Role of electrolyte chemistry on electronic and in vitro electrochemical properties of micro-arc oxidized titania films on Cp Ti

The primary objective of the present work was to study the electronic and in vitro electrochemical properties of micro-arc oxidized titania films on Cp Ti, fabricated independently in various electrolyte solutions consisting of anions such as phosphate (PO43-), borate (B4O72-), citrate (C6H5O73-) and silicate (SiO32-). Further the role of anions on the structural, morphological and compositional properties of the fabricated films was studied. All the titania films were developed by micro-arc oxidation (MAO) technique for a fixed treatment time of 8 min under constant current mode. The surface morphology, elemental distribution, composition and structural characteristics of the films were assessed by scanning electron microscope (SEM) equipped with energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The thermodynamic and kinetic corrosion properties of the films were studied under simulated body fluid (SBF) conditions (pH 7.4 and 37 degrees C) by conducting chronopotentiometric and potentiodynamic polarization tests. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) coupled with equivalent circuit modelling was carried out to analyse the frequency response and Mott-Schottky analysis was performed to study the semiconducting (electronic) properties of the films. Salt spray fog accelerated corrosion test was conducted for 168h as per ASTM B117 standard to corroborate the corrosion and semiconducting properties of the samples based on the visual examination. The XRD results showed that the transformation from the metastable anatase phase to the thermodynamically stable rutile phase and the crystalline growth of the respective phases were strongly influenced by the addition of anions. The SEM-EDS results demonstrated that the phosphorous (P) content in the films varied from 2.4 at% to 5.0 at% indicating that the amount of P in the films could be modified by adding an appropriate electrolyte additive. The electrochemical corrosion test results showed that the film fabricated in citrate (C6H5O73-) containing electrolyte is thermodynamically and kinetically more stable compared to that of all the others. The results of the Mott-Schottky analysis indicated that all the fabricated films showed an n-type semiconducting behaviour and the film developed in citrate (C6H5O73-) containing electrolyte exhibited the lowest donor concentration and the most negative flat band potential that contributed to its highest corrosion resistance in SBF solution. The results of the salt spray accelerated corrosion tests were in agreement with those obtained from the electrochemical and Mott-Schottky analysis.

Synergistic effect of colchicine and iodide ions on the corrosion of mild steel in 0.5 M H2SO4

The inhibition behavior of colchicine (CC) on the corrosion of mild steel in 0.5 M H2SO4 was evaluated by electrochemical methods such as potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopic measurements. The inhibition efficiency increases with increasing concentration of CC. The potentiodynamic polarization results reveal that CC act as a mixed-type inhibitor by retarding both cathodic and anodic corrosion reactions. Additionally, the synergism was carried out between CC and KI to improve the corrosion inhibition behavior of CC on mild steel. The adsorption of both CC alone and the combined inhibitor (CC + KI) on mild steel surface follows Langmuir adsorption isotherm. The synergism parameter (S (theta) ) was calculated to recognize the existence of synergism between CC and iodide ions. Lastly, an adsorption mechanism of CC molecules with iodide ions is discussed.

Electrochemical behavior of Sn-graphene composite coating

The electrochemical properties of pure Sn and Sn-graphene composite coating have been determined and compared. Coatings were electrodeposited on mild steel substrates. Graphene was synthesized by the electrochemical exfoliation process using SO42- ion as the intercalating agent. Morphological and structural characterization results revealed a clear effect of graphene on altering the texture, grain size and morphology of the coating. Corrosion behavior was analyzed through potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopic methods. A significant improvement in the corrosion resistance in terms of reduction in corrosion current and corrosion rate and increase in polarization resistance was noted in case of Sn coating containing graphene.

Investigation of the inhibition effect of ibuprofen triazole against mild steel corrosion in an acidic environment

The inhibition performance of ibuprofen triazole (IT) on mild steel (MS) corrosion in 1.0 M HCl and 0.5 M H2SO4 has been investigated by using electrochemical (potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy), gravimetric, and quantum chemical studies. Electrochemical investigation indicates that IT hampers MS corrosion via adsorption through a mixed inhibition mechanism. The protection ability of IT increases with an increasing concentration of inhibitor and decreases with increasing temperature. The adsorption of IT molecules on MS surface follows the Langmuir adsorption isotherm. Certain quantum chemical parameters were calculated to ascertain the correlation between inhibitive effect and molecular structure of IT.

The influence of current density on the morphology and corrosion properties of MAO coatings on AZ31B magnesium alloy

Micro-arc oxidation (MAO) coatings were prepared on AZ31B magnesium alloy using alkaline silicate electrolyte at different current densities (0.026, 0.046 and 0.067 A/cm(2)). Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) analysis of the coating revealed an irregular porous structure with cracked morphology. Compositional analysis carried out for MAO coating showed the presence of almost an equal amount of Mg and 0 (34 wt.%) apart from other elements such as F, Si and AI. The cross-sectional FESEM images clearly portrayed that the MAO coating was dense along with the presence of very few fine pores. The surface roughness (R-a) of the coatings increased with an increase in the current density. Potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopic (EIS) studies were carried out for both the bare and MAO coated AZ31B Mg alloy in 3.5% NaCl solution. The corrosion potential (E-corr) and corrosion current density (i(corr)) values obtained for the bare substrate were -1.49 V and 46 mu A/cm(2), respectively. The coating prepared at 0.046 A/cm(2) exhibited the lowest i(corr) value of 7.79 x 10(-10) A/cm(2) and highest polarization resistance (41.6 M Omega cm(2)) attesting to the better corrosion resistance of the coating compared to other samples. EIS results also indicated almost similar corrosion behavior for the MAO coatings. Mott-Schottky analysis showed n-type and p-type semiconductor behavior for the oxide layer present on the bare magnesium alloy and MAO coatings respectively. (C) 2016 Published by Elsevier B.V.

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.

Green Nanosilver as Reinforcing Eco-Friendly Additive to Epoxy Coating for Augmented Anticorrosive and Antimicrobial Behavior

Epoxy resin GY250 representing diglycidyl ethers of bisphenol-A (DGEBA) was reinforced with 1, 3 and 5 wt % of surface functionalized silver nanoparticles (F-AgNPs) which were synthesized using Couroupita guianensis leaves extract with a view of augmenting the corrosion control property of the epoxy resin and also imparting antimicrobial activity to epoxy coatings on mild steel. Corrosion resistance of the coatings was evaluated by EIS, potentiodynamic polarization studies and cross scratch tests. AFM, SEM, HRTEM and EDX were utilized to investigate the surface topography, morphology and elemental composition of the coatings on MS specimens. Results showed that the corrosion resistance, hardness and T-g of the DGEBA/F-AgNPs coatings increased at 1 wt % of F-AgNPs. The DGEBA/F-AgNPs coatings also offered manifold antimicrobial protection to the MS surfaces by inhibiting the growth of biofilm forming bacteria like P. aeruginosa, B. subtilis, the most common human pathogen E. coli and the most virulent human pathogenic yeast C. albicans.

Avaliação da corrosão microbiológica do aço carbono 1020 em água do mar sintética na presença de bactérias redutoras de sulfato

Bactérias redutoras de sulfato (BRS) possuem um papel importante na corrosão de ligas metálicas expostas em hábitats marinhos, óleos e solos úmidos. A redução do sulfato por estas bactérias resulta na produção de H2S, podendo influenciar os processos anódico e catódico na corrosão de materiais. Neste trabalho, o comportamento da corrosão microbiológica no aço carbono AISI 1020 foi avaliada em meio Postgate C, na presença e na ausência de BRS, as quais foram isoladas da camada de ferrugem presente numa tubulação submersa da Baía de Guanabara RJ. A taxa de corrosão e o comportamento eletroquímico do aço nas duas condições foram investigados através dos métodos de perda de massa e de polarização potenciodinâmica. A formação do biofilme e dos produtos de corrosão na superfície do aço foram observados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Em complementação, foi realizada a quantificação das BRS (planctônicas e sésseis) pelo método do número mais provável (NMP). A presença de BRS no meio ocasionou o deslocamento do potencial de corrosão para valores mais negativos em todos os tempos de ensaio estudados, indicando um aumento no processo corrosivo. Nos ensaios de perda de massa, a taxa de corrosão do aço carbono foi maior na ausência de BRS, provavelmente devido à formação de um biofilme na superfície do metal nos ensaios com inóculo, e a uma menor tendência de haver corrosão generalizada neste tipo de meio. As micrografias de MEV revelaram a presença de agregado celular na superfície do aço carbono durante o experimento, e a presença de pites profundos após remoção do biofilme, mostrando prevalência deste tipo de corrosão. Com 35 dias de ensaio, a densidade de corrente de corrosão aumentou na presença de BRS

Avaliação de aminoácidos como inibidores de corrosão para cobre em meio de água do mar artificial

Inibidores de corrosão são substâncias que quando adicionadas a um meio agressivo, diminuem ou previnem a reação de oxidação de um metal com este meio e/ou as reações de redução de espécies presentes no meio. Para a inibição da corrosão de cobre e suas ligas em meios ácidos ou neutros, o inibidor mais empregado é o benzotriazol (BTAH), o qual forma complexos com os íons Cu (I) e Cu (II) na superfície do metal, diminuindo o processo corrosivo. A preocupação com a preservação ambiental e a toxicidade de inibidores de corrosão vem sendo discutida na literatura. Vários estudos têm-se intensificado usando aminoácidos, como proposta para substituição ao BTAH, considerado tóxico. Entre os aminoácidos estudados, dois apresentavam enxofre em suas moléculas (cisteína e metionina) e um outro sem heteroátomo na cadeira lateral (glicina). As concentrações variaram entre 10-2 a 10-4 mol/L e pH da solução entre 7,2 e 8,4. Foram realizadas medidas gravimétricas (ensaios de imersão total) e técnicas eletroquímicas, tais como polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. A caracterização morfológica da superfície do substrato após os ensaios de imersão total (743 horas) foi feita por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS ou EDX) e difração de raios X (DRX). Embora os resultados com aminoácidos tenham sido sempre muito inferiores àqueles obtidos na presença de BTAH, comportamentos semelhantes em função da concentração dos aminoácidos puderam ser observados pelos diagramas de Nyquist. Contudo, com exceção dos resultados verificados para o meio contendo cisteína 10-2 mol/L, todas as eficiências de inibição para os meios contendo aminoácidos, obtidas pelos ensaios de imersão total, foram negativas, mostrando que o tempo de exposição também pode ser relevante para o desempenho destes inibidores. Entre todos os aminoácidos testados, os meios contendo glicina apresentaram os piores desempenhos anticorrosivos, inclusive acelerando o processo de dissolução anódica do cobre. Esse resultado pode estar relacionado à faixa de pH das soluções testadas e à solubilidade dos complexos de cobre formados com os aminoácidos, mostrando que uma faixa ótima de pH também deve ser assegurada para aprimorar a ação destes aminoácidos como inibidores de corrosão

Avaliação de biocidas no controle da corrosão microbiologicamente induzida do aço carbono 1020 por bactérias redutoras de sulfato

Bactérias redutoras de sulfato (BRS) são os principais micro-organismos envolvidos na corrosão microbiologicamente induzida (CMI). Estas bactérias reduzem o sulfato, tendo como resultado a produção de H2S, o que pode influenciar os processos anódico e catódico na corrosão de materiais metálicos em ambientes marinhos, óleos e solos úmidos. Uma das formas de prevenir e controlar esse tipo de corrosão é a adição de biocidas ao meio corrosivo. Esta dissertação tem como objetivo avaliar o uso de biocidas no controle da CMI do aço AISI 1020 por BRS. Para isto, o comportamento da CMI no aço foi avaliado em água do mar sintética, em condições de anaerobiose, na ausência e na presença de uma cultura mista contendo BRS. Um biocida natural (óleo de alho) e outro comercial (glutaraldeído) foram utilizados para controlar a corrosão causada por estas bactérias. Duas formas de adição de biocida foram avaliadas: antes da formação do biofilme e após sua formação na superfície do metal. O crescimento microbiano na superfície do aço foi avaliado através da quantificação das BRS sésseis, pelo método do número mais provável (NMP). O comportamento eletroquímico do aço, na ausência e na presença de BRS e também para os ensaios com biocidas, foi estudado através das técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica, sempre usando água do mar sintética como meio eletrolítico. A formação de biofilme e de produtos de corrosão na superfície do aço foi observada através da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que o aço exposto ao meio contendo BRS apresentou um processo corrosivo mais acelerado, quando comparado aos sistemas na ausência de micro-organismo. Esse processo foi evidenciado por um decréscimo na magnitude do arco capacitivo, nos ensaios de EIE, e um aumento da densidade de corrente de corrosão (Icorr), nos ensaios de polarização. Na análise de MEV, foi possível observar a formação de corrosão localizada após a remoção do biofilme da superfície. Os ensaios com biocidas, adicionados antes da formação de biofilmes, mostraram uma redução no número de bactérias sésseis, quando comparados com os ensaios sem biocida realizados pelo mesmo período de tempo (7 dias). Foi verificado também um decréscimo do processo corrosivo do aço, evidenciado através de aumento nos arcos capacitivos, nos ensaios de EIE e pelos menores valores de Icorr nos ensaios de polarização, quando comparados com o biofilme formado sem biocidas, nas mesmas condições. Apesar de não ter inibido completamente o crescimento das BRS sésseis, o óleo de alho apresentou maior redução no processo corrosivo quando comparado ao glutaraldeído, indicando sua possível aplicação como biocida natural nestas condições. Os ensaios realizados com biocidas adicionados após a formação do biofilme mostraram que o glutaraldeído apresentou alta eficácia em reduzir o número de células sésseis. Já o óleo de alho exibiu uma ação menos efetiva, sugerindo que este composto não conseguiu penetrar completamente a matriz do biofilme. Entretanto, ambos causaram aceleração do processo corrosivo do aço no meio estudado após 7 dias de exposição

Eletrodeposição de revestimentos funcionais compósitos Cu/partículas de óxidos de alumínio

Revestimentos funcionais compósitos são um atrativo tecnológico crescente, pois possibilitam a combinação de materiais metálicos, poliméricos ou cerâmicos, resultando em propriedades superiores as dos materiais individuais, sendo por este motivo, largamente aplicados na engenharia de materiais. Na presente dissertação, foram produzidos revestimentos compósitos por eletrodeposição através da codeposição de uma matriz metálica de cobre e de partículas de óxidos de alumínio incorporadas (g - Al2O3 ou AlO(OH)), sobre substratos de aço carbono, a partir de diferentes banhos eletrolíticos. Três etapas foram efetuadas, na primeira realizou-se o estudo da influência do modo de agitação e da presença ou não de ligantes (citrato de sódio 1,00 mol/L) nos teores de cobre e alumina nos revestimentos produzidos. Em seguida foi avaliada a ação de complexantes (citrato de sódio 1,00 mol/L e pirofosfato de potássio 0,90 mol/L) usando polarização potenciodinâmica e voltametria cíclica, em conjunto com microbalança eletroquímica de cristal de quartzo (EQCM) e a posterior produção de revestimentos compósitos a partir de banhos contendo CuSO4 0,02 mol/L + pirofosfato de potássio 0,90 mol/L + 20 g/L de alumina, variando a densidade de corrente aplicada (I), a velocidade de agitação do eletrodo rotatório (A) e o do tempo de agitação prévia (t). Por fim, na terceira etapa, fez-se a substituição de alumina por Boehmita e a produção dos revestimentos a partir de banhos contendo CuSO4 0,02 mol/L + pirofosfato de potássio 0,90 mol/L + 20 g/L de Boehmita, empregando um planejamento composto central, em que os parâmetros citados também foram variados. Os resultados mostraram que a presença de um ligante e a agitação prévia e continuada do eletrólito durante o experimento foram fundamentais para a produção dos revestimentos compósitos. Ensaios de EQCM mostraram que o citrato se adsorveu na superfície do eletrodo de ouro, diferentemente do pirofosfato. Os teores de Boehmita e cobre nos revestimentos produzidos, assim como a morfologia, resistência de polarização e densidade de corrente de corrosão dos revestimentos foram influenciados pelos parâmetros avaliados.

Corrosion inhibition of carbon steel in tetra-n-butylammonium bromide aqueous solution by benzotriazole and Na3PO4

The corrosion inhibition behavior of benzotriazole, Na3PO4 and their mixture on carbon steel in 20 wt.% (0.628 mol l(-1)) tetra-n-butylammonium bromide aerated aqueous solution was investigated by weight-loss test, potentiodynamic polarization measurement, electrochemical impedance spectroscopy and scanning electron microscope/energy dispersive X-ray techniques. The inhibition action of BTA or SP or inhibitors mixture on the corrosion of carbon steel is mainly due to the inhibition of anodic process of corrosion. The results revealed that inhibitors mixtures have shown synergistic effects at lower concentration of inhibitors. At 2 g l(-1) BTA and 2 g l(-1) SP showed optimum enhanced inhibition compared with their individual effects.

Electrochemical corrosion behavior of Mg-5Al-0.4Mn-xNd in NaCl solution

The electrochemical corrosion behavior of Mg-5Al-0.4Mn-xNd (x = 0, 1, 2 and 4 wt.%) alloys in 3.5% NaCl solution was investigated. The corrosion behavior of the alloys was assessed by open circuit potential measure, potentiodynamic polarization, and electrochemical impedance spectroscopy. The electrochemical results show the intermetallic precipitates with Nd behave as less noble cathodes in micro-galvanic corrosion and suppress the cathodic process. During corrosion, Al2O3 and Nd2O3, in proper ratio, is incorporated into the corrosion film, and enhances the corrosion resistance.

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.