ASAN *, Burhan ASLAN, Özgür KORKMAZ * Hitit Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü, ÇORUM ÖZET: Polipirol (PPy) film, korozyona karşı koruma için AISI 304 çeliğinin üzerine başarılı bir şekilde kaplanmıştır. Kaplama oksalik asit ortamında potansiyel tarama yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Kaplamanın korozyondan koruma etkisi, 0,1M H 2SO 4, 0,1 M HCl, 0,1 M NaCI ve 0,1 M NaOH Tafel polarizasyon yöntemiyle belirlenmiştir. Elde edilen Tafel polarizasyon eğrileri, kaplamanın klorür iyonu içeren ortam haricindeki asidik ve bazik ortamlarda çok iyi bir koruma sağladığını göstermiştir. Anahtar Kelimeler: AISI 304 çeliği, korozyon, polipirol. CORROSION PROTECTION BY POLYPYRROLE ABSTRACT: Polypyrrole (PPy) film has been electrochemically synthesized on AISI 304 steel to be used as protective coating against corrosion. Electrodeposition of polypyrrole on steel (AISI 304) was achieved in oxalic acid medium using cyclic voltammetry (CV) technique. The protection against corrosion of this coating was tested by Tafel plot analysis in 0,1M H 2SO 4, 0,1 M HCl, 0,1M NaCI and 0,1 M NaOH solutions. Tafel plot analysis showed that the obtained coatings provide good protection against corrosion in acidic and alkali media except chloride-containing media. Keywords: AISI 304 steel, corrosion, polypyrrole. 1.GİRİŞ Metalik parçaların korozyondan korunması veya korozyonunun yavaşlatılması için çeşitli önlemler alınmaktadır. Korozyonu önlemek için metalin bulunduğu ortam ile etkileşmesini engellemek gerekmektedir. Bunun en genel yolu, metal üzerinde bir film oluşturmak veya metali kaplamaktır. Korunacak metalin cinsi ve şekli yanında ortamın durumu da göz önüne alınarak metalik, inorganik ve organik kaplamalardan biri yapılabilir. İletken polimerlerin yükseltgenip indirgenebilmeleri ve bazen izolatör gibi davranabilmeleri korozyondan korunmada kullanılabilecekleri fikrini doğurmuştur[1-5]. Teknikte korozyonunun önlenmesi önemli olan metallerin başında demir, alüminyum, bakır ve çinko gibi metaller gelir. Sulu ortamda termodinamikçe kararlı olmayan bu metallerin üzerinde elektrokimyasal yoldan iletken polimer biriktirilmesi bazı problemler yaratmaktadır. En büyük zorluk monomerlerin oksidasyon potansiyellerinin metallerin standart potansiyellerinin daha üzerinde olmasıdır. Çözüm, elektropolimerizasyonu yavaşlatmadan elektroliz koşullarını ayarlayarak metal çözünme hızını yavaşlatmaktır. Çalışmada; 304 çeliğinin polipirolle kaplanması ve bu kaplamanın asidik, tuzlu ve bazik ortamlardaki korozyondan koruma etkinliğinin araştırılması amaçlanmıştır. 2.DENEYSEL ÇALIŞMA VE MATERYAL METOT Çalışmada, korozyon hücresi olarak 3 ağızlı 100 ml lik balon kullanılmıştır. Ortadaki ağızdan çalışma elektrotu daldırılmıştır. Boyunlarından birine de referans elektrot -doygun kalomel elektrot (DKE)- diğer boyuna ise karşı elektrot 1 cm 2 yüzey alanına sahip platin levha-yerleştirilmiştir. Çalışma elektrotunun 0,785 cm 2 lik yüzey alanı açıkta kalacak şekilde

Kaplamanın korozyondan koruma etkisi, 0,1M H 2SO 4, 0,1 M HCl, 0,1 M NaCI ve 0,1 M NaOH Tafel polarizasyon yöntemiyle belirlenmiştir.

2 polyester reçine içine gömülerek hazırlanmıştır. Açıkta kalan yüzey alanı her deneyden önce 2000 numara zımpara kâğıdı ile su altında parlatılmıştır. Kir ve organik yağlardan arındırmak için ise su ve asetonla muamele edilmiştir. Polarizasyon eğrileri bilgisayar kontrollü Ivium Techonologies de Regent HW model potansiyostat cihazı ile elde edilmiştir. 3.SONUÇLAR VE TARTIŞMA 0,2 M pirol içeren 0,1 M okzalik asit içerisinde 304 çeliği üzerindeki kaplama 0,0 V ile 1,0 V aralığında 50 mv/s tarama hızıyla, 15 tarama ile gerçekleştirilmiştir (Şekil 1). 0,6 V (pirolün yükseltgenme potansiyeli) potansiyelinden sonra akımdaki artış ve geri dönüşte akımın azalması çelik yüzeyinde polipirolün kaplandığını gösterir. Taramalar sonucunda çelik yüzeyinin siyahlaşması kaplamanın ayrıca bir göstergesi olmuştur. Şekil 1 0,2 M pirol içeren 0,1M okzalik asit çözeltisnde 304 çeliğinin polipirolle kaplanması, 15 tarama (50mV/s) Şekil 2 de 304 çeliğinin polipirolle kaplandıktan sonra, -0,5 V ta başlayan ve -0,25 V ta bir pik gösteren bölgenin kaybolduğu ve bu potansiyellerde kaplamanın çeliği çözünmekten koruduğu anlaşılmaktadır.

Polarizasyon eğrileri bilgisayar kontrollü Ivium Techonologies de Regent 1785611 HW model potansiyostat cihazı ile elde edilmiştir. 3.

3 Şekil 2 0,1 H 2SO 4, ortamında 304 çeliğinin polipirol kaplı ve kaplamasız polarizasyon eğrileri, 50 mv/s Kaplama gerçekleştirildikten sonra 0,1M H 2 SO 4, 0,1 M HCl, 0,1M NaCI ve 0,1 M NaOH ortamlarında kaplamanın koruma etkinliği ayrı ayrı Tafel polarizasyon yöntemi ile belirlenmiştir. Şekil 3 de 0,1 M H 2 SO 4 ortamında elde edilen Tafel eğrileri görülmektedir. Şekil çeliğine polipirol kaplamalı ve kaplamasız olarak 0,1M H 2SO 4 ortamında elde edilen Tafel eğrileri. Şekil 3 de görüldüğü gibi, kaplamadan sonra korozyon potansiyeli daha negatif potansiyellere kaymıştır. Bu olay kaplamanın sülfürik asit ortamında korumayı anodik olarak

Şekil 3 de 0,1 M H 2 SO 4 ortamında elde edilen Tafel eğrileri görülmektedir.

4 gerçekleştirdiğini gösterir. Şekil 4-6 sırasıyla; 0,1 M HCl, 0,1M NaCI ve 0,1 M NaOH ortamlarında kaplamadan önce ve kaplamadan sonraki Tafel eğrilerini çakışık olarak göstermektedir Şekil 4. Kaplamasız ve polipirol kaplanmış 304 çeliğinin 0,1 M HCl ortamında Tafel eğrisi Hidrokolik asit ortamında, kaplamalı çeliğin korozyon potansiyeli belirgin şekilde daha pozitif değerlere kayarken, korozyon akım yoğunluğunda belirgin bir düşüş gözlenmektedir (Şekil 4). Şekil çeliğine polipirol kaplamalı ve kaplamasız olarak 0,1M NaCl ortamında elde edilen Tafel eğrileri.

5 Tuzlu ortamda ise çeliğin kaplamadan önceki durumu ile kaplamadan sonraki durumu arasında çok belirgin bir değişiklik olmamakla beraber, kaplamadan sonra korozyon potansiyeli az miktarda daha negatif değere kaydığı ve korozyon akım yoğunluğunda artış olduğunu söylemek mümkündür (Şekil 5). Bu durum, kaplamanın bu ortamda uygun olmadığını göstermektedir. Bu olay kaplama üzerinde mikro düzeyde küçük deliklerin kaldığını ve klorür iyonların buradan difüzlenerek çukurcuk korozyonuna sebebiyet vermiş olabilir. Şekil 6. Kaplamasız ve polipirol kaplanmış 304 çeliğinin 0,1 M NaOH ortamında Tafel eğrisi Şekil 6 da bazik ortamda (0,1 M NaOH) çeliğin kaplamadan önce ve kaplandıktan sonraki çakışık Tafel eğrileri görülmektedir. Kaplamadan sonra çeliğin korozyon potansiyeli daha pozitif potansiyele kayarken, korozyon akımında düşüş gözlenmektedir. Tablo Çeliğin polipirolle kaplanmadan ve kaplandıktan sonraki farklı ortamlardaki korozyon parametreleri Kaplamadan önce Kaplamadan sonra E.corr ( V) ba V/dec bc V/dec Korozyon hızı mm/yıl Ecorr ( V) ba V/dec bc V/dec Korozyon hızı mm/yıl 0,1 MH 2SO ,1M HCl ,1MNaCl ,1M NaOH Çalışılan dört farklı korozif ortam için elde edilen sonuçlar Tablo 1 de özetlenmiştir.

Bu olay kaplama üzerinde mikro düzeyde küçük deliklerin kaldığını ve klorür iyonların buradan difüzlenerek çukurcuk korozyonuna sebebiyet vermiş olabilir. Şekil 6.

6 Sonuç olarak; 304 çeliğin polipirolle kaplanması, tuzlu ortamlar için uygun olmadığı, ancak asidik ve bazik korozif ortamlar için uygun olduğu anlaşılmıştır. Asidik ortamın da bazik ortama göre daha uygun olduğu belirlenmiştir Polipirole kaplama, 304 çeliğini, sülfürük asit ortamında %98, daha sonra sırasıyla, hidroklorikasit %92 ve sodyum hidroksit ortamında %85 oranında korozyondan korumuştur. KAYNAKLAR [1] DeBerry, D.W. J. Electrochem. Soc. 132, 1022, [2] Mengoli, G. Munari, M.T. Bianco, P. Musiani, M.M. J. Appl. Polym.Sci. 26, 4247, [3] Tallman, D.E.. Pae, Y Bierwagen, G.P. Corrosion [4] Bernard, M.C.,Joiret, S., Hogot-Le Goff A., Viet Phong, P., J. Electrochem.Soc. 148, 304, [5] Sein L.T. Wei, Jr., Y. Jansen, S.A. Synth. Met. 143, 1, 2004.

ortamında %85 oranında korozyondan korumuştur. KAYNAKLAR [1] DeBerry, D.W. J. Electrochem. Soc. 132, 1022, 1985. [2] Mengoli, G. Munari, M.T. Bianco, P. Musiani, M.M. J. Appl. Polym.Sci.

Benzer belgeler

KOROZIF ORTAMLARDA 42CRMO4 ÇELIĞIN İLETKEN POLIMERLERLE KOROZYONDAN KORUNMASI

KOROZIF ORTAMLARDA 42CRMO4 ÇELIĞIN İLETKEN POLIMERLERLE KOROZYONDAN KORUNMASI Can BOLAT a, Merve DEMIR a, Hande ERKUŞ a, Esin ARDAHANLI a ve Abdurrahman ASAN a* * Hitit Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,