مطالعه عملکرد بازدارندگی پیگمنت‌های ضدخوردگی نسل سوم بر پایه فسفات توسط آزمون‌های الکتروشیمیایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

به‌کارگیری نسل جدید پیگمنت‌های ضد خوردگی بر پایه فسفات به‌عنوان راهکاری موثر برای کاهش اختلاف موجود بین راندمان بازدارندگی ترکیبات سمی بر پایه کرومات و جایگزین سنتی‌شان (پیگمنت فسفات روی) به‌شمار می‌رود. این ترکیبات، محصول اصلاح ساختار شیمیایی پیگمنت فسفات روی در دو بخش کاتیونی و یا آنیونی می‌باشند. هدف از این تحقیق، مقایسه عملکرد بازدارندگی ترکیب پلی‌فسفات روی آلومینیوم (ZAPP) به‌عنوان نسل سوم از پیگمنت‌های ضد خوردگی بر پایه فسفات و فسفات روی از طریق آزمون‌های الکتروشیمیایی و آنالیز سطح می‌باشد. به این منظور، محلول اشباعی از پیگمنت‌های مذکور در محلول 5/3 درصد کلرید سدیم تهیه و نمونه‌های فولادی بدون پوشش در آن غوطه‌ور شدند. آزمون‌های الکتروشیمیایی در سه زمان 1، 4 و 24 ساعت و آنالیز سطحی پس از 24 ساعت غوطه‌وری بر روی نمونه‌ها انجام شدند. نتایج به‌دست آمده از آزمون‌های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون خطی، برتری پیگمنت اصلاح شده فسفات روی در مقایسه با نوع معمولی آن را نشان داد. به طورکلی، روند تغییرات زمانی عوامل مقاومت انتقال بار (Rct) حاصل از آزمون امپدانس الکتروشیمیایی و مقاومت پلاریزاسیون (Rp)، دانسیته جریان (Icorr) و سرعت خوردگی حاصل از منحنی‌های پلاریزاسیون و همچنین ظاهر طیف‌ها و منحنی‌ها حاکی از رسوب فیلمی محافظ بر روی سطح در حضور ZAPP بود درحالی‌که تصاویر به‌دست آمده از میکروسکوپ الکترونی (SEM) نیز این موضوع را به وضوح به اثبات می‌رساند. عناصر موجود در لایه تشکیل شده، توسط آزمون(Energy dispersive x-ray microanalysis (EDXتعیین شد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Preventive Performance of Third Generation Phosphate Based Anti-corrosion Pigments by Use of Electrochemical Experiments

چکیده [English]

An effective way of reducing the gap between preventive performance of toxic chromate-based compounds and their traditional replacements (zinc phosphate) is using the new generation of phosphate based anti-corrosion pigments. These compounds are product of modified chemical structure of zinc phosphate pigments in cation and anion parts. In this study, our aim is to compare preventive performance of zinc aluminum polyphosphate (ZAPP) as a third generation phosphate and zinc phosphate based anti-corrosion pigments by use of electrochemical and surface analysis tests. For this purpose, uncoated steel samples were immersed inside saturated solution of the pigments in 3.5 percent chloride sodium solution. In addition to surface analysis after 24 hours, electrochemical experiments were carried out on the samples in three time intervals: 1, 4 and 24 hours. The results of electrochemical impedance spectrometer and linear polarization experiments show superiority of the reformed zinc phosphate pigments over its normal form. Generally, timing changes of charge transfer resistance (Rct) resulted from electrochemical impedance experiment and polarization resistance (Rp), current density (Icorr) and corrosion speed resulted from polarization curves as well as spectrum and curve shapes showed a protective film on the surface with presence of ZAPP. Also, images obtained from SEM proved this fact. The elements of the formed layer were identified by use of energy dispersive x-ray microanalysis (EDX).
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anti-Corrosion Pigment
  • Polyphosphate
  • Electrochemical Impedance
  • Linear Polarization

[1] Sinko J., Challenges of chromate inhibitor pigments replacement in organic coatings, Progress in Organic Coatings, Vol. 42, pp. 267-282, 2001.

[2] Buxbaum G. and Pfaff G. (eds.), Industrial inorganic pigments, 3rd Ed., Wiley-VCH, Weinheim, 2005.

[3] Fragata F., de la fuente D., Almeida E. and Santos D., Solvent borne paint systems on carbon steel and hot-dip galvanized steel for a wide range of atmospheric exposures, JCT, 4/1, pp. 75-87, 2007.

[4] Thorn A., Adams A. and Gicuchi T., Improved corrosion control through nontoxic corrosion inhibitor synergies, JCT Coatings Tech., 3/5, pp. 1-8, 2006.

[5] Hernandez M. and Genesca J., Effect of an inhibitive pigment Zinc-Aluminum-Phosphate (ZAP) on the                        corrosion mechanisms of steel in waterborne coatings, Prog. Org. Coat., Vol. 56, pp. 199-206, 2006.

[6] Kalenda P., Properties of anticorrosion pigments depending on their chemical composition and PVC value, Pigment and Resin Technology, 35/4, pp. 188-199, 2006.

[7] Vetere V., Deya M., Romagnoli R. and del Amo B., Calcium tripolyphosphate: An anticorrosive pigment for paint, JCT, 73/917, pp. 57-63, 2001.

[8] Kalendova A., Vesely D. and Brodinova J., Anticorrosive spinel-type pigments of the mixed metal oxides        compared to metal polyphosphates, Anti-Corrosion Methods and Materials, Vol. 51, pp. 6-17, 2004.

[9] Zin I.M., Lyon S.B. and Pokhmurskii V.I., Corrosion control of galvanized steel using a phosphate/calcium ion inhibitor mixture, Corrosion Science, Vol. 45, pp. 777-788, 2003.

[10] Hatch G. and Rice O., Threshold treatment of water systems, Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 37, pp. 710-715, 1945.

[11] Hatch G., Polyphosphate inhibitors in portable water, Materials Protection, Vol. 8, pp. 31-35, 1969.

[12] Ebrahimi Mehr M., Shahrabi T. and Hosseini M.G., Determination of suitable corrosion inhibitor formulation for a portable water supply, Anti-Corrosion Methods and Materials, Vol. 51, pp. 399-405, 2004.

[13] Naderi R., Attar M.M. and Moayed M.H., EIS examination of mill scale on mild steel with polyester–epoxy powder coating, Progress in Organic Coatings, Vol. 50, pp. 162-165, 2004.

[14] Barsoukov E. and Ross Macdonald J. (eds.), Impedance spectroscopy theory, experiment, and applications, 2nd Ed., John Wiley and Sons, 2005. 

[15] Naderi R., Attar M.M. and Moayed M.H., Investigation on the effect of various surface preparations on             corrosion performance of powder coated steel by EIS, Materials and Corrosion, Vol. 56, pp. 325-328, 2005.

[16] Mahdavian M. and Attar M.M., Investigation on zinc phosphate effectiveness at different pigment volume    concentrations via electrochemical impedance spectroscopy, Electrochimica Acta, Vol. 50, pp. 4645-4648, 2005. 

[17] Deflorian F. and Felhosi I., Electrochemical impedance study of environmentally friendly pigments in organic coatings, Corrosion, Vol. 59, pp. 112-120, 2003.