ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Serap ÇATAL ... PDF
Preview ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Serap ÇATAL ...
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Serap ÇATAL ALUMİNYUMUN YÜZEYİNDEKİ OKSİT TABAKASININ FOSFORİK ASİT(H PO ) ANODİZİNG YÖNTEMİYLE GELİŞTİRİLMESİ 3 4 KİMYA ANABİLİM DALI ADANA, 2007 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ALUMİNYUMUN YÜZEYİNDEKİ OKSİT TABAKASININ FOSFORİK ASİT (H PO ) ANODİZİNG YÖNTEMİYLE GELİŞTİRİLMESİ 3 4 Serap ÇATAL YÜKSEK LİSANS KİMYA ANABİLİM DALI Bu tez ……/……/……… Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği /Oyçokluğu İle Kabul Edilmiştir. İmza....................................... İmza……………………… İmza…………………… Prof.Dr. Mehmet ERBİL Prof.Dr. Birgül YAZICI Prof.Dr. Ramazan ESEN DANIŞMAN ÜYE ÜYE Bu tez Enstitümüz Kimya Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof.Dr.Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü •Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir. ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ ALUMİNYUMUN YÜZEYİNDEKİ OKSİT TABAKASININ FOSFORİK ASİT (H PO ) ANODİZİNG YÖNTEMİYLE GELİŞTİRİLMESİ 3 4 Serap ÇATAL ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ KİMYA ANABİLİM DALI Danışman: Prof. Dr. Mehmet ERBİL Yılı: 2007, Sayfa: 145 Jüri: Prof. Dr. Mehmet ERBİL Prof. Dr. Birgül YAZICI Prof.Dr. Ramazan ESEN Aluminyum oksidin yüzey oksidini geli ştirmek üzere 0,5 M fosforik asit içerisinde değişik potansiyellerde, değişik sıcaklıklarda, değişik elektroliz sürelerinde anodizing işlemi uygulanm ıştır. Olu şturulan yüzey oksitlerinin korozyon dayanımlarını belirlemek üzere % 3,5 luk NaCl ve 0,2 M Na SO içerisinde 2 4 örneklerin alternatif ak ım impedans ı (EIS) tekni ğiyle polarizasyon dirençleri ölçülmüş ve ak ım-potansiyel eğrileri çizilmi ştir. Koruyucu aluminyum oksit oluşturmak için uygulanan potansiyel, kaplama s ıcaklığı ve kaplama süresinin oluşturulan oksidin koruyuculu ğu üzerine etkisi ara ştırılmıştır. Elde edilen kaplamaların Na SO ve NaCl içinde ölçülen EIS diyagramlar ı ve ak ım-potansiyel 2 4 eğrileri incelendi ğinde, 0,2 M Na SO içinde 4 saat bekletilen kaplamalar ın 2 4 koruyuculuğunun % 3,5 lik NaCl içinde 2 saat bekletilen örneklerin koruyuculuğundan daha üstün olduğu belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: Korozyon, Aluminyum, Anodizing. I ABSTRACT MS THESIS THE DEVELOPMENT OF ALUMINA FORMED ON ALUMINUM USING PHOSPHORIC ACID ANODIZING TECHNIQUE Serap ÇATAL DEPARTMENT OF CHEMISTRY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF CUKUROVA Supervisor: Prof. Dr. Mehmet ERBİL Year: 2007, Pages: 145 Jury: Prof. Dr. Mehmet ERBİL Prof. Dr. Birgül YAZICI Prof.Dr. Ramazan ESEN In this study, development of surface oxide formed on aluminium in 0,5 M phosphoric acid electrolyt under various anodizing conditions (temperature, voltage, anodizing time) was investigated. Using electrochemical techniques corrosion behavior of surface oxide formed on aluminium was investigated in 0,2 M Na SO 2 4 and % 3,5 NaCl solutions. Also in these solutions polarization resistance is measured and current-voltage curves are plotted. The influences of applied voltages, coatings times and temparatures on the protective effect of alumina formed on aluminium was searched. When EIS diyagrams and current-voltage curves were examined, protective effect of coatings that immersed in 0,2 M Na SO solution for 4 hours is 2 4 more better than samples that immersed in %3,5 NaCl solution for 2 hours. Key Words: Corrosion, Alüminium, Anodizing. II TEŞEKKÜR Yüksek Lisans e ğitimim boyunca bana yol gösteren, ara ştırmamın gerçekleştirilmesi ve değerlendirilmesi sırasında yardımlarını esirgemeyen danışman hocam Sayın Prof. Dr. Mehmet ERBİL'E sonsuz teşekkür ederim. Çalışmalarım sırasında yakın ilgi ve deste ğini gördüğüm ve bütün çalışmam süresince bilgilerinden istifade ettiğim hocalarım, Sayın Prof Dr. Birgül YAZICI'ya, Doç. Dr. Gülfeza KARDA Ş’a, Öğr. Gör. Dr.Tunç TÜKEN’e, Ar ş Gör. Ramazan SOLMAZ, Arş Gör. Hülya KELEŞ, Arş Gör. Süleyman YALÇINKAYA’ya teşekkür ederim. Her konuda desteklerini gördü ğüm laboratuar arkada şlarım Arş Gör. Ba şak DOĞRU, Derya GEDİK, Goncagül KASAPLAR, Ali DÖNER, İbrahim ŞAHİN ve Suzan KONUKLU’ ya teşekkür ederim. Her konuda deste ğini esirgemeyen, beni her zaman yüreklendiren sevgili aileme ve nişanlım Hasan OKTAY ve ailesine sonsuz teşekkür ederim. III İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ...................................................................................................................................I ABSTRACT ..................................................................................................................I TEŞEKKÜR…............................................................................................................III İÇİNDEKİLER ...........................................................................................................IV ÇİZELGELER DİZİNİ .............................................................................................VII ŞEKİLLER DİZİNİ ................................................................................................VIIІ SİMGE VE KISALTMALAR………………………………………………........XVII 1.GİRİŞ………………………………………………………………………….. 1 1.1. Korozyonun Tanımı ve Önemi………...…………………..…………….1 1.2. Korozyonun Termodinamiği……..……………………...………............3 1.2.1. Katodik Tepkimenin Termodinamiği …………………………4 1.2.2. Anodik Tepkimenin Termodinamiği ..….……………………..6 1.3. Sulu Ortamlarda Korozyonun Kinetiği …..………………………...........7 1.3.1. Katodik Tepkimelerin Kinetiği …………………………..........7 1.3.1.1. Hidrojen Çıkışı Tepkimesi ……………......…………7 1.3.1.2. Katodik Oksijen İndirgenmesi ………………………8 1.3.1.3. Depolarize Edici Katodik Tepkimeler ………………9 1.3.2. Anodik Tepkimelerin Kinetiği..…………………….………...10 1.3.2.1. Pasiflik………………………………………………...........11 1.3.2.2. İki Değerlikli Metaller………………………………………12 1.4. Korozyon Hızını Belirleme Yöntemleri………………………………...12 1.4.1. Elektrokimyasal Olmayan Yöntemlerle Korozyon Hızının Belirlemesi……………..……………………………………………13 1.4.1.1. Kütle Kaybının Belirlenmesi Yöntemi……………..13 1.4.1.2. Delinme H ızının Belirlenmesi Yöntemi…………….14 1.4.1.3. Direnç Ölçerek Korozyon İncelemelerin İzlenmesi...16 1.4.2. Elektrokimyasal Yöntemle Korozyon Hızının Belirlemesi…..16 1.4.2.1. Tafel Eğrilerini Ekstrapolasyonu Yöntemi…………16 1.4.2.2. Polarizasyon Direnci Yöntemi……………………...18 IV 1.4.2.3. Alternatif Akım (A.C.) İmpedansı Yöntemi………...19 1.5. Korozyon Türleri……………………………………………………. 20 1.5.1. Genel Korozyon…………………………………………… 21 1.5.2. Oksijen Konsantrasyon Hücreleri…………………………. 21 1.5.3. Seçimli Korozyon…………………………………………. 21 1.5.4. Galvanik Korozyon……………………………………….. 21 1.5.5. Çatlak Korozyonu…………………………………………. 22 1.5.6. Çukur Korozyonu…………………………………………. 22 1.6. Korozyonu Önleme Yöntemleri………………………………..…... 25 1.6.1. Katodik Koruma…………………………………………. . 25 1.6.2. Anodik Koruma ………………………………………….. 26 1.6.3. İnhibitörlerle Koruma…………………………………….. 27 1.6.4. Organik ve İnorganik Kaplama27…………………………. 27 1.6.5. Oksit Filmi ile Kaplama Yöntemiyle Koruma (Anodizing)...28 1.6.5.1.Aluminyum Oksidin Bileşimi…………………… 28 1.6.5.2. Bariyer ve Poröz Aluminyum Oksit…………… 29 1.6.5.2.(1). İç ve Dış Oksit Tabakası……………….. 30 1.6.5.2.(2).Uygulanan Potensiyelin Fonksiyonu Olarak Oksit Kalınlığı………………………………………… 31 1.6.5.2.(3). Gözenek Oluşum Mekanizması………… 32 1.7. Aluminyumun Genel Özellikleri…………………………………… 34 1.7.1. Aluminyumun Kimyası…………………………………... 35 1.7.1.1. Oksidasyon kademesi 1………………………… 35 1.7.1.2. Oksidasyon kademesi 2…………………………. 36 1.7.1.3. Oksidasyon kademesi 3…………………………. 36 1.7.2. Aluminyumun Pourbaix Diyagramı………………………. 38 1.7.3. Aluminyumun Yüzey İşlemleri…………………………… 42 1.7.3.1. Mekanik Ön İşlemler……………………………. 42 1.7.3.2. Yağ Giderme……………………………………. 43 1.7.3.3 Isıl İşlemler………………………......................... 44 V 1.7.3.3.(1). Alevle Yapılan Temizleme İşlemi……… 44 1.7.3.3.(2). İndüksiyonla Isıtma…………………….. 45 1.7.3.4. Kimyasal Temizleme (Pickling)……………...... 45 1.8. Fosforik Asitin pC-pH Diyagramı………………………………….. 46 1.9. Fosforik Asidin Dağılma Diyagramı ve İyonlaşma Kesri………… 49 1.10. Aluminyum Fosfat Çökelekleri……………………………………. 51 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR……………………………………………………. 54 3. MATERYAL VE METOD…………………………………………………… 66 3.1. Materyal……………………………………………………….…...... 66 3.2. Metod.................................................................................................... 66 4. BULGULAR VE TARTIŞMA .......................................................................... 68 5.SONUÇLAR VE ÖNERİLER………………………………………………….138 KAYNAKLAR…………………………………………………………………...141 ÖZGEÇMİŞ………………………………………................................................145 VI ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 1.1. Aluminyum oksit formları............................................................... 29 Çizelge 1.2. Bariyer tipi aluminan ın dış tabakas ındaki türlerin hareketliliği...................................................................................... 31 Çizelge 4.1. 25 ºC sıcaklıkta 0,5 M fosforik asitte farklı potansiyel ve kaplama sürelerinde elde edilen kaplamalar ın, 0,2 M Na SO içinde 2 4 ölçülen akım-potansiyel eğrilerinde 0,0 V potansiyeldeki I / 0(П) I veI / I değerleri................................................................... 132 (П) 0(І) (П) Çizelge 4.2. 20 ºC sıcaklıkta 0,5 M fosforik asitte, farklı potansiyel ve kaplama sürelerinde elde edilen kaplamalar ın, % 3, 5 luk NaCl içinde ölçülen akım-potansiyel eğrilerinde 0,0 V potansiyeldeki I / I 0(П) (П) ve I / I değerleri......................................................................... 133 0(І) (П) Çizelge 4.3. 25 ºC s ıcaklıkta 0,5 M fosforik asitte, farkl ı potansiyel ve kaplama sürelerinde elde edilen kaplamalar ın, % 3,5 luk NaCl içinde ölçülen ak ım-potansiyel eğrilerinde 0,0 V potansiyeldeki I / I ve I / I değerleri........................................................ 134 0(П) (П) 0(І) (П) Çizelge 4.4. 30ºC sıcaklıkta 0,5 M fosforik asitte, farklı potansiyel ve kaplama sürelerinde elde edilen kaplamalar ın, % 3,5 luk NaCl içinde ölçülen akım-potansiyel eğrilerinde 0,0 V potansiyeldeki I /I 0(П) (П) ve I / I değerleri........................................................................ 135 0(І) (П) Çizelge 4.5. 35 ºC s ıcaklıkta 0,5 M fosforik asitte, farkl ı potansiyel ve kaplama sürelerinde elde edilen kaplamalar ın, % 3,5 luk NaCl içinde ölçülen ak ım-potansiyel eğrilerinde 0,0 V potansiyeldeki I / I ve I / I değerleri........................................................ 136 0(П) (П) 0(І) (П) Çizelge 4.6. 40 ºC sıcaklıkta 0,5 M fosforik asitte, 30 V potansiyel ve farkl ı kaplama sürelerinde elde edilen kaplamalar ın, % 3,5 luk NaCl içinde ölçülen ak ım-potansiyel eğrilerinde 0,0 V potansiyeldeki I / I ve I / I değerleri........................................................ 137 0(П) (П) 0(І) (П) VII ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. Tafel eğrisinin şematik gösterimi................................................... 17 Şekil 1.2. Aluminyum üzerinde olu şan bir çukurun büyümesinin elektrokimyasal mekanizması......................................................... 23 Şekil 1.3. Bariyer ve poröz tip alumina için şematik diyagram...................... 30 Şekil 1.4. Sabit voltajda ba şlangıç büyümesi(<1saat) s ırasındaki ak ım yoğunluğu eğrisinin şematik diyagramı........................................... 32 Şekil 1.5. Anodizing işleminin başındaki gözenek oluşum mekanizmasının şematik diyagramı........................................................................... 34 Şekil 1.6. 25 ºC de aluminyum-su sistemi için olu şturulan potansiyel-pH denge diyagramı.............................................................................. 40 Şekil 1.7. 25 °C’de Al O ve hidratlarının çözünürlü ğüne pH’ ın 41 2 3 etkisi................................................................................................ Şekil 1.8. Fosforik asit için pC-pH diyagramı................................................ 48 Şekil 1.9. Fosforik aside ait dağılma diyagramı.............................................. 50 Şekil 1.10. AlPO saf suda çökeldiğinde veya çözündüğü zaman çeşitli pH 4(s) değerlerinde var olan fosfat ve aluminyumun konsantrasyonları... 53 Şekil 4.1. 25 ºC de 0,5 M fosforik asitte 30 dakika süreyle sırasıyla a)30 V, b)40 V, c)50 V, d)60 V potansiyel uyguland ıktan sonra elde edilen kaplamaların % 3,5 luk NaCl içinde elde edilen Nyquist diyagramları.................................................................................... 69 Şekil 4.2. 25 ºC de 0,5 M fosforik asitte 30 dakika süreyle s ırasıyla a)30 V, b)40 V, c)50 V, d)60 V potansiyel uyguland ıktan sonra elde edilen kaplamalar ın % 3,5 luk NaCl içinde elde edilen ak ım- potansiyel eğrileri………….....................................................…... 69 Şekil 4.3. 30 ºC de 0,5 M fosforik asitte 30 dakika süreyle s ırasıyla a)30 V, b)40 V, c)50 V, d)60 V potansiyel uyguland ıktan sonra elde edilen kaplamaların % 3,5 luk NaCl içinde elde edilen Nyquist 71 diyagramları..................................................................................... Şekil 4.4 30 ºC de 0,5 M fosforik asitte 30 dakika süreyle s ırasıyla a)30 V, VIII
Description:The list of books you might like
