بررسی خواص ضدخوردگی پوشش اپوکسی نوالاک حاوی نانو ذرات کلی با استفاده از آزمون‌های امپدانس الکتروشیمیایی و پروب روبشی کلوین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه حفاظت صنعتی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

10.22078/pr.2019.3437.2572

چکیده

هدف از این پژوهش بررسی تاثیر نانوذرات کلی بر افزایش خواص حفاظتی پوشش اپوکسی نوالاک برروی فولاد کربنی ساده است. نتایج امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد افزودن این نانوذره موجب افزایش مقاومت پوشش اپوکسی نوالاک اعمال شده بر زیرآیند فولادی گردید. مقاومت پوشش حاوی 3% نانو کلی پس از h 1000 غوطه‌وری در آب نمک 5/3% حدود Ω.cm2 106×3/1 بود که نشان‌دهنده مقاومت خوب این پوشش در محیط خورنده است . همچنین نتایج امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد پوشش حاوی 3% نانوکلی مقاومت بهتری نسبت به پوشش حاوی 5% نانوکلی از خود نشان داد. نتایج آزمون پروب روبشی کلوین (SKP) نشان داد، در نمونه‌های حاوی نانو‌کلی در طول h 2500 میانگین ولتا پتانسیل سطح به‌تدریج از mV 345- به mV 700- افت کرد و افت پتانسیل سطح در حضور نانوکلی بسیار کمتر از حالتی بود که نانوکلی حضور ندارد که نشان‌دهنده‌ تاثیر مثبت این نانوذرات در کنترل خوردگی بود. ولتا پتانسیل لاک اپوکسی بدون نانوذره در همین مدت زمان به مقادیر بسیار پایین‌تری نسبت به نمونه حاوی نانو‌کلی یعنی حدود mV 1500- رسید. در حضور نانو‌کلی پوشش با استفاده از کاهش و طولانی‌تر کردن مسیر نفوذ الکترولیت حاوی اکسیژن، آب و یون‌های خورنده، سرعت خوردگی را کنترل کرده و زمان نفوذ الکترولیت به زیر پوشش و تخریب پوشش را به تعویق می‌اندازد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

nvestigation of Anti-corrosion Properties of Epoxy Coating Containing Clay Nanoparticles Using EIS and Scanning Kelvin Probe

نویسندگان [English]

  • Ghasem Ebrahimi
  • jaber Neshati
  • Fereshteh Rezaei
Corrosion Department, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI), Tehran, Iran
چکیده [English]

The purpose of this study was to investigate the effect of the Clay nanoparticles on the protective properties of the epoxy coating on carbon steel. The results of the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) showed that the addition of this nanoparticle increased the corrosion resistance of the epoxy coating. The resistance of the coating containing 3% nanoclay after 1000 hours immersion in NaCl 3.5 wt. % was about 3.1 × 106 Ω.cm, indicating good resistance to the coating in the corrosive environment. Also, the results of electrochemical impedance showed that coating containing 3% nanoclay showed better resistance than coating containing 5% nanoclay. The results of the Scanning Kelvin Probe (SKP) showed that in nanoclay-containing samples after 2500 hours, the average potential of the surface gradually dropped from -345 mV to -700 mV, and the drop in surface potential in the presence of nanoclay was much less than in presence of nanoclay which indicates the positive effect of these nanoparticles on corrosion control. Moreover, Volta potential of varnish without a nanoparticle, reached a much lower level over the same period than a nanoclay sample of about 1500 mV. Finally, exfoliated nanoclays by reducing and prolonging the penetration path of electrolyte containing oxygen, water, and corrosive ions controlled the corrosion rate and postponed the time of penetration of the electrolyte.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano-Clay
  • Novolak Epoxy
  • Electrochemical Impedance
  • Scanning Kelvin Probe
  • Corrosion

[1]. Schweitzer P. A., Corrosion of Linings & Coatings, “Cathodic and inhibitor protection and corrosion monitoring,” CRC, Press, 2006. ##

[2]. Mittal V., “Barrier properties of polymer clay nanocomposites,” Nova Science Publishers, 2010. ##

[3]. Akbarinezhad E., Bahremandi M. and Faridi H. R., “Another approach for ranking and evaluation organic paint coatings via electrochemical impedance spectroscopy,” Corrosion Science, Vol. 51, pp. 356-363, 2009. ##

[4]. Hou X., Wang Y., Sun G., Huang R. and Zhang Ch., “Effect of polyaniline-modified glass flakes on the corrosion protection properties of epoxy coatings. High Performance Polymers,” Vol. 29, No. 3, pp. 314-305, 2017. ##

[5]. Jadhav N., T. Matsuda and V. Gelling, “Mica/polypyrrole (doped) composite containing coatings for the corrosion protection of cold rolled steel,” Journal of Coatings Technology and Research, Vol. 15, Issue 2, pp. 12-1, 2017. ##

[6]. Hári J., Horváth F., Móczó J., Renner K., and Pukánszky B., “Competitive interactions, structure and properties in polymer/layered silicate nanocomposites,” Express Polymer Letters, Vol. 11, No. 6, pp. 479-470, 2017. ##

[7]. Yeh J. M., Liou S. J., Lai C. Y., Wu P. C. and Tsai T. Y., “Enhancement of corrosion protection effect in polyaniline via the formation of polyaniline− clay nanocomposite materials,” Chemistry of Materials, Vol. 13, No. 3, pp. 1131-1136, 2001. ##

[8]. Knudsen and A. Forsgren, “Corrosion control through organic coating,” CRC Press, 2017. ##

[9]. Ray S. S. and M. Okamoto, “Polymer/layered silicate nanocomposites: a review from preparation to processing,” Progress in Polymer Science, Vol. 28, No.11, pp. 1549-1539, 2003. ##

[10]. Akbarinezhad E., Ebrahimi M., Sharif F., Attar M. M. and Faridi H. R., “Synthesis and evaluating corrosion protection effects of emeraldine base PAni/clay nanocomposite as a barrier pigment in zinc-rich ethyl silicate primer,” Progress in Organic Coatings, Vol. 70, pp. 44-39, 2011. ##

[11]. ASTM, “Standard test method for pull-off strength of coatings using portable adhesion testers,” West Conshohocken, ASTM International, D4541-09e1, pp. 16-10, 2009. ##

[12]. Wisian-Neilson P., “Polymer films with embedded metal nanoparticles,” Springer Series in Materials Science, Vol. 52, By Andreas Heilmann (Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik). Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg, New York. pp. 79-75, 2003. ##

[13]. Klimow G., Fink N. and Grundmeier G., “Electrochemical studies of the inhibition of the cathodic delamination of organically coated galvanised steel by thin conversion films,” Electrochimica Acta, Vol. 53, No. 3, pp. 1299-1290, 2007. ##

[14]. Chalker P., Bull S. and Rickerby D., “A review of the methods for the evaluation of coating-substrate adhesion,” Materials Science and Engineering, A, Vol. 140, pp. -592 583, 1991. ##

[15]. Zhai L., Ling G., Li J. and Wang Y., “The effect of nanoparticles on the adhesion of epoxy adhesive,” Materials Letters, Vol. 60,  Issue 25-26, pp. 3031-3033, 2006. ##

[16]. De Morais A., Pereira A. B., Teixeira J. P. and Cavaleiro N. C., “Strength of epoxy adhesive-bonded stainless-steel joints,” International Journal of Adhesion and Adhesives, Vol. 27, Issue 8, pp. -679 686, 2007. ##

[17]. Vaca-Cortés E., Lorenzo M. A., Jirsa J. O., Wheat H. G. and Carrasquillo R. L. , “Adhesion testing of epoxy coating,” Center for transportation Research, Research Report, No. 1265-6, pp.1-129, 1998. ##

[18]. Mennucci M., Banczek E. P., Rodrigues P. R. P. and Costa I., “Evaluation of benzotriazole as corrosion inhibitor for carbon steel in simulated pore solution,” Cement and Concrete Composites, Vol. 31, No. 6, pp. 418 -424, 2009. ##

[19]. Amirudin A. and D. Thieny, “Application of electrochemical impedance spectroscopy to study the degradation of polymer-coated metals,” Progress in Organic Coatings, Vol. 26, No. 1, pp. 1-28, 1995. ##

[20]. Hussain F., Hojjati M., Okamoto M. and Gorga R. E., “Polymer-matrix nanocomposites, processing, manufacturing, and application,” An Overview. Journal of Composite Materials, 40, Vol. 17, pp. 1575-1511, 2006. ##

[21]. Kalaivasan, N. and S.S. Shafi, “Enhancement of corrosion protection effect in mechanochemically synthesized Polyaniline/MMT clay nanocomposites,” Arabian Journal of Chemistry, Vol. 10, pp. 127-133, 2017. ##