GALVA AKADEMİ

Çelik seçimi

Galvaniz kaplamalar, çelik ve çinkonun metalürjik olarak bağlandığı, saf çinko tabakasıyla kaplanmış bir dizi korozyon önleyici, yüksek aşınmaya dirençli çinko / demir alaşım tabakalarından meydana gelen ve bir kimyasal işlem ile oluşturulan kaplamalardır. Sıcak haddelenmiş çeliklerin çoğu için, kaplamanın çinko-demir alaşım kısmı, serbest çinko dış tabakası ise dengeyi sağlayarak toplam kaplama kalınlığının % 50-70’ini oluşturur.

Çeliğin kimyası galvaniz kaplamanın görünümünü etkiler. Çelik bileşimler, mukavemet ve servis gereksinimlerine göre değişir. Çelikteki eser elementler (silisyum, fosfor) galvanizleme sürecinin yanı sıra galvaniz kaplamanın yapısını ve görünümünü de etkiler. Tavsiye edilen aralıklar dışında, bu elementlere sahip çelikler, galvaniz endüstrisinde oldukça reaktif çelik olarak bilinir ve tamamen veya neredeyse tamamen çinko-demir alaşım tabakalarından oluşan bir kaplama üretebilir.

Reaktif çeliklerden üretilen tipik kaplamalar, aşağıdaki gibi tipik bir galvaniz kaplamadan farklı kaplama özellikleri gösterir:

  • Görünüm: Atipik galvaniz kaplama, serbest çinko tabakasının olmaması nedeniyle mat gri bir görünüme ve / veya daha pürüzlü bir yüzeye sahip olabilir. Tipik kaplamalarda bulunan serbest çinko tabakası, galvanize kaplamaya daha parlak bir yüzey kazandırır.
  • Yapışma: Çinko-demir alaşımlı kaplama tipik bir galvaniz kaplamadan daha kalın olma eğilimindedir. Kaplamanın aşırı derecede kalın olduğu nadir durumlarda, dış stres altında (termal gradyanlar, keskin darbe) azaltılmış yapışma olasılığı vardır.

Reaktif çelikler hala normal olarak galvanizlenir ve görünümdeki farklılıkların galvaniz kaplamanın sağladığı korozyon koruması üzerinde hiçbir etkisinin olmaması önemlidir. Kaplamanın performansı çinko kalınlığına dayanır. Bu nedenle, genellikle reaktif çeliklerin ürettiği daha mat (ve daha kalın) kaplamalar daha uzun süre dayanır. Dahası, zaman içinde hava şartları altında olan tüm galvaniz kaplamalar, düzgün bir mat gri bir görünüm geliştirecektir.

Çelik seçiminde, piyasada bulunan tüm çelik kalitelerini dikkate almadan tam bir rehber sağlamak zordur. Bununla birlikte, tartışılan bu rehberler, iyi galvaniz kaplamalar sağlayan çeliklerin seçiminde size yardımcı olacaktır.

• Karbon seviyeleri % 0.25’ten az
• Fosfor % 0.04’ten az
• Manganez % 1,35’ten az
• Silisyum seviyeleri % 0.04’ten az veya % 0.15 – % 0.22 arasında

Silisyum, çelik deoksidasyon işleminde kullanıldığından ve sürekli olarak döküm çelikte bulunduğundan, silisyum, çeliğin kontrollü kompozisyonunun bir parçası olmamasına rağmen, genellikle galvanizli çeliklerin çoğunda mevcut olabilir. Hem silisyum hem de fosfor, galvaniz kaplama işlemi sırasında katalizör görevi görür ve bu da çinko-demir alaşımı tabakalarının hızlı büyümesine neden olur.

Her iki eleman da arzu edilen sınırlara göre ayrı ayrı tutulduğunda bile, bunlar arasındaki birleşik etki hala, tüm veya çoğunlukla çinko-demir alaşım tabakalarının atipik bir kaplamasını oluşturabilir. Mümkün olduğunda, özel galvanizleme tekniklerine ihtiyacı belirlemek için galvanizci çelik kalitesi
hakkında önceden bilgilendirmelidir.

Hidrojen gevrekliği, 150 ksi’lik (1100 MPa) nihai çekme mukavemetine sahip çelikler için önemlidir. Çelik, pas ve galvanizleme işleminin asitle temizleme aşamalarında kullanılan kimyasallar arasındaki kimyasal reaksiyon sırasında, hidrojen üretilir ve çelik tarafından emilir. Yüksek mukavemetli çeliğin çok küçük tane yapısı, eriyik çinkonun içine daldırılması sırasında hidrojenin dışarı atılmasını önler. Kullanım sırasında stres altında kaldığında, çelik gevrek ve kırılgan hale gelebilir.

Çinko kaplamanın fedakar korozyonunun herhangi bir çevresel etkisi olur mu? Çinko güvenilir bir metal midir?

Çinko korozyonu ürünlerinin çevreye zarar verdiğini gösteren bir araştırma yoktur. Çinko doğal bir elementtir ve organizmaların yaşamı için gereklidir. Beslenmede olması gereken bir maddedir, üreme için yararlıdır.

Galvaniz, çeliği korozyona karşı nasıl korur?

Galvanizleme prosesi, çelik yüzeyi ile atmosferdeki korozif etkenler arasında sızdırmaz bir bariyer oluşturur. Bu bariyer, çelik yüzeyini olumsuz etkileyebilecek nem ve korozif etkisi olan klorit ve sülfitleri geçirmez. Galvaniz yüzeyi daha da önemlisi çeliğe anodik olur. Bunun anlamı, galvanizli yüzeyin çelikten önce tükenene kadar tamamen korozyona uğrayarak çeliği korozyondan korumasıdır.
Galvanizleme prosesinin temel adımları nelerdir?

Galvanizlenmiş çelik boyanabilir mi?

Dali Müzesi
©AGA

Tabi ki galvanizlenmiş çeliğe boya işlemi olur. Bu işlem “DUBLEKS KAPLAMA” olarak bilinir. Burada çinko ve boyanın oluşturduğu sinerjik etki korozyon karşısında sadece galvanizlenmiş malzemeden daha fazla bir korunum sağlar. Dış yüzeydeki boya atmosferin agresif ataklarını engeller, geciktirir, alt kısımdaki galvaniz film tabakası ise metali koruduğu gibi boyanın da çatlamasını önler, ömrünü uzatır. Galvanizlenmiş çeliğin üzerine yapılan boya da galvaniz tabakasının ömrünü uzatmaktadır. Yani her iki uygulama birlikte olduğunda yüksek bir sinerjik etki oluşur. Bununla beraber dubleks kaplamalar, yeniden boyamayı, güvenlik damgalamalarını ve renkli kodlamaları kolaylaştırır. Ayrıca renkli şekilde fark edilmenin istendiği farklı kullanım alanlarının da önünü açar.(Renkli şehir mobilyaları, çocuk parkları, duraklar, vb.)

Soğuk galvanizleme nedir?

Soğuk galvaniz diye bir galvanizleme türü yoktur. Bu terim sıklıkla çinkodan zengin boya ile boyama işlemi için kullanılır. Galvanizleme, çinko ile çelik arasında yaklaşık 3600 psi’lik bir bağ oluşturacak şekilde çinko ve demir arasındaki bir metalurjik reaksiyondur. Çinkodan zengin boyada böyle bir bağ oluşmaz. Oluşan bağ sadece birkaç100 psi’dir.

Tuz püskürtme testi farklı tip kaplamaları karşılaştırırken neden kullanılmamalıdır?

İnşaat, imalat veya mühendislik alanlarında koruyucu kaplama kullanıcıları için, dikkatle anlaşılması gereken tek bir korozyon boyutu vardır – hızlandırılmış korozyon testinin rolü ve sınırlamaları. On yıllar boyunca, sözde “tuz püskürtme testi”, kaplama performansı hakkında yanıltıcı bilgiler vermekte ve sonuçları, suni olarak gerçek dünyadakine göre daha olumlu sonuçlar veren ürünlerin pazarlama malzemelerinde belirgin bir özellik olarak kendini göstermektedir.

“Tuz püskürtme testi”nde yanlış olan nedir?    

Öncelikle, test, özel bir malzeme veya kaplamanın kalite kontrolü ile ilgili bazı değerler içermektedir. Bu, testin esas olarak tasarlanma amacıdır ve bu amaçla bazı sanayi kuruluşları tarafından başarılı bir biçimde kullanılmaktadır.  Bununla birlikte, artık otomotiv sanayinde dahi büyük ölçüde terk edilmiştir.  

“Tuz püskürtme testi”ndeki ciddi hatalı kullanım, farklı karakteristiklere sahip farklı malzemeleri veya kaplamaları kıyaslamak veya derecelendirmek için kullanılmasıdır. Özellikle, testin, boyaları metalik kaplamalar ile kıyaslama amacıyla kullanılması yanıltıcıdır. Farklı metalik kaplamaları kıyaslamak da aynı ölçüde yanıltıcıdır. Örneğin, çinko ve çinko alaşımlı kaplamalar (küçük miktarda magnezyum ve alüminyum ilave edilmiş olanlar gibi) arasındaki kıyaslamalar, gerçek saha performansına göre oldukça farklı karşılaştırmalı sonuçlar meydana çıkarabilir.

Aşağıdaki ifadeyi de içeren test ile ilgili uluslararası standarda (ISO 9227) rağmen, testi kullanarak malzeme kıyaslamaları yapmaya ne yazık ki halen devam edilmektedir:

“Tuz püskürtme uygulamasına dayanım ile bir başka ortamda korozyona dayanım arasında doğrudan ilişki nadiren mevcuttur,

çünkü koruyucu film oluşması gibi korozyonun ilerlemesini etkileyen bazı faktörler, karşılaşılan şartlara göre büyük ölçüde değişiklik gösterir. O nedenle, test sonuçları, bu malzemelerin kullanılabileceği tüm ortamlarda test edilen metal malzemelerin korozyona dayanıklılığı ile ilgili direk bir kılavuz olarak görülmemelidir.” 1

Bunun yerine, ISO 9227, tuz püskürtme testlerinin, yalnız, boya veya bazı metal kaplamalarda, kesiklikler, gözenekler ve hasarın hızlı analizinde kalite kontrol testi olarak uygun olduğunu öngörmektedir.

Çok sayıda meslektaş incelemesinden geçmiş çalışmalar, tuz püskürtme testinin kullanılması hakkında açık ve net uyarılarda bulunmuştur:  

“Esasen, organik kaplama sistemlerinin performans seviyelerini derecelendirirken, standart tuz püskürtme testleri ile pratik deneyimden çıkan sonuçlar arasında varsa bile çok küçük bir korelasyon olduğu, uzun yıllardan beri kabul edilegelmektedir.” 2

“Tuz püskürtme, en yaygın kullanılan hızlandırılmış testtir. Deniz ortamlarında metalik kaplamaların test edilmesi için 50 yıl önce geliştirilmiştir. Bu testin, kaplamaların açık hava hizmet performansı için (tuzlu atmosferde bile)  iyi bir gösterge teşkil etmediği gösterilmiş olmasına rağmen, kullanımı, kaplama sanayinde yerleşmiş durumdadır.” 3

“Bilinen ASTM B-117 tuz püskürtme testi, birkaç yüz saat içinde, soğuk haddelenmiş ve galvanize çeliğin kıyaslamasını vermektedir. Ne yazık ki, tuz püskürtme testi, kaplanmamış haddelenmiş sac levhaya göre galvanizlenmiş levhanın bilinen üstün korozyon dayanımını tespit etmesi mümkün değildir.” 4

“Tuz püskürtme, hızlı indirgeme sağlamaktadır, ancak açık hava maruziyetleri ile zayıf korelasyon ortaya koymaktadır; çoğu zaman açık havada görülenlerden farklı mekanizmalar ile indirgeme oluşturmaktadır ve nispeten zayıf hassasiyete sahiptir.” 3

Ne yazık ki, bu uyarılara rağmen, tuz püskürtme testi, yeni kaplamalar ve malzemelerin piyasaya tanıtılmasında iletişim amaçlı olarak halen kullanılmaktadır.

Tuz püskürtme testi neden yanıltıcı sonuçlar vermektedir?

“Tuz püskürtme testlerinin” gerçek korozyon performansını güvenilir biçimde tespit edememesinin sebeplerini anlamak için, test prosedürüne bakmak önemlidir. Testi yapılan numuneler, tuz içeren bir solüsyonun, 35°C de numuneler üzerine çok ince bir sis katmanı olarak püskürtüldüğü sıcaklık kontrollü bir bölmeye konur. Püskürtme sürekli yapılırken, numuneler sürekli ıslak olur ve o nedenle sürekli korozyona maruz kalır. Performans, tanımlanan yüzey paslanması seviyelerine ulaşmak üzere sayı saatleri kaydederek derecelendirilir. Test süreleri, bazı malzemeler için, 24 saat ile 1000 saat arasında değişir.

Tuz püskürtme testinin, gerçek dünyada maruziyet şartları ile korelasyon içinde olmamasının bazı çok açık sebepleri vardır:

  • Test kuponlarının yüzeyi, gerçekte oluşmayan çevrimsel kuruma olmadan sürekli ıslaktır. Bu, çinko gibi metallerde, sahadaki gibi bir pasif film tabakası oluşmasını önler.
  • Klorür muhtevası, çok yüksektir (normalde % 5 NaCl), ve farklı metaller ve metal bileşenleri için farklı hızlandırma faktörlerine sahip çok hızlandırılmış şartlar oluşmasına yol açar.

Bunlar, normal açık hava şartlarında maruziyet sırasında muhtemelen asla oluşmayan olağan dışı ve ağır şartlardır.

Tuz püskürtme testi, malzemelerin korozyona dayanımını başarılı biçimde kıyaslayamaz.

Gerçek açık hava şartlarında, metalik çinko kaplamaların iyi performansının, ıslaklık dönemleri arasında kurumaya dayandığı kabul edilmektedir. Kuruma çevrimi sırasında pasif ve nispeten stabil bir oksit ve/veya karbonat filmi geliştirme, galvanize kaplamaların mükemmel performansına katkı yapar. Tuz püskürtme testi sırasında sürekli ıslaklık, pasif oksit/karbonat tabakası gelişmesine imkan vermez. O nedenle, test, çinko kaplamalarının performansını suni olarak azaltır.

Boyanmış malzeme, tuz püskürtme testi kullanılarak değerlendirildiğinde, boyaların parçalanmasının yaygın sebebi olan ultraviyole ışığına maruziyet yoktur. Boyanmış çeliğin bozulmasının sebebi olan ana bozulma mekanizması, tuz püskürtme testinde bir şart olduğu için, bu ciddi bir kusurdur.

Farklı çinko kaplamaları çeşitlerini kıyaslarken, tuz püskürtme testi, benzer yanıltıcı sonuçlar verebilir. Örneğin, çinko kaplamaya az miktarda magnezyum veya alüminyum ilavesi, gerçek maruziyet şartlarından farklılık gösteren tuz püskürtme testi sonuçları oluşmasına yol açar.

İster çevresel ortamdan (deniz tuzu) ister bir çinko alaşımından olsun magnezyum iyonları, sodyum klorür mevcudiyetinde koruyucu korozyon ürünlerinin oluşumunu teşvik eder ve böylece korozyon oranlarının düşmesine yol açar. Bu, yüksek oranda ıslaklık ve yüksek klorür yükü içeren hızlandırılmış testlerde, çinko-magnezyum-alüminyum kaplamalarının suni olarak neden daha iyi performans gösterdiğini açıklamaktadır. Bu etki, örneğin deniz, atmosfer gibi bazı saha maruziyet testlerinde de ortaya çıkmaktadır; ancak tuz püskürtme test sonuçlarıyla gösterilene göre oldukça düşük seviyede bir iyileşme görülür.

Özet

Çelik malzeme için koruyucu kaplama seçiminde yol gösterici olmak üzere tuz püskürtme test sonuçlarının kullanılması, mühendislik topluluğunda halen ciddi bir problem olmaya devam ediyor. “Korozyon dünyasında” testin çok iyi bilinen sınırlamalarına rağmen, özellikleri görünürde olumlu sonuçlar ortaya çıkarabilecek kaplamaların kullanılmasının teşvik edilmesinde kullanılmaya devam etmektedir. Bu makalenin, bu tip hızlandırılmış test sınırlamalarına ilişkin bilimsel zemin için bir kavrayış oluşturması umulmaktadır. Hızlı ve kısa süreli bilginin çekiciliğine rağmen, uzun süreli maruziyet testinden elde edilen korozyon bilgileri ve gerçek yapılar veya kullanılmakta olan bileşenlerden elde edilen geçmiş olay bilgileri için ikame niteliğinde değildirler.

Referanslar:

  1. ISO 9227 “Suni atmosferde korozyon testleri – tuz püskürtme testleri”
  2. J S Skerry, A Alavi ve K I Lindgren; Koruyucu Organik Kaplamaların Çevresel ve Elektrokimyasal Test Metotmarı”; Kaplama Teknolojisinin J si, Cilt 60, No 765, sayfa 97.1988
  3. B Appleman, “Çevrimsel Hızlandırılmış Test: İyileştirilmiş Kaplama Performansı Değerlendirilme Görüşleri” J Koruyucu Kaplamalar & Astarlar s 71-79, Kasım 1989
  4. E Townsend “ Otomobil ve Çelik Sanayilerinde İyileştirilmiş Laboratuvar Korozyon Testi Geliştirme”; 4. Yıllık ESD Genişletilmiş Kaplama Konferansı, Dearborn, ABD 1994.

Bu doküman Swerea KIMAB AB’de Danışmanlık Hizmetleri ve Altyazılarda Korozyon Koordinatörü L.Sjögren’,n katkılarıyla hazırlanmıştır. Stockholm merkezli Swerea KIMAB, korozyon ve malzeme araştırmalarında lider enstitüdür. Yüzey teknolojisi, korozyon ve metallerin korozyondan koruması, korozyon testleri ve saha maruziyetleri, polimerlerin korozyonu ve malzeme analizleri ve metalografi uzmanlık alanıdır.

Sıcak daldırma galvanizle ilgili sık sorulan soruların yanıtlarını bu sayfada bulabilirsiniz. Ayrıca teknik soru ve sorunlarınızla ilgili bilgi ve destek almak için aşağıdaki iletişim formunu doldurarak derneğimize ulaşabilirsiniz.

10 + 12 =

Haber, Etkinlik ve Duyurularımız için bültenimize abone olun.

Başarıyla abone oldunuz!

Share This