Elektrolit parlatma yönteminin 430 kalite paslanmaz çelik malzemenin korozyon direncine etkisi

Abstract

Elektrolitik parlatma, yüzeyleri kısmen pürüzlü metallerden elektrolitik bir banyo içerisinde pürüzlülüğü düşük, parlak ve korozyon direnci yüksek yüzeyler elde etmek amacıyla uygulanan bir yöntemdir. Paslanmaz çelikler elektrolitik parlatmanın yaygın uygulandığı metallerin en önemlilerindendir. Endüstride 304 kalite ostenitik paslanmaz çeliklere rahatlıkla uygulanabilmesine rağmen, 430 kalite ferritik paslanmaz çeliklerin elektrolitik yöntemle parlatılmasında tam anlamıyla bir basan elde edilememiştir. Bu çalışmada uygulama açısından kolay ve düşük maliyetli bir proses olan elekrolitik parlatma işlemi 430 kalite paslanmaz çelik malzemelere uygulanmış, proses şartlan ile işlem sonucunun malzemenin korozyon direncine etkisi elektrokimyasal korozyon deneyleriyle araştırılmıştır. Amaç, 430 kalite paslanmaz çeliklere elektrolitik parlatma yöntemi uygulayarak, dekoratif özelliğinin arttırılmasının yanısıra yöntemin 430 kalite paslanmaz çelik malzemenin korozyon direncine etkisini ve elektrolitik parlatılmış 430 kalite paslanmaz çeliğin korozyona dayanımı daha yüksek olan 304 kalite paslanmaz çelik malzeme yerine kullanılıp kullanılamıyacağını araştırmaktır. Bu amaçla 430 kalite paslanmaz çelik malzeme için, dekoratiflik özellik sağlayan optimum elektrolitik parlatma koşullan belirlenerek, istenen dekoratifliğin sağlandığı numunelere elektrokimyasal korozyon deneyleri uygulanmış, işlem sonrası 430 kalite ferritik paslanmazın korozyon direncinde oluşan değişim, paslanmaz çelikler içerisinde korozyona direnç özelliği sebebiyle endüstride kullanılan 304 kalite ostenitik paslanmaz çelik ile anodik polarizyon ve oyuklarıma deneyleri yardımı ile karşılaştırılmıştır. Uygun elektrokimyasal korozyon deney düzenekleri oluşturularak 304, 430 ve elekrolitik parlatılmış 430 paslanmaz için anodik polarizasyon ve oyukla nma deneyleri yapılmıştır.Pasivasyon eğrileri değerlendirilmesinde en önemli kriterlerden birisi, kritik akım yoğunluğu değeridir. Bu değerin daha düşük değerlere azalması malzemenin kolay pasifleşebildiğini gösterdiğinden korozyon direncinin de arttığım belirtir. Yapılan deney sonuçlarına göre 600uA/cm2 mertebesinde olan 430 kalite paslanmaz çelik malzemenin kritik akım yoğunluğu değeri, elektrolitik parlatma uygulandıktan sonra 7uA/cm2 değerine kadar azalmıştır. Yani, 430 paslanmaz çelik malzemelerin pasivasyon eğrilerinde görülen kritik akım yoğunluğu değerleri, mikro amper mertebesinden nano amper seviyesine azalmıştır. Elektrolitik parlatma uygulanmış 430 kalite paslanmaz çelik malzemenin kritik akım yoğunluğu değeri 304 malzemenin kritik akım yoğunluğu değerine (5 u A/cm2) yakın ve karşılaştırılabilir bir seviyede hesaplanmıştır. Elektrolitik parlatma öncesinde 600uA/cm2 olan kritik akım yoğunluğu değeri işlem sonrasında 7uA/cm2, pasif akım yoğunluğu işlem öncesinde 2-4uA/cm2 aralığında iken işlem sonrası 0,5-0,7uA/cm2 aralığında ölçülmüştür. Ayrıca, korozyon potansiyeli -605,6mV iken işlem sonrasında -518,3 mV, korozyon hızı -451,7uA/cm2 iken işlem sonrası -408,6 xl0`3 uA/cm2 olarak ölçülmüştür. Pasivasyon bölgesinin genişliği parlatma işlemi öncesinde 1692mV iken işlem sonrasında 1900mV değerine yükselmiştir. 304 kalite paslanmaz çelik malzeme için elde edilen kritik akım yoğunluğu 5uA/cm2, pasif akım yoğunluğu 0,3-5 uA/cm2 aralığında, korozyon potansiyeli -416mV, korozyon hızı -457,9xl0`3uA/cm2 ve pasivasyon bölgesi genişliği değeri 1077mV tur. Değerlerinde ifade ettiği gibi elektrolitik parlatma işlemi 430 kalite paslanmaz çelik malzemenin korozyon direncinde oldukça büyük bir fark meydana getirmektedir. Kritik akım yoğunluğu, korozyon hızı, pasif akım yoğunluğu, korozyon potansiyeli ve pasivasyon bölgesinin genişliği için elde edilen değerler, 304 kalite paslanmaz çelik malzeme için elde edilen değerlere yakındır. Üç malzeme için oyuklanma korozyonu değerleri karşılastırılırsa, elektrolitik parlatılmış 430 kalite paslanmazın oyuklanma potansiyeli, işlem öncesinde 172.7mV işlem sonrasında 263,6mV, yeniden pasifleşme potansiyeli işlem öncesinde - 200mV, işlem sonrasında -218,2mV olarak ölçülmüştür. 304 kalite paslanmazın oyuklanma potansiyeli 72,7mV ve yeniden pasifleşme potansiyeli -173mV'tur. Elektrolitik parlatma uygulanmış 430 malzemenin oyuklanma potansiyeli 304 ve elektrolitik parlatma uygulanmamış 430 malzemeye göre daha pozitif, yeniden vıupasifleşme potansiyeli ise daha negatifir. Özetle elektrolitik parlatma uygulanmış 430 kalite paslanmaz çelik malzeme, oyuklanma korozyonuna karşı 304 ve 430 kalite paslanmaz çelik malzemeye göre daha dayanıldı ancak aralık korozyonuna karşı daha az dayanıklıdır. Elektrolitik parlatılmış 430 kalite paslanmazın 304 kalite paslanmaza alternatif olabilmesi için kullanım alanına da bağlı olarak, elektrokimyasal korozyon deneylerin tuzlu su sisi ve ferrikklorür testleri ile de desteklenmesi faydalı olacaktır. Elektrolitik parlatma işlemi bir yüzey işlemidir. Yüzeyde oluşan kromoksit tabakasının (pasif tabaka) çizilme gibi mekanik hasarlara veya ısı etkisine maruz kalması halinde, aynı korozyon özelliklerini sağlayıp sağlayamayacağı bilinmemektedir. Dolayısıyla, şekilendirme ve/ veya kaynak gibi ısı etkisinin söz konusu olduğu işlemler sonrasında da elektrolitik parlatılmış 430 kalite paslanmazın korozyon direncinin elektrokimyasal korozyon deneyleriyle araştırılması gerekir.

Electropolishing is a surface finishing method applied to metal surfaces in an electrolitic bath for reducing roughness, giving a decorative appereance and increasing the corrosion resistant. One of the important materials that electropolishing is applied to is the stainless steels. Electropolsihing of 304 type stainless steel gives good surface finishing in industry.but 430 type of electropolishing couldn't have been accomplished. In this study, electropolishing which is an easy to apply and economic process, has been applied to 430 type stainless steel and the effect of electropolishing on both process conditions and the corrosion behavior has been investigated by using electrochemical corrosion tests. The aim of this study is to increase the corrosion resistance of 430 type stainless by electropolishing and to define whether electropolished 430 type stainless can be used as an aternative material to 304 type stainless steel. For this purpose, the optimum electropolishing conditions has been determined and the corrosion resistant of electropolished 430 type stainless steel samples, which the required decorative appearence have been provided, have been investigated by electrochemical corrosion test. The experiment results evaluated comparative to the corrosion test results of 304 type stainless steel. The pasivation and cyclic curves have been optained for 3 three types of stainless steel (430, 304 and electroplished 430 type) and compared with their each other. The most important criteria in determining the corrosion behavior by using pasivation curves is the critical current density. As this value goes through the negative side, the corrosion resistant of the material increases. According to experiment results the critical current density of the 430 stainless steel at - 600uA/cm2, decreased to 7uA/cm2 after electropolishing. That means the value of critical current density in micro amper degree has been decreased to nanoamper degree. Also calculated critical current density of the electropolished 430 is competetive with the critical current density of the 304 type stainless stell (5uA/cm2).The other important values that define the corrosion behaviour are; Passive current density value is 2-4uA/cm2 before electropolishing and 0,5-0,7uA/cm2 after electropolishing, corrosion potential value is -605,6mV and -518,3 mV after electropolishing, corrosion rate value is -451,7uA/cm2 and -408,6 xlO`3 uA/cm2 after electropolishing. Also the passivation region width value is 1692mV before the electropolishing and 1900mV after electropolishing. The critical values calculated for the 304 stainless steel are; Passive current density value is 0,3 -5 u A/cm2, corrosion potential value is -416m V, corrosion rate value is -457,9xl0'3uA/cm2 and finally the passive region width is 1077m V. As it can be seen from the calculated values, electropolishing causes a big difference on the corrosion behavior of 430 stainless steel. Critical current density, corrosion current, passive current density, corrosion potential and passive region width values are also competitive with the values obtained from the passivation curves of 304 stainless. If these three types of material are compared to their pitting corrosion resistant; The pitting potantial of 430 stainless steel is 172.7mV before electropolishing and 263,6mV after electropolishing, while its repassivation potantial is -200mV before electropoHshing and -218,2mV after elecfropolishing. The pitting potantial of 304 type stainless steel is 72,7mV and the repassivation potantial is -173mV. The pitting potantial value of electropolished 430 stainless is more positive than the pitting potantial of 430 and 304 stainless steel while the repassivation potantial of electropolished 430 is more negative than the rapassivation potantial of 430 and 304 stainless. That means, the electropolished 430 stainless is more resistant to pitting corrosion but less resistant to crevice corrosion than 430 and 304 type stainless steel. It will be usefull to support these electrochemical corosion tests with the experiments like salt fog and ferriccloride tests depending upon the working are, in order to use electropolished 430 stainless as an alternative material to 304 stainless steel. Electropolishing is a finishing threatment. It is not certain that the corrosion behaviour of the electropolished material is stable in case of mechanical damages like scratch or heat treatments that effects the cromiumoxide film layer on surface. Therefore, corrosion behaviour of electropolished 430 stainless should be investigated by the electrochemical corrosion test after the treatments like welding or shaping.