بررسی اثر بازدارنده خوردگی هیبریدی آلی برگ درخت کنار و سولفات روی بر فولاد کم‌کربن در محیط نمکی

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

زهرا شهریاری ¹ , خلیل الله قیصری ²

1 - دکتری رشته مهندسی مواد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 - دانشیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

تاريخ الإرسال : 16 الأربعاء , ربيع الأول, 1444 تاريخ التأكيد : 13 الجمعة , جمادى الثانية, 1444 تاريخ الإصدار : 20 الخميس , رمضان, 1443

الکلمات المفتاحية: EIS, برگ درخت کنار, بازدارنده هیبریدی ZSC/ZnSO4, ممانعت از خوردگی,

ملخص المقالة :

چکیده
مقدمه: هدف از این مطالعه ارزیابی ویژگی­های جذبی و خواص بازدارند­گی عصاره برگ­ درخت کنار (ZSC)[1] و سولفات روی (ZnSO₄) و همچنین سنتز یک بازدارنده خوردگی جدید براساس ZSC/ZnSO₄ به منظور بازدارنده­ای جهت افزایش خواص حفاظت از خوردگی فولاد کم کربن در محلول ۵/۳ درصد وزنی سدیم­کلرید می­باشد.
روش­: در این تحقیق، عصاره استخراجی از ZSC به محلول آب در ZnSO₄ اضافه شد و توسط همزن مغناطیسی[2] به مدت زمان ۴۸ ساعت مخلوط شد تا بازدارنده چندتایی تهیه گردد. مورفولوژی و شیمی بازدارنده چندگانه سنتز شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز وزن سنجی حرارتی (TGA) مورد بررسی قرار گرفت. اثر ضد خوردگی و بازدارنده­گی بازدارنده سنتز شده در کنترل خوردگی فولاد کربنی توسط آزمون­های طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS)، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان مجهز به طیف­سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (FE-SEM/EDS) مورد مطالعه قرار گرفت.
یافته­ها: نتایج ریزساختاری و آنالیز TGA نشان داد که بازدارنده ترکیبی ZSC/ZnSO₄ به طور موفقیت آمیزی با اشتراک گذاشته شدن جفت الکترون­های آزاد اتم­های هترو O، N و H[3] موجود در ساختار ترکیبات آلی ZSC با اوربیتال­های خالی کاتیون Zn⁺² تشکیل شده است. نتایج حاصل از آزمون­های EIS و پلاریزاسیون نشان دادند که نمونه فولادی در محلول حاوی ترکیب هیبریدی ZSC/ZnSO₄ دارای مقاومت به خوردگی بالایی بوده است.  
نتیجه­گیری: کاهش نرخ خوردگی فولاد در محلول سدیم­کلرید حاوی ZSC/ZnSO₄ نشان از اثر هم­افزایی بین ZSC و Zn⁺² بوده است که سبب کاهش واکنش­های کاتدی و آندی در سطح فولاد شده و همچنین چنگ­زدگی و جذب مولکول­های ZSC با سطح فولاد و کاتیون­های Zn⁺² و Fe⁺² که سبب رسوب فیلم­های محافظ در مکان­های آندی و همچنین رسوب  هیدروکسید روی در مکان­های کاتدی خواهد شد.  
 
 
 
 
 

المصادر:

[1] M. Shabani-Nooshabadi, M. Ghandchi, "Santolina chamaecyparissus extract as a natural source inhibitor for 304 stainless steel corrosion in 3.5% NaCl", Journal of Industrial and Engineering Chemistry, vol. 31, pp. 231-237, 2015.

[2] D.-J. Choi, S.-J. You, J.-G. Kim, "Development of an environmentally safe corrosion, scale, and microorganism inhibitor for open recirculating cooling systems", Materials Science and Engineering: A, vol. 335  pp. 228-235, 2002.

[3] X. Wang, Y. Wan, Q. Wang, F. Shi, Z. Fan, Y. Chen, "Synergistic inhibition between bisbenzimidazole derivative and chloride ion on mild steel in 0.25 MH2so4 solution", Int. J. Electrochem. Sci, vol. 8, pp. 2182-2195, 2013.

[4] O. Girčienė, R. Ramanauskas, L. Gudavičiūtė, A. Martušienė, "Inhibition effect of sodium nitrite and silicate on carbon steel corrosion in chloride-contaminated alkaline solutions", Corrosion, The Journal of Science and Engineering, vol. 67, pp. 125001-125001-125001-125012, 2011.

[5] N. Khalil, "Quantum chemical approach of corrosion inhibition", Electrochimica Acta, vol. 4, pp. 2650-2633, 2013.

[6] B.V.A. Rao, M.V. Rao, S.S. Rao, B. Sreedhar, "Surface Analysis of carbon steel protected from corrosion by a new ternary inhibitor formulation containing phosphonated glycine, Zn 2+ and citrate", 2013.

[7] ف. محمدی نژاد، م. شهیدی زندی، م. ع. حسینی، م. ج . بهرامی، " بررسی قرص متورال به عنوان بازدارنده ای مؤثر و جدید برای جلوگیری از خوردگی فولاد نرم در محیط اسیدی"، فصلنامه علمی-پژوهشی مواد نوین، دوره ۲، شماره ۹، آبان ۱۳۹۷، صفحه ۱۳۳-۱۴۵.

[8] G. Bahlakeh, A. Dehghani, B. Ramezanzadeh, M. Ramezanzadeh, "Combined molecular simulation, DFT computation and electrochemical studies of the mild steel corrosion protection against NaCl solution using aqueous Eucalyptus leaves extract molecules linked with zinc ions", Journal of Molecular Liquids, vol. 294, pp. 111550, 2019.

[9] I. Obot, N. Obi-Egbedi, S. Umoren, E. Ebenso, "Synergistic and antagonistic effects of anions and Ipomoea invulcrata as green corrosion inhibitor for aluminium dissolution in acidic medium", Int. J. Electrochem. Sci, vol. 5  pp. 994-1007, 2010.

[10] A.D. Arulraj, J. Prabha, R. Deepa, B. Neppolian, V.S. Vasantha, "Effect of components of solanum trilobatum-L extract as corrosion inhibitor for mild steel in acid and neutral medium", Materials Research Express, vol. 6, pp. 036527, 2018.

[11] B.A. Kurniawan, A. Pradana, "Study on ginger extract performance as corrosion inhibitor in acid and neutral environments",  Advanced Materials Research, Trans Tech Publ, pp. 331-334, 2014.

[12] M. Mahdavian, R. Naderi, "Corrosion inhibition of mild steel in sodium chloride solution by some zinc complexes", Corrosion Science, vol. 53, pp. 1194-1200, 2011.

[13] Z. Sanaei, T. Shahrabi, B. Ramezanzadeh, "Synthesis and characterization of an effective green corrosion inhibitive hybrid pigment based on zinc acetate-Cichorium intybus L leaves extract (ZnA-CIL. L): Electrochemical investigations on the synergistic corrosion inhibition of mild steel in aqueous chloride solutions", Dyes and Pigments, vol. 139, pp. 218-232, 2017.

[14]] X. Lai, J. Hu, T. Ruan, J. Zhou, J. Qu, "Chitosan derivative corrosion inhibitor for aluminum alloy in sodium chloride solution: a green organic/inorganic hybrid", Carbohydrate Polymers, vol. 265,  pp. 118074, 2021.

[15] M. Ramezanzadeh, Z. Sanaei, G. Bahlakeh, B. Ramezanzadeh, "Highly effective inhibition of mild steel corrosion in 3.5% NaCl solution by green Nettle leaves extract and synergistic effect of eco-friendly cerium nitrate additive: Experimental, MD simulation and QM investigations", Journal of Molecular Liquids, vol. 256, pp. 67-83, 2018.

[16] M. Behpour, S. Ghoreishi, M. Khayatkashani, N. Soltani, "Green approach to corrosion inhibition of mild steel in two acidic solutions by the extract of Punica granatum peel and main constituents", Materials Chemistry and Physics, vol. 131,  pp. 621-633, 2012.

[17] A. Ostovari, S. Hoseinieh, M. Peikari, S. Shadizadeh, S. Hashemi, "Corrosion inhibition of mild steel in 1 M HCl solution by henna extract: A comparative study of the inhibition by henna and its constituents (Lawsone, Gallic acid, α-d-Glucose and Tannic acid)", Corrosion Science, vol. 51, pp. 1935-1949, 2009.

[18] P.B. Raja, M.G. Sethuraman, "Inhibitive effect of black pepper extract on the sulphuric acid corrosion of mild steel", Materials letters, vol. 62,  pp. 2977-2979, 2008.

[19] V.S. Sastri, "Green corrosion inhibitors: theory and practice", John Wiley & Sons, 2012.

[20] D. Nesseem, C. Michel, A. Sleem, T. El-Alfy, "Formulation and evaluation of antihyperglycemic leaf extracts of Zizyphus spina-christi (L.) Willd", Die Pharmazie-An International Journal of Pharmaceutical Sciences, vol. 64,  pp. 104-109, 2009.

[21] A. Godini, M. Kazem, G. Naseri, M. Badavi, "The effect of Zizyphus Spina-Christi leaf extract on the isolated rat aorta", JPMA. The Journal of the Pakistan Medical Association, vol. 59, pp.  537, 2009.

[22] A.M. Al-Turkustani, S.T. Arab, A.A. Al-Reheli, "Corrosion and corrosion inhibition of mild steel in H2SO4 solutions by zizyphus spina-christi as green inhibitor", International Journal of Chemistry, vol. 2, 2010.

[23] H. Motamedi, S.M. Seyyednejad, Z. Hasannejad, F. Dehghani, "Comparative study on the effects of Ziziphus spina-christi alcoholic extracts on growth and structural integrity of bacterial pathogens", Iranian Journal of Pharmaceutical Sciences, vol. 10  pp. 1-10, 2014.

[24] E.M. da Costa, J.M. Barbosa Filho, T.G. do Nascimento, R.O. Macêdo, "Thermal characterization of the quercetin and rutin flavonoids", Thermochimica Acta, vol. 392, pp.   79-84, 2002.

[25] M. Brebu, C. Vasile, "Thermal degradation of lignin—a review", Cellulose Chemistry & Technology, vol. 44, pp. 353, 2010.

[26] T.V. Kulik, N.O. Lipkovska, V.M. Barvinchenko, B.B. Palyanytsya, O.A. Kazakova, O.O. Dudik, A. Menyhárd, K. László, "Thermal transformation of bioactive caffeic acid on fumed silica seen by UV–Vis spectroscopy, thermogravimetric analysis, temperature programmed desorption mass spectrometry and quantum chemical methods", Journal of colloid and interface science, vol. 470, pp. 132-141, 2016.

[27] S. Abrishami, R. Naderi, B. Ramezanzadeh, "Fabrication and characterization of zinc acetylacetonate/Urtica Dioica leaves extract complex as an effective organic/inorganic hybrid corrosion inhibitive pigment for mild steel protection in chloride solution", Applied Surface Science, vol. 457, pp. 487-496, 2018.

[28] C.M. Anbarasi, S. Rajendran, "Investigation of the inhibitive effect of octanesulfonic acid-zinc ion system on corrosion of carbon steel", Chemical Engineering Communications, vol. 199, pp.  1596-1609, 2012.

[29] B.A. Rao, M.V. Rao, S.S. Rao, B. Sreedhar, "Synergistic effect of N, N-bis (phosphonomethyl) glycine and zinc ions in corrosion control of carbon steel in cooling water systems, Chemical Engineering Communications", vol. 198,  pp. 1505-1529, 2011.

[30] M. Manivannan, S. Rajendran, "Investigation of inhibitive action of urea-Zn2+ system in the corrosion control of carbon steel in sea water", Int. J. Eng. Sci. Technol, vol. 3 pp. 8048-8060, 2011.

[31] M. Ramezanzadeh, G. Bahlakeh, B. Ramezanzadeh, "Study of the synergistic effect of Mangifera indica leaves extract and zinc ions on the mild steel corrosion inhibition in simulated seawater: computational and electrochemical studies", Journal of Molecular Liquids, vol. 292, pp. 111387,  2019.

[32] A. Ridhwan, A. Rahim, A. Shah, "Synergistic effect of halide ions on the corrosion inhibition of mild steel in hydrochloric acid using mangrove tannin", International Journal of electrochemical science, vol. 7,  pp. 8091-8104, 2012.

[33] L. Reznik, L. Sathler, M. Cardoso, M. Albuquerque, "Experimental and theoretical structural analysis of Zn (II)‐1‐hydroxyethane‐1, 1‐diphosphonic acid corrosion inhibitor films in chloride ions solution", Materials and corrosion, vol. 59, pp.  685-690, 2008.

[34] N. Bhardwaj, D. Prasad, R. Haldhar, "Study of the Aegle marmelos as a green corrosion inhibitor for mild steel in acidic medium: experimental and theoretical approach", Journal of Bio-and Tribo-Corrosion, vol. 4, pp. 1-10, 2018.

[35] Z. Shahryari, K. Gheisari, M. Yeganeh, B. Ramezanzadeh, "MoO42−-doped oxidative polymerized pyrrole-graphene oxide core-shell structure synthesis and application for dual-barrier & active functional epoxy-coating construction", Progress in Organic Coatings, vol. 167,  pp. 106845, 2022