SVET, SKP and EIS study of the corrosion behaviour of high strength Al and Al-Li alloys used in aircraft fabrication

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Nonlinear formulation based on FEM, Mazars damage criterion and Fick's law applied to failure assessment of reinforced concrete structures subjected to chloride ingress and reinforcements corrosion

Structural durability is an important design criterion, which must be assessed for every type of structure. In this regard, especial attention must be addressed to the durability of reinforced concrete (RC) structures. When RC structures are located in aggressive environments, its durability is strongly reduced by physical/chemical/mechanical processes that trigger the corrosion of reinforcements. Among these processes, the diffusion of chlorides is recognized as one of major responsible of corrosion phenomenon start. To accurate modelling the corrosion of reinforcements and to assess the durability of RC structures, a mechanical model that accounts realistically for both concrete and steel mechanical behaviour must be considered. In this context, this study presents a numerical nonlinear formulation based on the finite element method applied to structural analysis of RC structures subjected to chloride penetration and reinforcements corrosion. The physical nonlinearity of concrete is described by Mazars damage model whereas for reinforcements elastoplastic criteria are adopted. The steel loss along time due to corrosion is modelled using an empirical approach presented in literature and the chloride concentration growth along structural cover is represented by Fick's law. The proposed model is applied to analysis of bended structures. The results obtained by the proposed numerical approach are compared to responses available in literature in order to illustrate the evolution of structural resistant load after corrosion start. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Development of a method for sampling and determination of corrosion inhibitors in modified atmospheres

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Corrosion kinetics and topography analysis of Ti-6Al-4V alloy subjected to different mouthwash solutions

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Corrosion properties of Fe-Cr-Nb-B amorphous alloys and coatings

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Corrosion-fatigue life of commercially pure titanium and Ti-6Al-4V alloys in different storage environments

Statement of problem. Removable partial dentures are affected by fatigue because of the cyclic mechanism of the masticatory system ansi frequent insertion and removal. Titanium and its alloys have been used in the manufacture of denture frameworks; however, preventive agents with fluorides are thought to attack titanium alloy surfaces.Purpose. This study evaluated, compared, analyzed the corrosion-fatigue life of commercially pure titanium and Ti-6Al-4V alloy in different storage environments.Material and methods. For each metal, 33 dumbbell rods, 2.3 mm in diameter at the central segment, were cast in the Rematitan system. Corrosion-fatigue strength test was carried out through a universal testing machine with a load 30% lon er than the 0.2% offset yield strength and a combined influence of different: environments: in air at room temperature, with synthetic saliva, and with fluoride synthetic saliva. After failure, the number of cycles were recorded, and fracture surfaces were examined with on SEM.Results. ANOVA and Tukey's multiple comparison rest indicated that Ti-6Al-4V alloy achieved 21,269 cycles (SD = 8,355) against 19,157 cycles (SD = 3,624) for the commercially purr Ti. There were no significant differences between either metal in the corrosion-fatigue life for dry specimens, but when the solutions were present, the fatigue life was significantly reduced, probably because of the product-ion of corrosion pits caused by superficial reactions.

Experimental and Theoretical Studies of Volatile Corrosion Inhibitors Adsorption on Zinc Electrode

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Effect of recasting procedure upon corrosion behavior and metallic ion release of Co-Cr-Mo dental alloy in physiological

Recasting process influence upon corrosion behavior of Co-Cr-Mo dental alloy in simulated physiological serum has been investigated using chemical and electrochemical techniques. Recast Co-Cr-Mo alloy by induction (IND) or by blowtorch (FLAME) has exhibited similar dendritic structures. Both IND and FLAME alloys have presented good corrosion resistance in physiological serum. Passivation process provides this corrosion resistance. Codissolution makes this process difficult. Passive films, formed on these alloys, have been analyzed as a dual layer consisting of an inner barrier and an outer porous layer. Passive film protective characteristics are higher in FLAME than in IND alloy. On this last alloy, the passive film is more porous due to a higher Codissolution. ©Carl Hanser Verlag, München.

Corrosion protection of aluminium alloy by cerium conversion and conducting polymer duplex coatings

The corrosion protection of AA6063 aluminium alloy by cerium conversion, polyaniline conducting polymer and by duplex coatings has been investigated. The electrochemical behaviour was evaluated in aerated 3.5 wt.% NaCl. All coatings tested shifted the corrosion and pitting potentials to more positive values, indicating protection against corrosion. The duplex coatings are significantly more effective than each coating alone: corrosion and pitting potentials were shifted by +183 and +417 mV(SCE), respectively, by duplex coatings in relation to the untreated aluminium alloy. Optical microscopy and scanning electron microscopy are in agreement with the electrochemical results, reinforcing the superior performance of duplex coatings. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Reducing Water and Chloride Penetration Through Silicate Treatments for Concrete as a Mean to Control Corrosion Kinetics

There are currently many types of protective materials for reinforced concrete structures and the influence of these materials in the chloride diffusion coefficient and water penetration still needs more research. The aim of this work is to analyze the contributions regarding the typical three surface concrete protection systems (coatings, linings and pore blockers) and discusses the results of three pore blockers (sodium silicate) tested in this work. To this end, certain tests were used: one involving permeability mechanism (low pressure-immersion absorption), one involving capillary water absorption, and the last, a migration test used to estimate the effective chloride diffusion coefficient in saturated condition. Results indicated reduction in chloride diffusion coefficients and capillary water absorption, therefore, restrictions to water penetration from external environmental. As a consequence, a reduction of the corrosion kinetics and a control of the chloride ingress are expected.

Evaluation of corrosion resistance and cytotoxicity of electrodeposited gold on various types of intermediate layers

Gold plated surfaces are widely applied in several technical and decorative fields. The two main issues regarding the discussion on the field of precious metal coatings concern the increase in the use of thinner gold layers and 'Ni free' substrates. In order to ensure the quality of the final products, the effects of the plated surfaces on their performance require thorough and accurate research. In this paper, the corrosion resistance of gold plated nickel, copper and bronze was investigated by electrochemical methods specifically potentiodynamic polarisation and electrochemical impedance spectroscopy in phosphate buffered saline. The cytotoxicity of the gold plated substrates was also evaluated and compared. The results showed that the substrate related to the best corrosion resistance and cytotoxicity among the tested ones was bronze, and the one with the lowest performance was nickel.

Atmospheric corrosion of quaternary bronzes (Cu-Sn-Zn-Pb): laboratory tests (accelerated ageing in wet & dry conditions)and field studies (the Bottego monument in Parma, Italy).

The interactions between outdoor bronzes and the environment, which lead to bronze corrosion, require a better understanding in order to design effective conservation strategies in the Cultural Heritage field. In the present work, investigations on real patinas of the outdoor monument to Vittorio Bottego (Parma, Italy) and laboratory studies on accelerated corrosion testing of inhibited (by silane-based films, with and without ceria nanoparticles) and non-inhibited quaternary bronzes are reported and discussed. In particular, a wet&dry ageing method was used both for testing the efficiency of the inhibitor and for patinating bronze coupons before applying the inhibitor. A wide range of spectroscopic techniques has been used, for characterizing the core metal (SEM+EDS, XRF, AAS), the corroded surfaces (SEM+EDS, portable XRF, micro-Raman, ATR-IR, Py-GC-MS) and the ageing solutions (AAS). The main conclusions were: 1. The investigations on the Bottego monument confirmed the differentiation of the corrosion products as a function of the exposure geometry, already observed in previous works, further highlighting the need to take into account the different surface features when selecting conservation procedures such as the application of inhibitors (i.e. the relative Sn enrichment in unsheltered areas requires inhibitors which effectively interact not only with Cu but also with Sn). 2. The ageing (pre-patination) cycle on coupons was able to reproduce the relative Sn enrichment that actually happens in real patinated surfaces, making the bronze specimens representative of the real support for bronze inhibitors. 3. The non-toxic silane-based inhibitors display a good protective efficiency towards pre-patinated surfaces, differently from other widely used inhibitors such as benzotriazole (BTA) and its derivatives. 4. The 3-mercapto-propyl-trimethoxy-silane (PropS-SH) additivated with CeO2 nanoparticles generally offered a better corrosion protection than PropS-SH.

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.

Identification and dissolution behavior of the secondary uranium minerals in the corrosion products of Depleted Uranium (DU) ammunition formed in soils

In der vorliegenden Studie wurden verschiedene Techniken eingesetzt um drei Proben (4, 7, and 8) die aus denrnKorrosionsprodukten von aus dem Kosovo Krieg stammenden Munitionskugeln, bestehend aus abgereichertem Uranrn(Depleted Uranium - DU), zu untersuchen. Als erstes Verfahren wurde die Raman-Spektroskopie eingesetzt. Hierbeirnzeigte sichin den Proben, charakterisiert durch einen Doppelpeak, die Anwesenheit von Schoepitrn(UO2)8O2(OH)12(H2O)12. Der erste und zweite Peakzeigte sich im Spektralbereich von 840,3-842,5 cm-1rnbeziehungsweise 853,6-855,8 cm-1. Diese Werte stimmen mit den Literaturwerten für Raman-Peaks für Schoepitrnüberein. Des Weiteren wurde bei dieser Untersuchungsmethode Becquerelite Ca(UO2)6O4(OH)6(H2O)8 mit einemrnPeak im Bereich zwischen 829 to 836 cm-1 gefunden. Aufgrund des Fehlens des Becquerelitespektrums in derrnSpektralbibliothek wurde eine in der Natur vorkommende Variante analysiert und deren Peak bei 829 cm-1 bestimmt,rnwas mit den Ergebnissen in den Proben korrespondiert. Mittels Röntgenbeugung (X-Ray Diffraction, XRD) zeigtenrnsich in allen Proben ähnliche Spektren. Das lässt darauf schließen, dass das pulverisierte Material in allen Probenrndas gleiche ist. Hierbei zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung mit Schoepit und/oder meta-rnSchoepit(UO2)8O2(OH)12(H2O)10, sowie Becquerelite. Weiterhin war weder Autunit, Sabugalit noch Uranylphosphatrnanwesend, was die Ergebnisse einer anderen Studie, durchgeführt an denselben Proben, wiederlegt. DiernAnwesenheit von P, C oder Ca im Probenmaterial konnte ausgeschlossen werden. Im Falle von Calciumkann diesrnmit der Anwesenheit von Uran erklärt werden, welches aufgrund seines Atomradius bevorzugt in Becquerelite (1:6)rneingebaut wird. Die beiden Hauptpeaks für Uran lagen im Falle von U 4f 7/2 bei 382.0 eV und im Falle von U 4f 5/2rnbei 392 eV. Diese Werte mit den Literaturwerten für Schoepit und meta-Schoepitüberein. Die Ergebnissernelektronenmikroskopischen Untersuchung zeigen U, O, Ca, Ti als dominante Komponenten in allen Messungen.rnElemente wie Si, Al, Fe, S, Na, und C wurden ebenfalls detektiert; allerdings kann nicht ausgeschlossen werden,rndass diese Elemente aus dem Boden in der unmittelbaren Umgebung der Munitionsgeschosse stammen. Gold wurdernebenfalls gemessen, was aber auf die Goldarmierung in den Probenaufbereitungsbehältern zurückgeführt werdenrnkann. Die Elektronenmikroskopie zeigte außerdem einige Stellen in denen elementares Uran und Bodenmineralernsowie sekundäre Uranminerale auftraten. Die Elementübersicht zeigt einen direkten Zusammenhang zwischen U andrnCa und gleichzeitig keine Korrelation zwischen U und Si, oder Mg. Auf der anderen Seite zeigte sich aber einrnZusammenhang zwischen Si und Al da beide Konstituenten von Bodenmineralen darstellen. Eine mit Hilfe derrnElektronenstrahlmikroanalyse durchgeführte quantitative Analyse zeigte den Massenanteil von Uran bei ca. 78 - 80%,rnwas mit den 78,2% and 79,47% für Becquerelite beziehungsweise Schoepit aufgrund ihrer Summenformelrnkorrespondiert. Zusätzlich zeigt sich für Calcium ein Massenanteil von 2% was mit dem Wert in Becquerelite (2.19%)rnrecht gut übereinstimmt. Der Massenanteil von Ti lag in einigen Fällen bei 0,77%, was auf eine noch nicht korrodierternDU-Legierung zurückzuführen ist. Ein Lösungsexperiment wurde weiterhin durchgeführt, wobei eine 0,01 M NaClO4-rnLösung zum Einsatz kam in der die verbliebene Probensubstanz der Korrosionsprodukte gelöst wurde;rnNatriumperchlorate wurde hierbei genutzt um die Ionenstärke bei 0,01 zu halten. Um Verunreinigungen durchrnatmosphärisches CO2 zu vermeiden wurden die im Versuch für die drei Hauptproben genutzten 15 Probenbehälterrnmit Stickstoffgas gespült. Eine Modelkalkulation für den beschriebenen Versuchsaufbau wurde mit Visual MINTEQrnv.3.0 für die mittels vorgenannten Analysemethoden beschriebenen Mineralphasen im pH-Bereich von 6 – 10 imrnFalle von Becquerelite, und Schoepit berechnet. Die modellierten Lösungskurven wurden unter An- und Abwesenheitrnvon atmosphärischem CO2 kalkuliert. Nach dem Ende des Lösungsexperiments (Dauer ca. 6 Monate) zeigten diernKonzentrationen des gelösten Urans, gemessen mittels ICP-OES, gute Übereinstimmung mit den modelliertenrnSchoepit und Becquerelite Kurven. Auf Grund des ähnlichen Löslichkeitverhaltens war es nicht möglich zwichen denrnbeiden Mineralen zu unterscheiden. Schoepit kontrolliert im sauren Bereich die Löslichkeit des Urans, währendrnbecquerelit im basichen am wenigsten gelöst wird. Des Weiteren bleibt festzuhalten, dass ein Anteil an CO2 in diernverschlossenen Probenbehälter eingedrungen ist, was sich mit der Vorhersage der Modeldaten deckt. Die Löslichkeitrnvon Uran in der Lösung als Funktion des pH-Wertes zeigte die niedrigsten Konzentrationen im Falle einer Zunahmerndes pH-Wertes von 5 auf 7 (ungefähr 5,1 x 10-6 mol/l) und einer Zunahme des pH-Wertes auf 8 (ungefähr 1,5 x 10-6rnmol/l bei). Oberhalb dieses Bereichs resultiert jeder weitere Anstieg des pH-Wertes in einer Zunahme gelösten Uransrnin der Lösung. Der ph-Wert der Lösung wie auch deren pCO2-Wert kontrollieren hier die Menge des gelösten Urans.rnAuf der anderen Seite zeigten im Falle von Becquerelite die Ca-Konzentrationen höhere Werte als erwartet, wobeirnwahrscheinlich auf eine Vermischung der Proben mit Bodensubstanz zurückgeführt werden kann. Abschließendrnwurde, unter Berücksichtigung der oben genannten Ergebnisse, eine Fallstudie aus Basrah (Irak) diskutiert, wo inrnzwei militärischen Konflikten Uranmunition in zwei Regionen unter verschiedenen Umweltbedingungen eingesetztrnwurden.

Corrosion Characteristics And Mechanical Properties Of Aluminum Coatings Applied By The Cold Spray Process

Aluminum coatings were applied to 2024-T3 and 7075-T6 aluminum alloys via the Cold Spray process. The coatings were applied to substrateswith various surface preparation and Cold Spray carrier gas combinations. Some samples were coated with an additional sealant with and without a chromate conversion layer. An exhaustive corrosion analysis was then performed which utilized a number of long termand accelerated tests in order to characterize the corrosion protection of the coatings.