فهرست مطالب
مجله علوم و مهندسی خوردگی
سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 39، بهار 1400)
- تاریخ انتشار: 1401/01/15
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 7-18
در پژوهش حاضر، اثر غلظتهای متفاوت نمکهای استاتکلسیم (10 و 20 گرم بر لیتر) و هیدروکسیدپتاسیم (1 و 3 گرم بر لیتر) موجود در الکترولیت فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی بر مقاومت به خوردگی پوششهای متشکل روی تیتانیوم خالص بررسیشده است. پس از مشاهده ساختار سطح پوششها مشخص شد که کمترین میزان تخلخل (86/4 درصد) مربوط به پوشش تشکیلشده در الکترولیت حاوی 20 گرم بر لیتر استات کلسیم و 1 گرم بر لیتر هیدروکسید پتاسیم بود. این پوشش همچنین بیشترین زاویه تماس با قطره آب (89/67 درجه) و یا به عبارتی کمترین میزان ترشوندگی را از خود نشان داد. نتایج ارزیابی رفتار خوردگی پوششها بااستفاده از آزمونهای طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک پس از 48 ساعت غوطه وری در محلول رینگر نشان داد که پوشش حاصل از الکترولیت ذکرشده دارای کمترین میزان چگالی جریان خوردگی (030/0 میکروآمپر بر سانتیمترمربع) و بیشترین مقاومت به خوردگی (2/448 کیلواهم در سانتیمترمربع) در بین تمامی پوششها بود. مقاومت بالای این پوشش در برابر خوردگی ناشی از درصد تخلخل پایین و در نتیجه کاهش میزان نفوذ یونهای خورنده به زیرلایه و همچنین قابلیت ترشوندگی پایین آن بود.
کلیدواژگان: تیتانیوم، اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، خوردگی -
صفحات 19-34
به منظور تقویت پوشش اپوکسی فنولیک از پرک شیشه و سریم نیترات استفاده شده است. به همین منظور 6 کدنمونه با ترکیبات مختلف از سریم نیترات و پرک شیشه تهیه و بر روی فولاد ST37 اعمال شدند. خواص خود ترمیمی (سلف هیلینگ) نمونهها در محل خراش توسط تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی انتشار میدانی (FESEM)، نقشه آنالیز عنصری (MAP) و طیف سنجی پراکندگی انرژی (EDS) مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج مقدار %58.52از کمپلکسهای تشکیل شده در ناحیه ی خراش از سریم نیترات تشکیل شده است (در نمونه.(EP2CN1.5G-04 به منظور سنجش عملکرد ضد خوردگی، تستهای طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS)، پلاریزاسیون و سالت اسپری انجام شد. تحلیل نتایج این تستها بهبود قابل توجه عملکرد حفاظتی پوششهای حاوی پرک شیشه و سریم نیترات نسبت به اپوکسی خالص را نشان داد. نتایج حاکی از این بود که حضور پرک شیشه و ترکیب مکانیزم حفاظتی آن با خاصیت سلف هیلینگ سریم نیترات باعث افزایش Rct (مقاومت انتقال بار) در نمونه 04 نسب به نمونه 01 به ترتیب به میزان 11.2 و 4.8 برابر و پس از 18 روز غوطه وری شده است، این نمونه همچنین دارای بیشترین RP و کمترین icorr نسبت به دیگر نمونههای مورد آزمون می باشد. این نتایج رهایش سریم نیترات و ترمیم خراش، درکنار خاصیت مانع و سد بودن پرک شیشه را ثابت می کند. طبق نتایج مشاهده شد که کد EP2CN1.5G-04 دارای عملکرد ضد خوردگی بهتری نسبت به دیگر نمونهها دارد.
کلیدواژگان: خوردگی، پوشش اپوکسی، امپدانس، پلاریزاسیون، پرک شیشه، سریم نیترات -
تهیه پوشش های یورتانی عاری از ایزوسیانات بر پایه روغن های گیاهی و بررسی خواص مکانیکی و ضدخوردگی آنهاصفحات 35-51
در این پژوهش به پخت رزین یورتانی عاری از ایزوسیانات بر پایه روغن بزرک و اثر افزایش درصد کربناتدار نمودن رزین بر روی خواص پوشش پرداخته شده است. بر این اساس ابتدا پیوندهای دوگانه موجود در روغن بزرک به حلقههای اپوکسی تبدیل و سپس از طریق واکنش کربناتدار کردن با درصدهای مختلف تبدیل (50%، 75% و 100%) به حلقههای کربناتی تبدیل شد. در ادامه و از طریق واکنش با سختکنندههای آمینی، حلقهها کربناتی تشکیل شده شکسته شده و پیوند یورتانی تشکیل گردید. نتایج آزمونهای طیف سنجی تبدیل فوریه زیر قرمز (FTIR) نشان داد که در مرحله اپوکسیدار کردن، پیک جذبی در ناحیه cm-1 1689، مربوط به پیوندهای دوگانه کربناتی در روغن بزرک بود کوچکتر، و پیک cm-1823 که مربوط به حلقههای اپوکسی است، تشکیل گردید. سپس در مرحله دوم، کوچک شدن پیک cm-1823 و پدید آمدن پیک cm-11800 بیانگر نشکیل حلقه کربناتی به جای عوامل اپوکسی است. از آزمونهای گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) جهت بررسی شرایط پخت استفاده گردید. پس از آن، دما و زمان بهینه پخت مشخص (زمان مناسب جهت پخت مدت 2 ساعت جهت پیش حرارت در دمای °C 100 و سپس مدت 2 ساعت جهت تکمیل فرایند پخت در دمای °C 180 میباشد) و در نهایت خواص فیزیکی، مکانیکی و ضدخوردگی این سه آمیزه از طریق آزمونهای Pull-off، Cross-cut، سختی، ضربه، خمش و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مقایسه گردید. نتایج بهدست آمده از آزمونهای هویت شناسی تاییدی بر اپوکسیدار شدن و سپس کربناتدار شدن روغن بزرک بود. همچنین آزمونهای خواص پوشش گویای بهبود چسبندگی، سختی و کاهش انعطافپذیری با افزایش درصد کربناتدار شدن و افزایش خواص ضدخوردگی و سپس کاهش خواص ضدخوردگی با افزایش درصد کربنات-دار شدن بود. بعد از دو هفته غوطه وری در محیط خورنده نمونه ی 75 درصد کربنات دار شده مقاومتی برابر با 106×38/5 اهم. سانتی متر مربع نشان دادو این مقاومت برای نمونه پوشش پلی یورتان پایه حلالی برابر با 107×03/1 اهم. سانتی متر مربع اندازه گیری شد. در نتیجه رزینهای یورتانی بدست آمده از روغنگیاهی بزرک با 75% کربناتدار شدن، خواص بهینه را به عنوان یک پوشش نشان داد.
کلیدواژگان: رزین یورتانی، روغن گیاهی، زیست سازگار، خواص ضدخوردگی، خواص فیزیکی و مکانیکی -
صفحات 53-64
در این تحقیق تاثیر عملیات حرارتی فراپیرسازی دو مرحله ای بر رفتار خوردگی فولاد زنگ نزن 17-4PH بررسی شد. به این منظور دو نوع آزمون و ارزیابی خوردگی هیدروژنی HIC و خوردگی تنشی SCC انجام شد. ابتدا این فولاد در دمای °C1035 به مدت 1 ساعت تحت عملیات حرارتی آنیل انحلالی قرار گرفت. سپس این فولاد تحت عملیات حرارتی فراپیرسازی دو مرحله ای (H1150-M) قرار گرفت. برای ارزیابی خواص مکانیکی، آزمون ریزسختی انجام شد. مشخصات ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی مورد بررسی قرار گرفت. ارزیابی ریزساختاری نشان داد که این فولاد در شرایط آنیل انحلالی دارای ریزساختاری متشکل از تیغههای مارتنزیت تمپر نشده به همراه فریت δ بین دندریتی است. در حالی که عملیات حرارتی فراپیرسازی دو مرحله ای باعث تشکیل ریزساختار مارتنزیت لایه ای شدیدا تمپر شده به همراه فاز فریت α و نیز آستنیت برگشتی گردید. بر خلاف شرایط آنیل انحلالی، در شرایط فراپیرسازی دو مرحله ای پس از آزمون HIC هیچ ترکی در نمونهها مشاهده نشد. نتایج آزمون خوردگی تنشی SCC نشان داد که این فولاد در هر دو حالت آنیل انحلالی و فراپیرسازی دو مرحله ای، به این نوع خوردگی حساس است هر چند زمان شکست در شرایط فراپیرسازی دو مرحله ای به مراتب بالاتر از حالت آنیل انحلالی تشخیص داده شد.
کلیدواژگان: فولاد PH 17-4، عملیات حرارتی فراپیرسازی دو مرحله ای، مارتنزیت تمپرشده، خوردگی HIC، خوردگی SCC -
صفحات 65-83
الکترولیز کلرات سدیم به روش الکتروشیمیایی و با استفاده از آندهای پلاتین با بستر نیوبیوم انجام میشود. با توجه به قیمت بالای این آندها مقاومت به خوردگی آنها در این محیط حایز اهمیت است. در این تحقیق به اثر دانسیته جریان الکترولیت بر رفتار خوردگی این آندها پرداخته شده است. به همین منظور ابتدا پوشش پلاتین به روش ترسیب الکتروشیمیایی بر روی زیرلایهی نیوبیومی رسوب داده شد. سپس به منظور بررسی اثر دانسیته جریان الکترولیز بر رفتار خوردگی آندهای موجود، سه دانسیته جریان 5/0، 2/1 و 2 آمپر بر سانتیمتر مربع مطالعه شد. آزمون تعیین عمر تشدید شده در محلول حاوی کلرات و در دمای 35 درجه سانتیگراد در زمانهای 3، 10، 40 و 70 ساعت برای هر یک از نمونهها انجام گرفت و سپس در پایان هر مرحله، رفتار الکتروشیمایی آندها توسط آزمونهای ولتامتری چرخهای (CV) و امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین برای تعیین اثر تغییر پارامترها بر روی خصوصیات ریزساختاری الکترودها پس از پایان 70 ساعت، تصاویر میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) از نمونهها تهیه شد. نتایج به دست آمده نشان داد که در هر دانسیته جریان، محلول در مجاورت آند، اسیدی است و با افزایش دانسیته جریان، خوردگی پوشش از طریق تشکیل کمپلکسهای کلرو پلاتین، از حالت موضعی به یکنواخت، با نرخ بالا تبدیل میشود. در نهایت مشخص شد، غیرفعال شدن و از بین رفتن آندهای پلاتین-نیوبیوم به دو صورت رخ میدهد؛ از بین رفتن پوشش و هم زمان رشد لایه پسیو و عایق Nb2O5 در فصل مشترک پوشش-زیرلایه و یا از بین رفتن پوشش و انحلال لایه پسیو. در ضمن مشخص شد در الکترولیت با دانسیته جریان 2/1 آمپر بر سانتیمتر مربع، آند پلاتین از فعالیت کاتالیستی مطلوب، کمترین میزان تخریب و مقاومت به خوردگی بالا برخوردار است.
کلیدواژگان: آند، کلرات سدیم، دانسیته جریان، خوردگی موضعی، ولتامتری چرخه ای، امپدانس الکتروشیمیایی -
صفحات 85-98
در این پژوهش مکانیزم عملکرد ممانعت کنندگی سه بازدارنده آلی تریسدیم سیترات، سدیم پتاسیم تارتریت و اتیلن دیآمین تترااستیک اسید، بر رفتار خوردگی فولاد کربنی در محلول شبیهساز حفرات بتن حاوی 5/3% وزنی NaCl، با استفاده از آزمونهای پتانسیل مدار باز، قطبش چرخهای و طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورفولوژی فولاد، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون EIS نشان داد که پس از قرارگیری نمونه فولادی در معرض محلول حاوی نمک به مدت دو روز، بازدارندههای سیترات و تارتریت توانستند راندمان بازدارندگی خوردگی را در غلظت بهینه خود، به ترتیب تا 92 و 86 درصد برسانند. بر اساس پارامترهای حاصل از این تست، مکانیزم عملکرد بازدارندهها مورد تحلیل قرار گرفت. آزمون قطبش چرخهای نشان داد که سازوکار غالب بازدارندگی، از طریق محدود نمودن مکانهای آندی میباشد. تصاویر SEM، نشان داد که با افزودن 1/0 مولار سیترات یا تارتریت به محیط خورنده، لایهای یکنواخت و با تخلخل کم بر روی سطح تشکیل میشود که تا حد زیادی، سطح را از خوردگی حفرهای محافظت مینماید.
کلیدواژگان: بازدارنده آلی، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، قطبش چرخه ای
-
Pages 7-18
In the present study, the effect of different concentrations of calcium acetate (10 and 20 g/l) and potassium hydroxide (1 and 3 g/l) salts in electrolyte of the plasma electrolytic oxidation process on corrosion resistance of coatings formed on pure titanium has been investigated. After observation the surface structure of the coatings, it was found that the lowest porosity (about 4.86%) was related to the coating formed in the electrolyte containing 20 g/l calcium acetate and 1 g/l potassium hydroxide. This coating also showed the highest contact angle with water droplets (67.89 degrees) or in other words, the lowest wettability. The results of evaluation of corrosion behavior of coatings using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization tests after 48 hours of immersion in Ringer's solution indicated that the mentioned coating had the lowest corrosion current density (3.06 × 10-8 Ω/cm2 ) and the highest corrosion resistance (448272 Ω cm2 ) among all coatings. The high resistance of this coating against corrosion was due to low porosity percentage and thus reducing the penetration of corrosive ions into the substrate and also low wettability.
Keywords: Titanium, plasma electrolytic oxidation (PEO), electrochemical impedance spectroscopy(EIS), potentiodynamic polarization, corrosion -
Pages 19-34
In order to strengthen the epoxy phenolic coating, glass flakes and cerium nitrate have been used. For this purpose, 6 samples with different combinations of cerium nitrate and glass flake were prepared and applied on ST37 steel. The self-healing properties of the samples at the scratch site were investigated by field emission scanning electron microscope (FESEM), elemental map analysis (MAP), and energy dispersive spectroscopy (EDS). According to the results, 58.52% of the complexes formed in the scratch area are composed of cerium nitrate (in sample EP2CN1.5G-04). In order to measure the anti-corrosion performance, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), polarization and salt spray tests were performed. The obtained results showed a significant improvement in the protective performance of coatings containing glass flake and cerium nitrate compared to the pure epoxy. The results indicated that the presence of glass flakes and the combination of its protective mechanism with the self-healing properties of cerium nitrate increased Rct (charge transfer resistance) in sample 04 compared to sample 01 by 11.2 and 4.8 times, respectively, after 18 days of immersion. This sample also had the highest RP and the lowest icorr compared to other under-studed samples. These results prove the release of cerium nitrate in addition to the barrier properties of glass flakes. According to the results, it was observed that the EP2CN1.5G04 sample had better anti-corrosion performance than other samples.
Keywords: Corrosion, Epoxy coating, Impedance, Polarization, Glass flakes, Cerium nitrate -
Pages 35-51
In this study, synthesize of the non-isocyanate-based polyhydroxy urethane from linseed oil and the effect of increasing the carbonation conversion percentage on the resulted polyurethane coating properties were studied. For this purpose, double bonds of the linseed oil were converted to the epoxy rings at the first step, and then these epoxy rings were turned into the carbonate rings with carbonation reaction with different percentages (45%, 75% and 100%), which will break these rings and form urethane bond by reacting with amine hardeners. The Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to characterize the samples )In the epoxidation step, the 1689 cm-1 peak, which corresponds to the carbonate double bonds in linseed oil, became smaller, and the 823 cm-1 peak, which corresponds to the epoxy rings, formed, and then in the second stage, 823 cm-1 become smaller and the formation of the peak of 1800 cm-1 represent the carbonate ring formed instead of epoxy rings). Differential scanning calorimetry (DSC) was used to assesses the curing conditions. After that, the optimal curing temperature and time were determined (suitable time for curing is 2 hours for preheating at 100°C and then 2 hours to complete the cure process at 180°C), and finally, the physical, mechanical and anti-corrosion properties of samples were compared through Pull-off, Crosscut, hardness, impact, bending and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) tests. The results of the characterization tests confirmed the epoxidation of linseed oil and carbonation of the epoxidized linseed oil. Also, coating properties showed improvement of adhesion and hardness and reduction of flexibility by increasing the carbonation conversion and increasing of the anti-corrosion properties first and then decreasing it by increasing the percentage of carbonation. After 2 weeks immersion in corrosive electrolyte, sample with 75% of carbonation revealed anti-corrosion resistance equal to 5.38×106 ohm.cm2 while solvent-base polyurethane indicated 1.03×107 ohm.cm2 . Finally, polyurethane resine synthesized from 75% carbonated linseed oil represents the optimum properties for coating application.
Keywords: Urethane resin, vegetable oil, biocompatible, anti-corrosion properties, physical andmechanical properties -
Pages 53-64
This research studied the effect of two-stage over aging treatment on the 17-4 PH stainless steel corrosion behavior. First, the steel was solution annealed at 1035 °C for 1h, then it was subjected to a two-stage over aging treatment known as H1150-M treatment. Hydrogen induced cracking and stress corrosion cracking standard tests were carried out under annealed and over aged conditions. Microhardness tests were conducted to evaluate the mechanical properties under different testing conditions. Microstructural examinations were performed by the optical microscope and field emission scanning electron microscope. The results showed that under annealed condition, the microstructure consisted of lath and coarse martensite and interdendritic δ-ferrite that transferred to severely tempered and layered martensite after over aging treatment with the formation of reversed austenite. In the latter case, the reversed austenite was about 26% compared to 7% before over aging treatment. Under the hydrogen induced cracking test, the over aged 17-4 PH steel exhibited no cracking, unlike the annealed condition. The results also showed that 17-4 PH steel under both annealing and over aging conditions, is suspectable to stress corrosion cracking; meanwhile, time to failure was substantially higher in the latter condition.
Keywords: 17-4 PH steel, Over aging treatment, Tempered martensite, Hydrogen induced cracking, Stresscorrosion cracking -
Pages 65-83
Platinum anodes, including platinum coating on the substrate of niobium, are used for electrolysis of sodium chlorate. Due to the high price of these anodes, their corrosion resistance in this environment is important. In this research the effect of current density has been investigated on corrosion the behavior of Pt/Nb anode. Platinum coating was deposited on the niobium substrate by electrodeposition method. The samples were then exposed to accelerated life test in chlorate electrolysis cell at current densities of 0.5, 1.2 and 2 A/cm2 for 3, 10, 40 and 70 hours at constant temperature of 35°C. Cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy was done on the samples at each time extension. The samples finally were characterized using SEM. The results showed that at any current density, the solution in the vicinity of the anode is acidic and with increasing current density, the corrosion of the coating through the formation of chloroplatin complexes, from local to uniform, is converted at a high rate.As well as, it was revealed that the Pt/Nb anodes are deactivated in to two manners; Spontaneous dissolution of platinum coating and growth of passive layer or dissolution of coating together with passive layer. The electrolysis with current density of 1.2 A/cm2 is the best operating condition in which the platinum anode has its highest corrosion resistance, lowest destruction and optimum catalytic effect.
Keywords: Platinum, Sodium chlorate, Current Density, Corrosion, Cyclic Voltammetry, Electrochemical Impedance Spectroscopy -
Pages 85-98
In this study, the effects of Tri-sodium citrate, Sodium potassium tartrate and Ethylene di-amine tetra-acetic acid as organic corrosion inhibitors on the corrosion behavior of carbon steel in a simulated concrete pore solution contaminated with 3.5 wt% NaCl, were investigated through open circuit potential, Electrochemical impedance spectroscopy and Cyclic polarization analysis. Morphology and surface roughness of the specimens was evaluated by scanning electron microscopy. EIS analysis showed that after 48 hours of exposure to NaCl solution, the citrate and tartrate were able to achieve 91.2% and 87.3% corrosion inhibition efficiency at their best performance respectively. Inhibition Mechanism of each inhibitor was analyzed Based on the parameters obtained from the EIS tests. According to Cyclic polarization results, the dominant mechanism of inhibition is through aggregating on anodic sites and consequently limiting the anodic reactions. SEM images showed that the addition of 0.1 M of citrate or tartrate to the corrosive medium, causes a relatively persistent layer on the surface of the metal with low porosity level which immunes the carbon steel from pitting corrosion to a large extent.
Keywords: Corrosion inhibitor, Simulated concrete pore solution, EIS, SEM, Pitting Corrosion, Morphology