Tip-304 paslanmaz çeliğin iletken polimer kaplamalar ile korozyona karşı korunması
Protection of type-304 stainless steel against to corrosion by conducting polymer coatings
Yazar: BAHAR PALA
Danışman: DOÇ. DR. MUZAFFER BALBAŞI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde korozyonu önlemek amacıyla pek çok geleneksel yöntem kullanılmaktadır. Özellikle son yıllarda,  yaygın olarak kullanılan çoğu endüstriyel metalle uyum sağlamaları, kimyasal ve elektrokimyasal olarak kolay elde edilebilmeleri, özelliklerinin kolaylıkla değiştirilebilmesi ve çevreye zarar vermemeleri nedeniyle, iletken polimer kaplamalar ile yapılan korozyona karşı koruma çalışmaları önem kazanmıştır. Bu amaçla kullanılan iletken polimerlerden biri olan polianilin (PANI), yüksek koruma verimi, kolay sentezlenebilmesi ve diğer iletken polimerlerden farklı olarak değişik oksidasyon formlarına sahip olması nedeniyle korozyondan korumada en çok tercih edilen iletken polimerlerden biridir. Bu çalışmada, PANI ve türevleri poli N-etilanilin (PNEA) ile poli N-metilanilin (PNMA) kaplamalı,  tip-304 paslanmaz çeliğin asidik ortamda korozyon davranışının incelenmesi amaçlanmıştır.
Yapılan çalışmada, iletken polimerlerin çelik yüzeyine sentezlenmesi için dönüşümlü voltametri (CV) tekniği kullanılmıştır. Farklı tekniklerle hazırlanmış elektrot yüzeylerinde yapılan PANI kaplamalarda; tarama hızı ve kaplama sayısının metalin 1 M HCl içindeki korozyon davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir.  Sabit tarama hızı ve farklı kaplama sayılarında gerçekleştirilen kaplamalarda ise PANI, poli N-etilanilin (PNEA) ve poli N-metilanilin (PNMA) kullanılmıştır. İletken polimer kaplanan tip-304 paslanmaz çeliğin,  1 M HCl ve 1 M H2SO4 içindeki korozyon hızları belirlenmiştir. Korozyon hızları, katodik polarizasyon eğrisinin korozyon potansiyeline ekstrapolasyonu yöntemiyle hesaplanmıştır. Deneysel sonuçlar tarama hızı, döngü sayısı ve polimer türü parametrelerinin koruma verimine karşı etkisini incelemek amacıyla bir deneysel tasarım çalışmasında kullanılmıştır. İletken polimer kaplamaların karakterizasyonu kızılötesi (IR) spektroskopisiyle, yüzey morfolojileri de taramalı elektron mikroskobuyla (SEM) incelenmiştir.
Sonuçlar, model eşitlikleriyle ifade edilmiş, PANI, PNMA ve PNEA kaplamaların asidik ortamdaki çeliğin korozyonunu büyük ölçüde önlediğini göstermiştir. Elektrot yüzeyi hazırlama tekniğinin, belirgin şekilde koruma verimini arttırdığı görülmüştür. Genel olarak, 1 M HCl ve 1 M H2SO4 içinde en yüksek koruma verimleri,  sırasıyla % 96,2 (20 mV/s tarama hızı, 15 döngü) ve % 98,1 (20 mV/s tarama hızı,  5 döngü) olarak PANI ile yapılan kaplamalardan elde edilmiştir.

Abstract:
Nowadays, many traditional methods have been used to prevent of corrosion. Especially in recent years, corrosion protection studies by using conducting polymers become important because of the properties that adapt to most of the widely used industrial metal, can be easily synthesis as chemical or electrochemical, properties can be changed easily and environmentally safe. One of the conductive polymer which is used for this purpose, polyaniline (PANI), is one of the most preferred conductive polymer due to high protection yield, easy synthesis and have a different oxidation states unlike other conductive polymers. In this study, corrosion behavior of Type-304 stainless steel coated PANI and its derivatives of poly N-ethylaniline (PNEA) and poly N-methylaniline (PNMA), were investigated in acidic medium.
In this study, cyclic voltammetry (CV) technique was used to synthesize conducting polymers onto the steel surface. PANI coatings on the electrode surfaces that prepared by using different techniques; effect of scan rate and number of coating on the corrosion behavior of metal were investigated in 1 M HCl. For the coatings formed at constant scan rate and number of different coatings, PANI, poly N-ethylaniline (PNEA) and poly N-methylaniline were used. Corrosion rate of conducting polymer coated Type-304 stainless steel were determined in 1 M HCl and 1 M H2SO4. Corrosion rates were calculated by the method of extrapolation of cathodic polarization curve to the corrosion potential. Experimental results were used in the study of experimental design in order to examine the effects of scan rate, cycle number and polymer type on the corrosion protection efficiency. Conductive polymer coatings were characterized by infrared (IR) spectroscopy and surface morphology were examined by using scanning electron microscopy (SEM).
The results were expressed in the model equations and these equations showed that PANI, PNEA and PNMA coatings substantially prevent the corrosion of steel in acidic medium.  Preparation technique of electrode surface, has been significantly increases the efficiency of protection. In general,  the highest yield of protection in 1 M HCl and 1 M H2SO4 was obtained 96,2 % ( 20 mV/s scan rate, 15 cycle) and %98,1 (20 mV/s scan rate, 5 cycle), respectively.