Demirdışı Metal ve Alaşımlarının Korozyonu Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

(1)

Demirdışı Metal ve Alaşımlarının

Korozyonu

(2)

27.04.2009 Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

DEMİR DIŞI METAL VE ALAŞIMLARI

Endüstride kullanılan en önemli demir dışı metal ve alaşımları şunlardır

;

Bakır (Cu) ve alaşımları

Alüminyum (Al) ve alaşımları Magnezyum (Mg) ve alaşımları Titanyum (Ti) ve alaşımları

Kurşun (Pb) ve alaşımları Kalay (Sn) ve alaşımları Çinko (Zn) ve alaşımları

(3)

DEMİR DIŞI METAL VE ALAŞIMLARI

• Demir Dışı Metal ve Alaşımlarından Aranan En Önemli Özellikler:

Dökülebilirlik Dövülebilirlik

Talaşlı işlenebilirlik Kaynak edilebilirlik

Korozyon direncinin yüksek olması

• Demir Dışı Metal ve Alaşımlarının Dayanımlarını Arttırma Yöntemleri

:

Alaşımlama ( Katı çözelti sertleşmesi)

Tane boyutunun küçültülmesi ( tane sınırı sertleşmesi)

Soğuk işlem (Dislokasyonlar, deformasyon sertleşmesi, soğuk pekleşme)

(4)

DEMİR DIŞI METAL VE ALAŞIMLARI

Demir Dışı Metal ve Alaşımlarının Standartlarla Gösterimi:

• CuZn 37 : %37Zn içeren bakır alaşımı

• D-CuPb25 : %25Pb içeren döküm (dökme) bakır alaşımı

• AlMg 1D 16 : %1Mg içeren alüminyum alaşımı, D:çekme mukavemeti σ= 160N/mm²

• L-PbSn8Sb : %8Sn, bir miktar Sb içeren ve ana kütlesi kurşun olan lehim alaşımı

DK : Kokil döküm DB : Basınçlı döküm DS : Savurma döküm

(5)

Top imalinde Cu-90, Sn-10

Top metali

Elektrik reostalarında Cu-50 Ni-25 Zn25

Alman gümüşü

Madalya ve heykelde Cu-82, Sn-16, Zn-2

Bronz

Elektrik malzemesi imalinde

Cu-65,Zn-35 Pirinç

BAKIR

Çan imalinde Cu-75,Sn-25

Çan metali

Fen aletlerinde Cu-90,Al-10

Alüminyum bronzu BAKIR

Elektrik sigortalarında Bi-50, Pb-25

Sn-12,5, Cd-12,5 Wood metali

BİZMUT

Uçak ends.ve terazilerde Al-90, Mg-10

Mağnalyum

Uçak endüstrisinde Al-95, Cu-4, Mg-1

Duralumin ALÜMİNYUM

Bazı kullanış yeri Bileşim yüzdesi

Adı En Çok

Bulunan Metal

DEMİR DIŞI METAL VE ALAŞIMLARININ BAŞLICA KULLANIM ALANLARI

(6)

Metalleri birleştirmekte Sn-60,Pb-40

Lehim

Süs eşyasında Sn-90, Sb-8, Gu-2

Britanya metali KALAY

Makine yatağı Sn-45, Pb-40, Sb-13,Cu-2

Babbitt metal

İngiliz gümüş parası ve gümüş eşya yapımı Ag-62,5, Cu-37,5

Sterlin GÜMÜŞ

Gümüş para basmakta Ag-90, Cu-10

Gümüş para

Mücevhercilikte Pt-95, Ir-5

Platinium PLATİN

Elektrik transformatörleri Ni-80, Fe-20

Perm alaşımı

Elektrik demiri ve elektrik ızgarası

Ni-60, Cr-15, Fe-25 Nikrom

NİKEL

Asit tankları Ni-66, Cu-34, Fe-6

Monelmetal

Metal elde etmek ve diş dolgusunda

Hg+SnCu, Ag, Au Malgamalar

CIVA

(7)

Parça dökümünde Fe-92, W-8

Tungsten çeliği

Mutfak malzemesi Fe-85, Si-3

Krom çeliği

Otomobil yayı Fe-97, Si, 3

Silisyum çeliği

Ampul teli Fe-85, Ni-15

Platinit

Asma köprü yapmakta Fe-94, Ni-6

Nikel çeliği DEMİR

Yüksek hızlı dökümde Fe-95, Mo-5

Molibden çeliği

Kasa, dolap, taşkırıcı Fe-86, Mn-14

Manganez çeliği

Fen aletleri Fe-64, Ni-36

İnvar

Asit tankı Fe-86, Si-14

Sert demir

Silindir yatağı, tel Fe-97, Gr-3

Krom çeliği

Mücevhercilikte Au-65, Ni-35

Beyaz altın

Mücevhercilikte Au-75, Cu-25

18 ayar altın

Altın para basmada Au-90, Cu-10

Altın para ALTIN

(8)

Titanyum ve Alaşımları

• Titanyum sembolü Ti olan 22 atom numaralı, 1660 ⁰ C ergime sıcaklığına sahip yoğunluğu 4.5 g/cm ³olan hafif, parlak korozyana karşı dirençli grimsi geçiş metalidir.

• Titanyum; demir,alüminyum, vanadyum ve molibden gibi elementlerle alaşım yapabilir.

• Bu güçlü, hafif alaşımlar havacılık (jet motorları, füzeler ve uzay araçları) askeri,

endüstriyel işlemler (kimyasallar ve petrokimyasallar, arıtma santralleri, kağıt hamuru ve kağıt) otomotiv, yiyecek, tıp (protezler, implantlar , dental endodontik malzemeler, dental implantlar), spor eşyaları, mücevher, cep telefonu, ve diğer uygulamalarda kullanılır.

• Titanyum 1781’de William Gregor tarafından İngilterede keşfedilmiştir. Martin Heinrich Klaproth tarafından titana atfen bu şekilde isimlendirilmiştir.

• Metal formun en yararlı özellikleri korozyona karşı dirençli olması ve bütün metaller içinde en yüksek dayanım/ağırlık oranına sahip olmasıdır.

• Alaşımsız haliyle %45 daha hafif olmasına rağmen bazı çelikler kadar dayanaıklıdır.

• Elementin iki allotropik türü ve 46Ti'den 50Ti'ye beş tane doğal izotopu bulunur.

Bunlardan 48Ti doğal olarak en bol bulunan izotoptur(73.8%).

• Titanyumun kimyasal ve fiziksel özellikleri zirkonyumun fiziksel özellikleri ile benzerlik gösterir

(9)

Titanyum ve Alaşımları

• Ti ve alaşımları, metal matrisli kompozit malzemelerde matris malzemesi olarak yaygın kullanım alanına sahiptir.

• Titanyumun korozyona karşı dayanımı çok iyidir. Yüzeyinde ince bir TiO2 tabakası oluşturarak, çok iyi korozyon direnci sağlar.

• Vücut içine konan parçalarda, proses kazanları vb. yerlerde bu özelliğinden dolayı titanyum ve alaşımları kullanılır.

• Ayrıca Ti metali, alüminyumdan daha rijit ve dayanıklıdır. Özellikle çok iyi mukavemet / özgül ağırlık oranına sahip olduğundan dolayı uçak ve uzay sanayinde uygulama alanları bulmuştur.

• En önemli dezavantajı pahalı olmasıdır.

• Metaller arasında titanyumun ısıl genleşme katsayısı oldukça düşüktür.

• Özellikle yüksek sıcaklık uygulamalarında Ti alaşımları oldukça iyi

performans gösterir.

(10)

Nikel ve Alaşımları

• Sembolü Ni, atom numarası 28, atom ağırlığı 59, yoğunluğu 8,9 g/cm³ ergime noktası 1453 °C olan elementtir.

• Nikel, çok parlak ve sert bir metaldir.

• Korozyon direnci yüksektir.Havada oksitlenmez. Asitler nikele çok yavaş etki eder. Derişik nitrik asit pasifleştirir. Yüksek korozyon direnci nedeniyle, bazı metalleri havanın etkisinden korumak için, bu gibi metaller, nikelle kaplama yapılır.

• Kübik yüzey merkezli kafes yapısı nedeniyle plastik şekillenebilirliği iyidir.

• Mıknatıslanma özelliği vardır.

• Nikel aşınmaya dayanıklıdır.

• Nikelin önemli alaşımları vardır. %67 nikel, % 28 bakır, geri kalanı demir, mangan karışımı olan MONEL alaşımı dayanıklı ve sert bir alaşımdır. Asit, havaya ve deniz suyuna karşı çok dayanıklıdır. Buhar makinelerinin piston ve sübaplarıyle, parlak, paslanmaz ev ve mutfak eşyaları yapılır.

• Nikel, krom, demir, mangan metallerin çok yüksek sıcaklıkta birlikte

ergitilmesiyle elde edilen NİKKROM alaşımı elektrik akımına karşı büyük bir direnç gösterir. Bu nedenle, elektrik ütüsünde, elektrikle ekmek kızartma ve ısıtma araçlarında ve benzeri yerlerde direnç olarak kullanılır.

(11)

Nikel ve Alaşımları

Nikelin Başlıca Kullanım Yerleri:

• Nikel manyetostriktif özelliğinden dolayı su altı haberleşme, derinlik ölçme, teknik temizleme sistemlerinin ultrasonik dalga üreteçlerinde,

• Mangan içeren nikel, elektron tüpü iç parçalarında,

• Manganın yanında silisyum da katılmasıyla yanma gazlarına dayanıklılık arttığından benzin motorları buji elektrotlarında,

• Kimya endüstrisinde; Nikel alaşımları olarak metal korozyonuna maruz yerlerde, kostik solüsyonların dengelenmesinde ve petrol endüstrisinde,

• Fabrikasyon ürünlerde; Çatal, bıçak takımları, çekiç, pense gibi aletlerle diğer birçok ev ve hastaane aletlerinin yapımında, Uçak ve gemi

endüstrisinde;

• Termik makinelarında aşırı ısıl zorlanma ile karşılaşılan parçaların büyük bir bölümü çoğunluğu nikel esaslı olan yüksek sıcaklık alaşımları olan süper alaşımlarından imal edilmektedir. Nikel süper alaşımları yüksek sıcaklığa ve korozyona dayanıklı olduğundan, uçakların gaz türbinlerinde, jet

motorlarının yapımında, ayrıca uçakların elektrolizle kaplanan bölgelerinde,

(12)

Nikel ve Alaşımları

Nikelin Başlıca Kullanım Yerleri:

• Enerji santralleri, gemiler ve kimya endüstrisi için cihaz, kondanser ve ısı değiştirgeçlerinin üretiminde nikel bakır alaşımları kullanılır.

• Kızgın durumda çalıştırılan ısıtıcı lektrik dirençlerinde

• Gemi yapımında tuz korozyonuna karşı engelleyici olarak,

• Motorlu araçlar ve parçalarında,

• Elektrikli makinelar ve parçalarında,

• Yapı malzemelerinde,

• Sıvı ve katı yağlarda hidrojenerasyonu sağlamak amacıyla,

• Batarya ve yakıt hücrelerinde ve seramik malzemelerde emaye ile demir arasında bağlayıcı olarak ,

• Bozuk para üretiminde,

• Paslanmaz çelik üretiminde,

(13)

Kalay ve Alaşımları

• Kalay; ergime sıcaklığı (232 C⁰) düşük, kimyasal kararlılığı iyi ancak ağır 7.3 g/cm ³yoğunluğunda ağır bir metaldir.

• Kalay ve bileşikleri; yiyecek ve içeceklerle temas ettiğinde zehirsizdir.

Teneke ve konserve gibi kapların kalayla kaplanmasında kullanılır.

• Döküm, sıvama, çekiçleme ve lehimleme gibi yöntemlerle basitçe işlenebilir.

Bu nedenle de geçmiş dönemlerde kap kacak yapımı için kalaya büyük ilgi duyulmuştur.

• Kalay alaşımları döküme elverişli akıcılığa sahip olduğundan basınçlı döküm ve lehim malzemesi olarak kullanılırlar.

örn. DB-SnSb17Cu5Pb3, L-Sn50PbSb, L-SnZn10 vb.

• Org borusu gibi bazı müzik aleti parçaları halen kalaydan imal geleneği henüz terk edilmemiştir.

• Halen üretilen kalayın yarıdan fazlası konserve kutuları için teneke

imalinde,geri kalan miktarın büyük bölümünden de lehim, yatak metali ve bronzlarda alaşım elementi olarak tararlanmaktadır.

(14)

Kalay ve Alaşımları

En önemli kalay alaşımları;

yatak metalleri örn.LgSn 80, LgPbSn 10 yumuşak lehimler örn.L-Sn 60Pb, L-PbSn 30

kurşun miktarı sınırlandırılmış kap alaşımları örn. SnSb 2Cu olarak sınıflandırılabilir.

• Yatak metallerinin (beyaz metallerin) iç yapısı genellikle sert ve aşınmaya dayanıklı adacıklar ile bunların arasındaki yumuşak ve sünek ana kütleden oluşur.

• Yumuşak lehimler; bileşimlerine göre farklı katılaşma davranışı

gösterirler. Katılaşma aralığı dar olan L-Sn 60Pb alaşımı, akıcılıkları nedeniyle ince delik ve kanalları doldurabildiklerinden öncelikle

elektronikte kullanılmaktadırlar.

• Katılaşma aralığı geniş olan L-PbSn 30 alaşımı, kablo kılıfları ve

teneke kutular gibi büyük yüzeylerin lehimlenmesinde tercih edilir.

(15)

Çinko ve Alaşımları

• Çinko 419 C⁰‘de ergiyen, iyi döküm özellikleri ve atmosfer korozyonuna direnci iyi olan 7.14 g/cm ³yoğunluğunda ağır bir metaldir.

• Hegsagonal kafes yapısına sahip olan çinko, plastik şekil değişimine pek elverişli olmaması, yeniden kristalleşme sıcaklığının düşük olması nedeniyle sorun yaratmaz.

• Saf çinkonun saflık dereceleri %97.5 ila %99.95 arasında değişir ve DIN 1706 da standartlaştırılmıştır.

• %99.99 saflığındaki çinko, basınçlı döküm alaşımlarının temel bileşeni olarak kullanılır.

• Çinkonun elektrokimyasal gerilim serisindeki konumu asallıktan uzak olduğundan, nemli havanın veya doğal koşullardaki suyun etkisiyle yüzeyinde hidroksit ve

karbonat karışımı koruyucu tabaka oluşur. Korozyon hızını azaltan bu tabaka nedeni ile çelik ve dökme demirler çinko ile kaplanabilirler.

• Asit ve kuvvetli alkali çözeltilerinde, damıtık veya yoğuşmuş su ile su buharı gibi ortamlarda çinkonun korozyona uğrama tehlikesi vardır.

• Çinko kapların gıda ile temas etmesi sakıncalıdır.

• Sulu çözeltilerde demire kıyasla elektrokimyasal geriliminin daha negatif oluşu ve çözeltiye geçme davranışının uygunluğu nedeniyle çinko, çeliğin katodik

(16)

Çinko ve Alaşımları

• Çelik ve dökme demirlerin çinko ile kaplanması sıcak daldırma ve elektrolitik kaplama yöntemleri ile gerçekleştirilir.

• Sıcak daldırma yönteminde; ana malzeme ile çinko arasındaki geçiş

bölgesinde Fe-Zn alaşımları meydana gelir. Ara tabakaların kalınlığı banyo sıcaklığının yanısıra daldırma süresi ve demirce giderek zenginleşen eriyin bileşimine bağlıdır.

• Sıvı metale yaklaşık %0.1 Al katılmasıyla yüzeyde katılaşan çinko ve alaşım bölgelerinin kalınlığı azalır.

• Yüksek sıcaklığa ısınması sakıncalı ana malzemelerde veya boyut

toleranslarının dar tutulması gereken küçük parçalarda elektrolitik yönteme başvurulur. Böylece, ara tabakasız ve daha üniform bir kaplama elde

edilebilir.

(17)

Çinko ve Alaşımları

• Başlıca basınçlı döküm alaşımları; DB-ZnAl 4 ve DB-ZnAl 4Cu 1’ dir.

• Çinko içine yapılan %4Al ilavesi; malzemeye tokluk kazandırması yanısıra çinkonun çelik döküm kalıplarını erozyona uğratma etkisini de azaltır.

• Çinkoya ilave edilen bakır katı çözelti oluşturur ve dayanım artışı sağlar.

• Taneler arası korozyonun önlenmesi için basınçlı döküm alaşımlarında %0.02-%0.06 Mg bulunması gerekir.

• Çinko alaşımları basınçlı döküm alanında ağırlıkça %50 paya sahiptir.

• Karmaşık şekilli küçük parçaların dökümü için basınçlı döküm alaşımları idealdir.

İşletme sıcaklıkları ve dayanım değerleri hızla düştüğü için 100 C⁰‘yi aşmamalıdır.

• Çinkonun en önemli alaşımı ana bileşenlerini çinko, alüminyum, mağnezyum ve

bakırın oluşturduğu zamak’tır. Zamak 3- zamak 5 gibi alaşımları degişik sertlikte olup alaşımlarda alaşım elementleri farklı oranlarda bulunur.

• The New Jersey Zinc Company tarafından 1920'lerde bulunan Zamak, Almanca çinko (Zink), alüminyum (Aluminium), magnezyum (Magnesium) ve bakırın (Kupfer) baş harflerinden oluşturulmuş bir isimdir.

• Son derece dayanıklı bir alaşımdır.

• Dünyanın pek çok ülkesinde üretilir. Türkiye'de pek çok üreticisi vardır. Hindistan ve Çin'de çok fazla üretilir ve satılır.

(18)

Kurşun ve Alaşımları

• 327 C ⁰da ergiyen kurşunun yoğunluğu 11.3 g/cm ³‘dür ve ağır bir metaldir.

• Kübik yüzey merkezli kafes yapısı nedeni ile haddeleme, çekme, presleme gibi yöntemlerle kolaylıkla şekillendirilebilir.

• Oda sıcaklığında yeniden kristalleşmesi nedeniyle şekillendirmeden sonra tavlama işlemine gerek kalmaz. Ancak küçük şekil değiştirmelerde tane irileşmesine neden olduğundan kablo kılıfları, borular ve kurşun

kaplamalarda yorulma kırılmalarına neden olur.

• Döküm ve lehimleme işlemleri sırasında buharlaşması yavaştır.

• Ortamdaki dış akımlardan kaynaklanabilecek korozyonun da etkisiyle oluşan korozyonlu yorulma sonunda parça aniden kırılabilir. örn.tren raylarına paralel döşenmiş kabloların kurşun donatısının ani kırılması.

• Kuşun sülfürik asite karşı kimyasal kararlılık gösterir. Yüzeyinde oluşan ve çözünmeyen kurşun sülfat tabakası, mekanik korozyona uğramadıkça korozyonu engeller.

• Kurşun akümülatörlerde elektrik akımını da aşağıdaki reaksiyon sağlar.

PbO ₂+ Pb + H ₂SO 4 2PbSO ₄+ 2H ₂ O + e

(19)

Kurşun ve Alaşımları

• Dayanımı arttırmak için antimon (Sb) katılarak elde edilen kurşun alaşımları sert kurşun olarak isimlendirilir.

• Korozyon direncini ve dayanımı iyileştiren kalay ilaveli kurşun alaşımları;

kaymalı yatak, basınçlı döküm, matbaacılık ve kablo kılıfı alaşımlarının başında gelir.

• Çökelme sertleşmesi uygulanabilen kalsiyumlu kurşun alaşımları ise sürünmeye bir ölçüde dayanıklı olup örn. Akümülatör plakası ve özel yataklar için önem taşırlar.

• Toplam kurşun tüketiminde akümülatör yapımı yaklaşık %50, benzine katıldığında vuruntuyu azaltan kurşun tetraetil bileşiğinin üretiminde de yaklaşık %15’lik paya sahip olmuştur.

• x- ve γ - ışınlarından korunmak için kurşun blok ve önlüklerden yararlanılır.

• Yeraltı kabloları korozyona ve böcek yemesine karşı kurşun kılıfla donatılır.

• Kurşun alaşımları, kaymalı yatak (beyaz metal) ve matbaacılıkta baskı

malzemesi (harf metali) olarak kullanılmaktadır. PbSb 16 Sn1 alaşımı harf

(20)

BAKIR ve BAKIR ALAŞIMLARI

(21)

SAF BAKIR

• Özgül ağırlık :8,92 g/cm

^-3

• Ergime sıcaklığı:1083 °C

• Isıl genleşme katsayısı:17,7.10

^-6

1/K-1

• Isıl iletkenlik:0,91 cal/cm.s.grd

• Elek. İletkenliği:40-59 m/Ωmm

²

• Elastik modülü:125000-128500 N/mm

²

250-350 40-80

Akma dayanımı

150-200 350-450

200-250 Çekme

Mukavemeti

Döküm Çekilme

Haddeleme ve tavlama

(22)

SAF BAKIRA İLAVE EDİLEN ELEMENTLER

(23)

• Endüstriyel bir malzeme olarak bakır, plastik şekil verme yeteneğinin yüksekliği yanında elektrik ve ısıl iletkenliğinin yüksekliği ile daima ön plandaki yerini korumuştur.

• Bu özelliklerinden kaynaklanarak bakır;

İşlenebilme yeteneğinden dolayı hediyelik eşya üretiminde Elektrik iletkenliğinden dolayı kablo üretiminde

Isıl iletkenliğinden dolayı da ısıtma/soğutma sistemlerinde geniş olarak kullanılmaktadır .

SAF BAKIR

(24)

Bakır mikroorganizmaların büyümesini geciktirdiği için biraların mayalanmasında kullanılmaktadır. Bu kaplar çoğu zaman bakır olarak adlandırılmakla beraber zamanımızda çoğu ucuz olması sebebi ile paslanmaz

çelikten yapılmaktadır.

SAF BAKIR

(25)

• Bakır veya bakır alaşımları aşağıda sıralanan özelliklere sahiptir. Ve bu özelliklere bağlı olarak ihtiyaç duyulan yerlerde kullanılmaktadır.

• Elektrik ve ısı iletkenliği (saf bakır)

• Korozyon direnci (nikelli alaşımlar)

• Görünüş, mimari (bronz, pirin. Vs.)

• Toksik olmaması (gıda, şeker sanayi)

• Yatak olmaya elverişlilik (kayma – sürtünme özelliği)(kalay, bronz vs.)

• Daha birçok kullanım yerine uygun avantajlar sıralanabilir. Fakat bakır metalurjisinin pahalı bir teknoloji olması ve dünyadaki zengin bakır yataklarının artık iyice azalması, maliyet faktörlerinin etkinliğini arttırmıştır. Fiyat – avantaj dengesi, bakır ve alaşımlarının

kullanımını sınırlamaktadır.

SAF BAKIR

(26)

SAF BAKIRA İLAVE EDİLEN ALAŞIM

ELEMENTLERİ

(27)

BAKIRIN BAŞLICA KULLANIM ALANLARI

• Günümüzde bakır kullanımının % 75’i iletkenlik özelliğinden

faydalanmaktadır. Bakırın başlıca kullanım alanları aşağıdaki şekilde özetlenebilir:

• Enerji kabloları, telekomünikasyon kabloları, tesisat kabloları olarak

enerji, haberleşme, inşaat, otomotiv, elektronik sektörlerinde, beyaz

eşya ve elektrikli ev aletleri üretiminde kullanılmaktadır .

(28)

BAKIRIN BAŞLICA KULLANIM ALANLARI

(29)

BAKIR ve ALAŞIMLARININ

STANDARTLARLA GÖSTERİLİŞİ

(30)

BAKIR ve ALAŞIMLARININ STANDARTLARLA

GÖSTERİLİŞİ

(31)

BAKIR ve ALAŞIMLARININ

STANDARTLARLA GÖSTERİLİŞİ

(32)

Beklenen fonksiyon ve uygun özellikler, Cu alaşımlarının kullanım alanlarını da tarif ederler.

• Mukavemeti yüksek Cu alaşımları (yüksek oranda mekanik zorlanmalara maruz aletler, makine ve konstriksüyon parçaları (yaylar, membranlar, -zarlar-, dişli çarklar, bağlantı elemanları, kıvılcım çıkarmaz el aletleri): CuSn-; CuAl-; CuBe; alaşımları gibi).

• Tribolojik özellikleri öne çıkan bakır alaşımları (kaymalı yataklar, sürtünme ve aşınma plakaları, salyangozlar, bilezikler gibi sürtünme ve aşınmaya maruz makine

elemanları: CuSn-; CuAl-; CuSnPb- alaşımları gibi).

• Korozyona dayanıklı ve işlenmesi kolay bakır alaşımları (gemi inşası ve çeşitli cihaz, alet ve sistemlerin üretiminde gerekli iletim boruları, armatürler, soğutma ve ısı

değiştirme üniteleri: CuSn-; CuZn-; CuAl-; CuNi-; alaşımları gibi).

• Kolay işlenebilir alaşımlar (optik, hassas mekanik, ölçme tekniği cihaz ve aletlerinin üretiminde gereken çeşitli borular, halkalar, cıvatalar, kalıpta delme ve basma

parçaları: CuZn-; CuZnPb-; alaşımları gibi).

BAKIR ALAŞIMLARI

(33)

BAKIR – ÇİNKO ALAŞIMLARI

• Çinko miktarı %37’yi aşarsa her zaman α+β princi elde edilir.

• İç yapıda kübik hacim merkezli (khm) β fazının varlığı dayanım ve sertliği arttırırken sünekliğin de düşmesine neden olur. Soğuk

şekillendirme güçleşmesine karşın talaşlı şekillendirme

kolaylaşır.Kısa talaş verme özelliğini daha da geliştirmek için pirince

%2 dolayında kurşun ilave edilir.

• Talaşlı işlemeye elverişlilik bakımından sadece bazı alüminyum alaşımları CuZn40Pb2’ den daha üstündür.

• İnce mekanik saat endüstrisi ve tornalama yoluyla seri üretimde örn.

Tükenmez kalem ucu yapımında öncelikle kurşunlu pirinçler seçilir.

(34)

(35)

BAKIR – ÇİNKO ALAŞIMLARI

Özel Pirinçler

• Korozyona dayanıklılığı ve diğer özellikleri Ni, Sn, Al, Si ve Mn alaşım elementleri ile geliştirilmiş Cu-Zn alaşımlarıdır.

• Çinkonun korozyona uğramasını yani çinkosuzlaşmayı (dezinfikasyon) önleyebilmek için %0.020-0.035 arsenik katılmış CuZn20Al ve

CuZn28Sn1(gemici pirinci) alaşımları en başta gemi kondenserlerinin yapımında kullanılır.

• Bileşimlerindeki %40-43 çinko ve olası kalay ve mangan katkıları nedeni ile döküm alaşımlarına benzeyen lehim pirinçleri, bakır esaslı malzemelerin ve çeliklerin sert lehimlenmesi için kullanılır. Lehimlenecek çelikte iç

gerilmelerin bulunması, ergimiş pirincin tane sınırları boyunca çelik iç yapısına girmesiyle lehim kırılganlığı denen çatlamalar meydana gelir.

(36)

Pirinçlerin Kullanım Alanları

BAKIR – ÇİNKO ALAŞIMLARI

(37)

KOROZYON

KOROZYON Ç Ç E E Şİ Şİ TLER TLER İ İ

Pirin

Pirinç çte meydana gelen korozyon te meydana gelen korozyon ç çe eş şitleri itleri çok fazlad

ç

ok fazlad ır.Uygun malzeme

ı

r.Uygun malzeme seç

se

ç imi, uygun proses ve proses sonras

imi, uygun proses ve proses sonras

ı

iş

i

şlemleri (ve uygun i lemleri (ve uygun iş şletim)ile bu letim)ile bu

korozyon tiplerinin

korozyon tiplerinin ö ön nü üne ge ne geç çilebilir. ilebilir.

Çİ

Ç

İ NKOSUZLAŞ

NKOSUZLA

ŞMA KOROZYONU MA KOROZYONU

EROZYON/A

EROZYON/A Ş

Ş

INDIRMA KOROZYONU

GERİ

GER

İLMEL LMEL İ

İ

KOROZYON Ç

KOROZYON

ÇATLA ATLAĞ ĞI I

TANELER ARASI KOROZYON

OYUKLANMA KOROZYONU

GALVAN

GALVANİ İ K KOROZYON

K KOROZYON

(38)

ÇİNKOSUZLAŞMA KOROZYONU

• Çinkonun az miktarda yapıdan uzaklaşmasıdır ve geriye gözenekli bakırca zengin alfa yapısı kalır. Bunun sonucunda malzeme özelliklerini kaybederek dayanıksız hale gelir.

• Alaşıma arsenik ilavesi ile bu korozyon tipi engellenir. Gemici pirinci, Alüminyum pirinci, 70/30 pirinç ve CuZn36Pb2As(CW602N) bu tip korozyona karşı dayanıklı alaşımlardır.

• Çinkosuzlaşma, çinko miktarınca zengin beta fazında gerçekleşerek alfa fazı aralarında oluşur, yüzeysel ve derinlemesine devam eder.

• Alaşımlamanın dışında ısıl işleminde çinkosuzlaşma direncinde faydalı etkisi vardır. 500

⁰

C da yaklaşık 2 saat yapılan ısıl işlem ile çinkosuzlaşma dayanımı arttırılır.

• Çinkosuzlaşma çoğunlukla saldırgan su ortamlarında oluşur. Suyun içerdiği elementler, organik maddeler, suyun Ph’ı, hidroksit içeriği v.b.

çinkosuzlaşmanın oluşmasında etkilidir.

• Bu korozyon tipine karşı dayanım için geliştirilen alaşımlar genellikle su fittingslerinde, deniz ortamlarında kullanılan ürünlerin imalatında tercih edilir.

• Avrupa Normlarında çinkosuzlaşmanın uygunluğunu kontrol etmek için

ilgili deneyler mevcuttur.

(39)

(40)

EROZYON(AŞINDIRMA) KOROZYONU

• Yüksek akışkanlık hızına sahip sulu v.b. ortamlarda bu tip korozyon oluşur.

Pirinç üzerinde kimyasal kompozisyonundan dolayı koruyucu ince bir film tabakası oluşur.

• Yüksek akışkanlık hızına sahip sulu v.b ortamlarda bu koruyucu film tabakası zayıflar ve kaybolur. Bu da malzemede korozyonun başlamasına özelliklerini yitirmesine olanak tanır. Sorunu ortadan kaldırmak için alüminyum pirinci geliştirilmiştir.

• Ayrıca gemici pirinci, 90/10 bakır nikel, 70/30 bakır nikel alaşımları da bu tür korozyonu önlemek için etkilidir.

• Aşındırma korozyonunun önüne sadece alaşım seçimi ile değil dizayn ile de geçilebilir.

• Suyun akış hızını azaltacak, dirseklerin yerine yumuşak geçişli bentler ve T’lerin yerine Y parçalar gibi seçilmesi v.b. gibi önlemlerde alınabilir. Ayrıca akış kontrol valfleri kullanılarak ta önlem alınabilir.

•Yüksek akışkanlığa sahip suyun/v.b. içerisindeki çözünmüşler de iyi tespit edilerek bunların seçilen alaşıma etkisini azaltacak ilaveler yapılabilir.

(41)

(42)

Erozyon ve

Erozyon ve Kavitasyon Kavitasyon hasar hasar ı ı

•• Erozyon hasarıErozyon hasarı sısıvvıı akışakış hıhızzıınnıın fonksiyonudur. n fonksiyonudur.

•• Vana, pompa ve bağVana, pompa ve bağlantlantıı parçparçalaralarıından gendan geççen sudaki en sudaki basıbasınnçç ve hve hız deız değiğişşimi imi kavitasyonkavitasyon problemi doğproblemi doğurur. urur.

•• Hasar çHasar çok hok hıızlzlıı oluoluşabilir. şabilir.

•• Su hıSu hız ve basz ve basııncncıı sısınnıır der değğeri aeri aşşttığında erozyon hasarığında erozyon hasarıı beklenmelidir.

beklenmelidir.

••EndüEndüstri istatistikleri, stri istatistikleri, İİçme su hatlarçme su hatlarıında kullannda kullanıılan pirinlan pirinçç alaalaşımlarşımlarınının oranın oranıınnıı ağıağırlrlıık olarak % 5, dek olarak % 5, değğer olarak % 10 er olarak % 10 şeklinde vermektedir. şeklinde vermektedir.

•• Buna baBuna bağlğlıı olarak pirinçolarak pirinç alaalaşımşımıı eksenli yaşeksenli yaşanan yanan yııllllıık k korozyon ve a

korozyon ve aşınma kayşınma kayııplarplarıı öönemli bir mertebeye nemli bir mertebeye ulaulaşmaktadşmaktadır. ır.

••Bu kayıBu kayıplar; malzeme, tasarplar; malzeme, tasarıım ve im ve işşletim tedbirleri ile letim tedbirleri ile azalt

azaltılabilir. ılabilir.

(43)

GERİLMELİ KOROZYON ÇATLAĞI

• Gerilmeli korozyon çatlağı ya da diğer adıyla mevsim çatlağı yüksek gerilimlerde ve korozif ortamlarda oluşur.

• Genellikle amonyak içeren ortamlarda oluşur. Aynı zamanda atmosfer, %0,05-

%0,5 aralığında kükürt dioksit ya da nitrat içeriyorsa da oluşur. Avrupa Normlarında civa nitrat deneyi ile malzemenin bu tarz korozyona dayanıklı olup olmadığı test edilip sonucu görülebilir.

• Bu korozyon tipi ile oluşan çatlak lekeli ya da parlak olabilir ve çatlak yavaşça veya hızlıca oluşabilir. Çatlaklar çekme gerilimleri yönünde oluşur.

• Mesela gerilim giderme tavlaması yapılmamış içi boş çubuklarda test sonucu boyuna çatlaklar görülmektedir. Soğuk eğilme yapılmış borularda eğilen yerin yanında yönsüz bir çatlak oluşur. Eğer malzemeye bir operasyon yapılıyorsa, operasyon yapılan yerin yani gerilim uygulanan yerin yanında gerilmeli korozyon çatlağı oluşur.

• Gerilmeli korozyon çatlağında alaşım yönünden etkili çinko miktarıdır. Çinko miktarı seçilen alaşımda arttıkça gerilmeli korozyon çatlağı oluşma riski o derece artmaktadır.

•Gerilmeli korozyon çatlağına, ½-1 saat aralığında ve 250-300 derece aralığında yapılan gerilim giderme işlemi ile önlem alınabilir.

• Doğal olarak doğru alaşımı seçmek, uygulanan proseslere dikkat etmekte önemlidir.

(44)

(45)

OYUKLANMA KOROZYONU

Bu korozyon problemi çok ciddi bir sorun değildir.Bakır su borularında görülmektedir.

Alfa pirinçleri çinkosuzlaşmaya karşı dayanıklı hale getirilmiştir.Bu, bazı durumlarda oyuklanma direncini azaltır.Mesela düşük akışlı,sülfit içerikli deniz suyu ortamlarında kullanılan alüminyum pirinci,temiz sulu ortamlarda bazen oyuklanma korozyonuna uğramaktadır.Bu çok az olmasına karşın bununla hiç karşılaşmamak için temiz sulu ortamlarda alüminyum pirincinin yerine gemici pirinci kullanılmalıdır.

(46)

GALVANİK KOROZYON

•Farklı metaller ya da alaşımlar bir elektrolitin (deniz suyu, temiz su, yağmur, çiğ, buğu) içinde temasta iseler biri diğerinin korozyon dayanımına etki eder. Diğerinden daha soylu olan metal diğerinde atağı hızlandıracaktır ve kendini uygun derecede korumaya alacaktır.

• Galvanik korozyonu önlemek için metallerin veya alaşımların kullanılacak elektrolit ortamının cinsine göre birbiri arasındaki soyluluk durumunu iyi anlamak ve seçimlerimizi elektrokimyasal serileri dikkate alarak yapmalıyız.

• Pirinçlerde yüksek bakır oranı ihtiva edenler daha düşük bakır ihtiva edenlere göre daha soyludur.

Yani alfa pirinçleri beta pirinçlerine göre daha soyludur.

• Galvanik korozyon oluşumu sadece soyluluğa bağlı değildir. Farklı iki metal veya alaşıma sahip parçalar arasındaki alan oranı da önemlidir. Eğer etkileyici alan daha soylu(katodik) ise galvanik atak pirinçte olabilir. Eğer katodik metal alanı pirinçten daha küçük ise galvanik korozyonun sözünü etmeye değmez. Örneğin paslanmaz çelik pirinç valfin içindeyse çok az miktarda(önemsenmeyecek kadar), fakat pirinç cıvata paslanmaz çelik yapı içindeyse pirinçte galvanik korozyon oluşacaktır.

•Su sistemlerinde çok kullanım yeri bulunan pirinç valfler ve fittingsler, bakır, paslanmaz çelik boruların etkili alanları kullanım yerlerinde çok farklılık göstermez ve aralarındaki galvanik hareketlilik çok azdır. Eğer kullanıldıkları yerde sahip oldukları alanlarda büyük farklılıklar olursa mesela pirinç fittingsler bakır ya da paslanmaz çelik tanklar içinde olduğu durumda daha büyük alana sahip katodik metal galvanik atağa sebebiyet verecektir.

•Eğer birbirinden soyluluk bakımından büyük farklılıklar oluşturan metal ya da alaşımlar kullanmamız gerekiyorsa ya da soylulukları birbirine yakın olsa da efektif alanları arasında büyük farklılıklar varsa galvanik korozyona uğrayacak olana(anodik taraf) kaplama ya da boyama işlemi yapılabilir. Galvanik korozyon, kaplama yapılsa da anodik tarafın tamamen kaplanamama durumu ile de karşımıza çıkabilir.

Böyle bir durumda da katodik tarafa belirli bir kısma kaplama yaparak ta değişik çözümler bulunabilir.

(47)

(48)

NİKEL GÜMÜŞÜ ( ALMAN GÜMÜŞÜ)

• Bakır-Nikel-Çinko alaşımlarının genel adıdır.

• CuNiZn alaşımları (%45-67 Cu; %4,5-45 Zn; % 10-26 Ni; % 0-2,5 Pb içerirler.

• Gümüş görünümünde, fakat gümüşe göre çok daha ucuz malzeme olarak, optik ve saat sanayinde ve müzik aletleri yapımında, tıbbi cihaz ve aletlerin üretiminde, süs eşyaları, ev ve mutfak eşyaları üretiminde tercihen

kullanılırlar.

• Nikelin etkisiyle gümüşe benzer bir renk alan bu malzemelerin kararmaya dayanıklılığı pirinçten daha iyidir. Kurşun katılmamış olanları zayıf akım röle yayları, gümüş kaplı çatal-bıçak takımları yapımında kullanılır.

• Kurşun katılmış olanları ise, optik aletler ve pergel yapımında kullanılır.

• Pirinçler ve nikel gümüşü gerilme korozyonuna karşı düşük dirence

sahiptirler. Bulundukları ortamda örn. yanma gazlarından gelebilecek çok az miktarda amonyak ve nem olması durumunda dış gerilmelerin belirli bir düzeye erişmesi sonucunda pirinç ve nikel gümüşü çatlayarak hasara uğrar.

(49)

ALÜMİNYUM BROZLARININ ÖZELLİKLERİ

• Alüminyum bronzları yüksek ergime sıcaklığına sahiptir(yaklaşık 1038 ⁰ C)

• Dar katılaşma aralığı vardır (likidus – solidus arası yaklaşık 110 ⁰C)

• Sıcaklığın artması ile α ve α +β fazlarının çözünürlük sınırları değişir.

• 565 ⁰C ve % 11.8 alüminyumda meydana gelen ötektoid dönüşüm, ısıl işlemle sertleştirilebilme karakteristiğini vurgular.

• Alüminyum bronzları dayanımları yüksek, deniz suyu, sülfirik asit ve tuz çözeltilerine karşı korozyon direnci yüksek alaşımlardır.

• Alüminyum bronzları dövme ve dökme alüminyum bronzları olarak 2 grupta incelenebilir.

• Demir, nikel veya mangan katkılı olabilen türlerinden ötektoid dönüşüm gösterenler su verilerek sertleştirilebilirler.

• Demir alaşımlarından yapıldıkları zaman, işletme sırasında kuvvetli sürtünme ve adezyondan dolayı yüzey hasarına yol açabilecek kılavuz

(50)

ALÜMİNYUM BRONZLARINA ALAŞIM ELEMENTLERİNİN ETKİSİ

• Kurşun: Tornada mükemmel işlenebilme ve yatak olarak kayma özelliği verir. Bu nedenle dişli çarkları, volanların ve benzer

parçaların dökümünde kurşun ilave edilir. Mikro yapı içinde ayrı fazda ve yumuşaktır.

• Demir :Tane küçültücü olarak kullanılır ve bu da çekme

mukavemetini arttırır. Genelde demir sert noktalara ve demir

segregasyonuna neden olduğu için, belli oranı geçmesi istenmez.

• Nikel: % 5 ‘e kadar kullanılır ve çekme mukavemetiyle sünekliği

arttırır. Döküm alaşımlarına az miktarda ilaveler mekanik özellikleri iyileştirir.

• Silisyum: Mükemmel akıcılık ve dökülebilirlik özelliği kazandırıyor.

• Dikkat edilmesi gereken nokta oksit filmi oluşturmasıdır.

Alüminyum bronzları, kimya, kağıt, tekstil ve gemi sanayinde

korozyona dayanıklı alaşım olarak kullanılır.

(51)

BAKIR – KALAY ALAŞIMLARI

• Cu-Sn alaşımları olan kalay bronzları, çoğu kez fosforla oksit giderme işlemi gördüklerinden fosfor bronzları olarak da isimlendirilir.

• Denge diyagramından da görüldüğü gibi kalayın çözünürlük sınırı 20 ⁰C‘ de % 1’den az iken, sıcaklığın artışı ile hızla artarak ötektoid yatayında % 15.8 kalay olur.

• Pirinçlere göre dayanım, korozyon direnci, aşınma ve kaymalı yatak özellikleri bakımından genellikle üstün olmalarına karşın pahalıdırlar.

• Yaklaşık %1.5 Sn içeren bronzlar soğuk çekilmiş tel halinde telefon hava hatlarında kullanılır. Ancak bu iletkenlerin bileşiminde fosfor bulunmamalıdır.

• Standart dökme kalay bronzları 513’e kadar kalay içerirler. G-CuSn12 veya G- CuSn12Ni alaşımlarında, aşınma ve korozyon dayanıklılığı fazla olması gereken yüksek hızlı sonsuz vida dişlisi, pompa çarkı vb. Gibi makine parçaları dökülür.

• %20 kalay içeren dökme kalay bronzu ise aşırı gevrekliği nedeni ile sadece çan üretimi için uygundur.

• Bileşimlerinde alaşım elementi olarak çinko ve gerektiğinde kurşun da bulunan çok bileşenli kalay bronzları kızıl döküm olarak adlandırılırlar. Örn. G-CuSn10Zn ve G- CuSn7ZnPb alaşımları düşük hızlı sonsuz vida dişlisi, kaymalı yatak burcu gibi yerlerde kullanılır.

(52)

BAKIR – KALAY ALAŞIMLARINA DİĞER ELEMENTLERİN ETKİLERİ

• Kurşun: Yapıda çözünmeyen yığıntılar (segregasyon) şeklinde bulunur.

Tornada iyi işlenebilme, yatak malzemesi ve basınca dayanıklılık özelliği kazandırır.

• Demir: Max % 0.2 oranında bulunur. Çekme mukavemetini ve sertliği arttırır. Fakat sünekliği düşer.

• Çinko: Sertleşme özelliği verir.akışkanlığı mükemmel derecede arttırır.

Deoksidasyon özelliği vardır.

• Fosfor: Deoksidasyon amacıyla kullanılır. Alaşımı daha sert ve kırılgan yapar.

• Nikel: sertliği ve mukavemeti arttırır. max .% 6’ya kadar kullanılır. Yüksek sıcaklıkta bir katı metal ağı oluşturarak donma noktasını, porozite miktarını düşürür. Basınç altında kullanılan malzemelerde sızmayı azaltarak

dayanıklılığı arttırır. Kurşun segregasyonunu önler.

(53)

BAKIR – NİKEL ALAŞIMLARI

• Bakır ve nikel atomları kübik yüzey merkezli olduğundan katı ve sıvı halde her oranda birbirleri içinde sürekli çözünerek sürekli katı çözelti

oluştururlar.

• Bakır nikel alaşımları geniş bir aralıkta (%4-45) Ni-içerebilirler. % 0.5 – 1 demir ilavesi korozyon direncini azaltır

• Yüksek sıcaklıklarda mukavemet özellikleri ve korozyon dirençleri çok iyidir.

• Özellikle –yüksek hız ve sıcaklık aralıklarını da kapsayacak şekilde- her türlü su –temiz su, akar su, deniz suyu, endüstriyel atık sular) işleyen veya veya yönlendiren sistemlerde öncelikli kullanılır (yapıya bir miktar Mn (≤

%3,5) ve Fe (≤% 1,5) katmak sureti ile korozyon ve erozyon davranışları iyileştirilebilir (CuNi 10 Fe; CuNi 30 Fe gibi) kimyasallara dayanım artar:

• Ayrıca, buhar kazanları tesisatlarında, kimyasal tesislerde, gemi

kondanser boru malzemelerinde ve deniz suyundan tatlı su üretim üniteleri, vb yerlerde öncelikle kullanılır

(54)

Cu-Ni ALAŞIMLARI

• % 25 ‘ten fazla nikel içeren (CuNi25) alaşımlar madeni para (sikke) üretiminde kullanılır.

• Yüksek nikelli alaşımlara Mn ilavesiyle elektrik direnç malzemesi teller üretilir. Çok az Si deoksidasyon amacıyla kullanılır.

• Bu alaşımlar özellikle 0 ⁰C ‘nin altında yüksek mukavemetlidir.

• Sıcaklık ölçümünde termo element malzemesi olarak CuNi 44 (konstantan) çifti, elektrik direncinin sıcaklıktan bağımsız sayılabilmesi ile, hassas direnç malzemesi olarak yaygın kullanım alanı bulmaktadır. Söz gelimi sıcaklığa bağlı “direnç değişimi” bilinen başka bir malzemenin davranışı

karşılaştırılarak ortam sıcaklığı ölçülebilir. Bakır ve demire karşı ısıl potansiyel farkı (mV) maksimuma ulaşan Cu/Ni alaşımının, Cu/Ni 44 olmasından yararlanılır.

(55)

KURŞUN BRONZU

• Cu-Pb alaşımlarıdır.

• Kurşun bronzları, genellikle döküm alaşımları olarak kullanılırlar.

• Esas alaşım elementi Pb yanında (≤ %30), kurşun kalay bronzu adıyla %11 mertebelerine kadar Sn içerebilirler.

• Teknik beklentilere göre mekanik beklentileri iyileştirmek üzere9 ayrıca, Ni (≤

%2,5) ve Zn (≤ %3) katkılı olabilirler; boru bağlantı parçaları (fittingler) olarak iyi elektrik iletkenliğinden yararlanacak yerlerde (cihaz yapımında kullanılırlar.

• Tribolojik özelliklerinin uygunluğu bir çok hallerde yatak malzemesi olarak kullanıma uygun düşerler. (Rm ≈ 200 – 240 N/mm

²

ve sertlik 30-90 HB).

• Korozyon dayanımları (Alüminyum bronzları gibi özellikle sülfürik asitlere karşı) yüksektir.

• Kaymalı yatak dökümünde kullanılırlar.

(56)

BERİLYUM BROZU

• Cu-Be Alaşımları dır.

• Cu-Be alaşımları soğuk deformasyon yeteneği yüksek (dövülebilir), çökelme sertleştirmesi ile de yüksek sertlik ve mukavemet

değerlerine sahip olabilen bronzlardandır (T

_ç

≈1250 N/mm

²

) .

• A-Cu bölgesinde berilyumun erime oranı en fazla %2,7 değerindedir ve erime yeteneği sıcaklıkla düşer.

• Yaşlandırma sertleşmesinin yeri Cu-Be alaşımlarında çok büyüktür.

Yaşlanma sertleştirmesi ile iyileştirme aralığı Tç = 500-1300 N/mm2

aralığına çıkarılabilir. Yaşlandırmadan önce uygulanacak olan soğuk

deformasyon ile sertlik ve mukavemet artışı daha da büyüyecektir.

(57)

BERİLYUM BRONZU

Bakır-Berilyum Bronzlarının Genel Kullanım Alanları

• Berilyumlu bakır alaşımları denizaltı telefonlarından, uçakların iniş takımlarının dişlilerinde, plastik parçalar basan enjeksiyon

kalıplarına kadar geniş kullanım alanı vardır.

• Projeksiyon ve yakma alın kaynağı, paslanmaz çeliklerin punto kaynağı için elektrotlar, pistonlar, nozüller, plastik kalıplarda hızlı

soğuması gereken yerlerde geçme olarak veya kalıbın tümü, kontak,

zemberek, yaprak, bağlama, spiral yayları, çeşitli diyaframlar, takı

kilitleri ve vidaları

(58)

• Çeliklerle mukayese edilecek mukavemet değerlerine ulaşan Cu-Be alaşımları, daha önce belirtilen bakır alaşımlarının genel üstünlük ve

farklılıklarını (korozyon dayanımı, manyetikleşmeme, yüksek elektrik ve ısıl iletkenlik v.b) kıvılcım çıkarmam özelliği ile birleştirerek kendilerine özel kullanım alanı oluştururlar.

• Her türlü elektrik ileten veya korozyona maruz zarlar (memranlar) ve yaylar, redüktör parçaları, pimler ve cıvatalar, direnç kaynağı elektrotları v.b.

Yanında darbeli çalışma gerektiren veya kıvılcımla yangın veya patlama tehlikesi olacak yerlerde kullanılacak, yüksek mukavemette ve sertlikte, özellikle kıvılcım çıkarmayan çekiç, keski v.b.

• Aletlerin imalinde kullanılan özel alaşım grubunu oluştururlar. Cu-Be

alaşımları çeşitli bant, profil ve tel gibi yarı mamuller halinde de kullanıma hazır üretilirler (CuBe2 veya CuBe2Pb gibi). Pahalı olmaları kullanımlarını yaygınlaştırmaz, özel durumlara indirger.

BERİLYUM BROZU

(59)

SİLİSYUM BRONZU

• Silisyum bronzu, bakıra mekanik özelliklerin geliştirilmesi için % 1-3 Si ilavesi ile gerçekleştirilen bir alaşımdır.

• Bu alaşımların tane sınırlarında birikintileri düşük ergime derecelerine sahiptirler (700º C - 825º C).

• Bundan dolayı bu sıcaklık değerleri arasında ve gerilim altında ancak mikroskop ile görülebilen tane sınırlarında mikro çatlaklar meydana gelmesine sebep olurlar.

• Kimyasal cihaz parçaları yapımında kullanılırlar.

(60)

MANGAN BRONZU

• Mangan bronzları, deniz suyu korozyonuna dayanıklıdırlar. Gemi pervaneleri yapımında kullanılırlar.

• Titreşim sönümleme özelliğine sahiptirler.

(61)

Bakır ve Bakır Alaşımlı Borularda Korozyon

• Galvanik borulara göre korozyon direnci yüksek olduğu için boru üretiminde bakır borular tercih edilmektedir.Yine de bakır borularda da korozyona rastlanılmaktadır.

• Pirinç ve bronz gibi bakır alaşımları armatür ve fittings olarak tesisatta kullanılmaktadır.

• Başta işletme şartları belirleyici olmak üzere, içme suyunda kullanılan bakır borular ancak içinde bakır oksit bir tabakanın oluşması halinde dayanıklıdır.

• Suyun yapısına ve işletme şartlarına bağlı olarak bu oksit tabakası

üzerinde çoğunlukla yeşil renkte bakır taşı (malahit) formunda farklı

yapıda üst tabakalar oluşur.

(62)

(63)

Bakır borularda günümüzde delinmeye yol açan iki tip korozyon yapısı görülmektedir

Tip 1

• Pratik olarak soğuk su hattında ortaya çıkar.

• Saldırılan kısımlardaki yeşil renkli bazik bakır karbonatlarının güçlü oluşumu ile nitelendirilir. Bu korozyon noktası çoğunlukla esas

malzemenin yüzeyini kapatan bakır oksit katmanı ile örtülüdür ama altındaki saldırı noktasında değişen miktar şartlarında bakır oksit ve bakır klorür bulunur.

• Delinme tip 1 bugünkü bilgiler dahilinde bakır borularda en sık

rastlanan korozyondur.

(64)

Bakır Soğuk Su Borusunda Tipik Delik ve Çökme

Korozyonu Tip1

(65)

Bakır Soğuk Su Borusunda Çökme Korozyonu Tip 1

Üzerindeki Kabarcık

(66)

Bakır borudaki kabarma kaldırıldığında esas malzeme bakırdaki çökme korozyonunu örten alttaki yakut rengi bakır 1-oksit ( Cu2O) kristaller görülmektedir

(67)

Tip 2

• Pratik olarak sıcak su hattında ortaya çıkar.

• İç yüzeyde cidarlar sağlam gibi görünen ancak gevşek kaplamalarla kaplıdır. Çoğunlukla açık kahverengi görünen bu kaplamanın altında, az miktarda yeşil renkli bakır korozyonu ürünü de olan ama çok fazla

miktarda delinme noktası gözlemlenir.

• Bu delinme saldırısının olduğu noktalar derinde bakır oksit ile doludur.

• Delinme tip 2 delinme tip 1’e göre daha nadir olmakla beraber, yumuşak su ve sıcak su geçen bakır borularda görünür.

• Bugüne kadar sadece 40°C’nin altındaki sıcaklıklarda görünen delik korozyonu tip 1 su yapısına ve boru yüzeyi kalitesine bağlıdır.

• Bu tip korozyon, yüzey sularına kıyasla yer altı suyu geçen hatlarda daha fazla görünmektedir ve bu da yüzey sularında bulunan ve

günümüzde yeterli detaylı incelenememiş organik maddelere

dayandırılmaktadır

(68)

Bakır sıcak su borusundaki tipik delik korozyonu tip 2

(69)

• Delinme tip 1, bugüne kadarki bilgiler dahilinde, fosfat ve silikatlar ile suyun şartlandırılmasıyla dahi engellenememektedir.

• Ancak bazı çalışmalar ve tecrübeler kimyasal dozajlamayla kısmi başarı alınabildiğini raporlamaktadır.

• Çoğu zaman sadece sıcak su hattında ortaya çıkan delik korozyonu tip 2 öncelikle yumuşak, acı yani yüksek karbondioksit ihtiva eden sularda görülür.

• Alkalik fosfat ve silikat dozajlamasıyla bu korozyon tipini engellemek mümkündür.

• Sıcak su ısısı 60°C ile sınırlandırılmalıdır.

• İşletmeye almak için yine soğuk suda alınan tedbirler şarttır

(70)

Bakır Borularda Erozyon Korozyonu

• Bakır borularda erozyon korozyonuna rastlamak da mümkündür.

• Erozyon korozyonun tipik ortaya çıkışı, kısmi çıplak bakır yüzeylerdedir, zira buralarda yüksek akış hızına bağlı

olarak oksit koruma tabakası suyla alınır, kaldırılır ve çıplak bakır yüzey koruma tabakasız kalır.

• Erozyon korozyonu çok yüksek akış hızına bağlı ortaya

çıkar ve akış hızının azaltılmasıyla engellenebilir.

(71)

Bakır sıcak su sirkülasyon borusundaki düzensiz sert lehim bağlantısı erozyon korozyonu başlatmıştır.

Yüksek kaynak ısısı ve fazla lehim esas malzeme bakırın güçlü oksidasyonuna ve yüzeyin bozulmasına neden olmuştur.

Bu da bu noktada su çevrisi oluşturmuş ve erozyon korozyonunun

zeminini hazırlamıştır.

(72)

Pirinçte çinko çözülmesi de meydana gelebilir.

Yüzeydeki çinko azalması ve bakır artması ile ifade edilir.

Korozyon artıklarının alınması ile pirinç sarı değil bakırın

artması nedeniyle bakır kırmızı görünmektedir.

(73)

Kaynaklar

- V. ULUSAL TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ VE SERGİSİ. Ali BIDI, Uli HÖFFER

- BAKIR ALAŞIMLARI EL KİTABI. HAKAN KOÇAK

(74)

Al ve Alaşımları

(75)

Alüminyum

• Alüminyum tabiatta en çok bulunan elementlerden biridir ve mühendislik yapılarında çelikten sonra en çok kullanılan metaldir.

• Alüminyumun yoğunluğu (2,71 g/cm3) ,çeliğin yoğunluğunun (7,83 g/cm3) üçte biri kadardır.

• Bazı alüminyum alaşımlarının akma sınırı değerleri 500 MPa değerini

geçmektedir ki bu değer pek çok çelik türünün akma sınırı değerlerinin

üzerindedir. Alüminyum alaşımları bu özelliklerinden dolayı, özellikle hafiflik istenen uygulamalarda sıklıkla

kullanılmaktadırlar.

159-200 Çelik-HX 180

(NiMoCo) alaşımı

38-290 Titanyum

Alaşımları

41-160 Magnezyum

Alaşımları

170-220 Alüminyum

Alaşımı ( AlZn6MgCu)

Spesifik Çekme Mukavemeti [(N/mm²)/(gr/

cm³)]

Malzeme

Bazı malzemelere ait spesifik çekme mukavemeti değerleri (Can,2006)

(76)

Alüminyum

• Alüminyumun elektrik ve ısı iletkenliği, bakıra göre daha azdır. Fakat spesifik elektrik iletkenliği (elektrik iletkenliği/yoğunluk) ve spesifik ısı iletkenliği (ısı iletkenliği/yoğunluk) değerleri

karşılaştırıldığında bakırdan daha iyi olduğu görülür. Bundan dolayı, hava elektrik hatlarında alüminyum alaşımları kullanılır.

• Ayrıca alüminyumun fiyatı da bakıra göre daha düşüktür.

• Korozif ortamlarda alüminyumun yüzeyi bir oksit tabakası ile kaplanarak, alüminyumun korozyona dayanıklılığını sağlar. Bu özelliğinden dolayı alüminyum pek çok korozif ortamda kullanılabilir.

Alüminyum alaşımlarının içindeki diğer elementler alüminyum ile galvanik pil oluşturmaya uygun olduklarından dolayı, korozyon açısından alüminyumun mümkün olduğu kadar saf olarak

kullanılması tavsiye edilir. Fakat mekanik özelliklerindeki dayanım düşüklüğü (zayıflık) nedeniyle uygulamalarda saf Al kullanımı yaygın değildir.

• Alüminyumun, sıcak ve soğuk şekillendirilebilme kabiliyeti iyidir.

• Ekstrüzyon yöntemiyle çok karışık geometrik yapıya sahip alüminyum profiller üretilebilir. Kalınlığı bir kaç mikrona ulaşılabilen folyolar üretilerek paketlemede işlemlerinde kullanılabilir. Gıda

endüstrisinde kullanılan paketleme folyoları saf alüminyumdan yapılır.

• Alüminyum, elektrolitik olarak oksitlendirilerek değişik renklerde üretilebilir. Eloksal denilen bu işlem ile hem korozyona dayanıklı, hem de değişik renklerde mimaride kullanılan profiller

üretilerek pencere, kapı vb. yapımında kullanılabilmektedir. Bazı durumlarda sertliği ve dayanımı yüksek alüminyum alaşımlarının üstü saf alüminyum ile kaplanarak korozyon özellikleri

iyileştirilebilmektedir .

(77)

Al Alaşımları ve Sınıflandırılması

• Alüminyum alaşımlarının mekanik, fiziksel ve kimyasal özellikleri alaşım elementlerine ve mikroyapısına bağlı olarak değişir. Alüminyuma katılan en önemli alaşım elementleri bakır, mangan, silisyum, magnezyum ve çinkodur.

• Alüminyum alaşımları dövme ve döküm alaşımları olarak iki gruba ayrılır. Dövme alaşımlarının, plastik

deformasyon kabiliyeti iyi olup kolayca şekillendirilebilirler. Alüminyum dövme ve döküm alaşımlarının büyük bir kısmına ısıl işlem uygulanabilmektedir.

• Amerikan alüminyum birliğine göre, alüminyum dövme alaşımları dört harfle sınıflandırılmaktadır. Bu sınıflandırma şu şekildedir:

• 1XXX: Saf alüminyum. Genellikle elektrik ve kimya endüstrisinde kullanılmaktadır.

• 2XXX: Al-Cu alaşımları. Esas alaşım elementi bakırdır. Başta magnezyum olmak üzere diğer alaşım elementleri de bulunabilir, yüksek mukavemet istenen havacılık sektöründe yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.

• 3XXX: Al-Mn alaşımları. Esas alaşım elementi mangandır. Boru, sıvı tankları ve mimari uygulamalarda kullanılmaktadır.

• 4XXX: Al-Si alaşımları. Esas alaşım elementi silisyumdur. Termal genleşme katsayısı düşük, aşınma direnci ve korozyon dayanımı yüksek alaşımlardır. Kaynaklı yapılarda, levha üretiminde, otomobil parçaları üretiminde kullanılmaktadır.

• 5XXX: Al-Mg alaşımları. Esas alaşım elementi magnezyumdur. Magnezyum oranı arttıkça sertlik ve mukavemet artar fakat süneklik azalır. Denizel korozyona karşı direnci yüksek olduğundan, bu ortamda çalışacak yapıların imalatında kullanılmaktadır.

• 6XXX: Al-Mg-Si alaşımları. Esas alaşım elementleri magnezyum ve silisyumdur. Şekillendirilme kabiliyeti yüksek olan bu alaşımlar özellikle ekstrüzyon ile üretilen parçaların imalatında sıklıkla kullanılır.

• 7XXX: Al-Zn alaşımlar. Bakır esas alaşım elementi olup, magnezyum, krom ve zirkonyum ilave alaşım

elementleridir. 7XXX serisi, alüminyum alaşımlarının en yüksek mukavemete sahip olanıdır. Uçak parçaları yapımı ve diğer yüksek dayanım istenen yerlerde kullanılır.

• 8XXX: Al-Li alaşımları: Esas alaşım elementi lityum olup, kalay da ilave edilebilmektedir. Özellikle uçak ve uzay yapılarında kullanılmaya başlanan bu malzeme, iyi yorulma direnci ve iyi tokluk özelliklerine sahiptir. Fakat diğer Al alaşımları ile karşılaştırıldığında üretim maliyetleri yüksektir.