POTANSİYEL - ph diyagramları Metallerin çoğu su ve hava gibi çevresel şartlar altında korozyon eğilimi gösterirler. Çevreleri ile beraber bu metaller enerji vererek, oksit veya hidroksitler şeklinde kimyasal bileşikler meydana getiren, termodinamik açıdan kararsız olan sistemleri meydana getirirler. Kendi cevherlerinden genellikle bir enerji harcanımı ile elde edilen metaller korozyon reaksiyonları ile doğal, oksitlemiş durumlarına dönmek isterler. Metallerin doğal oksitlenmiş durumlarına dönmek istemeleri korozyon mekanizmalarının temelini oluşturur. 03.01.2011 09:33 1
Korozyon reaksiyonlarının termodinamik açıdan incelenmesi bir metalin hangi şartlarda korozyona uğrayıp uğramayacağını göstermesi bakımından faydalıdır. Metallerin elektrod potansiyelleri termodinamik verilerden yararlanarak bulunur. Bu verilerden yararlanarak potansiyel-ph diyagramaları çıkartılır (Şekil 6). Pourbaix diyagramı olarak da bilinen bu diyagramlar elektrod potansiyeli ve ph değerinin fonksiyonu olarak termodinamik açıdan metal veya onun bileşiklerinin kararlı ve kararsız bölgelerini tanımlar. 03.01.2011 09:33 2
Metal-su sistemi sistemin üç halini içermektedir: katı: katı-katı / katı-sıvı / katı-gaz sıvı: sıvı-sıvı / sıvı-katı gaz: gaz-gaz olmak üzere 6 adet sistem vardır. Metalsu sistemi E ve ph olmak üzere iki değişkene bağlıdır. 03.01.2011 09:33 3
(E) f(e) f (ph) f(e, ph) ph 03.01.2011 09:33 4
Fe-H 2 O sisteminin Pourbaix diyagramı 03.01.2011 09:33 5
Fe-H2O sisteminin Pourbaix diyagramı Şekil 7 de Fe-H 2 O sistemine ait potansiyel - ph diyagramının basitleştirilmiş hali görülmektedir. Bu diyagram demirin korozyon davranışını göstermektedir. Görüleceği gibi diyagram doğrusal olarak değişen üç çeşit çizgiden meydana gelmektedir. Bu çizgiler düşey, yatay ve eğik çizgilerdir. Bu çizgileri meydana getiren reaksiyonları aşağıdaki gibi belirlemek mümkündür. 03.01.2011 09:33 6
Pourbaix diyagramı Bu çizgileri meydana getiren reaksiyonları aşağıdaki gibi belirlemek mümkündür. 1-Düşey çizgiler: Çözeltideki metal ve hidrojen iyonlarının katı maddelerle girdiği reaksiyonlardır. Reaksiyonda elektronlar yer almaz. Örneğin : 2Fe +3 + 3H 2 O Fe 2 O 3 + 6H + 03.01.2011 09:33 7
Pourbaix diyagramı Yatay çizgiler: İyonlar ile elektronların yer aldığı reaksiyonlardır. Örneğin Fe +2 Fe 3+ + é 03.01.2011 09:33 8
Pourbaix diyagramı Eğik çizgiller: İyonların yanında hem H+ hem de elekronların girdiği reaksiyonlardır.örneği n : 2Fe +2 + 3H 2 O Fe 2 O3 + 6H + +2é Burada hem ph hem de potansiyel bağımlılığı söz konusudur 03.01.2011 09:33 9
Pourbaix diyagramı Potansiyel - ph koordinat sisteminde metal-iyon-oksit üçlü dengesini temsil eden Pourbaix diyagramları karakterleri belirtilen çizgillerle şekilde görüldüğü gibi çeşitli bölgelere ayrılır. Bu bölgeler: (a) metal, (b) korozyon ve (c) pasif bölgelerdir. Metalin bulunduğu yer o sistemde korozyonun olmayabileceği bölgedir. Oksidin kararlı olduğu bölge PASİF bölgedir. Ancak tabakanın özelliğine göre tabaka koruyucu veya koruyucu değildir. Tabaka koruyucu ise korozyon durur. İonların karalı olduğu bölgede (asidik - bazik) KOROZYON olmaktadır. 03.01.2011 09:33 10
Şekil 8. Çelikte gözlemlenen korozyon tiplerinin termodinamik sınırlarışekil 8 den de görülebileceği gibi çelik içerisinde oluşabilecek korozyonun tipi ve korozyonun şiddeti ph ve uygulanan potansile sıkıca bağlıdır. 03.01.2011 09:33 11
Şekil 9. 25 C de su içerisinde demirin korozyon davranışını gösterir E-pH diyagramı 03.01.2011 09:33 12
Şekil 10 da alaşım elementlerinin anodik polarizasyon eğrisine etkileri şematik olarak özetlenmiştir. Şekilde su içeriside kaçınılmaz olarak oluşacak korozyondan çeliği minimum hasarla kullanmak için tavsiye edilen ph aralığı, E-pH diyagramı üzerinde işaretlenmiştir 03.01.2011 09:33 13
KOROZYON TÜRLERİ Elektrokimyasal korozyonun en belirgin özelliği iyonların hareketine izin veren ortamlarda oluşmasıdır. Korozyon olayını etkileyen ve çoğunlukla korozyonu şiddetlendiren etmenlerin sayısı hayli fazladır (mekanik gerilimler, kaçak akım vb). Bu nedenle korozyon olayı farklı şekillerde karşımıza çıkar. Şekil 11 de farklı şekillerde karşılaşılan korozyon tipleri gruplar halinde verilmiştir. 03.01.2011 09:33 14
KOROZYON TÜRLERİ 03.01.2011 09:33 Şekil 11. Korozyonu tanımlayan temel gruplar 15