بررسي رفتار خوردگي پوشش آبگريزنانوساختارمتشکل از ترکيبات سيلاني بر زير لايه مسي

STUDENT

DEGREE

YEAR

In this study, the corrosion protection of three silane based coatings on copper substrate was investigated in NaCl solution. For this purpose, tetraethoxysilane (TEOS), 3-Tri- methoxysilyl-1-propanethiol (TPS) and a hybrid TEOS+TPS were coated onto a Cu substrate by the sol-gel deposition method. The silane solution was prepared by dissolving silane agents in a mixture of distilled water and ethanol. The surface morphologies and chemical compositions of the coatings were assessed using atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), and Fourier transfer infrared spectrometer (FTIR). The corrosion behavior of uncoated and coated copper specimens was evaluated using potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and immersion tests. The results indicated that hybrid TEOS+TPS coating exhibited the best corrosion performance as compared with the copper substrate and singe TEOS and TPS coatings. This behavior was ascribed to the simultaneous formation of strong Cu-S and crosslink Si-O-Si bonds according to the FTIR observations. The surface topography studies by AFM after 120 hours immersion in 3.5 wt% NaCl demonstrated a little damage to the surface coating of TEOS + MPTMS than the two other coatings. These observations were in good agreement with the images obtained by optical microscopy. Furthermore, the coating surface morphological studies by SEM revealed that the ball like silica particles have been distributed on the copper substrate with particle sizes ranging from 75 to 250nm. Also, it was found that the TEOS+TPS coating exhibited similar corrosion resistance in different chloride ion concentrations (1.5, 2.5 and 3.5 wt% sodium chloride) It was also demonstrated that the corrosion behavior of TEOS+TPS coating in the Persian Gulf electrolyte was similar to that performed in 3.5 wt% NaCl. Keywords: Silane coating, Corrosion, Copper, Chloride ion, Hydrophobic

چکيده يکي از مهم‌ترين وظايف براي از بين بردن خطرها در صنعت، پيشگيري از خوردگي است. براي جلوگيري از خوردگي فلزات و ديگر مواد، به‌طور عمده از پوشش‌هاي محافظ استفاده مي‌شود. در اين پژوهش به بررسي رفتار خوردگي سه پوشش‌ پايه سيلاني بر زير لايه مسي در محلول کلريد سديم پرداخته شد. براي همين منظور پوشش‌هايي از تترااتيل‌اورتوسيليکات (TEOS)، تري‌مرکاپتوپروپيل (تري متوکسي سيلان) (MPTMS) و مخلوط TEOS+MPTMS به روش سل ژل بر روي مس ايجاد شد. محلول سيلان با حل کردن ترکيب‌هاي سيلاني در مخلوط الکل، آب مقطر و اسيد کلريدريک آماده شد. براي بررسي مورفولوژي و ترکيب شيميايي سطح از ميکروسکوپ نيروي اتمي، ميکروسکوپ الکتروني روبشي و آزمون طيف‌سنج مادون‌قرمز تبديل فوريه، استفاده شد. از آزمون‌هاي پلاريزاسيون پتانسيو ديناميک، طيف‌سنجي امپدانس الکتروشيميايي و آزمون غوطه‌وري براي مقايسه رفتار خوردگي نمونه‌هاي مس بدون پوشش و پوشش‌دار استفاده شد. نتايج نشان داد که پوشش TEOS+MPTMS بهترين حفاظت از خوردگي را نسبت به مس بدون پوشش، TEOS و MPTMS دارد. اين رفتار به دليل وجود پيوند کووالانسي Cu-S با سطح مس و پيوندهاي عرضي Si–O–Si است که توسط آناليز FTIR شناسايي شدند. تصاوير ميکروسکوپي نيروي اتمي به دست آمده بعد از 120 ساعت غوطه‌وري، تخريب کمي را براي سطح پوشش TEOS+MPTMS نسبت به دو پوشش ديگر نشان داد که مطابق با تصاوير به دست آمده از ميکروسکوپ نوري بود. به‌علاوه، مطالعه ريزساختار سطح پوشش‌ها به‌وسيله ميکروسکوپ الکتروني روبشي نشان داد که ذرات کروي سيليکا بر روي مس توزيع شده و اندازه ذرات مابين nm250-75 است. اثر بازدارندگي خوردگي و پايداري مس توسط پوشش TEOS+MPTMS در آب حاوي غلظت‌هاي متفاوت 5/1، 5/2 و 5/3 درصد وزني کلريد سديم، تابعيت چنداني از غلظت يون کلريد نداشته است. نتايج آزمون‌هاي الکتروشيميايي بيان داشت که با اينکه املاح ديگري افزون بر يون کلريد در آب خليج‌فارس وجود دارند، اما پوشش TEOS+MPTMS داراي رفتار خوردگي مشابه با محلول کلريد سديم 5/3 درصد وزني بوده و عامل اصلي خوردگي مس در اين محيط يون کلريد است. بررسي رفتار آب‌گريزي پوشش نشان داد که سطح TEOS+MPTMS داراي زاويه قطره آب ?98 است. کلمات کليدي: پوشش سيلاني، خوردگي، مس، يون کلريد و آب‌گريز.