RO127533A2 - Procedeu curat de obţinere acoperiri multistrat, protectoare împotriva coroziunii - Google Patents

Procedeu curat de obţinere acoperiri multistrat, protectoare împotriva coroziunii Download PDF

Info

Publication number
RO127533A2
RO127533A2 ROA201001043A RO201001043A RO127533A2 RO 127533 A2 RO127533 A2 RO 127533A2 RO A201001043 A ROA201001043 A RO A201001043A RO 201001043 A RO201001043 A RO 201001043A RO 127533 A2 RO127533 A2 RO 127533A2
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
polypyrrole
steel
corrosion
electropolymerization
zinc
Prior art date
Application number
ROA201001043A
Other languages
English (en)
Inventor
Cristian Pîrvu
Ioana Demetrescu
Mihaela Mindroiu
Simona Popescu
Vasilescu Cora
Silviu Iulian Drob
Original Assignee
Institutul De Chimie Fizică "Ilie Murgulescu"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institutul De Chimie Fizică "Ilie Murgulescu" filed Critical Institutul De Chimie Fizică "Ilie Murgulescu"
Priority to ROA201001043A priority Critical patent/RO127533A2/ro
Publication of RO127533A2 publication Critical patent/RO127533A2/ro

Links

Landscapes

  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de acoperire a suprafeţei oţelului carbon cu mai multe straturi compozite organice-anorganice, netoxice, pe bază de zinc şi polipirol, în scopul măririi rezistenţei la coroziune a oţelului. Procedeul conform invenţiei constă într-o primă depunere electrochimică, în baia de zincare, a unui strat de zinc cu grosimea cuprinsă între 10...12 μ m, urmată de depunerea stratului de polipirol folosind electropolimerizarea potenţiostatică a unei soluţii de tartrat de sodiu 0,1 M, în care s-a adăugat pirol ca monomer, de puritate > 98%, într-o concentraţie de 0,5 M, şi apă deionizată Mili-Q, durata de electropolimerizare fiind de 20 min la un potenţial de lucru cuprins între 2,4...2,8 V.

Description

DESCRIEREA INVENȚIEI
PROCEDEU CURAT DE OBȚINERE ACOPERIRI MULTISTRAT, PROTECTOARE ÎMPOTRIVA COROZIUNII
Aceasta invenție se referă la depunerea de acoperiri compozite, multistrat pe suprafața oțelului carbon, în scopul îmbunătățirii rezistenței la coroziune a acestuia. Aceste compozite sunt obținute prin electrodepunerea unui film de Polipirol pe suprafața oțelului carbon acoperit anterior cu zinc.
Până în prezent acoperirile protectoare de zinc s-au utilizat cu o pasivare suplimentară de cromați [A.M. Rocco, T.M.C. Nogueira, R.A. Simâo, W.C. Lima, Surface and Coatings Technology 179 (2004) 135-144], Straiele de cromați reprezintă o soluție eficientă privind stabilitatea lor în timp și rezistența ridicată la coroziune dar au inconvenientul că eliberează ioni de Cr6+ și Cr3*, elemente toxice atât pentru mediu cât și pentru sănătatea omului, restricționate de legislația europeană de mediu [Directiva 95/2002/EC, Directiva 96/2002/EC, QP2011 Astec Standard],
Prezenta invenție propune obținerea unui complex anorganic - organic prin acoperirea stratului de protecție ce conține Zinc cu un strat organic de Polipirol. Acest concept are la bază efectul barieră, prin care suprafața metalului este izolată de mediul corosiv și interacțiunile dintre metal și agenții corosivi sunt diminuate prin obținerea unui strat dens pe suprafața oțelului carbon care elimină complet efectul nociv al cromaților utilizați până acum.
De asemenea stratul organic de Polipirol pe lângă efectul protector creează și o mai bună aderență a acoperirilor ulterioare: grund, vopsea, lacuri, etc.
Polipirolul este o substanță netoxică, prietenoasă mediului, stabilă și ușor de sintetizat. Proprietățile acoperirilor cu polipirol depind de parametrii de sintetizare și de aceea uneori pot avea dezavantajul că sunt poroase.
Soluția originală propusă constă în obținerea unor noi sisteme de acoperiri multistrat cu rezistență ridicată la coroziune. Noile acoperiri multistrat funcționează ca strat pasiv rezistent la coroziune și ca strat barieră în calea ionilor corosivi din mediu. Acestea sunt acoperiri compozite pe bază de Zinc și pe bază de Polipirol depuse electrochimie în straturi succesive (Fig. 1).
D10-01043-0 2 -11- 2010
Fig. 1. Reprezentarea schematică a noii acoperiri compozite, multistrat, pe bază de Zinc și Polipirol
Depunerea stratului de Zinc
Stratul de Zinc a fost obținut prin depunere electrochimică din baie de zincare.
Acoperirea obținută a fost lucioasă, uniformă, iară rugozități sau pori, aderentă la metalul de bază (oțel carbon) și cu o grosime de 10-12 pm.
Depunerea stratului de Polipirol
Soluția de electropolimerizare
Soluția de electropolimerizare a constat din soluție de tartrat de sodiu O,1M în care s-a adăugat Pirol într-o concentrație de 0,5M. Tartratul de sodiu este un compus pasivant care stopează oxidarea zincului și favorizează creșterea stratului protector de Polipirol. Pirolul, ca monomer (Merck de puritate >98%) a fost păstrat la rece iar soluțiile au fost preparate cu apă deionizată Milli-Q.
Procedeu de depunere
Depunerea filmelor de polimer s-a făcut prin electropolimerizare:
- potențiostatică timp de 20 minute, la diverse valori ale potențialului impus;
- potențiodinamică pe un domeniu de potențial de 0 - 2,5V cu un număr diferit de cicluri de polarizare.
S-a utilizat un potențiostat Autolab PGSTAT 302N și o celulă cu trei electrozi: electrodul de referință Ag/AgCl/KCl, un electrod de auxiliar de platină și electrodul de lucru constând în proba de oțel preacoperit cu zinc.
Acoperirile multistrat Zinc / Polipirol obținute au fost caracterizate după cum urmează: electrochimie - prin trasarea curbelor de polarizare lineară Tafel (care furnizează
2010-010A3-0 2 -11- 2010
CV valorile potențialului și curentului de coroziune) și a curbelor de polarizare ciclică; microscopic - prin microscopie electronică de baleiaj (SEM).
Se prezintă în continuare 7 exemple de obținere a acoperirilor de Polipirol.
Exemplul 1. Obținerea acoperirii de Polipirol prin electropolimerizare potențiostatică la potențial de +2 V, pe substrat de Oțel / Zn
Parametrii utilizați au fost:
- Substrat: Oțel / Zn
- Potențial impus: +2 V
- Timp de polimerizare: 20 minute.
Din compararea comportării sistemului Oțel / Zinc / Polipirol (obținut prin electropolimerizare) față de sistemul Oțel / Zn se observă o modificare a valorilor potențialului de coroziune spre valori mai pozitive, dovedind îmbunătățirea calităților de protecție anticorozivă în prezența Polipirolului. Acestă concluzie este confirmată și de scăderea densității curentului de coroziune la acest potențial de polimerizare a Pirolului (Tabelul 2).
Tabel 2. Stabilitatea sistemului Oțel/Zn /Polipirol apreciata din parametrii curbelor de polarizare Tafel în soluție de NaCl 3% (potențial de electropolimerizare de +2 V)
Parametrii de coroziune Sistem de acoperire
Oțel / Zn Oțel /Zn/Polipirol depus potențiostatic
Ecorozîune (H1V) -988 -506
^coroziune (^lA/CIÎl ) 60,83 20,11
Exemplul 2. Obținerea acoperirii de Polipirol prin electropolimerizare potențiostatică la potențial de +2,2 V, pe substrat de Oțel / Zn
Parametrii utilizați au fost:
- Substrat: Oțel / Zn
- Potențial impus: +2,2 V
- Timp de polimerizare: 20 minute.
Din Tabelul 3 se observă că potențialul de coroziune al oțelului carbon protejat cu noua acoperire se deplasează spre valori electropozitive, ca rezultat al protecției oferite de acoperire; curentul de coroziune al oțelului zincat este redus de 4 ori în prezența acoperirii de Polipirol electropolimerizat la potențialul de 2,2 V.
^-2 0 1 0 - 0 1 0 4 3 -0 2 -11- 2010
Tabel 3. Stabilitatea sistemului Oțel/Zn /Polipirol apreciată din parametrii curbelor de polarizare Tafel în soluție de NaCl 3% (potențial de electropolimerizare de +2,2 V)
Parametrii de coroziune Sistem de acoperire
Oțel / Zn Oțel/Zn /Polipirol depus potențiostatic
Ecoroziune (mV) -988 -432
^coroziune (jlA/cill ) 60,83 15,4
Exemplul 3. Obținerea acoperirii de Polipirol prin electropolimerizare potențiostatica la potențial de +2,4 V, pe substrat de Oțel / Zn
Parametrii utilizați au fost:
- Substrat: Oțel / Zn
- Potențial impus: +2,4 V
- Timp de polimerizare: 20 minute.
Acoperirea cu Polipirol obținut prin electropolimerizare la potențialul de +2,4 V are efecte și mai bune asupra comportării oțelului zincat conducând la o înnobilare a potențialului de coroziune și reducerea de 6 ori a curentului de coroziune (Tabelul 4).
Tabel 4. Stabilitatea sistemului Oțel/Zn /Polipirol apreciată din parametrii curbelor de polarizare Tafel în soluție de NaCl 3% (potențial de electropolimerizare de +2,4 V) V
Parametrii de coroziune Sistem de acoperire
Oțel / Zn Oțel /Zn /Polipirol depus potențiostatic
^coroziune (îîlV) -988 -395
^coroziune (jlA/cm ) 60,83 9,79
Imaginea SEM a suprafeței stratului de Polipirol depus potențiostatic la +2,4 V pe substratul de oțel zincat prezintă o acoperire omogenă și compactă, cu structură globulară de câțiva microni (Fig. 2).
Fig. 2. Imaginea SEM a filmului de Polipirol depus potențiostatic la +2,4 V, pe suprafața electrodului de oțel zincat ^2010-01043-0 2 -li- 2010 (
Exemplul 4. Obținerea acoperirii de Polipirol prin electropolimerizare potențiostatică la potențial de +2,6 V, pe substrat de Oțel / Zn
Parametrii utilizați au fost:
- Substrat: Otel / Zn
- Potențial impus: +2,6 V
- Timp de polimerizare: 20 minute.
Sistemul Oțel / Zinc / Polipirol obținut prin electropolimerizare la +2,6 V este caracterizat de un potențial de coroziune electropozitiv și un curent de coroziune foarte mic ca urmare a acțiunii protectoare a Polipirolului.
Tabel 5. Stabilitatea sistemului Oțel/Zn /Polipirol apreciată din parametrii curbelor de polarizare Tafel în soluție de NaCl 3% (potențial de electropolimerizare de +2,6 V)
Parametrii de coroziune Sistem de acoperire
Oțel / Zn Oțel/Zn /Polipirol depus potențiostatic
^coroziune (lIlV) -988 -283
^coroziune (jlA/ciH ) 60,83 5,47
Exemplul 5. Obținerea acoperirii de Polipirol prin electropolimerizare potențiostatică la potențial de +2,8 V, pe substrat de Oțel / Zn
Parametrii utilizați au fost:
- Substrat: Otel / Zn
- Potențial impus: +2,8 V
- Timp de polimerizare: 20 minute.
Electropolimerizarea Polipirolului la potențialul de +2,8 V îmbunătățește și mai mult rezistența la coroziune a acoperirii multistraL reducând de aproximativ 14 ori curentul de coroziune și înnobilând foarte mult potențialul de coroziune.
Tabel 6. Stabilitatea sistemului Oțel /Zn /Polipirol apreciată din parametrii curbelor de polarizare Tafel în soluție de NaCl 3% (potențial de electropolimerizare de +2,8 V)
Parametrii de coroziune Sistem de acoperire
Oțel / Zn Oțel/Zn /Polipirol depus potențiostatic
^coroziune (mV) -988 -201
^coroziune QlA/cm ) 60,83 4,24
CX 2 O 1 o - O 1 O 4 3 - 0 2 -11- 2010
Exemplul 6. Obținerea acoperirii de Polipirol prin electropolimerizare potențiodinamică (10 cicluri de polarizare), pe substrat de Oțel / Zn
Parametrii utilizați au fost:
domeniul de potențial: 0 - 2,5 V număr de cicluri de polarizare: 10 viteza de scanare: 0,05 V/s pasul de scanare: 0,00244 V în cazul sistemului Oțel / Zinc / Polipirol obținut prin electropolimerizare anodică în condiții potențiodinamice la un număr de 10 cicluri de polarizare, viteza de coroziune este 58,12 μΑ/cm2, apropiată de cea a oțelului zincat deoarece acoperirea de Polipirol a prezentat pori.
Exemplul 7. Obținerea acoperirii de Polipirol prin electropolimerizare potențiodinamică (30 cicluri de polarizare), pe substrat de Oțel / Zn
Parametrii utilizați au fost:
domeniul de potențial: 0 - 2,5 V număr de cicluri de polarizare: 30 viteza de scanare: 0,05 V/s pasul de scanare: 0,00244 V
Polipirolul obținut prin electropolimerizare anodică în condiții potențiodinamice la un număr de 30 cicluri de polarizare a conferit substratului Oțel / Zn o rezistență la coroziune (curent de coroziune de 53,33 μΑ/cm2) mai bună decât cea obținută în cazul polarizării de 10 cicluri, dar mai scăzută decât în cazul polarizării potențiostatice.
Imaginea SEM a suprafeței stratului de Polipirol depus potențiodinamic la un număr de 30 cicluri de polarizare pe suprafața electrodului de oțel zincat prezintă o acoperire neomogenă (Fig. 3), explicând rezistența mai scăzută a acestei acoperiri.
Fig. 3. Imaginea SEM a filmului de Polipirol depus potențiodinamic (30 cicluri) pe suprafața electrodului de oțel zincat cc2 O 1 O - O 1 O 4 3 - O 2 -11- 2010
Din exemplele de mai sus rezultă că eficiența protectoare cea mai bună s-a obținut pentru acoperirile multistrat la care Polipirolul a fost obținut prin electropolimerizare potențiostatică la potențiale cuprinse între +2,4 V și +2,8 V. Figurile 4 și 5 care prezintă comparativ valorile potențialelor de coroziune (Fig. 4) și valorile curenților de coroziune (Fig. 5) pentru acoperirile multistrat Zinc / Polipirol obținute prin electropolimerizarea potențiostatică a Pirolului la diverse valori de potențial ilustrează foarte clar constatarea de mai sus.
în concluzie soluția originală propusă constă în electrodepunerea unei acoperiri de Polipirol pe substrat de oțel zincat, prin electropolimerizare potențiostatică, la potențiale de la +2,4 V până la +2,8 V, timp de 20 minute. Soluția de electropolimerizare a constat din soluție de tartrat de sodiu O,1M în care s-a adăugat Pirol într-o concentrație de 0,5M.
I ·
Zn/PP Zn/PP Zn/PP
1.8 V 2,0 V 2.2 V 2,4 V
Etoir -988 -998
506. -432
2.6 V
2,8 V 3.0 V
-395 -283 -201 •110
Fig. 4 Valorile potențialelor de coroziune pentru acoperirile multistrat Zinc / Polipirol obținute prin electropolimerizarea potențiostatică a Polipirolului la diverse valori de potențial
fi-2 Ο 1 Ο - Ο 1 0 4 3 - 0 2 -11- 2010
Zn Zn/PP Zn/PP Zn/PP Zn/PP Zn/PP Zn/PP Zn/PP
1.8 V . 2.0 V 2.2 V 2,4 V 2.6 V 2.8 V 3.0 V
® 60.83 51.85 20 11 15.4 9.79 î 5.47 [ 4.24 15.88
Fig. 5 Valorile curenților de coroziune pentru acoperirile multistrat Zinc / Polipirol obținute prin electropolimerizarea potențiostatică a Polipirolului la diverse valori de potențial

Claims (2)

1. Acoperiri multistrat anorganic - organic, Zinc / Polipirol electrodepuse pe suport de Oțel carbon în scop de protecție anticorosivă.
2. Procedeu curat, electrochimie de realizare acoperiri protectoare împotriva coroziunii pe bază de Polipirol, obținut prin electropolimerizare pe substrat de Oțel carbon / Zinc.
ROA201001043A 2010-11-02 2010-11-02 Procedeu curat de obţinere acoperiri multistrat, protectoare împotriva coroziunii RO127533A2 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201001043A RO127533A2 (ro) 2010-11-02 2010-11-02 Procedeu curat de obţinere acoperiri multistrat, protectoare împotriva coroziunii

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201001043A RO127533A2 (ro) 2010-11-02 2010-11-02 Procedeu curat de obţinere acoperiri multistrat, protectoare împotriva coroziunii

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO127533A2 true RO127533A2 (ro) 2012-06-29

Family

ID=46319380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA201001043A RO127533A2 (ro) 2010-11-02 2010-11-02 Procedeu curat de obţinere acoperiri multistrat, protectoare împotriva coroziunii

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO127533A2 (ro)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES3008570T3 (en) Method for nickel-free phosphating metal surfaces
Fashu et al. Influence of electrodeposition conditions on the microstructure and corrosion resistance of Zn–Ni alloy coatings from a deep eutectic solvent
Chu et al. Electrodeposition of zinc-cobalt alloys from choline chloride–urea ionic liquid
Etminanfar et al. Corrosion resistance of multilayer coatings of nanolayered Cr/Ni electrodeposited from Cr (III)–Ni (II) bath
Zhang et al. Corrosion behavior and microstructure of electrodeposited nano-layered Ni–Cr coatings
JP6788506B2 (ja) 三価電解液から析出される微小不連続クロムの不動態化
Protsenko et al. Trivalent chromium electrodeposition using a deep eutectic solvent
Adachi et al. Crystalline chromium electroplating with high current efficiency using chloride hydrate melt-based trivalent chromium baths
Kazemi et al. The effect of pre-anodizing on corrosion behavior of silicate conversion coating on AA2024
ES2218415T3 (es) Capas generadas electronicamente para la proteccion contra la corrosion o como fondo reactivo.
Krishnan et al. Electrodeposition of Ni-La2O3 composite on AA6061 alloy and its enhanced hardness, corrosion resistance and thermal stability
Bajat et al. The influence of steel surface modification by electrodeposited Zn–Fe alloys on the protective behaviour of an epoxy coating
Sa-nguanmoo et al. Hot-dip galvanization with pulse-electrodeposited nickel pre-coatings
Kaseem et al. Modification of a porous oxide layer formed on an Al–Zn–Mg alloy via plasma electrolytic oxidation and post treatment using oxalate ions
Winiarski et al. The effect of pH of plating bath on electrodeposition and properties of protective ternary Zn–Fe–Mo alloy coatings
Abedini et al. Structure and corrosion behavior of Zn-Ni-Mn/ZnNi layered alloy coatings electrodeposited under various potential regimes
Posner et al. Electrochemical electrolyte spreading studies of the protective properties of ultra-thin films on zinc galvanized steel
EA029324B1 (ru) Электрод для выделения кислорода в промышленных электрохимических процессах
CN102758227B (zh) 一种适用于海洋环境钢铁工程材料的杀菌防腐锌镀层
Amirat et al. Zn–Fe alloy electrodeposition from chloride bath: influence of deposition parameters on coatings morphology and structure
Marín-Sánchez et al. Electrodeposition of Zn-Mn coatings on steel from 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ionic liquid
RO127533A2 (ro) Procedeu curat de obţinere acoperiri multistrat, protectoare împotriva coroziunii
Koleva et al. Electrochemical corrosion behaviour and surface morphology of electrodeposited zinc, zinc–cobalt and their composite coatings
Hamid et al. Process and performance of hot dip zinc coatings containing ZnO and Ni–P under layers as barrier protection
Chen et al. Corrosion resistance of Zn–Ni/Ni and Ni/Zn–Ni compositionally modulated multilayer coating