فهرست مطالب

مجله علوم و مهندسی خوردگی
سال هشتم شماره 4 (پیاپی 30، زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1398/02/07
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدرضا اطمینان فر، مهدی خضوعی، امیررضا ابدالی صفحه 0

    آلیاژ نیکل تیتانیم به علت خاصیت حافظه داری حرارتی و سوپرالاستیسیته در کاربردهای پزشکی مورد توجه واقع شده است. یکی از نگرانی ها در مورد این آلیاژ خوردگی در محیط بدن و عدم ثبات عملکردی آن است. در این پژوهش آلیاژ نیکل-تیتانیم با گرید پزشکی تحت عملیات سطحی مختلف قرار گرفت و خواص آن با آلیاژ تجاری عرضه شده برای کاربرد سیم ارتودنسی مقایسه شد. برای بررسی نمونه ها، آزمونهای پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، پلاریزاسیون چرخه ای، خمش سه نقطه ای و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی استفاده شدند. نتایج نشان دادند که مجموع فرایندهای اسید شویی و عملیات حرارتی موجب ایجاد سطح مقاوم به خوردگی موضعی می شود؛ در مقابل نمونه های دریافتی و یا صرفا عملیات حرارتی شده مستعد خوردگی موضعی هستند. همچنین در شرایط سطحی اشاره شده کمترین تغییرات سطوح تنش پلاتو سوپرالاستیک در طول زمان غوطه وری در محلول رینگر به مدت دو ماه حاصل شد. به نظر می رسد مجموع عملیات اسید شویی و عملیات حرارتی تحت محیط کنترل شده به دلیل حذف نیکل از سطح نمونه و ایجاد لایه اکسیدی پایدار موجب ثبات عملکردی نمونه در کاربرد داخل بدن می شود.

    کلیدواژگان: آلیاژ نایتینول، سوپرالاستیسیته، عملیات سطحی، پلاریزاسیون سیکلی، محلول رینگر
  • امید عودباشی * صفحات 7-26

    در این مقاله به مروری بر مکانیزم خوردگی در برنزهای باستانی مدفون در خاک پرداخته شده است. اشیاء برنزی باستانی به دلیل قرارگیری در محیطهای دفن مختلف با شرایط و ویژگی های متفاوت، مکانیزم های خوردگی متفاوتی را به نمایش می گذارند که در اثر آن، ریخت شناسی های خوردگی نسبتا متنوعی نیز در برنزهای باستانی قابل مشاهده هستند. شاخص ترین انواع خوردگی در برنزهای باستانی مدفون در خاک، وقوع خوردگی یکنواخت با تشکیل پاتین نوبل و محصولات خوردگی اکسیدی و کربناتهای قلیایی مس و همچنین وقوع خوردگی فعال یا بیماری برنز به دلیل تاثیر یون کلرید بر مس و تشکیل کلریدهای قلیایی مس است. از سوی دیگر، محیطهای مختلف موجب ایجاد ریخت شناسی های متفاوتی در اشیاء برنزی می شوند که شاخص ترین آنها به خوردگی نوع اول و دوم مشهور هستند و تحت تاثیر میزان یون کلرید محلول در محیط خاک شکل می گیرند. از سوی دیگر، خوردگی تحت تاثیر فعالیت های میکروبی نیز یکی از انواع خوردگی است که در محیطهای خاک غیرهوازی در برنزهای باستانی رخ می دهد و نتیجه آن تشکیل محصولات خوردگی سولفید مس است. به منظور توضیح دقیق مکانیزم های خوردگی در برنزهای باستانی، مثال هایی از نتایج مطالعات انجام شده بر روی اشیاء برنزی باستانی متعلق به محوطه های باستانی ایران نیز ارائه شده اند.

    کلیدواژگان: برنزهای باستانی، ریخت شناسی خوردگی، پاتین نوبل، بیماری برنز، محیط دفن
  • فرشته رضایی *، اسمعیل اکبر نژاد صفحات 27-45

    در این پژوهش، اثرات خوردگی نفت خام شیرین، با انجام آزمایش های اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیائی، پلاریزاسیون تافل و نویزالکتروشیمیائی روی نمونه فولاد کربنی غوطه ور در آب خروجی از تجهییز نمکزدا در دماهای 25 تا 85 درجه سانتی گراد مورد مطالعه قرار گرفت. بر طبق نتایج آزمایش اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیائی بعد از 4 ساعت، مدول امپدانس در فرکانس 0.01 هرتز در دمای C25 معادل 1376 و در دمای C85 معادل Ohm.cm2 625 می باشد. تغییرات نسبتا کم مدول امپدانس در دمای 25 و C 85 می تواند بوسیله تشکیل فیلم کربنات آهن در سطح فولاد کربنی در دماهای بالاتر از C o60، در حضور گاز CO2 در نفت خام شیرین ایجاد شود. نتایج آزمایش پلاریزاسیون تافل نیز موید این است که نرخ خوردگی به ترتیب در دمای 25 و C85، معادل 9/5 و MPY 7/10 است. نتایج ارزیابی نویز جریان در دماهای65 و C85 نشان داد که سهم اتفاقات با فرکانس پایین برای این نمونه های غوطه ور بیشتر می باشدکه نشان دهنده ی بروز خوردگی عمومی با توجه به تشکیل ناپیوسته فیلم کربنات آهن روی سطح فولاد کربنی است. تشکیل ناپیوسته فیلم کربناتی توسط تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز تائید شده است. سپس برای کنترل خوردگی داخل تجهییز، بهترین پوشش حفاظتی تجارتی مناسب، با توجه به نرخ خوردگی فولاد کربنی غوطه ور در آب خروجی تجهییز نمکزدا انتخاب شد. بدین منظور، آزمایش های اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیائی روی پوشش اپوکسی بدون حلال با هاردنرهای مختلف در سل غوطه وری ویژه و آزمایش چسبندگی انجام گرفت. هر چند هر سه پوشش اپوکسی بدون حلال می توانند مقاومت مناسب در مقابل خوردگی در دمای C80 را نشان دهند،اما از نظر مقایسه، عملکرد پوشش اپوکسی با هاردنر فنلیک بهتر از پوشش اپوکسی با هاردنر پلی آمینو آمید می باشد.

    کلیدواژگان: خوردگی، تجهیز نمکزدا، پوشش اپوکسی بدون حلال، ارزیابی های الکتروشیمیایی
  • فرنوش خوش اندام، منصور فرزام*، ایمان دانایی، غلامرضا راشد صفحات 51-66

    در این تحقیق اثر دما بر رفتار خوردگی لوله های فولادی 65API 5L-X در محلول های حاوی غلظت های 0.05، 0.1 و 0.5 مولار یون های کربنات، بی کربنات و کربنات/ بی کربنات بررسی شد. به همین منظور از آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و مات-شاتکی برای یررسی رفتار خوردگی و ویژگی های نیمه هادی لایه ی رویین فولاد 65X در سه دمای 20، 40 و 60 درجه سانتیگراد استفاده شده است. جهت مطالعه اثر کلرید، آزمون ها پس از افزودن 3% وزنی NaCl به محلول ها تکرار شدند. طبق نتایج به دست آمده از منحنی های پلاریزاسیون، لایه رویین تشکیل شده روی فولاد در محیط کربنات نسبت به محیط بی کربنات پایدارتر است و چگالی جریان رویین کمتری دارد. در محلول بی کربنات رویین شدن در دماهای پایین تر با توجه به چگالی جریان رویین کمتر و پتانسیل رویینگی بیشتر، موثرتر است. در محلول های کربنات وکربنات/بی کربنات، افزایش دما اثر قابل توجهی برجریان رویین فولاد در تمام غلظت ها نشان نمی دهد اما برای این دو محلولآزمون مات-شاتکی در مقایسه با آزمون پلاریزاسیون، اثرات دما بر روی فیلم رویین را بهتر نشان می دهد زیرا آزمون مات-شاتکی نشان داد در محلول بدون کلرید و در کلیه ی غلظت های کربنات و کربنات/بی کربنات با افزایش دمای محلول ها، چگالی دهنده الکترون (ND) برای نیمه هادی افزایش می یابد این تغییر می تواند به افزایش تعداد نقص های نقطه ای در فیلم رویین مرتبط باشد. رفتار نیمه هادی لایه ی رویین از نوع-n می باشد و مقدار چگالی دهنده های الکترونی در حدود 3 cm-1021-1022 است. در غلظت 0.05 و 0.1 مولار محلول های کربنات و کربنات/بی کربنات، در حضور یون کلرید افزایش دما باعث افزایش ND می شود و با افزایش غلظت به 0.5 مولار، افزایش دما تاثیر کمتری بر افزایش ND دارد. برای دو محلول کربنات و کربنات/ بی کربنات و در حضور یون کلرید نتایج به دست آمده از آزمون مات-شاتکی با آزمون پلاریزاسیون مطابقت دارد زیرا نتایج پلاریزاسیون نشان دادند که در غلظت 0.5 مولار این دو محلول، افزایش دما اثر قابل توجهی بر چگالی جریان رویین ندارد.

    کلیدواژگان: خوردگی، خواص نیمه هادی، دما، کربنات-بی کربنات، لایه ی رویین، مات-شاتکی، API 5LX65
  • علی دهقانی، قاسم بهلکه*، بهرام رمضانزاده صفحات 67-81

    وجود گروه های فعال در عصاره آبی پوست کیوی این ماده را به عنوان یک بازدارنده سبز موثر در کنترل خوردگی سطح فولاد تبدیل کرده است. در این پژوهش اثر هم افزایی بازدارندگی ترکیب عصاره پوست کیوی و نیترات روی بر رفتار خوردگی فولاد کربنی در محلول نمکی حاوی 3/5 درصد وزنی نمک کلرید سدیم با استفاده از آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مطالعه گردید. با استفاده از آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورفولوژی و شیمی سطح فولاد مورد بررسی قرار گرفت. علاوه براین، از تحلیل طیف سنجنی تبدیل فوریه مادون قرمز برای شناسایی گروه های عاملی موجود در عصاره پوست کیوی و ترکیب آن با نیترات روی استفاده شد. نتایج آزمون EIS نشان داد که پس از 24 ساعت غوطه وری نمونه فولادی در محیط نمکی کلرید سدیم حاوی ppm200 عصاره پوست کیوی و ppm600 نیترات روی راندمان بازدارندگی خوردگی به بیشینه مقدار خود یعنی 85 درصد رسید. آزمون پلاریزاسیون نشان داد که سازوکار غالب بازدارندگی خوردگی از طریق محدود نمودن نیم واکنش های آندی می باشد.به نظر می رسد مولکول های عصاره پوست کیوی با تشکیل کمپلکس با یون های آهن آزادشده در مناطق آندی و کاتیون های روی با جذب در مناطق کاتدی از طریق تشکیل رسوبات اکسیدی/هیدروکسیدی توانسته اند سطح فلز را در برابر خوردگی محافظت نمایند. همچنین تصاویر SEM نشان داد که با افزودن ppm 600 نیترات روی به محیط خورنده پوششی یکنواخت تر و با تخلخل کمتر بر روی سطح تشکیل شد. نتایج ایزوترم جذب نشان داد که جذب مولکولها از ایزوترم لانگمویر پیروی کرده و انرژی آزاد گیبس بین 25- و 43- کیلوژول بر مول تغییر می کند.

    کلیدواژگان: هم افزایی، فولاد کربنی، خوردگی، بازدارنده سبز، پلاریزاسیون، EIS، SEM، FT-IR
  • حسین عیوض محمدلو، علی اصغر سرابی*، بیتا پناهی صفحات 83-98

    پوشش‌های تبدیلی یکی از روش‌های موثر جهت بهبود چسبندگی پوشش‌های آلی به سطح فلزات و در نهایت افزایش مقاومت در برابر خوردگی کل سیستم می‌باشند. در پژوهش حاضر، یک پوشش تبدیلی چند کاتیونی تشکیل‌شده از منابعی مانند هگزافلویوروتیتانیک اسید، سدیم مولیبدات، فیتیک اسید و نیکل سولفات مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از آزمون‌های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون نشان داد که در حضور سدیم مولیبدات پوشش تبدیلی تشکیل‌شده مقاومت پلاریزاسیون بالایی ندارد و دلیل این امر توسط آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد و تصاویر نشان دادند که در حضور سدیم مولیبدات میکروترک‌های زیادی بر روی سطح نمایان هستند. بعد از بهینه‌سازی پوشش تبدیلی چند کاتیونی، پوشش اپوکسی بر روی سطح فولاد بدون آماده‌سازی و فولاد آماده‌سازی شده با پوشش تبدیلی چند کاتیونی اعمال شد. نتایج آزمون‌ چسبندگی و مه نمکی نشان دادند که پوشش تبدیلی چند کاتیونی باعث افزایش چسبندگی اپوکسی به سطح فولاد و در نتیجه افزایش مقاومت در برابر خوردگی کل سیستم شده است.

    کلیدواژگان: پوشش تبدیلی، چسبندگی، خوردگی، امپدانس، پلاریزاسیون، FE-SEM
  • فرزاد سلیمانی *، رحمت الله عمادی صفحات 99-114

    هدف اصلی از تحقیق حاضر اعمال پوشش پلیمری پلی کاپرولاکتون/کیتوسان-1% بغدادیت به روش غوطه وری بر روی آلیاژ AZ91 آندایز شده به منظور بهبود مقاومت به خوردگی، زیست فعالی و زیست سازگاری این آلیاژ است. نتایج حاصل از آزمون خوردگی نشان دهنده بهبود مقاومت به خوردگی وکاهش چگالی جریان خوردگی (کاهش 103 برابری) آلیاژ AZ91 آندایز شده در اثر اعمال پوشش پلیمری-سرامیکی است. همچنین اعمال پوشش پلیمری-سرامیکی منجر به افزایش زبری سطح از 02/0 ± 329/0 (AZ91) به 34/0 ± 792/7 میکرومتر شده است. به منظور ارزیابی توانایی تشکیل آپاتیت روی نمونه ها، از آزمون مایع شبیه ساز بدن (SBF) استفاده شد. نتایج نشان می دهد که تشکیل لایه آپاتیت روی سطح نمونه می تواند به عنوان معیاری از زیست فعالی در نظر گرفته شود.

    کلیدواژگان: پوشش پلیمری، آلیاژ منیزیم، بغدادیت
|
  • O. Oudbashi* Pages 7-26

    This paper presents a review on corrosion mechanisms in archaeological bronzes buried in soil. The archaeological bronze objects show different corrosion mechanisms due to placing in different burial environments with various conditions and characteristics, by which various corrosion morphologies are observed in these objects. The main corrosion events in archaeological bronzes are occurrence of uniform corrosion with formation of noble patina and corrosion products such as oxides and basic carbonates of copper on the surface, and also active corrosion or bronze disease due to influence of chloride ions on copper and formation of basic copper chlorides. Furthermore, different environments lead to formation of different morphologies in archaeological bronzes that are called as type I and type II corrosion morphologies, which form under effecting of chloride ions amount in the soil environment. On the other hand, microbially influenced corrosion occurs in archaeological bronzes buried in anaerobic soils leading to formation of copper sulphide products. In order to explain these corrosion mechanisms in archaeological bronzes, some examples of studies on archaeological bronze objects from Iran are presented here.

    Keywords: Archaeological Bronzes, Corrosion Morphology, Noble Patina, Bronze Disease, Burial Environment
  • F. Rezaei*, E. Akbarinezhad Pages 27-45

    In this research, the corrosive effect of sweet crude oil was studied by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), Tafel polarization and Electrochemical Noise (ECN), on Carbon steel samples immersed in the extracted water of desalter vessel. According to the EIS results, after 4 hours, the impedance modulus at 0.01 Hz frequency were 1376 at 25 °C and 625 Ohm.cm2 at 85 °C. The relatively low variations of impedance modules at 25 and 85 °C can be caused by the formation of Iron carbonate film on carbon steel at temperatures above 60 °C, in the presence of CO2 of the sweet crude oil. Also, the results of Tafel polarization confirmed that the corrosion rate due to the significant increase of temperature, was equal to 5.9 MPYand 10.7 MPY, at 25 and 85 °C respectively. The ECN results at 65 and 85 °C demonstrated that the large contribution of low-frequency events on these immersed carbon steel samples is an indicative of general corrosion due to the discontinuous formation of carbonate film on the carbon steel surface. The discontinuous formation of carbonate film was also confirmed by scanning electron microscopy(SEM) micrographs. Then, for inside corrosion control of the desalter vessel, the best protective commercial coating has been selected considering the corrosion rate of carbon steel samples immersed in the extracted water of desalter vessel. To do so, the EIS tests in the special immersion cell and pull off tests were done on the solvent free Epoxy coatings with different hardners. Although all three solvent free coating samples can exhibit a suitable corrosion resistance at 80 °C, but on the comparison between them, the performance of epoxy coating with phenolic hardener is better than epoxy coating with poly amino- amide hardener.

    Keywords: Corrosion, Desalter equipment, Solvent free epoxy coating, Electrochemical evaluations
  • F. Khosh-andam, M. Farzam*, I. Danaee, GR. Rashed Pages 51-66

    Temperature effect on the corrosion behavior of API 5L-X65 in the presence of 0.05, 0.1, and 0.5M concentration of Carbonate, Bicarbonate and Carbonate/Bicarbonate was investigated. Potentiodynamicpolarization and Mott-Schottky tests at varying temperatures were used to investigate the corrosion behavior and “the semiconductor” properties of X65 steel’s passive layer. Following the addition of 3% NaCl these tests were repeated and data compared. The polarization curves showed that the passive layer in the carbonate solution was more stable than in the bicarbonate solution: as the passive current density was lowered. It was also revealed that in the bicarbonate solution, passivation happened (for which lowering the temperature was more effective). Mott-Schottky test was more temperature dependent than the polarization test (in carbonate and carbonate/bicarbonate solutions), as the temperature increase did not show any significant effect on the passivation current of steel. On the other hand, the Mott-Schottky test showed that in a solution without chloride ion the increase in temperature resulted in increase of the electron donor density (ND). This change was related to an increase in the number of spot defects of the passive film. The semiconductor behavior of passive layer was n-type, and the electron donor densities in the order of 1021-1022 cm-3. At concentrations of 0.05 and 0.1 M of carbonate and carbonate/bicarbonate solutions (in the presence of chloride ion) the increase in temperature increased the ND. But as the solution concentration increased to 0.5 M, the temperature increase had less effect on the increase of ND. Two sets of results in carbonate and carbonate/bicarbonate solution concentration, (in the presence of chloride ion) by Mott-Schottky test were in good agreement with that of polarization test (where the temperature increase did not alter the passivation current density).

    Keywords: Corrosion, Semiconductor properties, Temperature, Carbonate, Bicarbonate, Passive film, Mott-Schottky, API 5LX65
  • A. Dehghani, Gh. Bahlakeh*, B. Ramezanzadeh Pages 67-81

    The presence of organic molecules containing active groups in the aqueous extract of Kiwi fruit shell converted it as a low cost and rich source of green inhibitors in corrosion control of carbon steel. In the present study, the synergistic inhibition effect of Kiwi fruit shell extract and zinc nitrate on the corrosion behavior of carbon steel in 3.5 wt.% NaCl solution was studied using potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests. By means of scanning electron microscopy (SEM) the morphology and chemistry of surface were investigated. In addition, the Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy was applied to recognize the functional groups of Kiwi fruit shell extract and its mixture with zinc nitrate. The EIS results indicated that after 24 h immersion of steel sample in NaCl solution containing 200 ppm Kiwi fruit shell extract and 600 ppm zinc nitrate the maximum inhibition efficiency of 85% was achieved. The potentiodynamic polarization analysis demonstrated that the corrosion inhibition dominantly occurred through anodic half-reactions. The interactions and complex formation of organic molecules of Kiwi fruit shell extract with iron cations and also the zinc cations adsorption on the cathodic sites resulted in the deposition of effective corrosion resistant film on the mild steel surface. Moreover, the images obtained from SEM analysis proved that the increase in the concentration of zinc nitrate resulted in the steel surface corrosion resistance increment so that with addition of 600 ppm zinc nitrate to the solution a uniform layer with less porosity was formed over the surface. These observations confirm the successful adsorption of inhibitor molecules on mild steel surface.

    Keywords: Synergistic Effect, Carbon Steel, Corrosion, Green Inhibitor, Polarization, EIS, FT-IR, SEM
  • H. Eivaz Mohammadloo, A. A. Sarabi*, B. Panahi Pages 83-98

    Conversion Coatings are one of the effective ways for improving adhesion of organic coatings to metallic substrates and consequently increasing anti-corrosion performance of a fully coated system. In the current research, multi-cationic conversion coating formed from sources such as hexafluorotitanic acid, sodium molybdate, phytic acid and nickel sulphate was studied and investigated. Results obtained from electrochemical impedance spectroscopy and polarization revealed that conversion coating which formed in the presence of sodium molybdate has not appropriate polarization resistance and the reason for this weak performance investigated by field emission scanning electron microscope. Obtained results showed that in the presence of sodium molybdate, there were abundant micro-cracks on the surface of the coating. After optimizing the multicationic conversion coating, an epoxy coating applied on the surface of bare steel and conversion coated one. The results obtained from adhesion and salt-spray tests indicated that the multi-cationic conversion coating causes improvement in adhesion strength of epoxy coating to steel substrate and finally increased the anti-corrosion performance of the system.

    Keywords: Conversion coating, Adhesion, Corrosion, Impedance, Polarization, FE-SEM
  • Pages 99-114

    The main objective of the present study was to apply a polymer coating made of Polycaprolactone/chitosan (PCL/Ch) /1%wt. Baghdadite to an anodized AZ91 alloy through the immersion method in an attempt to improve these alloy's resistance to corrosion, bioactivity, and biocompatibility. The results of the corrosion test were indicative of an improvement in the corrosion resistance and a 103-fold decrease in the corrosion current density of the anodized AZ91 alloy as a result of applying the polymer-ceramic coating. Moreover, applied the polymer-ceramic coating increased the roughness of AZ91 from 0.329 ± 0.02 to 7.792 ± 0.34 μm. Simulated body fluid (SBF) was used to evaluate the apatite formation ability of the samples. The results showed the formation of an apatite layer on the sample surface which can be considered as a bioactivity criterion.

    Keywords: Polymer Coating, Mg alloy, Baghdadite, Bioactivity, Corrosion, Simulated Body fluid