Nicotinic acid as a nontoxic corrosion inhibitor for hot dipped Zn and Zn-Al alloy coatings on steels in diluted hydrochloric acid

The inhibition effect of nicotinic acid for corrosion of hot dipped Zn and Zn-Al alloy coatings in diluted hydrochloric acid was investigated using quantum chemistry analysis, weight loss test, electrochemical measurement, and scanning electronic microscope (SEM) analysis. Quantum chemistry calculation results showed that nicotinic acid possessed planar structure with a number of active centers, and the populations of the Mulliken charge, the highest occupied molecular orbital (HOMO), and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) were found mainly focused around oxygen and nitrogen atoms, and the cyclic of the benzene as well. The results of weight loss test and electrochemical measurement indicated that inhibition efficiency (IE%) increased with inhibitor concentration, and the highest inhibition efficiency was up to 96.7%. The corrosion inhibition of these coatings was discussed in terms of blocking the electrode reaction by adsorption of the molecules at the active centers on the electrode surface. It was found that the adsorption of nicotinic acid on coating surface followed Langmuir adsorption isotherm with single molecular layer, and nicotinic acid adsorbed on the coating surface probably by chemisorption. Nicotinic acid, therefore, can act as a good nontoxic corrosion inhibitor for hot dipped Zn and Zn-Al alloy coatings in diluted hydrochloric acid solution. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Electrochemical, gravimetric and quantum chemical analysis of mild steel corrosion inhibition by colchicine in 1 M HCl medium

The inhibition effect of colchicine (CC) on mild steel (MS) corrosion in 1 M HCl solution has been investigated by electrochemical techniques such as electrochemical impedance spectroscopy, potentiodynamic polarization, chronoamperometry and also by the gravimetric method. Polarization studies showed that CC acts as mixed type corrosion inhibitor. The inhibitor adsorption process in the MS/CC/HCl system was studied at different temperatures (303-333 K). The adsorption of CC on MS surface is an exothermic process and obeys the Langmuir adsorption isotherm. Based on potential of zero charge values and quantum chemical parameters, the mechanism of adsorption has been proposed.

Adsorption and Corrosion Inhibition Behavior of Mild Steel by One Derivative of Benzoic-Triazole in Acidic Solution

A newly synthesized benzoic-triazole derivative 3,5-dimethylbenzoic acid [1,2,4]triazol-l-ylmethyl ester (DBT) was investigated as a corrosion inhibitor of mild steel in 1 M HCl solution using weight loss measurements, potentiodynamic polarization, SEM, and EIS methods. The results revealed that DBT was an excellent inhibitor, and the inhibition efficiencies obtained from weight loss and electrochemical experiments were in good agreement. Using the potentiodynamic polarization technique, the inhibitor was proved to have a mixed-type character for mild steel by suppressing both anodic and cathodic reactions on the metal surface. The number of water molecules (X) replaced by a molecule of organic adsorbate was determined from the Flory-Huggins, Dhar-Flory-Huggins, and Bockris-Swinkels substitutional adsorption isotherms applied to the data obtained from the gravimetric experiments performed on a mild steel specimen in 1 M HCl solution at 298 K.

Inhibition Effect of 2,3,5-Triphenyl-2H-tetrazolium Chloride and 2,4,6-Tri(2-pyridyl)-s-triazine on the Corrosion of Mild Steel in 1 mol/L HCl and Mechanism Study (II)

The inhibitory effect of 2,3,5-triphenyl-2H-tetrazolium chloride (TTC) and 2,4,6-tri(2-pyridyl)-s-triazine (TPT) molecules on the corrosion of mild steel in 1 mol/L HCl and microcosmic inhibitory mechanism were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy and ellipsometry. XPS results showed that C Is and N Is peaks of TTC, C Is and N Is peaks of TPT and their integral areas were obtained, which suggested the layer of the inhibitors (TTC or TPT) should have effectively protected the mild steel surface from the corrosion; and the depression from the inhibitors for the corrosion of mild steel surface was studied using ellipsometry combined with potentiodynamic polarization and the phasic difference was gained, which displayed the inhibitory coverage of the inhibitors formed.

Berberine as a natural source inhibitor for mild steel in 1 M H2SO4

Berberine was abstracted from coptis chinensis and its inhibition efficiency on corrosion of mild steel in 1 M H2SO4 was investigated through weight loss experiment, electrochemical techniques and scanning electronic microscope (SEM) with energy disperse spectrometer (EDS). The weight loss results showed that berbefine is an excellent corrosion inhibitor for mild steel immersed in 1M H2SO4. Potentiodynamic curves suggested that berbefine suppressed both cathodic and anodic processes for its concentrations higher than 1.0 x 10(-4) M and mainly cathodic reaction was suppressed for lower concentrations. The Nyquist diagrams of impedance for mild steel in 1 M H2SO4 containing berbefine with different concentrations showed one capacitive loop, and the polarization resistance increased with the inhibitor concentration rising. A good fit to Flory-Huggins isotherm was obtained between surface coverage degree and inhibitor concentration. The surface morphology and EDS analysis for mild steel specimens in sulfuric acid in the absence and presence of the inhibitor also proved the results obtained by the weight loss and electrochemical experiments. The correlation of inhibition effect and molecular structure of berberine was then discussed by quantum chemistry study. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

The inhibition of mild steel corrosion in 1 M hydrochloric acid solutions by triazole derivative

The title compound 1-(4,5-dihydro-3-phenylpyridine-1-yl)-2-(1H-1,2,4-triazole-1-yl)ethyl ketone (DTE) was synthesized and its inhibiting action on the corrosion of mild steel in 1 M hydrochloric acid solutions was investigated by means of weight loss, potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning electronic microscope (SEM). Results obtained revealed that DIE performed excellently as a corrosion inhibitor for mild steel in 1 M hydrochloric acid media and its efficiency attains more than 90.9% at 1.0 x 10(-3) M at 298 K. Polarization curves indicated that the inhibitor behave mainly as mixed-type inhibitor. EIS showed that the charge transfer controls the corrosion process in the uninhibited and inhibited solutions. Adsorption of the inhibitor on the mild steel surface followed Langmuir adsorption isotherm. And the values of the free energy of adsorption Delta G(ads) indicated that the adsorption of DTE molecule was a spontaneous process and was typical of chemisorption. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Aminic nitrogen-bearing polydentate Schiff base compounds as corrosion inhibitors for iron in acidic media: A quantum chemical calculation

Quantum chemical calculations based on DFT method were performed on three polydentate Schiff base compounds (PSCs) used as corrosion inhibitors for iron in acid media to determine the relationship between the molecular structure of PSC and inhibition efficiency. The structural parameters, such as the frontier molecular orbital energy HOMO (highest occupied molecular orbital) and LUMO (lowest unoccupied molecular orbital), the charge distribution of the studied inhibitors, the absolute electronegativity (chi) values, and the fraction of electrons (Delta N) transfer from inhibitors to iron, were also calculated and correlated with inhibition efficiencies. The results showed that the inhibition efficiency of PSCs increased with the increase in E-HOMO and decrease in E-LUMO-E-HOMO; and the areas containing N atoms are most possible sites for bonding the metal iron surface by donating electrons to the metal. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Electrochemical and quantum chemical study of purines as corrosion inhibitors for mild steel in 1 M HCl solution

The purines and its derivatives, such as, guanine, adenine, 2,6-diaminopurine, 6-thioguanine and 2,6-dithiopurine, were investigated as corrosion inhibitors for mild steel in 1 M HCl solution by weight loss measurements, electrochemical tests and quantum chemical calculations. The polarization curves of mild steel in the hydrochloric acid solutions of the purines showed that both cathodic and anodic processes of steel corrosion were suppressed. The Nyquist plots of impedance expressed mainly as a depressed capacitive loop with different compounds and concentrations. For all these purines, the inhibition efficiency increased by increasing the inhibitor concentration, and the inhibition efficiency orders are 2,6-dithiopurine > 6-thioguanine > 2,6-diaminopurine > adenine > guanine with the highest inhibiting efficiency of 88.0% for 10(-3) M 2,6-dithiopurine. The optimized structures of purines, the Mulliken charges, molecular orbital densities and relevant parameters were calculated by quantum chemical calculations. The quantum chemical calculation results inferred that the adsorption belong to physical adsorption, which might arise from the pi stacking between the pi electron of the purines and the metal surface. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Active corrosion protection of AA2024 by sol-gel coatings with corrosion inhibitors

A indústria aeronáutica utiliza ligas de alumínio de alta resistência para o fabrico dos elementos estruturais dos aviões. As ligas usadas possuem excelentes propriedades mecânicas mas apresentam simultaneamente uma grande tendência para a corrosão. Por esta razão essas ligas necessitam de protecção anticorrosiva eficaz para poderem ser utilizadas com segurança. Até à data, os sistemas anticorrosivos mais eficazes para ligas de alumínio contêm crómio hexavalente na sua composição, sejam pré-tratamentos, camadas de conversão ou pigmentos anticorrosivos. O reconhecimento dos efeitos carcinogénicos do crómio hexavalente levou ao aparecimento de legislação banindo o uso desta forma de crómio pela indústria. Esta decisão trouxe a necessidade de encontrar alternativas ambientalmente inócuas mas igualmente eficazes. O principal objectivo do presente trabalho é o desenvolvimento de prétratamentos anticorrosivos activos para a liga de alumínio 2024, baseados em revestimentos híbridos produzidos pelo método sol-gel. Estes revestimentos deverão possuir boa aderência ao substrato metálico, boas propriedades barreira e capacidade anticorrosiva activa. A protecção activa pode ser alcançada através da incorporação de inibidores anticorrosivos no prétratamento. O objectivo foi atingido através de uma sucessão de etapas. Primeiro investigou-se em detalhe a corrosão localizada (por picada) da liga de alumínio 2024. Os resultados obtidos permitiram uma melhor compreensão da susceptibilidade desta liga a processos de corrosão localizada. Estudaram-se também vários possíveis inibidores de corrosão usando técnicas electroquímicas e microestruturais. Numa segunda etapa desenvolveram-se revestimentos anticorrosivos híbridos orgânico-inorgânico baseados no método sol-gel. Compostos derivados de titania e zirconia foram combinados com siloxanos organofuncionais a fim de obter-se boa aderência entre o revestimento e o substrato metálico assim como boas propriedades barreira. Testes industriais mostraram que estes novos revestimentos são compatíveis com os esquemas de pintura convencionais actualmente em uso. A estabilidade e o prazo de validade das formulações foram optimizados modificando a temperatura de armazenamento e a quantidade de água usada durante a síntese. As formulações sol-gel foram dopadas com os inibidores seleccionados durante a primeira etapa e as propriedades anticorrosivas passivas e activas dos revestimentos obtidos foram estudadas numa terceira etapa do trabalho. Os resultados comprovam a influência dos inibidores nas propriedades anticorrosivas dos revestimentos sol-gel. Em alguns casos a acção activa dos inibidores combinou-se com a protecção passiva dada pelo revestimento mas noutros casos terá ocorrido interacção química entre o inibidor e a matriz de sol-gel, de onde resultou a perda de propriedades protectoras do sistema combinado. Atendendo aos problemas provocados pela adição directa dos inibidores na formulação sol-gel procurou-se, numa quarta etapa, formas alternativas de incorporação. Na primeira, produziu-se uma camada de titania nanoporosa na superfície da liga metálica que serviu de reservatório para os inibidores. O revestimento sol-gel foi aplicado por cima da camada nanoporosa. Os inibidores armazenados nos poros actuam quando o substrato fica exposto ao ambiente agressivo. Numa segunda, os inibidores foram armazenados em nano-reservatórios de sílica ou em nanoargilas (halloysite), os quais foram revestidos por polielectrólitos montados camada a camada. A terceira alternativa consistiu no uso de nano-fios de molibdato de cério amorfo como inibidores anticorrosivos nanoparticulados. Os nano-reservatórios foram incorporados durante a síntese do sol-gel. Qualquer das abordagens permitiu eliminar o efeito negativo do inibidor sobre a estabilidade da matriz do sol-gel. Os revestimentos sol-gel desenvolvidos neste trabalho apresentaram protecção anticorrosiva activa e capacidade de auto-reparação. Os resultados obtidos mostraram o elevado potencial destes revestimentos para a protecção anticorrosiva da liga de alumínio 2024.

Polymer controlled mineralization of zinc phosphate hydrates and applications in corrosion protection, catalysis and biomedicine

ZUSAMMENFASSUNG Die Tauglichkeit von Hybridmaterialien auf der Basis von Zinkphosphathydrat-Zementen zum Einsatz als korrosionshemmende anorganische Pigmente oder zur prothetischen und konservierenden Knochen- und Zahntherapie wird weltweit empirisch seit den neunziger Jahren intensiv erforscht. In der vorliegenden Arbeit wurden zuerst Referenzproben, d.h. alpha-und beta-Hopeite (Abk. a-,b-ZPT) dank eines hydrothermalen Kristallisationsverfahrens in wässerigem Milieu bei 20°C und 90°C hergestellt. Die Kristallstruktur beider Polymorphe des Zinkphosphattetrahydrats Zn3(PO4)2  4 H2O wurde komplett bestimmt. Einkristall-strukturanalyse zeigt, daß der Hauptunterschied zwischen der alpha-und beta-Form des Zinkphosphattetrahydrats in zwei verschiedenen Anordnungen der Wasserstoffbrücken liegt. Die entsprechenden drei- und zweidimensionalen Anordnungen der Wasserstoffbrücken der a-und b-ZPT induzieren jeweils unterschiedliches thermisches Verhalten beim Aufwärmen. Während die alpha-Form ihr Kristallwasser in zwei definierten Stufen verliert, erzeugt die beta-Form instabile Dehydratationsprodukt. Dieses entspricht zwei unabhängigen, aber nebeneinander ablaufenden Dehydratationsmechanismen: (i) bei niedrigen Heizraten einen zweidimensionalen Johnson-Mehl-Avrami (JMA) Mechanismus auf der (011) Ebene, der einerseits bevorzugt an Kristallkanten stattfindet und anderseits von existierenden Kristalldefekten auf Oberflächen gesteuert wird; (ii) bei hohen Heizraten einem zweidimensionalen Diffusionsmechanismus (D2), der zuerst auf der (101) Ebene und dann auf der (110) Ebene erfolgt. Durch die Betrachtung der ZPT Dehydratation als irreversibele heterogene Festkörperstufenreaktion wurde dank eines „ähnlichen Endprodukt“-Protokolls das Dehydratationsphasendiagramm aufgestellt. Es beschreibt die möglichen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Hydratationszuständen und weist auf die Existenz eines Übergangszustandes um 170°C (d.h. Reaktion b-ZPT  a-ZPT) hin. Daneben wurde auch ein gezieltes chemisches Ätzverfahren mit verdünnten H3PO4- und NH3 Lösungen angewendet, um die ersten Stufe des Herauslösens von Zinkphosphat genau zu untersuchen. Allerdings zeigen alpha- und beta-Hopeite charakteristische hexagonale und kubische Ätzgruben, die sich unter kristallographischer Kontrolle verbreitern. Eine zuverlässige Beschreibung der Oberfächenchemie und Topologie konnte nur durch AFM und FFM Experimente erfolgen. Gleichzeitig konnte in dieser Weise die Oberflächendefektdichte und-verteilung und die Volumenauflösungsrate von a-ZPT und b-ZPT bestimmt werden. Auf einem zweiten Weg wurde eine innovative Strategie zur Herstellung von basischen Zinkphosphatpigmenten erster und zweiter Generation (d.h. NaZnPO4  1H2O und Na2ZnPO4(OH)  2H2O) mit dem Einsatz von einerseits oberflächenmodifizierten Polystyrolatices (z.B. produziert durch ein Miniemulsionspolymerisationsverfahren) und anderseits von Dendrimeren auf der Basis von Polyamidoamid (PAMAM) beschritten. Die erhaltene Zeolithstruktur (ZPO) hat in Abhängigkeit von steigendem Natrium und Wassergehalt unterschiedliche kontrollierte Morphologie: hexagonal, würfelförmig, herzförmig, sechsarmige Sterne, lanzettenförmige Dendrite, usw. Zur quantitativen Evaluierung des Polymereinbaus in der Kristallstruktur wurden carboxylierte fluoreszenzmarkierte Latices eingesetzt. Es zeigt sich, daß Polymeradditive nicht nur das Wachstum bis zu 8 µm.min-1 reduzierten. Trotzdem scheint es auch als starker Nukleationsbeschleuniger zu wirken. Dank der Koordinationschemie (d.h. Bildung eines sechszentrigen Komplexes L-COO-Zn-PO4*H2O mit Ligandenaustausch) konnten zwei einfache Mechanismen zur Wirkung von Latexpartikeln bei der ZPO Kristallisation aufgezeigt werden: (i) ein Intrakorona- und (ii) ein Extrakorona-Keimbildungsmechanismus. Weiterhin wurde die Effizienz eines Kurzzeit- und Langzeitkorrosionschutzes durch maßgeschneiderte ZPO/ZPT Pigmente und kontrollierte Freisetzung von Phosphationen in zwei Näherungen des Auslösungsgleichgewichts abgeschätzt: (i) durch eine Auswaschungs-methode (thermodynamischer Prozess) und (ii) durch eine pH-Impulsmethode (kinetischer Prozess. Besonders deutlich wird der Ausflösungs-Fällungsmechanismus (d.h. der Metamorphismus). Die wesentliche Rolle den Natriumionen bei der Korrosionshemmung wird durch ein passendes zusammensetzungsabhängiges Auflösungsmodell (ZAAM) beschrieben, das mit dem Befund des Salzsprühteste und der Feuchtigkeitskammertests konsistent ist. Schließlich zeigt diese Arbeit das herausragende Potential funktionalisierter Latices (Polymer) bei der kontrollierten Mineralisation zur Herstellung maßgeschneiderter Zinkphosphat Materialien. Solche Hybridmaterialien werden dringend in der Entwicklung umweltfreundlicher Korrosionsschutzpigmente sowie in der Dentalmedizin benötigt.

Resistance of an epoxy coating with an organic inhibitor to cathodic disbondment in sea water

In this study, the effect of anti-corrosion inhibitor addition to epoxy coating, on the disbanding rate was evaluated. First to determination of mechanism, the bare steel substrates were immersed in the 3.5% NaCl solution and the solution containing 1 mM anti corrosion. The Electrochemical Impedance Spectroscopy was performed after 5 and 24 hour. The results indicated a lower corrosion rate in the presence of inhibitor. During the time, charge transfer resistance, was decreased for the substrates immersed in NaCl solution, and increased for the substrates immersed in NaCl solution containing 1 mM anti corrosion. This result can be related to more stability of corrosion products in presence of anti-corrosion and film formation. The coated substrates, with four different concentration of anticorrosion in coating, were protected under -1.2 voltage in the 3.5% NaCl solution. After 12 and 24 hour, the EIS test and disbanding area measurement, were evaluate. The lower disbanding rate, more charge transfer resistance and less double layer capacitance for the coating containing 0.75w% inhibitor, were observed. The result of Pull-off test after 1 day immersion in 3.5% NaCl solution, showed more wet adhesion for the coating containing 0.75w% inhibitor. The images of FE-SEM electron microscope and surface analyses EDX on the coated substrate after disbanding and the bare substrate immersed in 3.5w% NaCl containing 1 mM inhibitor, were proved the formation of stabilized film.

Obtenção do copolímero de acrilonitrila e vinil-tetrazol e sua aplicação como inibidor de corrosão para meio ácido

Polímeros heterocíclicos abrangem uma grande variedade de materiais, desde simples polímeros lineares sintetizados a partir de monômeros do tipo heterocíclicos vinílicos até polímeros altamente funcionalizados e reticulados. Neste trabalho realizou-se a modificação química da poliacrilonitrila com a incorporação de grupos tetrazol em diferentes teores (1%, 2,5%, 5% e 10%). Os copolímeros de acrilonitrila e vinil-tetrazol obtidos foram caracterizados por FTIR e o seu comportamento térmico analisado por DSC e TGA. Os polímeros heterocíclicos foram avaliados como inibidores de corrosão para aço-carbono em meio ácido obtendo-se bons resultados e alcançando, em alguns casos, uma eficiência de inibição média superior a 70%

Emprego da técnica de emissão por fluorescência de ultravioleta no monitoramento de inibidores de corrosão em água produzida

Para aumentar os volumes de extração de petróleo, resolver e prevenir problemas nas operações de produção são utilizados diversos produtos químicos, dentre os quais se destacam os inibidores de corrosão, que são utilizados em toda cadeia produtiva do petróleo visando proteger o sistema da deterioração por corrosão. Os sais de amônio quaternário são uma das classes de inibidores mais utilizadas pela indústria do petróleo devido a sua grande eficiência. Entretanto, sua solubilidade em água faz com que estejam presentes na água produzida representando um risco para contaminação ambiental, visto que possuem baixa biodegrabilidade e potencial de bioacumulação. Como se encontram misturados a outros produtos químicos e sob efeitos das variações do ambiente em que são aplicados, definir um método de análise confiável e viável para monitoramento em linha representa um desafio para os laboratórios de campos de produção. Neste trabalho, foi estudado o emprego da fluorescência de ultravioleta na quantificação de um inibidor de corrosão do tipo sal de amônio quaternário em água. Foram obtidos espectros de emissão do produto comercial em água, além do estudo de variáveis instrumentais e interferentes presentes na água produzida. A comparação com padrões de sal de amônio quaternário permitiu identificar como principal fluorófilo, um sal alquil-aril de amônio quaternário. Estudos de estabilidade revelaram que a adsorção do inibidor de corrosão nas superfícies dos frascos plásticos provoca a queda do sinal fluorescente e que a adição de isopropanol reduz este efeito de 40 para 24%. Foram obtidas curvas de calibração com a formulação comercial e com o cloreto de 2-metil-4-dodecil-benzil-trimetil amônio com uma boa correlação. Amostras sintéticas do inibidor foram determinadas com um erro relativo de 2,70 a 13,32%. O método de adição padrão foi avaliado usando uma amostra de água produzida, e os resultados não foram satisfatórios, devido à interferência, principalmente, de compostos orgânicos aromáticos presentes

Avaliação do copolímero de acrilonitrila e 2-vinil-2-oxazolina na eficiência de inibição de corrosão química em meio salino

Processos corrosivos geram perdas incalculáveis para a sociedade. Existe, portanto, uma incessante busca por métodos cada vez mais econômicos, eficientes e que não gerem impacto ao meio-ambiente. Polímeros heterocíclicos são macromoléculas de elevada performance que vêm sendo estudados como inibidores de corrosão por atenderem as premissas citadas acima. Neste trabalho realizou-se a modificação química da poliacrilonitrila com a incorporação de grupos 2-vinil-2-oxazolina no teor teórico de 20%. O copolímero obtido e a poliacrilonitrila não modificada foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho e avaliados como inibidores de corrosão para alumínio e aço carbono em meio salino em temperatura de 60C. As concentrações utilizadas foram de 20, 50, 100 e 200 ppm e os períodos de checagem: 1, 2, 3 e 4 semanas. Os polímeros estudados apresentaram atividade inibitória de corrosão apenas para o aço carbono. Para o alumínio, o ensaio em branco apresentou a menor taxa de corrosão dentre todos os ensaios realizados

Estudo da reação de modificação química da poliacrilonitrila com grupos 2-oxazolina

Neste trabalho a reação de modificação química da poliacrilonitrila pela incorporação de grupos 2-oxazolina foi estudada através da interação dos grupos nitrila do polímero com 2-amino-etanol catalisada por acetato de cádmio. Os copolímeros foram obtidos em diferentes condições reacionais para alcançar a reação de incorporação do heterocíclico preferencialmente à reação de ciclização dos grupos nitrila que ocorre na presença de catalisador. O grau de modificação química obtido foi relacionado às alterações nas propriedades dos polímeros modificados, que foram caracterizados por espectroscopias na região do infravermelho com transformada de Fourier, do ultravioleta-visível e de ressonância magnética nuclear de hidrogênio, e por calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria. As condições ótimas de reação foram alcançadas a 70C após 35h. E o polímero obtido a partir destas condições foi avaliado como inibidor de corrosão para aço-carbono em solução de ácido clorídrico. Sob estas condições experimentais, uma eficiência de inibição de 63 % foi obtida