Korozyon, malzemelerin çevreleriyle kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyonlar sonucunda bozulmasıdır. Bu durum, özellikle metalik malzemelerde ciddi hasarlara yol açarak ürün ömrünü kısaltır, güvenliği tehlikeye atar ve yüksek maliyetli onarımlara neden olabilir. Toz metalurjisi uygulamalarında, korozyona dayanıklı parçalar üretmek için yüksek korozyon direncine sahip tozların seçimi kritik öneme sahiptir. Peki, bu seçimi yaparken nelere dikkat etmeli ve hangi tozları tercih etmeliyiz?
Bir tozun korozyon direncini etkileyen birçok faktör bulunur. Bu faktörleri anlamak, doğru tozu seçmek için temel oluşturur:
Kimyasal Bileşim: Tozun içerdiği elementler korozyon direncini doğrudan etkiler. Örneğin, paslanmaz çeliklerdeki krom (Cr) ve nikel (Ni) gibi alaşım elementleri, yüzeyde koruyucu bir pasif tabaka oluşturarak korozyonu engeller.
Parçacık Boyutu ve Şekli: Daha küçük ve homojen parçacıklar, sinterleme sonrası daha yoğun ve az gözenekli bir yapı oluşturma eğilimindedir. Gözeneklilik, korozyonun başlaması için potansiyel bölgeler sağladığından, daha düşük gözeneklilik daha iyi korozyon direnci anlamına gelir. Parçacık şekli de paketlenme yoğunluğunu ve dolayısıyla nihai yoğunluğu etkiler.
Üretim Yöntemi: Tozun üretim yöntemi (örn. atomizasyon, kimyasal indirgeme) tozun saflığını, morfolojisini ve içsel gerilmelerini etkileyebilir. Bu özellikler de korozyon direncini etkiler.
Yoğunluk ve Gözeneklilik: Sinterlenmiş parçanın nihai yoğunluğu ve gözenekliliği, korozyon direncini belirleyen en önemli faktörlerdendir. Yüksek yoğunluk ve düşük gözeneklilik, korozyonun ilerlemesi için daha az yol sağlar.
Yüzey Pürüzlülüğü: Pürüzlü yüzeyler, korozyon başlatıcı maddelerin birikmesi için daha fazla alan sunar. Bu nedenle, daha pürüzsüz yüzeyler genellikle daha iyi korozyon direnci sağlar.
Çevresel Koşullar: Uygulamanın yapılacağı ortamın (asidik, bazik, tuzlu su, yüksek sıcaklık vb.) özellikleri, seçilecek tozun türünü doğrudan etkiler.
Çeşitli uygulamalar için farklı korozyon direnci seviyeleri sunan birçok toz malzeme bulunmaktadır. İşte en yaygın ve etkili olanlardan bazıları:
Paslanmaz Çelik Tozları: Korozyon direnci için en popüler seçeneklerden biridir. İçerdikleri krom sayesinde yüzeylerinde kendiliğinden oluşan pasif bir oksit tabakası (krom oksit) korozyonu önler. 316L paslanmaz çelik tozu, özellikle klorür iyonlarının neden olduğu çukurlaşma korozyonuna karşı mükemmel direnci nedeniyle denizcilik, kimya ve medikal uygulamalarda sıkça kullanılır. Diğer paslanmaz çelik türleri (örn. 17-4PH, 304L) de belirli koşullara göre tercih edilebilir.
Nikel Bazlı Süperalaşımlar: İnconel 625, Hastelloy gibi nikel bazlı alaşımlar, yüksek sıcaklık ve agresif kimyasal ortamlarda dahi üstün korozyon direnci gösterirler. Özellikle asidik ortamlarda ve gerilimli korozyon çatlamasına karşı dirençleri yüksektir. Havacılık, petrol ve gaz endüstrilerinde yaygın olarak kullanılırlar.
Titanyum ve Titanyum Alaşımları: Hafiflikleri, yüksek mukavemetleri ve mükemmel korozyon dirençleri nedeniyle biyomedikal, denizcilik ve havacılık sektörlerinde tercih edilirler. Özellikle vücut sıvıları ve tuzlu su gibi aşındırıcı ortamlara karşı olağanüstü direnç gösterirler. Ti-6Al-4V en yaygın kullanılan titanyum alaşım tozlarından biridir.
Kobalt Krom Alaşımları: Genellikle biyomedikal implantlarda (protezler) ve aşınma direncinin de önemli olduğu uygulamalarda kullanılırlar. Biyo-uyumlulukları ve vücut sıvılarına karşı korozyon dirençleri yüksektir.
Bazı Seramik Tozları: Metalik tozlar kadar yaygın olmasa da, belirli seramik tozları (örn. zirkonya, alümina) kimyasal kararlılıkları ve yüksek sıcaklık dayanımları sayesinde aşırı aşındırıcı ortamlarda kullanılabilir. Ancak, işlenmeleri ve yoğunlaştırılmaları metal tozlarına göre daha zordur.
Yüksek korozyon direncine sahip bir toz seçerken aşağıdaki adımları izlemek faydalı olacaktır:
Uygulama Ortamını Belirleyin: Parçanın maruz kalacağı ortamın kimyasal bileşimi (asidik, bazik, tuzlu su, oksitleyici/indirgeyici), sıcaklığı ve basıncı gibi koşulları netleştirin.
Gerekli Korozyon Direnci Seviyesini Tanımlayın: Ne kadar süreyle ve hangi seviyede korozyon direncine ihtiyaç duyulduğunu belirleyin. Kısa süreli veya hafif aşındırıcı ortamlar için daha uygun maliyetli çözümler varken, uzun süreli ve agresif ortamlar için daha pahalı ancak daha dayanıklı tozlar gerekebilir.
Mekanik Özellik İhtiyaçlarını Göz Önünde Bulundurun: Korozyon direncinin yanı sıra, parçanın mukavemet, sertlik, aşınma direnci gibi mekanik özelliklerinin de karşılanması gerekmektedir. Bazı tozlar mükemmel korozyon direnci sunarken, mekanik özellikleri sınırlı olabilir.
İşlenebilirlik ve Maliyeti Değerlendirin: Seçilen tozun mevcut toz metalurjisi ekipmanlarıyla (örn. lazer sinterleme, sıcak izostatik presleme) işlenebilirliği ve genel üretim maliyeti de önemli bir faktördür.
Referans ve Standartlara Başvurun: İlgili endüstri standartlarını (örn. ASTM, ISO) ve literatürdeki korozyon direnci verilerini inceleyerek aday tozların performansını karşılaştırın.
Uzman Görüşü Alın: Şüpheye düştüğünüzde veya karmaşık uygulamalar için toz metalurjisi ve korozyon mühendisliği alanında uzman kişilere danışmak en doğru yaklaşım olacaktır.
