Korozyon önleyici kaplamada silisyum karbür tozunun işlevi nedir?

Korozyon önleyici kaplamada silisyum karbür tozunun işlevi nedir?

1. Yüzey Sertliğini ve Aşınma Direncini Artırır (Kaplama Hizmet Ömrünü Uzatır)

• Mekanizma : SiC, 9,5’lik ultra yüksek bir Mohs sertliğine (elmastan hemen sonra gelir) ve ~2800-3200’lük bir Vickers sertliğine (HV) sahiptir; bu değer, geleneksel kaplama dolgularından (örneğin talk, kalsiyum karbonat) veya hatta diğer seramik tozlarından (örneğin alümina) çok daha yüksektir. Kaplama matrisinde (örneğin epoksi, poliüretan veya akrilik reçineler) eşit şekilde dağıldığında, SiC parçacıkları “mikroskobik takviyeler” görevi görür; çizilmelere, toz/kumdan kaynaklanan aşınmaya veya kaplamanın sürekli filmine zarar verebilecek mekanik darbelere karşı direnç gösterirler.
• Uygulama Değeri : Zorlu ortamlarda (örneğin, deniz güverteleri, petrol boru hatları, endüstriyel makineler) kullanılan korozyon önleyici kaplamalarda, aşınma ve darbe, kaplama soyulmasının başlıca nedenleridir. SiC tozu eklenmesi (uygulamaya bağlı olarak genellikle ağırlıkça %10-30), “sertleştirilmiş bir yüzey tabakası” oluşturarak kaplamanın hizmet ömrünü dolgusuz kaplamalara kıyasla 2-3 kat uzatır. Örneğin, SiC modifiyeli korozyon önleyici boya ile kaplanmış açık deniz rüzgar türbini kuleleri, yüzey hasarı olmadan şiddetli rüzgarlardan kaynaklanan tuz püskürtme erozyonuna  ve  kum püskürtmeye dayanabilir.

2. Kimyasal Eylemsizliği Güçlendirir (Korozyon Önleyici Performansı Artırır)

• Mekanizma :
  • SiC çoğu aşındırıcı maddeye karşı kimyasal olarak inerttir: oda sıcaklığında veya orta sıcaklıkta oksitleyici olmayan asitlerle (örneğin hidroklorik asit, sülfürik asit), alkalilerle (örneğin sodyum hidroksit) veya tuz çözeltileriyle (örneğin deniz suyu) reaksiyona girmez (yüksek sıcaklıklarda sadece konsantre nitrik asit gibi güçlü oksitleyicilerle reaksiyona girer).
  • Kaplamaya eklendiğinde, SiC parçacıkları reçine matrisindeki mikro boşlukları veya kusurları doldurur (aşındırıcı ortam penetrasyonu için yaygın bir zayıf nokta). Bu “bariyer etkisi”, su, oksijen ve iyonların (örneğin deniz suyundaki Cl⁻) metal alt tabakaya difüzyonunu engelleyerek elektrokimyasal korozyonu (örneğin çeliğin paslanmasını) önler.
• Uygulama Değeri : Kaplamaların asidik atık su veya çözücü buharlarına maruz kaldığı kimya tesislerinde, SiC modifiyeli kaplamalar standart korozyon önleyici kaplamalardan daha iyi performans gösterir. Örneğin, %20 SiC tozu içeren epoksi kaplamalar, %5 sülfürik asit daldırma işlemine 1000 saatten fazla süre boyunca kabarma, soyulma veya yüzey korozyonu olmadan dayanabilirken, modifiye edilmemiş epoksi kaplamalar 300-500 saat dayanabilir.

3. Termal Stabiliteyi İyileştirir (Yüksek Sıcaklıkta Korozyon Önleme Özelliğini Sağlar)

• Mekanizma : SiC, son derece yüksek bir erime noktasına (~2700°C) ve düşük bir termal genleşme katsayısına sahiptir. Yüksek sıcaklığa dayanıklı kaplamalara (örneğin, silikon bazlı veya seramik bazlı kaplamalar) dahil edildiğinde:
  1. Kaplamanın yüksek sıcaklıklarda (örneğin 300–800°C) yumuşamasını, çatlamasını veya ayrışmasını önler.
  2. Kaplama ile alt tabaka (örneğin çelik, alüminyum) arasındaki termal gerilimi azaltarak, sıcaklık dalgalanmalarından kaynaklanan soyulmaları önler.
• Uygulama Değeri : Bu işlev, kazan boruları, egzoz manifoldları ve endüstriyel fırınlar gibi yüksek sıcaklık ekipmanlarındaki kaplamalar için kritik öneme sahiptir. Örneğin, seramik-SiC kompozit kaplama, çelik kazan borularını 600-700°C’de yüksek sıcaklıkta oksidasyondan (bir tür korozyon) ve baca gazı aşınmasından koruyabilirken, geleneksel organik kaplamalar bu sıcaklıklarda saatler içinde bozulur.

4. Elektriksel Özellikleri Optimize Eder (Anti-Statik Korozyon Önleyici Özelliği Sağlar)

• Mekanizma : Saf SiC geniş bant aralıklı bir yarı iletkendir, ancak eser elementlerle (örneğin azot, alüminyum) katkılandığında veya ince parçacık boyutlarında (örneğin 1–10 μm) kullanıldığında kontrollü elektriksel iletkenlik gösterir. Yalıtkan reçine kaplamalarına eklendiğinde, SiC parçacıkları kaplama içinde “iletken bir ağ” oluşturarak statik yüklerin güvenli bir şekilde toprağa dağılmasını (yüzeyde birikmek yerine) sağlar.
• Uygulama Değeri : Petrol depolama tankları, benzin boru hatları veya elektronik cihaz muhafazaları üzerindeki korozyon önleyici kaplamalar için, SiC modifiyeli kaplamalar statik birikimi  önlerken  korozyona karşı direnç sağlar. Örneğin, bir petrol tankındaki epoksi-SiC kaplama, 10⁶–10⁹ Ω yüzey direncini koruyabilir (antistatik standartları karşılar) ve deniz suyu/tuz püskürtme korozyonuna 5 yıldan uzun süre dayanabilir.

5. Kaplamanın Yapışma Özelliğini ve Hava Koşullarına Karşı Direncini Artırır

• Yapışma : SiC parçacıklarının düzensiz ve köşeli şekli (özellikle iri ve orta sertlikteki malzemelerde, örneğin 50-200 mesh), kaplama ile alt tabaka arasındaki “mekanik kenetlenmeyi” artırır. Bu, kaplamanın metal yüzeye daha sıkı yapışması ve ıslak veya aşındırıcı koşullarda bile soyulma riskini azaltması anlamına gelir.
• Hava Koşullarına Dayanıklılık : SiC, ultraviyole (UV) radyasyona dayanıklıdır (UV ışığı altında solan veya bozulan organik pigment veya dolgu maddelerinin aksine). Dış mekan korozyon önleyici kaplamalarına (örneğin, köprüler, bina dış cepheleri) SiC eklenmesi, UV kaynaklı tebeşirlenmeyi, çatlamayı veya renk solmasını önleyerek kaplamanın korozyon önleyici performansını yıllarca korumasını sağlar.

Kullanım İçin Temel Hususlar

• Parçacık Boyutu : İnce SiC tozu (örneğin, 1–5 μm) ince kaplamalar veya yüksek parlaklıktaki yüzeyler için uygundur, daha kaba dereceler (örneğin, 50–100 μm) ise ağır hizmet tipi aşınma direnci için daha iyidir.
• Dağılım : SiC parçacıklarının homojen dağılması kritik öneme sahiptir; aglomerasyon, kaplamada mikro kusurlar oluşturarak korozyon önleyici etkisini azaltabilir. Reçine matrisleriyle uyumluluğu artırmak için genellikle dağıtıcılar (örneğin silan bağlayıcı ajanlar) kullanılır.
• Yükleme Miktarı : Aşırı SiC (örneğin, ağırlıkça %40’tan fazla) kaplamayı kırılgan hale getirebilir; optimum yükleme, kaplama türüne ve uygulamaya bağlıdır (tipik olarak %5-30).